Красный гигант — этап эволюции звезд, описание и характеристики, происходящие процессы, будущее Солнца, Земли и нашей системы

Как появляются звезды-гиганты или немного о небесной эволюции

Астрономам известно множество различных типов звезд: горячие и холодные, большие и маленькие. Для классификации этих небесных объектов используются их абсолютные размеры и спектральные характеристики. Спектр дает представление не только о температуре, но и о химическом составе небесного объекта.

В 1910 году ученые Эйнар Герцшпрунг и Генри Рассел независимо друг от друга разработали схему, значительно упрощающую классификацию звездных объектов и дающую четкое представление об этапах их развития. Кроме того, он наглядно демонстрирует взаимозависимость спектрального класса, звездной величины и светимости.

Звезды расположены на этой диаграмме не хаотично, а образуют четко очерченные области. 90 % их общего количества приходится на область, которую называют главной последовательностью. Кроме того, на схеме есть область красных гигантов и сверхгигантов, где находятся светила, находящиеся на завершающей стадии развития.
Диаграмма Герцшпрунга-Рассела. Большинство звезд образуют главную последовательность

Это явление очень легко объяснить: большую часть своей жизни звезда получает энергию от реакций, происходящих в ее центральной области. Это цикл протон-протон, а для массивных звезд — цикл CNO. После завершения термоядерных реакций образуется гелиевое ядро, и звезда становится красным гигантом.

Дальнейшая судьба звезды зависит от ее массы. Если она меньше десяти солнечных, звезда становится красным гигантом, затем сверхгигантом, а если больше, то сразу сверхгигантом. Существует также промежуточная стадия, субгигантская стадия, когда горение гелия еще не началось и синтез в ядре водорода уже не происходит.

На этом изображении карты показаны области красных гигантов и сверхгигантов

Но это еще не конец. Стадия красного гиганта относительно короткая: она занимает около десятой части всего времени жизни звезды.

10. Нейтронные звезды.

• Продолжительность жизни: неизвестно (давно)
• Эволюция: смерть, охлаждение
• Температура: <2 000 000 ºC
• Спектральные типы: D (вырожденный)
• Яркость: ~0,000001
• Радиус: 5-15 км
• Вес: 1,4 — 3,2
• Распространенность: 0,7%

Когда у звезд массой более 10 масс Солнца заканчивается топливо, их ядра сильно коллапсируют, образуя нейтронные звезды. Если ядро ​​имеет массу выше 1,4 массы Солнца, вырождение электронов не сможет остановить коллапс. Вместо этого электроны сливаются с протонами, образуя нейтральные частицы, называемые нейтронами, которые сжимаются до тех пор, пока не перестанут занимать меньше места (становятся вырожденными).

Коллапс сбрасывает внешние слои звезды во взрыв сверхновой. Остальная часть звезды, почти полностью состоящая из нейтронов, настолько плотна, что имеет радиус около 12 км. Из-за сохранения углового момента нейтронные звезды часто остаются в быстро вращающемся состоянии, называемом пульсаром.

Звезды массой более 40 солнечных с ядрами массой более 2,5 солнечных с большей вероятностью станут черными дырами, чем нейтронными звездами. Чтобы образовалась черная дыра, ее плотность должна стать достаточно большой, чтобы преодолеть нейтронное вырождение, заставляющее ее коллапсировать в гравитационную сингулярность.

Хотя звездная классификация более точно описывается с точки зрения спектрального класса, это может не захватить воображение тех, кто станет следующим поколением астрофизиков. Во Вселенной существует много разных типов звезд, и неудивительно, что звезды с самыми экзотическими названиями привлекают наибольшее внимание.

8. Белые карлики

• Продолжительность жизни: 10 15 — 10 25 лет
• Эволюция: смерть, охлаждение
• Температура: 4 000 — 150 000 ºC
• Спектральные типы: D (вырожденный)
• Яркость: 0,0001–100
• Радиус: 0,008–0,2
• Вес: 0,1 — 1,4
• Распространенность: 4%

Звезды с массой менее 10 масс Солнца сбросят свои внешние слои и сформируют планетарные туманности. Обычно они оставляют после себя ядро ​​размером с Землю с массой менее 1,4 массы Солнца. Это ядро ​​будет настолько плотным, что электроны в объеме не смогут занять какую-либо меньшую площадь пространства (выродятся). Этот физический закон (принцип запрета Паули) предотвращает дальнейший коллапс звездного остатка.

