Звезды гиганты голубые: Жуткие голубые гиганты могут раскрыть тайны эволюции звёзд / Хабр

Жуткие голубые гиганты могут раскрыть тайны эволюции звёзд / Хабр

Перевод статьи Пола Саттера (PAUL M. SUTTER), опубликованной на сайте Universe Today

Представьте себе звезду в миллионы раз ярче солнца, которая каждые несколько десятков лет испускает мощнейшую вспышку, сравнимую по яркости со взрывом сверхновой. И при всей чудовищности таких взрывов, они не уничтожают нашу беспокойную звезду. Звезда продолжает жить своей жизнью, её поверхность бьётся в неистовых судорогах, источником которых являются внутренние слои. Вскоре колоссальный взрыв окончит страдания звезды, но до тех пор, ещё тысячи лет ей придётся терпеть такое существование.

Речь идёт о редких ярких голубых переменных звездах, которые могут заключать в себе разгадки к пониманию связи между жизнью звёзд и их смертью.

Голубой период

Яркие голубые переменные (LBV) звёзды невероятно редкие объекты. На данный момент астрономам известно о существовании всего примерно 20 (это не точно) таких объектов, и считается, что в нашей галактике их может быть максимум несколько сотен. Из-за того, что они такие редкие, мы их плохо понимаем. Из-за того, что мы их плохо понимаем, их трудно описать.

Туманность Гомункул, образовавшаяся после грандиозного взрыва LBV Эты Киля (Eta Carinae). Jon Morse (University of Colorado) & NASA Hubble Space Telescope

Вот что нам известно:

• Это большие звёзды. Очень большие. Самые маленькие из них могут сравниться по массе с десятью нашими солнцами, а самые большие — с сотнями. Но даже самые маленькие из них в своей молодости были гораздо, гораздо больше, и уменьшились до размеров, которые мы наблюдаем сейчас, после серий чудовищных взрывов, сдувших их собственную атмосферу в космическое пространство.
• Это яркие звёзды. Их светимость превосходит солнечную в 250 000 раз и может достигать значений, превосходящих светимость солнца в 3 миллиона раз. Значит температура их поверхности должна составлять от 10 000 К до 25 000 К, что в несколько раз горячее солнца.
• Редкость таких звёзд, вероятно, связана с их недолговечностью. Многие из самых массивных обычных звёзд, и, возможно, *все* большие звёзды, проходят через фазу LBV. Именно к концу своей жизни, прямо перед превращением в сверхновую, они меньше чем за сотню тысяч лет проходят через стадию LBV. Это настолько маленький срок, что в средней галактике одновременно могут существовать всего несколько сотен таких объектов.
• Они спонтанные, буйные и нестабильные. Одна из первых обнаруженных звёзд LBV, Эта Киля (Eta Carinae), была вторым по яркости объектом на небе… всего три дня в марте 1843 года. Её больше не видно невооружённым глазом.

А вот что мы о них не знаем:

Всё остальное.

Разминка перед финалом

Наверное самая главная загадка звёзд LBV кроется в их дьявольской нестабильности. Что именно вызывает нечастые, но фантастические по своим масштабам вспышки? Хотя трудно сразу ответить на этот вопрос (надо думать, ведь эти звёзды представляют из себя невероятно сложные физические системы), учёные полагают, что разгадка кроется в сложной связи между внешними и внутренними слоями таких звёзд.

Звёзды LBV страдают самой тяжёлой формой синдрома раздражённого кишечника, которую только можно представить. Их внутренности постоянно выворачивает колоссальными конвекционными потоками, которые переносят горячее вещество от ядра к поверхности, а остывшее — от поверхности к ядру. Это совершенно нормальный процесс для обычных звёзд, но у звёзд LBV здесь просто срывает планку — конвекционные потоки активно выталкивают сгустки внешних слоёв гораздо выше и дальше обычного.

Немного отделившись за счёт конвекции от тела горячей звезды, внешние слои наконец-то могут чуть-чуть остыть. Это увеличивает их плотность, что в свою очередь блокирует идущий снизу звёздный свет. Излучение толкает (как солнечный парус, только в разы серьёзнее) этот уплотнившийся внешний слой, полностью отрывая его от звезды, и сопровождая всё это мощнейшей вспышкой света и выбросом вещества.

