Csillagok - az univerzum titkai - a származás története, szerkezete, törvényei, dimenziói és az élet a világegyetemben

A csillagok olyan gázgolyók, amelyek a mélységükben zajló nukleáris reakciók energiájáért ragyognak. Ezek különböző méretű és fényét - a gyenge törpe akkora, mint egy néhány század az átmérője a Nap vakító supergiants méretben a százszor átmérőjének a nap. Hőmérsékletük is széles - a nagyon forró kék csillagoktól (20 000 ° C feletti felületi hőmérséklet) a vörös csillagok (3000 ° C) hűtésére. A nap, amely egy átlaghőmérsékletű sárga csillag, mindegyik paraméter átlátszó tárgynak számít.

A csillagok gátakból születnek a nagy gáz-porfelhőkből. A csillagközi gázfelhőket ködöknek nevezik. vagy köd, ami latinul "felhő". Az anyag térbeli sűrűsége a ködben nem egységes, sűrűbb csomókat, jövő csillagok embrióit tartalmazza. Ha a vérrög eléggé sűrű, akkor saját gravitációs hatása alatt kezd összehúzódni. Ahogy egyre kisebb és sűrűbb lesz, felmelegszik, míg a hőmérséklet és a nyomás a sűrítő fragmentum közepén elegendő lesz a nukleáris reakciók megindításához. És akkor a gázgomba igazi csillaggá válik, amely évszázadok óta maga a fény és a hő forrása.

Számos ilyen felhő, amelyből csillagok képződnek, szintén megfigyelhető egy amatőr teleszkópban. Leghíresebb közülük az Orion-köd, amely Orion csillagképében kardot jelöl. Ez a köd látható szabad szemmel, mint fuzzy, izzó zöld fény; a távcsőben egyértelműbben észrevehető. Az Orion-köd közepén van egy csillag # 952; 1 (theta1) Orion, ami egy kis teleszkópban négy komponensre engedélyezett. A négy csillag legvilágosabb sugara által sugárzott energia teszi a köd fényét. Valójában a köd nagyobb, mint a látható fényes rész, a sötét területeken a csillagok születésének pillanatában. Becslések szerint az Orion-köd elegendő anyagot tartalmaz a több száz csillag létrehozásához; vagyis ez a csillagcsalád születik. Egy másik híres csillagképző régió a Tarantula köd az Aranyhal déli csillagképében. amely nagyobb méretű, mint az Orion köd, és valójában a legnagyobb ismert köd.

A fiatal csillagok egyik híres csoportja a Pleiades klaszter, vagy a Héte Nővérek, amelyek a Taurus csillagképében találhatók. A Plejádok legalább öt tagját jó szemmel szabad szemmel látni; A tagjai közül több tucat távcsővel vagy kis távcsővel látható. Az egész klaszter körülbelül száz csillagot tartalmaz. A legfényesebb és legfiatalabb közülük legfeljebb 2 millió évvel ezelőtt alakult ki, ami csillagászati ​​szempontból nagyon fiatal.

A pásztorok egy csillag klaszterek egy csoportjára utalnak, amelyet szórt klasztereknek vagy galaktikus klasztereknek neveznek. A csillagászok körülbelül 1000 ilyen klasztert ismernek, és a leghíresebb közülük szerepel ebben a könyvben. A Taurus Pleiades közelében van egy nagyobb és régebbi szétszórt klón Hyades, amelynek életkora körülbelül 500 millió év. Mivel a Giades csillagok idősebbek a Pleiades csillagoknál, több idő telt el egymástól. Végül az idő múlásával a klaszterek többsége teljesen eloszlott az űrben. Valószínűleg a Nap is tagja volt a szétszórt torlódásoknak, amikor 4.600 millió évvel ezelőtt született. A klaszterek egy másik csoportját - gömbölyű klasztereket - írja le a p. 283.

A csillogó egyesületek nagyobb méretűek, mint a szétszórt klaszterek, amelyekben a fiatal csillagok szétszóródtak a több száz fényéves területen. Nem véletlen, hogy a legtöbb fényes csillagok az Orion fekszenek körülbelül ugyanolyan távolságban tőlünk (a kivétel Be- telgeyze), mivel ezek az egyesület tagjai a központja az Orion-köd, a távolság körülbelül 1500 St. év. Háromszor közelebb hozzánk egy hatalmas szövetség a Scorpius-Centaurus, ami a mennyben tovább tart, mint 60 °, és kiterjeszti a Scorpius csillagképben a konstelláció a Farkas a Kentaur csillagképben, és a Déli Kereszt. A legfényesebb tagja az Antares; más kiemelkedő tagok - # 946; (béta) Centauri, # 945; (alfa) és # 946; (béta), a Kielben található IC 2602 diszpergált klaszterét. Az egyesületek eléggé nagy mennyiségű gázt és port tartalmaznak a galaxis spirál karjaiban.