Остальные называются белыми карликами, а примерами являются звезды Сириуса В и Ван Маанена. Согласно теории, более 97% звезд становятся белыми карликами. Эти сверхгорячие структуры будут оставаться горячими в течение триллионов лет, прежде чем остынут и станут черными карликами.

Представление художника о том, как мог бы выглядеть черный карлик на фоне звезд.

Квазар

Пульсар и квазар иногда путают, но разница между ними очень большая. Квазар — загадочный объект, название которого происходит от словосочетания «квазизвездный радиоисточник». Такие объекты являются одними из самых ярких и самых далеких от нас. По мощности излучения квазар может быть в сто раз больше, чем все звезды Млечного Пути вместе взятые.

Вид квазара художником Вид квазара художником

Безусловно, открытие первого квазара в 1960 году вызвало невероятный интерес к явлению. Сейчас ученые считают, что квазар — это активное ядро ​​галактики. Это сверхмассивная черная дыра, которая вытягивает материю из окружающего ее пространства. Масса дыры просто гигантская, а мощность излучения превышает мощность излучения всех звезд, расположенных в галактике. Ближайший к нам квазар находится на расстоянии 2 миллиардов световых лет, а самые дальние благодаря их невероятной видимости мы можем наблюдать на расстоянии 10 миллиардов световых лет.

«Юные» гиганты

Объекты в процессе звездной эволюции могут достигать поздних спектральных классов не только на последних стадиях своей жизни. Образование красного гиганта возможно и в начальный период звездообразования. На этом этапе излучение происходит за счет гравитации, которая создается при сжатии объекта. Продолжительность этой фазы находится в прямой зависимости от размера и массы звезды: если она больше десяти солнечных масс, то стадия красного гиганта длится около 103 лет, а для малых звезд — около 108 лет.

Сжатие уменьшает площадь и увеличивает температуру, что значительно снижает яркость. В конце концов в недрах объекта зажигаются термоядерные реакции, и молодая звезда выходит на главную последовательность. Несмотря на большое сходство между «молодыми» и «старыми» гигантами, астрономы обычно используют аналогичный термин для объектов, достигших поздних стадий своей эволюции. Объекты в период звездообразования собирательно называют протозвездами. Примером может служить Т-Телец.

Красный гигант и Солнце

Наше Солнце — относительно молодая по галактическим меркам звезда, его возраст примерно «всего» 4,57 миллиарда лет, и светить в «нормальном режиме» оно будет еще пять миллиардов лет. Но наступит момент, когда запасы водорода на нашей звезде все же будут исчерпаны, и тогда Солнце превратится в красного гиганта.

Когда Солнце станет красным гигантом? Не волнуйтесь, вскоре ученые подсчитали, что нынешних запасов водорода на Солнце хватит на следующие 5 миллиардов лет. По истечении этого срока начнется процесс превращения нашего светила в красного гиганта, в течение которого размеры Солнца увеличатся в 200 раз — и это почти до орбиты современной Земли. Меркурий и Венера будут одновременно полностью сожжены, а жизнь на Земле в таких условиях также невозможна.

После трансформации в состоянии красного гиганта (что означает своего рода «пенсионный возраст» для звезды) Солнце останется примерно на 100 миллионов лет, после чего окончательно погаснет и станет планетарной туманностью с белый карлик на голове.

Вот картина жизненного цикла Солнца.

Большинство красных гигантов все еще эволюционируют

Большинство красных гигантов до сих пор превращают водород в гелий, хотя это происходит уже не в их ядрах, а в оболочке, окружающей эти высокоинертные ядра. Различные процессы, в основном зависящие от массы звезды, могут заставить некоторых красных гигантов «переключаться» между фазами гиганта и сверхгиганта, как показано на графике выше (синий).

2. Оранжевые карликовые звезды

• Продолжительность жизни: 17 — 73 миллиарда лет.
• Эволюция: ранняя, средняя
• Температура: 3500 — 5000°С
• Спектральные типы: K
• Яркость: 0,08–0,6
• Радиус: 0,7–0,96
• Вес: 0,45 — 0,8
• Распространенность: 11%

Альфа Центавра B и Эпсилон Эридана — оранжевые карлики. Они меньше, холоднее и живут дольше, чем желтые карлики вроде нашего Солнца. Как и их более крупные собратья, они представляют собой звезды главной последовательности, в ядрах которых синтезируется водород.

Двойные красные карлики. Меньшая звезда, Gliese 623B, составляет всего 8% массы Солнца.