В этой истории ещё предстоит многое уточнить и ответить на один важный вопрос: стадия LBV у массивных звёзд, сопровождающаяся бурными приступами, это не предвестник ли ещё более безумной стадии эволюции звёзд известной как фаза Вольфа-Райе (Wolf-Rayet), или после LBV сразу возникает сверхновая?

Родственники гигантов

Если бы у нас в распоряжении было несколько сотен тысяч лет на наблюдение за жизнью и смертью таких звёзд, на этот вопрос можно было бы легко ответить. Но такого времени у нас нет, поэтому найти ответ будет тяжело.

Один из ключей к разгадке кроется в родственных связях между звёздами-гигантами. Если ход жизни самых массивных звёзд во Вселенной выглядит так — «гигант / яркая голубая переменная / Вольф-Райе / бабах», плюс каждая из стадий относительно скоротечна, то мы должны наблюдать все эти стадии в нашем звёздном окружении. Большие звёзды вместе рождаются, вместе стареют и вместе умирают.

Но если звёзды LBV сами по себе и идут к последнему «бабаху» отдельной дорожкой, то они должны отличаться от своих родственников — звёзд Вольфа-Райе. Они, фигурально выражаясь, заселятся в отдельный дом престарелых, на другом конце города.

Лучшее место для поиска таких родственных связей — Большое Магелланово Облако, так как это относительно изолированный объект в ночном небе.

Исследования вопроса массивности звёзд LBV с переменным успехом ведутся последние несколько лет, в то время как учёные пытаются прийти к единому определению понятий «массивности» и «LBV».

Свежее исследование, недавно принятое для публикации в «Астрофизическом Журнале», уточняет «стандартное» (насколько это возможно в таких случаях) описание LBV: это одна из многих чудовищных стадий жизни массивных звёзд перед их смертью. Это значит, что если мы поймём как устроены звёзды LBV, мы разберёмся в том, как умирают звёзды-гиганты.

Звезды сверхгиганты

Звезды сверхгиганты – космическая судьба этих колоссальных светил предназначила им в определенное время вспыхнуть сверхновой.

Содержание:

• 1 Общие сведения
• 2 Свойства и параметры
• 3 Классификация звезд сверхгигантов
• 4 Материалы по теме
• 5 Красные сверхгиганты
• 6 Голубые сверхгиганты
• 7 Интересные факты

Общие сведения

Рождение всех звезд происходит одинаково. Гигантское облако молекулярного водорода начинает сжиматься в шар под влиянием гравитации, пока внутренняя температура не спровоцирует ядерный синтез. На протяжении всего существования светила пребывают в состоянии борьбы с собой, внешний слой давит силой тяжести, а ядро – силой разогретого вещества, стремящегося расширится. В процессе существования водород и гелий постепенно выгорают в центре и обычные светила, имеющие значительную массу, становятся сверхгигантами. Встречаются такие объекты в молодых образованиях, таких как неправильные галактики или рассеянные скопления.

Свойства и параметры

Диаграмма Герцшпрунга-Рассела

Масса играет решающую роль в формировании звезд – в крупном ядре синтезируется больше количество энергии, которая повышает температуру светила и его активность. Приближаясь к финальному отрезку существования объекты с весом, превышающим солнечный в 10-70 раз, переходят в разряд сверхгигантов. В диаграмме Герцшпрунга-Рассела, характеризующей отношения звездной величины, светимости, температуры и спектрального класса, такие светила расположены сверху, указывая на высокую (от +5 до +12) видимую величину объектов. Их жизненный цикл короче, чем у других звезд, потому что своего состояния они достигают в финале эволюционного процесса, когда запасы ядерного топлива на исходе. В раскаленных объектах заканчивается гелий и водород, а горение продолжается за счет кислорода и углерода и далее вплоть до железа.

Классификация звезд сверхгигантов

По Йеркской классификации, отражающей подчинение спектра светимости, сверхгиганты относятся к I классу. Их разделили на две группы:

• Ia – яркие сверхгиганты или гипергиганты;
• Ib – менее яркие сверхгиганты.

Материалы по теме

По своему спектральному типу в Гарвардской классификации эти звезды занимают промежуток от O до M. Голубые сверхгиганты представлены классам O, B, A, красные – K, M, промежуточные и плохо изученные желтые – F, G.

