Что такое звезда
Звезда — это гигантский шар раскалённой плазмы, удерживаемый вместе гравитацией. Внутри идёт термоядерный синтез: водород превращается в гелий, выделяя колоссальное количество энергии. Именно поэтому звёзды светят миллиарды лет, не сжигая «топливо» быстро — давление излучения изнутри уравновешивает гравитацию снаружи.
Солнце — типичная звезда главной последовательности. Масса звёзд колеблется от 0,08 масс Солнца (ниже — это уже бурый карлик, не способный запустить синтез водорода) до 150–300 солнечных масс. Самая массивная из известных — R136a1 в Большом Магеллановом Облаке: примерно 200–260 солнечных масс и в 8,7 миллиона раз ярче Солнца.
Классификация звёзд по температуре
Звёзды делятся по спектральному классу — от горячих голубых к холодным красным: O, B, A, F, G, K, M. Мнемоника: «О, Боже, Ах Фантастика, Где Красота Мира». Класс O — голубые гиганты температурой 30 000–50 000 K. Класс M — красные карлики температурой 2400–3700 K; самые многочисленные: около 75% всех звёзд Млечного Пути.
Солнце — класс G2V (V — главная последовательность). Сириус — A1V, самая яркая звезда ночного неба, в 25 раз ярче Солнца, расстояние 8,6 световых лет. Бетельгейзе — красный сверхгигант M1–M2, диаметр около 1000 солнечных. Если поместить её в центр Солнечной системы, она поглотит орбиту Юпитера. В 2019–2020 годах Бетельгейзе резко потускнела — предположили взрыв сверхновой, но оказалось, что звезда выбросила облако пыли.
На диаграмме Герцшпрунга–Рассела (1910–1913) большинство звёзд расположены на «главной последовательности» — полосе от горячих ярких к холодным тусклым. Гиганты и сверхгиганты — звёзды, покинувшие последовательность после исчерпания водорода. Белые карлики — в левом нижнем углу: горячие, но тусклые (маленькие).
Жизненный цикл звезды: от облака до финала
Звёзды рождаются из межзвёздных молекулярных облаков газа и пыли. Под действием гравитации или ударной волны (например, от взрыва соседней сверхновой) облако начинает сжиматься, разбивается на фрагменты, каждый образует протозвезду. При температуре ядра 10 миллионов K запускается термоядерная реакция — протозвезда «зажигается».
Судьба звезды определяется массой:
Маломассивные (меньше 0,5 масс Солнца) сгорают очень медленно — сотни миллиардов лет. Ни одна из них ещё не умерла, поскольку Вселенная моложе. В конечном итоге они станут белыми карликами без промежуточной стадии гиганта.
Среднемассивные (0,5–8 масс Солнца, как Солнце) через 5–10 млрд лет расширяются в красного гиганта, затем сбрасывают внешние слои (планетарная туманность — объект красоты, несмотря на название: это не связано с планетами) и оставляют белый карлик. Белый карлик — горячее ядро размером с Землю, масса 0,5–1,3 Солнца, постепенно остывает за триллионы лет.
Массивные (более 8 масс Солнца) прожигают себя за миллионы лет, взрываются как сверхновые с яркостью целой галактики. В ядре остаётся нейтронная звезда (диаметр ~20 км, масса 1,5–2 Солнца, плотность ядерного вещества) или чёрная дыра (при массе звезды более 25–30 Солнц).
Пульсары и нейтронные звёзды
Нейтронные звёзды вращаются со скоростью до 700 оборотов в секунду. Пульсары — нейтронные звёзды с узкими пучками радиоизлучения, которые при вращении «мигают» как маяк. Первый пульсар открыла Джоселин Белл в 1967 году; поначалу его регулярные сигналы с периодом 1,337 сек приняли за «маленьких зелёных человечков».
Созвездия: условные узоры на небе
Созвездие — участок неба, а не группа физически связанных звёзд. Всего 88 созвездий, официально установленных МАС в 1922 году с уточнёнными границами в 1930. Самое большое — Гидра (3,16% неба), самое маленькое — Южный Крест (0,17%).
Звёзды одного созвездия могут находиться на совершенно разных расстояниях. В Орионе: Бетельгейзе — около 700 световых лет, Ригель — 860, Беллатрикс — 240. Через 50 000 лет рисунки созвездий изменятся до неузнаваемости из-за собственного движения звёзд.
Полярная звезда (Альфа Малой Медведицы) указывает Север, потому что совпадает с осью вращения Земли в данный момент. Из-за прецессии земной оси через 26 000 лет роль Полярной перейдёт к Веге (Лире).