НАСА/ЕКА и К. Барбьери через Wikimedia Commons

Туманность

Туманность — это не что иное, как космическое облако, состоящее из пыли и газа. Это основной строительный блок нашей Вселенной: из него формируются звезды и звездные системы. Туманность — один из самых красивых астрономических объектов, способный светиться всеми цветами радуги.

Туманность Улитка / wikipedia.org Туманность Улитка / wikipedia.org

Туманность Андромеды (или Галактика Андромеды) — ближайшая к Млечному Пути галактика. Он расположен на расстоянии 2,52 млн ю лет от Земли, намного больше нашей галактики и содержит около 1 триллиона звезд. Возможно, в далеком будущем человечество достигнет Туманности Андромеды. И даже если этого не произойдет, сама туманность «приедет в гости», поглотив Млечный Путь через 5 миллиардов лет.

Здесь важно уточнить. Слово «туманность» имеет долгую историю: раньше им могли обозначать практически любые астрономические объекты, в том числе и галактики. Например, галактика Андромеды. Сейчас от этой практики отказались, а слово «туманность» относится к скоплениям пыли, газа и плазмы.

Различают эмиссионную туманность (облако высокотемпературного газа), отражательную туманность (не излучающую собственного излучения), темную туманность (облако пыли, блокирующее свет от объектов, находящихся за ней) и планетарную туманность (газовая оболочка, образовавшаяся из звезды в конце ее эволюции). Это также включает остатки сверхновых.

Красные гиганты могут поддерживать жизнь

Звезда с массой в одну солнечную массу при превращении в красного гиганта может разрушить планетную систему. Однако, согласно новым исследованиям, звезда, подобная Солнцу (масса в одну солнечную) в процессе превращения в красного гиганта может поддерживать обитаемую зону на расстоянии от двух до девяти астрономических единиц (а.е.). Более того, когда такая звезда полностью превратится в красного гиганта, обитаемая зона может быть увеличена до 22 а.е.

1. Желтые карликовые звезды

• Продолжительность жизни: 4-17 миллиардов лет.
• Эволюция: ранняя, средняя
• Температура: 5000 — 7300°C
• Спектральные типы: G, F
• Яркость: 0,6–5,0
• Радиус: 0,96–1,4
• Вес: 0,8 — 1,4
• Распространенность: 10%

Солнце, Альфа Центавра А и Кеплер 22 — желтые карлики. Эти звездные котлы находятся в расцвете сил, потому что в их ядрах сжигается водородное топливо. Эта нормальная функция помещает их в «главную последовательность», где находится большинство звезд. Термин «желтый карлик» может быть неточным, так как эти звезды обычно более белого цвета. Однако они кажутся желтыми, если смотреть сквозь атмосферу Земли.

Оранжевый карлик по имени Эпсилон Эридана (слева) показан рядом с нашим Солнцем на этой иллюстрации.

Р. Дж. Холл через Wikimedia Commons

5. Голубые звезды-гиганты

• Продолжительность жизни: 3 — 4000 миллионов лет.
• Эволюция: ранняя, средняя
• Температура: 7 300 — 200 000°C
• Спектральные типы: O, B, A
• Яркость: 5,0–9 000 000
• Радиус: 1,4–250
• Вес: 1,4–265 г
• Распространенность: 0,7%

Голубые гиганты определяются здесь как большие звезды, по крайней мере, со слабым голубоватым оттенком, хотя определения различаются. Было выбрано широкое определение, потому что только около 0,7% звезд попадают в эту категорию.

Не все голубые гиганты являются звездами главной последовательности. Фактически, самые большие и самые горячие (O-типы) сжигают водород в своих ядрах, заставляя их внешние слои расширяться и увеличивать свою яркость. Их высокая температура означает, что они остаются синими на протяжении большей части этого расширения (как и Ригель), но в конечном итоге они могут остыть и стать красным гигантом, сверхгигантом или гипергигантом.

Голубые сверхгиганты с массой более 30 масс Солнца могут начать сбрасывать огромные слои своих внешних слоев, обнажая сверхгорячие и светящиеся ядра. Их называют звездами Вольфа-Райе. Эти массивные звезды с большей вероятностью взорвутся сверхновыми, прежде чем они успеют остыть и достигнут более поздней стадии эволюции, такой как красный сверхгигант. После сверхновой остальная часть звезды становится нейтронной звездой или черной дырой.