Красные сверхгиганты

Крупные звезды покидают главную последовательность, когда в их ядре начинается горение углерода и кислорода, – они становятся красными сверхгигантами. Их газовая оболочка вырастает до огромных размеров, распространяясь на миллионы километров. Химические процессы, проходящие с проникновением конвекции из оболочки в ядро, приводят к синтезу тяжелых элементов железного пика, которые после взрыва разлетаются в космосе. Именно красные сверхгиганты обычно заканчивают жизненный путь светила и взрываются сверхновой. Газовая оболочка звезды дает начало новой туманности, а вырожденное ядро превращается в белого карлика. Антарес и Бетельгейзе – крупнейшие объекты из числа умирающих красных светил.

Голубые сверхгиганты

Ригель

В отличие от красных, доживающих долгую жизнь гигантов, – это молодые и раскаленные звезды, превосходящие своей массой солнечную в 10-50 раз, а радиусом – в 20-25 раз. Их температура впечатляет – она составляет 20-50 тыс. градусов. Поверхность голубых сверхгигантов стремительно уменьшается из-за сжатия, при этом излучение внутренней энергии непрерывно растет и повышает температуру светила. Результатом такого процесса становится превращение красных сверхгигантов в голубые. Астрономы заметили, что звезды в своем развитии проходят различные стадии, на промежуточных этапах они становятся желтыми или белыми. Ярчайшая звезда созвездия Ориона – Ригель – отличный пример голубого сверхгиганта. Ее внушительная масса в 20 раз превышает Солнце, светимость выше в 130 тыс. раз.

Денеб

В созвездии Лебедя наблюдается звезда Денеб – еще один представитель этого редкого класса. Ее спектральный класс Ia, это – яркий сверхгигант. На небосводе по своей светимости эта далекая звезда может сравниться только с Ригелем. Интенсивность ее излучения сравнима с 196 тыс. Солнц, радиус объекта превосходит наше светило в 200 раз, а вес – в 19. Денеб быстро теряет свою массу, звездный ветер невероятной силы разносит ее вещество по Вселенной. Звезда уже вступила в период нестабильности. Пока ее блеск изменяется по небольшой амплитуде, но со временем станет пульсирующим. После исчерпания запаса тяжелых элементов, которые поддерживают стабильность ядра, Денеб, как другие голубые сверхгиганты, вспыхнет сверхновой, а его массивное ядро станет черной дырой.

Интересные факты

Красный карлик может существовать миллиарды лет, экономно расходуя внутреннее топливо, а для сверхгиганта этот период сокращается до нескольких миллионов.

Туманность вокруг Полярной звезды

Известная всем Полярная звезда – представительница этого класса. Она относится к желтому спектру, ее радиус больше солнечного в 30 раз, а светимость – в 2200.

Гипергиганты не значительно превосходят сверхгигантов по размеру, но при этом превалируют в массе в десятки раз, а их яркость достигает от 500 тыс. до 5 млн. светимостей Солнца. Эти звезды имеют самую короткую жизнь, иногда она исчисляется сотнями тысяч лет. Таких ярких и мощных объектов в нашей Галактике найдено около 10.

Изначально ученые считали, что голубые гиганты взрываются, переходя в стадию красных. Но неоднократные наблюдения вспышек сверхновых непосредственно из голубых сверхгигантов, доказали ошибочность этой теории. Колоссальная энергия таких процессов стала неожиданностью для ученых. Под пристальное наблюдение попала Эта Киля, являющаяся нестабильной. Этот голубой сверхгигант, способный затмить 120 Солнц, может взорваться сверхновой в недалеком будущем. Воздействие взрывной волны подобной силы на нашу Солнечную систему непредсказуемо, но мы точно не узнаем о них.

Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!

Просмотров записи: 42275

Запись опубликована: 25.06.2015
Автор: Максим Заболоцкий

Голубых гигантских звезд — 9 интересных фактов На самом деле это обычный желтый карлик. Он доминирует в нашей Солнечной системе, и все же есть бесчисленное множество других, которые посрамят нашу.