A ködök hidrogén és hélium 10: 1 keverékéből állnak, ez az univerzum kezdeti kémiai összetétele, és a várakozásoknak megfelelően a csillagok ugyanolyan kémiai összetételűek. A csillagok energiájukat a hidrogén héliumba való átalakulásának nukleáris reakcióiban vonják le. A reakció eredményeképpen négy hélium atom egy héliumot alkot; az ilyen reakció ellenőrizetlen megvalósulása hidrogénbombában történik.

A csillagok méretére korlátozások vannak. A Nap tömegének kevesebb mint 8% -át kitevő tömegű gázrögből a csillag nem alakulhat ki, mivel a belsejében lévő körülmények nem elegendőek a nukleáris reakciók megindításához. Ez a 8 százalékos határ a bolygók és a csillagok közötti határnak tekinthető. A naprendszerünkben levő Jupiter gázbolygó 80-szor kevesebb masszív, mint amire szükség lenne ahhoz, hogy egy kis csillag legyen. Másrészt a legnagyobb csillagok tömege körülbelül százszor nagyobb, mint a napelemeké. Olykor volt az, hogy még masszív csillagok olyan energiát termelnének, hogy szó szerint szétesnek, de kiderült, hogy ez nem mindig volt így. Számos csillag van ismert, amelynek tömege meghaladja a 100 napot, egy példa - # 951; (ez) Kiel.

A csillag legfontosabb jellemzője a tömege, minden más paraméterre hatással van: a csillag hőmérséklete, fényessége és élettartama. Nem meglepő, hogy a legkisebb tömegű csillag a leghidegebb; az ilyen csillagokat piros törpéknek nevezik. Egy tipikus vörös törpe Barnard csillaga, a második csillag a Nap közelében, amelynek tömege a nap egyik tizede; fényes piros fényt világít és felületi hőmérséklete körülbelül 3000 ° C. Bár Barnard csillagának távolsága csak hat fényév, de túl gyenge, hogy szabad szemmel nézhessék. Váratlanul úgy tűnik, hogy a legkisebb tömegű csillagok a leghosszabbak élnek. A nukleáris reakciók olyan lassan mennek végbe, hogy több millió millió évig léteznek - százszor hosszabbak a Napnál. Maga a Nap, amelynek tömege egy napsugárral egyenlő, felületi hőmérséklete 5500 ° C, és várhatóan körülbelül 10 000 millió évig él. Jelenleg az élet középső szakaszában van.

Mi tovább fogunk haladni a tömegek növelése felé. Olyan csillagok, mint a Sirius. kétszer akkora, mint a Nap, csak 1000 millió évig élhet, vagy a Nap élettartama egytizede. A kékesfehér Sirius felületi hőmérséklete 11 000 ° C. Még nagyobb és forróbb a Spica csillag a Virgo konstellációban, amelynek tömege 11 nap, és a felületi hőmérséklet 24 000 ° C. Az ilyen nagyon forró és erősen fénylő csillag élettartama kevesebb, mint a Nap élettartama 1% -a.

A csillag színe a hőmérséklet közvetlen mutatója. A csillagok hőmérsékletének meghatározására a legpontosabb módszer a spektrum tanulmányozása, amelyet a fény spektrográfusnak nevezett eszközzel történő megosztásával nyerünk. A csillagok hőmérséklet szerinti osztályozását spektrális osztályuk szerint végezzük (lásd a 269. oldalon található táblázatot). A kék és forró csillagok az O és B spektrális osztályhoz tartoznak. Példák a B osztályú, fényes csillagokra: # 945; (alfa) és # 946; (béta), a déli kereszt, # 946; (beta) Centauri és Spica; ezek az első nagyságú csillagok leghalványabb csillagai. Ezután jönnek az A spektrális osztály hűvösebb kékeszöld csillagai, amelyekhez Sirius tartozik; akkor vannak olyan F osztályú csillagok, amelyek sárgásfehér színűek, például Procyon. A G osztályú csillagok sárga színűek; ezek közé tartozik a Nap, # 945; aa Centauri és a # 964; (tau) Kínában. Még a klasszikusabb csillagok is, mint például a # 949; (epsilon) Eridani, narancssárga színű. A legmenőbb az M spektrális osztály vörös csillagai; például Antares és Betelgeuse - az első nagyságú legviccesebb csillagok. Minden spektrális osztály 10 alosztályra oszlik 0 és 9 között; Ebben a pontosabb skálán a Nap a G2 osztályhoz tartozik. Nyilvánvaló, hogy a spektrális osztályozáshoz használt betűk véletlenszerű sorozata egy korábbi osztályozás eredménye, amelyet korábban felülvizsgáltunk és lecsökkentettünk. A sorozat spektrális osztályok megjegyzett útján a következő kifejezéseket: Angol - «Oh Be A Fine Girl, Kiss Me», az orosz - „A borotvált angol időpontjai rágják a sárgarépa.”