Крупный план умирающей звезды красного гиганта T. Leporis. Она в 100 раз больше Солнца.

Европейская южная обсерватория

Коричневый карлик

Коричневый (или коричневый) карлик — очень необычный объект темно-красного или даже инфракрасного цвета, который сложно как-либо классифицировать. Занимает промежуточное положение между звездой и газовой планетой. Коричневые карлики имеют массу, равную 1-8% массы Солнца. Они слишком массивны для планет, а гравитационное сжатие допускает термоядерные реакции с участием «легковоспламеняющихся» элементов. Но для «воспламенения» водорода массы недостаточно, и светит коричневый карлик, по сравнению с обычной звездой, сравнительно недолго.

Температура поверхности коричневого карлика может составлять 300–3000 К. Он непрерывно остывает на протяжении всей своей жизни: чем больше такой объект, тем медленнее происходит этот процесс. Проще говоря, за счет термоядерного синтеза коричневый карлик в первую фазу своей жизни нагревается, а затем остывает и становится похожим на обычную планету.

Коричневые карлики могут образовываться как в протопланетном диске звезды, так и независимо от других космических объектов. Вокруг них также могут появляться планеты и, по некоторым представлениям, даже обитаемые. Но так как коричневые карлики излучают мало тепла и в течение очень короткого времени, обитаемая зона находится от них достаточно близко и очень быстро исчезает.

Если на Земле для появления многоклеточной жизни понадобилось 3,5 миллиарда лет, а период ее дальнейшего существования при удачном стечении обстоятельств достаточно велик, то, например, многоклеточная жизнь на такой планете вблизи коричневого карлика с массой 0,04 массы Солнца не продлится более 0,5 миллиарда лет. Затем по мере остывания карлика к нему будет приближаться обитаемая зона, и все живое на планете погибнет.

Красные гиганты не имеют четких границ

Вопреки многим изображениям, красные гиганты не имеют четких границ или «краев», потому что их внешние слои чрезвычайно тонкие. Вместо этого ядро ​​красного гиганта непрерывно истончается по мере удаления более плотных слоев, а внешние оболочки постепенно исчезают, становясь своего рода звездной короной (очень тонкой плазменной оболочкой).

Описание и общие характеристики

Красные гиганты — это звезды, принадлежащие к спектральным классам К и М, с классом светимости III. Их абсолютный размер 0m ≥ Mv ≥ -3m. Температура поверхности таких объектов невысока — она не превышает 5 тысяч К, но их внушительные размеры делают их очень заметными на небе. Характерный радиус таких объектов в 100-800 раз больше солнечной энергии, по площади поверхности они в 104-106 раз больше нашей звезды. Именно сочетание высокой светимости и низкой температуры является главной характеристикой красных гигантов.

Температура оболочки звезд этого класса примерно равна уровню нагрева лампы накаливания, поэтому их свет ближе не к красному, а к желтому или охристому. Характерной особенностью является наличие в спектре излучения металлов и молекулярных полос: относительно низкая температура фотосферы позволяет молекулам оставаться стабильными.
Солнце по сравнению с красным гигантом

Плотность красных гигантов относительно невелика — иногда в несколько миллионов раз меньше, чем у солнечного вещества. Звезды этого класса имеют горячее плотное ядро ​​и очень большую оболочку. Небольшое ядро ​​составляет около 10% от общего веса объекта. Такое строение приводит к значительному оттоку вещества и быстрому уменьшению массы. Она может достигать 10−6–10−5 млн☉ в год☉.

Этому процессу способствует ряд факторов:

• Значительная длина оболочек гигантов и их высокая светимость практически уравнивают силу гравитации и давление в фотосфере, приводя к истечению вещества;
• Нижележащие оболочки слегка прозрачны для электромагнитного излучения, запуская механизм передачи энергии, основанный на конвекции;
• Из-за большой длины начинаются колебательные процессы, которые часто изменяют тепловой режим. Сегодня у астрономов есть фотографии туманностей, доказывающие наличие таких колебаний.

На первом этапе после истощения водорода образуется гелиевое ядро, не участвующее в термоядерных реакциях — горение водорода продолжается в окружающем его слое. Когда температура достигает 2*108 К, начинается синтез гелия (тройной альфа-процесс) с образованием углерода. После выгорания гелия внутри звезды образуется кислородно-углеродное ядро ​​из вырожденного вещества и два слоя неустойчивого горения: гелиевый, который ближе к центру, и водородный, который находится во внешней оболочке ядра. Маленькие звезды могут очень активно сжигать гелий.