Наша собственная галактика Млечный Путь содержит миллиарды звезд самых разных размеров и цветов. Считается, что только в нашей галактике насчитывается около 250 миллиардов звезд, от холодных красных карликов до горячих голубых сверхгигантов. В любую ясную ночь вы можете увидеть около 2000 из них.

Какие цвета вы видите? Какие звезды выделяются? Какие самые горячие? Или самый большой? Какие из них живут дольше всех? Сегодня мы рассмотрим голубые звезды-сверхгиганты космоса — короли, правление которых коротко и одиноко. 1. Голубые гиганты очень горячие Для сравнения, поверхность Солнца составляет почти 10 000F (5500C) или примерно 5800K.

Это примерно в 172 раза горячее, чем на Земле, но все же довольно прохладно по сравнению с голубыми сверхгигантами. Эти звезды являются одними из самых горячих и могут иметь температуру поверхности более 40 000 К, что примерно в четыре раза выше, чем у Солнца.

Так почему же голубые звезды такие горячие? Или, наоборот, почему горячие звезды голубые? Это действительно сводится к массе звезды. Поскольку все звезды производят энергию посредством ядерного синтеза, чем массивнее звезда, тем больше происходит ядерного синтеза и тем больше энергии она выделяет.

Большая часть энергии излучается в синей части спектра, и поскольку свет сам по себе является энергией, чем больше энергии производится, тем больше излучается синего света. Отсюда и горячие голубые звезды.

2. Они очень яркие

Сравнение размеров красного карлика (внизу слева), Солнца (в центре), голубого карлика (справа) и R136a1 (на заднем плане). Кредит: ЕСО/М. Kornmesser

На расстоянии около 28 000 световых лет от нас есть звезда, которая примерно в два миллиона раз ярче Солнца. Когда в январе 2004 года была обнаружена LBV 1806-20, она считалась самой большой и яркой из известных звезд, но теперь мы знаем, что это не так.

На самом деле, есть еще более яркие звезды, а нынешним рекордсменом является R136a1. Этот голубой гипергигант излучает свет, который почти в девять миллионов раз ярче Солнца. Неудивительно, что это также и самая массивная звезда с оценочной массой более 250 Солнц и объемом, достаточно большим, чтобы вместить в себя 27 000 Солнц.

Опять же, причина того, что голубые звезды такие яркие, сводится к энергии. Чем больше энергии производится, тем больше света излучается, а энергия излучается в синем конце спектра. Причина, по которой R136a1 такой яркий, заключается в том, что он генерирует больше энергии за четыре секунды, чем Солнце за год. Итак, у вас есть очень яркая, горячая голубая гигантская звезда!

3.

Голубые гигантские звезды нестабильны

Существует предел светимости звезды, и у этого предела есть название — предел Эддингтона (или светимость Эддингтона). Названный в честь человека, открывшего его, сэра Артура Эддингтона, он описывает баланс между силой излучения (энергии в виде света), выталкиваемой наружу, и силой гравитации, втягивающей внутрь.

Супер- и гипергигантские звезды живут близко к краю этого предела. Иногда, когда предел превышен и направленное наружу излучение превышает внутреннее притяжение гравитации, звезда выбрасывает вещество и внезапно становится ярче. В конце концов баланс восстанавливается, звезда снова опускается ниже предела Эддингтона, излучается меньше излучения (света), и, следовательно, звезда тускнеет.

Во всех смыслах это похоже на то, как если бы звезда стала временной сверхновой.

Классический пример — звезда Эта Киля в южном полушарии. Эта множественная звездная система имеет общую светимость более пяти миллионов Солнц и общую массу около 200 Солнц. За последние 160 лет она претерпела ряд спорадических вспышек, в результате чего ее яркость менялась от яркости невооруженным глазом до невидимости.

Снимок Эта Киля, сделанный Хабблом, показывает огромные пузыри материала, выброшенные во время Великого извержения. Кредит — НАСА

Наиболее известен тот факт, что в 1843 году она стала второй по яркости звездой на небе в результате события, ныне известного как Великое извержение. Последствия этой вспышки можно увидеть на фотографиях, сделанных космическим телескопом Хаббл. В настоящее время это относительно тусклая звезда с величиной 4,3, но в последние несколько лет она постоянно становится ярче.

