Если звёзды зажигают - значит, это кому-то нужно. Гид по Галактике (17 фото)

Звезда становится красным гигантом, когда в ее центре весь водород превращается в гелий, а термоядерное горение водорода продолжается на периферии гелиевого ядра.

Все красные гиганты имеют похожее строение: горячее плотное ядро и очень разреженную и протяженную оболочку. Это ведет к росту светимости, расширению внешних слоев и снижению температуры на поверхности. А также к интенсивному звездному ветру — истечению вещества из светила в межзвездное пространство.

Звезда "красный гигант" имеет невысокую температуру поверхности и огромный радиус. Радиус красного гиганта может достигать 800 солнечных, а яркость способна превосходить солнечную в 10 тыс. раз.

Альдебаран, Арктур, Гакрукс — красные гиганты, входящие в список ярчайших светил ночного неба. При этом красные гиганты не самые массивные. Самые большие звезды — красные сверхгиганты: их радиус может превышать солнечный в 1500 раз. 

Дальнейшая судьба красного гиганта зависит от массы.

Если масса относительно небольшая, то звезда превратится в белого карлика, если большая — то в нейтронную звезду или вообще в черную дыру, всякое бывает.

Само название произошло от цвета первых открытых звезд, например Сириуса В (его размеры, кстати, можно вполне сравнить с размерами нашей Земли).

Из-за малой светимости выявить их очень тяжело.  «Пожилой» белый карлик непосредственно белым уже не является, но название стало привычным.

По сути, белый карлик вообще не является звездой, поскольку в его недрах уже не идут термоядерные реакции. Проще говоря, белый карлик — это не звезда, а ее «труп»

И если масса "белого карлика" сравнима с массой Солнца, то радиус белых карликов примерно в 100 раз меньше радиуса нашего светила.

«Рождаются» они, когда красные гиганты «сбрасывают» свою оболочку, которая в виде планетарной туманности рассеивается в межзвездном пространстве. Оставшееся холодное и почти не излучающее гелиевое ядро и называют белым карликом.

Белые карлики занимают 3–10% звездного населения нашей Галактики.

По мере дальнейшей эволюции белый карлик охлаждается еще сильнее, и его цвет меняется с белого на красный.

Конечная стадия эволюции такого объекта — остывший черный карлик. Другой вариант — накопление на поверхности белого карлика вещества, «перетекающего» с другой звезды, сжатие и последующий взрыв новой или сверхновой.

Желтые карлики — небольшие звезды, масса которых составляет 0,8–1,2 солнечной. Это светила так называемой главной последовательности.

На диаграмме Герцшпрунга-Рассела это область, которая содержит звезды, использующие в качестве источника энергии термоядерную реакцию синтеза гелия из водорода:

Желтые карлики имеют температуру поверхности 5000–6000 кельвинов (в центре - 15-16 млн. К), среднее время жизни 10 млрд лет. Такие звезды превращаются в красных гигантов после того, как сожгут весь запас водорода.

Наше Солнце этак через 5-7 млрд. лет станет красным гигантом, а затем превратится в белого карлика. К этому моменту все хорошие ребята переселятся на другие планеты в других звездных системах.

Коричневый (или бурый) карлик — весьма необычный объект темно-красного или даже инфракрасного цвета, который сложно классифицировать. Что-то между звездой и газовой планетой. Бурые карлики имеют массу равную 1–8% солнечной. Они чересчур массивны для планет, и гравитационное сжатие дает возможность для термоядерных реакций с участием «легкогорючих» элементов. Но для «зажигания» водорода массы недостаточно, и светит коричневый карлик, в сравнении с обычной звездой, относительно недолго. 

Температура поверхности коричневого карлика может составлять 300–3000 К. Всю свою жизнь он непрерывно остывает: чем крупнее такой объект, тем медленнее. Проще говоря, коричневый карлик из-за термоядерного синтеза разогревается на первом этапе своей жизни, а затем остывает, становясь похожим на обычную планету.

Двойной звездой (или двойной системой) называют две гравитационно связанные звезды, которые обращаются вокруг общего центра масс.