A csillagok színének skála elkerülhetetlenül szubjektív lesz, mivel ez függ a különböző emberek látásának sajátosságaitól és a csillagok megfigyelésének körülményeitől. Például a csillagászok úgy vélik, hogy a Vega, a spektrális osztály AO, tiszta fehér, bár a legtöbb ember világosan látja, hogy van egy kékes árnyalat, valamint az egyik összetevője Castor is van egy spektrális osztály A. Ez ugyanaz a másik véglet - több vörös óriás és szupergyantával valóban piros színű, de a legtöbb fényes narancssárga vagy bronz színű. Egy másik paradoxon - a Napunk, amely általában fehérnek tűnik, sárga csillagként szerepel. Tény, hogy a nappali nap csak fehérnek tűnik vakító káprázás miatt. Ha távolról nézzük, sokkal gyengébb lesz, és sárgásnak tűnik.

Kiderül, hogy egy csillag, amely valóban fehérnek tűnik nekünk, az F0 spektrális osztályával rendelkezik, egy ilyen osztály a Canopus csillagában van, és

A SZÍVEK SPECTRÁLIS OSZTÁLYAI

Ha ábrázoljuk a csillagok spektrális osztályának függését a fényességükön (abszolút csillagméret), akkor minden csillagot; amelyek a hidrogén égetésében stabil állapotban vannak, egy egyértelműen kijelölt vonal mentén, amely átlépi a teljes grafikont. Ezt a sort a fő sorrendnek nevezik. A csillag helyzetét a fő szekvencián a tömeg határozza meg - a kevésbé masszív csillagok alul fekszenek, és a masszívak a csúcson helyezkednek el. A nap átlagos jellemzői szerint megközelítőleg a fő sor közepén fekszik (lásd 271. oldal). A csillagok fényspektrumának a spektrális osztályra való függésének grafikonját Hertzsprung-Russell-diagramnak nevezik, azoknak a tiszteletére, akik 1911-1913-ban fedezték fel. Dán csillagász Einar Herzsprung és az amerikai csillagász Henry Norris Russell.

Bár a csillagok nagy része a fő sorrendben van, számos eléggé fényes csillag magasabbra és jobbra fekszik, és számos gyenge csillag esik alul és balra. Mindezek a csillagok az evolúció késői szakaszában vannak. Jobban megérthetjük, mi történik velük, ha követjük a Napra előre jelzett továbbfejlesztést.

A SZÍVFÉNYEK OSZTÁLYAI

A Hertzsprung-Russell diagramon a fényerõ növekedése miatt a Nap felfelé mozog, elhagyva a fõ sorrendet, és a spektrális osztály megváltozása miatt jobbra tolódik. A fő sor felső részének csillagai, a Napnál masszívabbak, annyira nagyok és világosak az evolúció ezen szakaszában, hogy nem csak óriások, hanem szupersztárok nevezik őket. Világos példa a szupergyantákra - a Betelgeuse és az Antares, amelyek mérete több százszor magasabb, mint a napelemeké. Más csillagok, amelyek nem eléggé fejlődtek ahhoz, hogy vörös színt kapjanak, de amelyek azonban a szupergyógyászok határához közel helyezkednek el - Rigel, Deneb és Polar.

Annak érdekében, hogy megkülönböztessék, hogy a csillag az óriásokhoz vagy szupergyantákhoz tartozik-e vagy a fő sorrendben fekszik-e, a csillagászok a spektrális osztály mellett a csillagok fényességi osztályait is bevezették (lásd a fenti táblázatot). Itt meg kell jegyeznünk, hogy a csillagászok óriásoknak vagy törpéknek tekintik a csillagokat attól függően, hogy a fő sorrendbe tartoznak-e, vagy az evolúció eredményeként hagyják-e el. A fő sorozat sztárjait néha törpenek nevezik, annak ellenére, hogy a legtökéletesebb közülük sokszor több, mint a Nap.

Mind a spektrális osztály, mind a fényességi osztály felhasználásával lehetőség van egy csillag csillag összes fő tulajdonságának meghatározására. De ezek a tulajdonságok korral változnak. Talán a bolygókötegek közül a leginkább tanulmányozott a Lyra konstellációjában lévő Ring Nebula, bár nem könnyű felismerni. Nagyméretű a súlyzó köd a Chanterelle-ben, amely távcsövön át látható, sötét éjszakán át. Két másik kicsi, de világos planetáris köd, amatőr teleszkópban megfigyelhetők az NGC 6826 a Cygnusban és az NGC 7662-ben az Andromédában.