4. Эти звезды долго не живут

«Пламя, горящее в два раза ярче, горит вдвое медленнее», — сказал Лао-цзы, известный философ древнего Китая. Он, конечно, говорил о нашей земной жизни, но мог говорить и о жизни гигантских голубых звезд.

Проще говоря, звезды выживают, превращая водород в гелий. Чем массивнее звезда, тем быстрее она сжигает свой запас водорода и, следовательно, тем короче ее продолжительность жизни.

Наше Солнце среднего возраста; он существует уже около четырех с половиной миллиардов лет, и, вероятно, впереди еще пять миллиардов. Это неплохо. У человечества, безусловно, достаточно времени, чтобы покинуть Землю и найти новый дом.

Для сравнения, красный карлик обычно имеет примерно одну десятую массы Солнца и теоретически может просуществовать триллионов лет. Считается, что самой Вселенной всего около 13 миллиардов лет, поэтому пока нет возможности проверить эту теорию!

(Никто не знает судьбу вселенной или когда, если вообще, она когда-либо придет к концу. Если предположить, что вселенная придет к концу , красные карлики потенциально могут существовать до конца времен!)

Теперь рассмотрим голубые сверхгиганты. Для этих звезд нет ничего необычного в том, что они имеют массу в десять или двадцать раз больше массы Солнца. Ригель, например, имеет массу около 21 Солнца. Он довольно быстро сжигает свой водород и теряет массу в десять миллионов раз быстрее, чем Солнце.

Несмотря на то, что ему всего около восьми миллионов лет, он уже израсходовал свой водород и, возможно, вступает в завершающую стадию своей жизни. На самом деле на расстоянии около 800 световых лет она уже могла стать сверхновой и мы просто пока этого не знаем. (Хотя на самом деле до этого, вероятно, еще миллионы лет.)

5. У голубых сверхгигантов нет планет

сравнение пыльного диска, обнаруженного вокруг HD 37974, и нашей собственной Солнечной системы. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech/R. Больно (ССК)

На эту дату (апрель 2019 г.) насчитывается более 2800 звезд с подтвержденными планетами. Ни одна из них не является голубым гигантом. Частично причина в том, что для формирования планет требуются миллиарды лет, и, к сожалению, голубые гиганты просто не живут так долго.

Другая причина заключается в том, что голубые гиганты, как правило, имеют очень сильные солнечные ветры, которые в первую очередь затрудняют формирование планет. Сказав это, были обнаружены две гигантские звезды с пылевыми дисками вокруг них.

Оба были обнаружены космическим телескопом Спитцер в 2006 году и расположены в нашем ближайшем галактическом соседе, Большом Магеллановом Облаке. Одна, HD 37974 (R126), более чем в 70 раз массивнее Солнца и более чем в миллион раз ярче.

Обе звезды имеют пылевые диски, которые простираются в 60 раз дальше, чем орбита Плутона, и могут содержать в десять раз больше массы, чем наш собственный пояс Койпера. Никто не знает, представляют ли эти диски формирование солнечной системы или ее разрушение.

6. Некоторые голубые гиганты довольно редки

Три звезды пояса Ориона. Слева направо: Альнитак, Альнилам и Минтака. Фото: Оцифрованный обзор неба

Звезды классифицируются по своим характеристикам и обычно попадают в одну из семи групп, каждой группе присваивается буква алфавита. Семь групп (или типов): O, B, A, F, G, K и M. Самые горячие и самые яркие звезды известны как звезды типа O, а самые холодные и наименее яркие — типа M.

Тип O звезды самые редкие, и вы, возможно, уже догадались, почему. Обычно они очень горячие, очень светящиеся и очень массивные, поэтому они кажутся синими и имеют тенденцию очень быстро сжигать свое топливо, а затем взрываться.

Если бы мы могли просмотреть замедленную съемку ночного неба за последний миллиард лет, скорее всего, мы бы увидели множество голубых звезд, которые быстро появляются, а затем внезапно исчезают, как фейерверк в канун Нового года.

Они редки, потому что просто не живут так долго, как другие звезды, и поэтому их не так много. Если вы хотите найти пару простых примеров, повернитесь к Ориону. Из трех звезд, образующих его пояс, две относятся к голубым гигантам типа O: Минтака, самая западная, и Альнитак, самая восточная.