Двойная звезда кажется весьма экзотическим явлением, однако в галактике Млечный Путь они очень распространены.  Иногда даже можно встретить системы, которые состоят из трех звезд. Некоторые исследователи полагают, что примерно половина всех звезд Галактики относится к двойным системам. Другие, видимо, так не полагают.

Сверхновой звездой называют феномен, при котором яркость звезды резко возрастает на 4 -8 порядков а после этого постепенно понижается - взрыв звезды, при котором она полностью разрушается.

Такая звезда на некоторое время затмевает другие светила: и это неудивительно, ведь при взрыве ее светимость может превышать солнечную в 1 млрд раз.

В галактиках, сравнимых с нашей, появление одной сверхновой фиксируют примерно раз в 30 лет. Однако наблюдению за объектом мешает звездная пыль, ведь при взрыве огромный объем вещества попадает в межзвездное пространство. Оставшееся вещество может стать строительным материалом для нейтронной звезды или черной дыры, как повезёт.

 У I типа в оптическом спектре отсутствует водород. Поэтому ученые считают, что такие сверхновые произошли от взрыва белого карлика. Потому что у него водорода нет. Такие белые карлики должны обязательно входить в состав двойной звезды. В определенный момент вещество со второй звезды начинает «перекачиваться» на белого карлика, и когда тот достигает критической массы, происходит большой и яркий ба-бабах. Бада-бум.

У II типа сверхновых исследователи фиксируют водород в спектре. Значит, это ещё не белый карлик, а взорвалась "обычная" звезда. Ядро сверхновой II типа в конечном итоге становится нейтронной звездой. 

Нейтронная звезда состоит, в основном, из нейтронов — тяжелых элементарных частиц, не имеющих электрического заряда. Причина образования нейтронных звёзд - гравитационный коллапс нормальных звезд. За счет притяжения начинается стягивание звездных масс к центру до тех пор, пока они не становятся невероятно сжатыми. В результате этого нейтроны как бы упаковываются. 

Такой объект имеет тонкую атмосферу из горячей плазмы, внешнюю кору из ионов и электронов, внутреннюю кору из электронов и свободных нейтронов, а также внешнее и внутреннее ядра из плотно упакованных нейтронов. Многие нейтронные звезды очень быстро вращаются — до сотен оборотов в секунду.

Нейтронная звезда невелика — обычно ее радиус не превышает 20 км. При этом масса большинства таких объектов составляет 1,3–1,5 солнечных, теория допускает существование нейтронных звезд с массой до 2,5 массы Солнца).

Говорят, плотность нейтронной звезды настолько велика, что одна чайная ложка ее вещества весит миллиарды тонн.

Пульсары — это нейтронные звезды, испускающие радио-, гамма-, оптическое и рентгеновское излучения, которые приборы фиксируют в виде импульсов.

Ось вращения такой звезды не совпадает с осью ее магнитного поля. А излучает пульсар как раз вдоль последней — со своих магнитных полюсов.

И поскольку звезда вращается вокруг своей оси, мы на Земле можем наблюдать излучения лишь в тот момент, когда пульсар поворачивается магнитным полюсом к нашей планете. Это можно сравнить с маяком: наблюдателю на берегу кажется, что он периодически мигает, хотя на самом деле прожектор просто поворачивается в другую сторону.

 Иными словами, мы наблюдаем некоторые нейтронные звезды в качестве пульсаров потому, что один из их магнитных полюсов при вращении оказывается направленным к Земле.

Возможно, каждая нейтронная звезда является пульсаром - просто каждый раз в момент запуска импульсов она повёрнута к нам не тем боком.

Лучше всего изучен пульсар PSR 0531+21, который находится в Крабовидной туманности на расстоянии 6520 световых лет от нас. Эта нейтронная звезда совершает 30 оборотов в секунду, а полная мощность ее излучения в 100 000 раз выше, чем у Солнца.

Впрочем, многие аспекты, связанные с пульсарами, только предстоит изучить.

Пульсар и квазар иногда путают, между тем разница между ними очень велика.