В результате описанных выше метаморфоз увеличивается масса звездного ядра, повышается его температура и оно сжимается. У маломассивных красных гигантов ядра не доходят до стадии углеродного воспламенения, и в конце своей эволюции они превращаются в белые карлики. В ядрах более тяжелых объектов проходят стадии выгорания ряда элементов. В них процессы нуклеосинтеза завершаются образованием ядер из железа.

Среди красных гигантов и сверхгигантов есть переменные звезды, меняющие свой блеск под влиянием различных физических процессов. Причем эти изменения могут быть как периодическими, так и непериодическими. Примером могут служить Мириды, период пульсации которых колеблется от нескольких дней до двух-трех лет.

Фото

Ниже мы представляем несколько интересных изображений красного гиганта.

Читайте также: «Россия победит, а Турция…»: Старец Паисий Святогорец ещё 25 лет назад сделал пророчество

Зарождение звёзд и протозвёзды

В сети нашел интересное мнение. «Галактические рукава», расширяющиеся и удаляющиеся от центра галактики, свидетельствуют о том, что звезды, выброшенные из центра галактики, движутся не только за счет сил, обеспечивающих их орбитальное и вращательное движение, но и за счет реактивных, возникающих в результате сила, возникающая за счет выделения каждой из звезд энергии от сжигания топлива, от окисления звездных веществ. Такой «рукав галактики» на самом деле является тепловым следом звездного полета.»

Протозвезды — это первая стадия развития всех звезд, характерной особенностью которой является реакция термоядерного синтеза ядер гелия из ядер дейтерия (состоящих из одного протона и одного нейтрона), а не из ядер водорода, как в обычных звездах. Они являются мощными источниками инфракрасного излучения.

Ученые нашли рекордно маленькую звезду в созвездии Ара, которая взорвалась в нашей галактике около 13,5 миллиардов лет назад, менее чем через полмиллиарда лет после Большого Взрыва.

• Найдена первая звезда со спиральными рукавами.
• Ученые нашли самую старую звезду во Вселенной в Млечном Пути.

Темная материя

Это гипотетическое явление, которое не излучает электромагнитное излучение и не взаимодействует с ним напрямую. Поэтому мы не можем обнаружить ее напрямую, но мы видим признаки существования темной материи, когда наблюдаем за поведением астрофизических объектов и создаваемыми ими гравитационными эффектами.

Как была открыта темная материя? Исследователи подсчитали общую массу видимой части Вселенной, а также гравитационные показатели и выявили некий дисбаланс, который они приписали таинственному веществу. Они также обнаружили, что некоторые галактики вращаются быстрее, чем должны согласно расчетам. Соответственно что-то воздействует на них и не дает им «разбежаться» в стороны.

Сейчас ученые считают, что темная материя не может состоять из обычной материи, а ее основу составляют крошечные экзотические частицы. Но некоторые сомневаются в этом и утверждают, что темная материя может состоять и из макроскопических объектов.

Особенности: внутри красного гиганта

Звезда, подобная нашему Солнцу, станет красным гигантом, когда у нее закончится водородное топливо для сжигания.

Он отдалится от основной последовательности и станет больше, плотнее и краснее.

В этот момент ядро ​​звезды содержит преобразованный гелий в фазе главной последовательности.

Есть и другие более тяжелые элементы, но они очень минимальны.

Ниже представлены слои звезды главной последовательности (а) и (б) после главной последовательности, когда водород уже израсходован.

Производство энергии путем синтеза гелия в активной зоне требует более высоких температур.

У звезды еще нет ядерной энергии, потому что синтез водорода остановился.

В этот момент ядро ​​звезды начнет сжиматься и сжиматься из-за гравитации.

Это сжатие и перемещение материала внутрь повысит температуру ядра.

Тепло, выделяемое сжимающимся ядром звезды, будет течь к более холодной оболочке.

Постепенно слой водорода на внешней оболочке ядра будет нагреваться.

Эта оболочка будет нагреваться до тех пор, пока не достигнет критической точки, при которой происходит синтез водорода.

Это также увеличивает яркость звезды.

Почему звезды расширяются во время фазы красных гигантов?

Гелиевое ядро ​​звезды продолжает сжиматься и сжиматься.

Он обеспечивает энергию, необходимую для поддержания синтеза на водородной термоядерной оболочке.