Оба, вероятно, родились из одного и того же звездного облака, Комплекса Молекулярных Облаков Ориона. Альнитак на самом деле является самым ярким примером звезды типа O на всем ночном небе. Это кратная звездная система, расположенная на расстоянии около 1250 световых лет, причем самым большим членом является голубой сверхгигант, масса которого примерно в 33 раза превышает массу Солнца, а светимость превышает 200 000 Солнц.

7. Другие голубые гиганты встречаются чаще

Другой тип голубых звезд, тип B, на самом деле довольно распространен. Поскольку звезды типа B, как правило, менее массивны, им требуется больше времени, чтобы сжечь свое топливо, и, следовательно, у них больше продолжительность жизни, и их больше вокруг.

Голубые сверхгиганты типа B относительно обычны в ночном небе из-за их светимости; несмотря на расстояние, их все равно хорошо видно, потому что они яркие.

Если вы хотите увидеть некоторые примеры, вам нужно только еще раз взглянуть на Orion. Ригель, звезда, которая отмечает колено охотника, является седьмой по яркости звездой на небе и самым ярким примером голубого сверхгиганта типа B.

На расстоянии более 850 световых лет он должен быть очень ярким, чтобы его было так легко увидеть. Однако оценки его светимости сильно разнятся. Звезда может быть где-то между 60 000 и 360 000 раз ярче Солнца.

Другой пример снова можно найти в Орионе. Альнилам — средняя и самая яркая звезда в поясе Ориона, с соседними Минтакой и Альнитак по обе стороны. Альнилам, возможно, более впечатляющий, чем любой из других голубых сверхгигантов, которые можно найти в этом регионе.

Она не только находится дальше (около 2000 световых лет), но и, по некоторым оценкам, ее светимость превышает 500 000 Солнц, это самая яркая из семи звезд, составляющих самую яркую часть созвездия.

8. Где можно найти синих супергигантов?

Звездное скопление Шкатулка с драгоценностями в южном созвездии Креста. Фото: ESO

Помимо Ориона, зимнего созвездия, есть простой способ найти голубых гигантов в любое время года: рассеянные звездные скопления.

Рассеянные звездные скопления (такие как Плеяды) обычно состоят из молодых горячих бело-голубых звезд, которые еще не разошлись. Плеяды — самый известный пример, но, конечно же, на ночном небе можно найти и множество других.

Наблюдатели из северного полушария могут любоваться гигантскими голубыми звездами Плеяд, но наблюдатели из южного полушария получают свою награду.

NGC 4755, знаменитое скопление Шкатулка с драгоценностями в созвездии Креста, является потрясающим рассеянным скоплением и содержит ряд голубых гигантских звезд. Мессье 47 в Корове, еще одном зимнем зрелище, имеет множество звезд-гигантов, а Мессье 18 в летнем созвездии Стрельца насчитывает около тридцати звезд типа B. Осенью у NGC 663 в Кассиопее их более двадцати.

9. Помните королей голубых гигантов

Подумайте о голубых гигантах. Эти звездные короли столь же ярки, сколь и редки. Их правление может быть прервано в мгновение ока космического ока, не оставив никакого планетарного наследия, которое могло бы их помнить.

Глядя на них, будьте благодарны за то, что у вас вообще есть возможность их увидеть. Эти блестящие маяки света могут быть здесь сегодня, но завтра исчезнут для наших предков. Сколько пришло и ушло с тех пор, как динозавры ходили по Земле? Сколько еще будет жить и умереть до того, как исчезнет сама Земля? В конце концов, они все могут прийти, но лишь немногие могут запомниться.

Голубые звезды: самые большие и яркие звезды в галактике

Звездное скопление R136 в центральной области туманности Тарантул.
(Изображение предоставлено НАСА, ЕКА и П. Кроутер (Шеффилдский университет))

Голубые звезды — самые большие и яркие звезды в галактике.

Невооруженным глазом все звезды на ночном небе выглядят очень похожими друг на друга, главное различие между ними заключается в том, что некоторые из них ярче других. Но если вы посмотрите внимательнее, то увидите, что звезды бывают разных цветов.

Большинство из них выглядят белыми, но некоторые явно красные, а другие синие. Цвет звезды говорит нам о ее температуре и массе, а голубые звезды — самые горячие и массивные из всех.