Mivel a fehér törpék nagyon kicsiek, nagyon gyengeek. Egyik sem látható szabad szemmel. A két legközelebb hozzánk a fényes csillagok Sirius és Procyon van műhold - fehér törpe, de a társa Procyon túl közel van a fő csillag, hogy megkülönböztethető az amatőr távcső, és Sirius műholdas csakis a legkedvezőbb időjárási viszonyok között. A legegyszerűbb módja a fehér törpe kísérője látni o2 csillagok (omikron2) Eridani (más néven 40 Eridani), látható egy kis teleszkóppal. További érdeklődés a rendszer gyengébb összetevője - egy vörös törpe, amatőr teleszkópban is látható.

Úgy tűnik, a mi Napunknak is meg kell haladnia a bolygó ködének színpadán, mielőtt haldokló fehér törpe lett volna. De a csillagok tömegével, a fő sor felső végénél fekvő csillagok lenyűgözőbb vége van. Amint látta, először káprázatos szupergiánsokká válnak, mint egyszerűen óriásoknak. Nincs esélyük elérni a bolygó-köd színpadát. Olyan masszívak, hogy a mélységben lévő nukleáris reakciók ellenőrizhetetlenek, amíg a csillag instabilvá válik és felrobban. Az ilyen robbanást szupernóva-robbanásnak hívják.

A szupernóva-kitörés során a csillag fényereje több millió alkalommal növekszik, így több nap alatt a csillag egy egész galaxist elhomályosítja fényével. A csillag eldobott külső rétegei kb. 5000 km / s sebességgel repülnek az űrbe. 1054-ben, Mr .. e. a csillagászok a Földön megfigyelték a szaruhártya-kitörést a Taurus csillagképében. A csillag vált fényesebbé, mint a Venus, és a nap folyamán látható három hétig. Ezt követően szabad szemmel látta több mint egy éve.

Az ilyen robbanás helye az éghajlat egyik leghíresebb tárgya - a Crab-köd, a szupernóva-robbanás maradéka. Amatőr teleszkópban a Crab Nebula fuzzy foltként jelenik meg, de legjobban a nagyméretű eszközökkel készített hosszú expozíciós felvételeken látható. Az elkövetkező 50 ezer év alatt a Crab Nebula gázja eloszlik az űrben, elegáns mintákat alkotva, mint például a Cygnus fátylagja, a szupernóva robbanás maradéka is.

A szupernóva-robbanás eredményeképpen a csillagot nem lehet apró darabokra szétszórni. Néha a felrobbanó csillag központi magja kisebb és sűrűbb lesz, mint egy fehér törpe. Az ilyen objektumot neutroncsillagnak nevezik. Egy neutroncsillagban a csillag-atomok protonjai és elektronjai annyira sűrűn fel vannak töltve az óriási szupernóvo erővel, hogy neutronok részecskéit alkotják. Egy tipikus neutroncsillag 20 km átmérőjű, de egy vagy két Nap tömegét tartalmazza. Annyira apró, hogy egy neutroncsillag nagyon gyorsan mozoghat, anélkül, hogy darabokra szakadna. A rotáció idejének megfelelõ idõszakban a sugárzás olyan fénnyel találkozik, mint a világítótorony. A csillagászok több száz ilyen sugárforrás rádiófrekvenciáját rögzítették, amelyeket pulzároknak neveztek; egyikük a Crab-köd közepén helyezkedik el. A Crab nebula pulzárjának időtartama másodpercenként 30 villanás; A többi pulzár lassabb - négy másodpercenként villognak. A legtöbb neutroncsillag túl gyenge ahhoz, hogy az optikai teleszkópokban látható legyen; de a pulzus a Crab-ködben is van olyan fénycsövek, amelyek egybeesnek a rádiós fáklyákkal.

Ha egy robbanó csillag magja tömege meghaladja a három naptömegt, akkor egy ilyen csillag evolúciójának végső foka sem lenne neutroncsillag. Ehelyett a csillag még szokatlanabbá válik - egy fekete lyuk. Nincs olyan erő, amely képes volna egy haldokló csillagot tartani, melynek tömege több mint három, a saját tömegének hatására bekövetkező összeomlásból származó Nap tömeg. Egyre kisebb és sűrűbb lesz, addig folytatódik, amíg a vonzereje olyan nagyszerű lesz, hogy semmi sem hagyhatja el a csillagot, még a saját fényét sem. A csillag a saját sírját - egy fekete lyukat. Mivel a fekete lyuk látható, láthatatlan, csak az amatőr teleszkópban megfigyelhetõ tudományos érdeklõdés. Azonban a professzionális csillagászok rögzítik a röntgen sugárzást a különböző térbeli pontokból, amelyek szerintük forró gázt bocsátanak ki a fekete lyukak mélységében. A fekete lyukak leghíresebb jelöltje Cygnus X-1, közel van a Cygnus konstelláció 9. nagyságú csillagához.