Квазар — загадочный объект, чье название произошло от словосочетания «квазизвездный радиоисточник». Такие объекты — одни из самых ярких и самых далеких от нас. По мощности излучения квазар может в сто раз превосходить все звезды Млечного Пути вместе взятые.

Разумеется, обнаружение первого квазара в 1960 году вызвало невероятный интерес к явлению. Сейчас ученые полагают, что квазар — это активное ядро галактики. Там находится сверхмассивная черная дыра, вытягивающая на себя материю из пространства, которое ее окружает. Масса дыры просто гигантская, а сила излучения превосходит силу излучения всех расположенных в галактике звезд.

Самый близкий к нам квазар находится на расстоянии 2 млрд световых лет, а самые далекие из-за их невероятной видимости мы можем наблюдать на удалении 10 млрд световых лет. 

Блазары — это квазары, испускающие мощнейшие лучи плазмы (так называемые релятивистские струи), которые может видеть наблюдатель с Земли.

Два луча исходят из ядра блазара и направлены в противоположные стороны. Эти потоки излучения и вещества могут уничтожить все живое на своем пути. Если такой луч пройдет на расстоянии хотя бы 10 св. лет от Земли, на ней уже не будет жизни. 

Само название произошло от слов «квазар» и «BL Ящерицы». Последний является характерным представителем подтипа блазаров, известного как лацертиды.

Данный класс выделяется особенностями оптического спектра, который лишен широких эмиссионных линий, характерных для квазаров.

Сейчас ученые выяснили расстояние до самого отдаленного блазара PKS 1424+240: оно составляет 7,4 млрд световых лет. 

Вне всякого сомнения, это один из самых загадочных объектов Вселенной.

О черных дырах написано много, но природа их до сих пор скрыта от нас.

Вторая космическая скорость (скорость, необходимая для преодоления гравитации небесного тела и покидания орбиты вокруг него) для них превосходит скорость света!

Ничто не способно избежать гравитации черной дыры.

Она настолько огромна, что практически останавливает ход времени.Черная дыра образуется из массивной звезды, которая израсходовала свое топливо. Звезда, схлопывающаяся под собственной тяжестью и увлекающая за собой пространственно-временной континуум вокруг.

Гравитационное поле становится настолько сильным, что даже свет больше не может из него вырваться.

В результате область, в которой ранее находилась звезда, становится черной дырой.

Иными словами, черная дыра — это искривленный участок Вселенной. Он всасывает в себя материю, расположенную рядом. Считается, что первый ключ к пониманию черных дыр — теория относительности Эйнштейна.

Кротовые норы - пока только гипотетические объекты. Их представляют как пространственно-временные туннели, состоящие из двух входов и горловины. Кротовая нора — топологическая особенность пространства-времени, позволяющая (гипотетически) путешествовать кратчайшим из всех путей. Чтобы представить кротовую нору, можно свернуть бумажный лист (символизирующий наше пространство-время), а затем проткнуть его иголкой. Полученная в результате дыра будет являться подобием кротовой норы. Если двигаться по поверхности листа от одной дыры к другой (что мы в нашей реальности только и можем делать), получится длинный путь, но гипотетически можно пройти и сквозь дыру, сразу оказавшись на другой стороне.

Возможность существования чего-то подобного доказывает общая теория относительности, но до сих пор не удалось найти ни одну кротовую нору.

Почти сто лет назад (точнее, впервые в 1933, Фриц Цвикки) астрономы обнаружили нестыковки в космосе: гравитационные показатели во многих-многих галактиках очень существенно отличались от тех, которые могли быть рассчитаны по видимым в этих галактиках звёздам. Словно были какие-то невидимые объекты, которые своей массой и создавали необходимую дополнительную гравитацию, чтобы звёзды из галактик не разлетались по всему космосу, а оставались внутри родной галактики. Причём эти "тёмные объекты" должны давать дополнительно до 90% расчётной гравитации. Гравитация есть, а объектов - нет. Значит, мы их просто не видим. Ну, не менять же из-за этой досадной нестыковки такую хорошую теорию. И всё сразу стало понятным - "А, ну это просто тёмная материя".

А потом пришлось добавлять в бесконечность космоса и Тёмную энергию, но это уже совсем другая история.