Любая звезда, масса которой в три или более раз превышает массу Солнца, для наших глаз выглядит синей. Это не зависит от других факторов, таких как химический состав; голубые звезды, желтые звезды и красные звезды состоят примерно из 75% водорода, 24% гелия и меньшего количества других элементов. Но тот факт, что голубые звезды более массивны, означает, что они обычно имеют более высокую собственную светимость, чем другие звезды. Это означает, что они могут быть далеко и при этом оставаться видимыми в небе.

Связанный: Сколько звезд во Вселенной?

Почему голубые звезды такие горячие?

Голубые звезды голубые, потому что они очень горячие. Это звучит неправильно, потому что в повседневном мире — например, на картах погоды — красный цвет означает жару, а синий — холод. Но синий свет несет больше энергии, чем красный, а это значит, что для его производства нужен более горячий источник излучения. Это объясняет, почему голубые звезды горячее красных, а также имеет земное последствие, если вы когда-либо видели, как металл нагревается в горне. Сначала он светится красным, затем по мере нагревания становится сине-белым.

Высокая температура голубых звезд в сочетании с их высокой светимостью означает, что они постоянно выбрасывают в космос огромное количество энергии. Как следствие, они очень быстро сжигают все свое топливо, что делает их самыми короткоживущими из всех звезд. По этой причине голубые звезды чаще всего наблюдаются вблизи областей звездообразования, где они родились.

Самые яркие звезды в скоплении Плеяды, расположенном примерно в 440 световых годах от нас, — очень молодые голубые звезды. (Изображение предоставлено НАСА, ЕКА, AURA/Caltech, Паломарской обсерваторией)

Хотя в областях звездообразования образуются звезды с разной массой, они не создаются в равном количестве, причем маломассивных звезд значительно больше, чем высокомассивных. В сочетании с коротким временем жизни последних это означает, что голубых звезд, как правило, мало. Тем не менее, мы видим довольно много их в ночном небе, потому что те, которые существуют, очень светятся.

Если упомянуть только три известные голубые звезды, то это Регул, самая яркая звезда в созвездии Льва, Спика, самая яркая звезда в Деве и Ригель, самая яркая в Орионе.

Если смотреть с Земли, все три звезды кажутся одинаково яркими, хотя и расположены на очень разных расстояниях от нас: 79, 250 и 860 световых лет соответственно. Это отражает тот факт, что голубые звезды бывают разных типов — Регул является звездой главной последовательности, Спика — голубым гигантом, а Ригель — голубым сверхгигантом — в зависимости от того, где они находятся в своем эволюционном жизненном цикле.

Однако самой массивной звездой, наблюдаемой на сегодняшний день, является голубой сверхгигант R136a1, который содержит как минимум в 265 раз больше материи, чем Солнце.

Каков жизненный цикл голубой звезды?

Все звезды проходят жизненные циклы, меняя свой внешний вид и поведение в течение слишком медленного времени, которое мы не можем наблюдать напрямую. Большинство звезд, которые мы видим, находятся в фазе «главной последовательности» своей эволюции, на которой они превращают водород в гелий посредством ядерного синтеза. Количество времени, которое они проводят в этой фазе, и то, что происходит потом, зависит от массы звезды.

Звезды с самой высокой массой, более чем в три раза превышающие массу Солнца, кажутся голубыми, когда они находятся на главной последовательности, и они расходуют все свое водородное топливо быстрее, чем звезды с меньшей массой.

Иллюстрация, показывающая сравнимые массы различных звезд, от самого легкого красного карлика до самого тяжелого бело-голубого сверхгиганта. (Изображение предоставлено НАСА, ЕКА и А. Фейлдом (STScI))

(открывается в новой вкладке)

Когда голубая звезда приближается к концу фазы горения водорода, она входит в относительно короткое переходное состояние с более высокой светимостью. голубой великан. По мере прохождения этой фазы температура ядра неуклонно растет, пока не станет достаточно высокой, чтобы вызвать синтез гелия в более тяжелые элементы, такие как углерод и кислород. Это приводит к тому, что звезда входит в еще более яркую фазу синего сверхгиганта. Эти звезды обладают поистине огромной светимостью; например, голубой сверхгигант Ригель излучает в 60 000 раз больше энергии, чем Солнце.

Истории по теме:

Мы видели, что голубые звезды голубые, потому что они очень горячие, и что их высокая температура означает, что они сжигают топливо намного быстрее, чем другие звезды. Так что тот факт, что они стартовали с ограниченным запасом топлива, говорит о том, что мы никогда не увидим никаких «старых голубых звезд».

Однако такие звезды, известные как «голубые отставшие», действительно существуют. Это горячие голубые звезды, которые все еще находятся на главной последовательности, несмотря на то, что они расположены в звездных скоплениях, которые, как мы знаем, очень старые. Наиболее вероятное объяснение состоит в том, что голубые отставшие звезды — это старые красные звезды, которые омолодились благодаря попаданию в них нового материала от двойного компаньона.

Что такое гигантские голубые звезды?

Голубой сверхгигант по имени Ригель, расположенный примерно в 870 световых годах от Солнца, является одной из самых ярких звезд на небе. (Изображение предоставлено NASA/STScI Digitized Sky Survey/Noel Carboni)

(открывается в новой вкладке)

Основное определение «гигантской» звезды — это звезда, которая ярче, чем звезда главной последовательности. Как следует из названия, отчасти причина этого просто в том, что такие звезды огромны по размеру. Это особенно верно в отношении самых распространенных звезд-гигантов, красных гигантов.

Большинство звезд, включая Солнце, рано или поздно станут красными гигантами, и это касается и голубых звезд. Однако ранее в своей жизни последние проводили время как голубые гиганты и сверхгиганты, и они являются «гигантами» как из-за огромного количества энергии, которую они излучают, так и из-за их физического размера.

Ригель, например, голубой сверхгигант в созвездии Ориона, всего в 79 раз больше диаметра Солнца, по сравнению с более чем в 550 раз в случае красного сверхгиганта Бетельгейзе в том же созвездии.

Дополнительная информация

Для получения дополнительной информации о физике звезд и их различиях ознакомьтесь с книгами Майка Гидри «Звезды и звездные процессы (открывается в новой вкладке)» и «Тайная жизнь звезд: астрофизика для всех» (открывается в новой вкладке) » Лиза Харви-Смит.

Библиография

Невский университет, «Формирование звезд (открывается в новой вкладке)», по состоянию на сентябрь 2022 г. 

Технологический университет Суинберна, «Звездная эволюция (открывается в новой вкладке)», по состоянию на сентябрь 2022 г. 

Университет Лестера, «Звезды (открывается в новой вкладке)», по состоянию на сентябрь 2022 г. 

НАСА, «Голубые отставшие звезды в шаровом скоплении M53 (открывается в новой вкладке)», февраль 2021 г. 

Тодд Томпсон, «Астрономия 1101 — Planets to Cosmos «, Университет штата Огайо, по состоянию на сентябрь 2022 г. 

Корнельский университет, «Что такое «голубые отставшие» в шаровых скоплениях? (Intermediate) » , июнь 2015 г. 

Дэвид Дарлинг, «Голубой гигант (открывается в новой вкладке)», по состоянию на сентябрь 2022 г. 

Брюс Дормини, «Почему Вселенная создает так много крошечных звезд? (открывается в новой вкладке)», Астрономия, январь 2019 г.

Дебора Берд, «Спика, яркий маяк Девы, имеет две звезды )», EarthSky, июль 2021 г.

Universe Today, «Голубые звезды (открывается в новой вкладке)», по состоянию на сентябрь 2022 г. 

Стивен Лунц, «Синий действительно самый теплый цвет (открывается в новой вкладке)», Insider, июль 2014. 

Джен Гупта, «Почему некоторые звезды красные, а некоторые голубые? (откроется в новой вкладке)», Sky at Night, март 2022 г. 

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected].

Эндрю Мэй имеет докторскую степень. получил степень доктора астрофизики в Манчестерском университете, Великобритания. В течение 30 лет он работал в академическом, государственном и частном секторах, прежде чем стать научным писателем, где он писал для Fortean Times, How It Works, All About Space, BBC Science Focus и других. Он также написал ряд книг, в том числе «Космическое воздействие» и «Астробиология: поиск жизни в другом месте во Вселенной», изданные издательством Icon Books.