Энергия из этой оболочки течет наружу во внешние слои звезды, и ее внешняя атмосфера набухает.

Именно по этой причине звезды расширяются в фазе красного гиганта.

Когда Солнце достигнет этой стадии расширения, оно поглотит Меркурий и Венеру в Солнечной системе, а возможно, и Землю.

По мере расширения внешних слоев звезды температура поверхности также становится ниже.

Это связано с тем, что тепло будет распространяться на большую площадь.

Заметный «красный» цвет, связанный с этим типом звезд, свидетельствует об этом снижении температуры.

Но на самом деле звезды-гиганты выглядят скорее оранжевыми, чем красными.

Интересно отметить, что по поводу красных гигантов ведется много споров.

Ядра этих звезд разрушаются и нагреваются.

При этом их внешний слой расширяется и становится холоднее.

Известные красные звезды-гиганты

Арктур

Арктур ​​— четвертая по яркости звезда, которую мы видим на ночном небе.

Ее также называют Альфа Волопаса, так как это самая заметная звезда в созвездии Волопаса (Ширден).

Этот красный гигант относится к спектральному классу K0III.

Это стареющая звезда, возраст которой составляет примерно 7,1 миллиарда лет.

Видимая величина Арктура составляет -0,05, что делает его самой яркой звездой в Северном полушарии.

Это также самый яркий гигант К-типа в целом.

Он почти такой же массивный, как Солнце, но его внешние слои расширились примерно в 25,4 раза.

Арктур ​​излучает яркость около 170 солнц.

Эта звезда находится примерно в 36,7 световых годах от нашего Солнца.

Альдебаран

Альдебаран — это Альфа Тельца в нотации Байера).

Этот красный гигант является четырнадцатой по яркости звездой на нашем ночном небе.

Радиус примерно в 44 раза больше, чем у Солнца.

Он также более чем в 400 раз легче.

Хотя он больше, температура поверхности ниже — 3900 К.

Эта звезда находится в ветви красных гигантов, на что указывает ее спектральный класс K5+ III.

Он немного изменчив, с кажущейся силой от 0,75 до 0,95.

У этой звезды обнаружена экзопланета, похожая на Юпитер.

Эта система находится примерно в 65,3 световых годах от нас.

Гакрукс

Гакрукс — красный гигант со спектральным классом M3.5 III.

Он принадлежит к созвездию Южного Креста, где является третьей по яркости звездой.

Кажущаяся прочность +1,64.

Эта звезда М-типа примерно на 30% массивнее Солнца.

Однако его размер увеличился примерно в 120 раз по сравнению с радиусом Солнца.

Он также ярче примерно в 760 раз.

Гакрукс находится на расстоянии 88,6 световых лет от нас.

Поллукс

Поллукс — звезда К-типа в созвездии Близнецов.

Это ближайший гигантский звездный сосед к нашему Солнцу.

Его видимая величина составляет 1,14, что делает его самой яркой звездой в созвездии.

Когда-то Поллукс был звездой А-типа, когда он был на главной последовательности.

Водород в ядре уже израсходован, и теперь это красный гигант со спектральным классом К0 III.

Она почти в два раза массивнее Солнца.

Радиус этой К-звезды примерно в девять раз больше, чем у нашего Солнца.

Обнаружена внесолнечная планета, вращающаяся вокруг этой гигантской звезды.

Ее назвали Фестиас.

Эта планетная система находится на расстоянии 33,78 световых года от нас.

Мира

Мира — красный гигант в созвездии Кита.

Это бинарная система с компонентами, помеченными Мира А и В.

Видным членом пары является Мира А.

Он находится в асимптотической ветви гигантов.

Это важное начало, потому что оно служит прототипом переменной звезды под названием «Переменные мира.

Поскольку он пульсирует, его яркость резко меняется в течение длительного периода от 80 до 1000 дней и более.

Яркость этой звезды меняется с каждым циклом.

Его максимальное видимое значение равно 3, а минимальное значение равно 9.

Мира А была самой ранней обнаруженной переменной, не являющейся сверхновой.

Этот красный гигант столь же массивен, как Солнце, но намного крупнее.

Она увеличилась более чем в 400 раз по сравнению с Солнцем. Она также легче.

Этот красный гигант теряет массу из-за звездного ветра.

Он излучает материал, который выглядит как хвост длиной 13 световых лет.

Расчетное расстояние от этой звезды до нас составляет от 200 до 400 световых лет.

Блазар

Блазары — это квазары, испускающие самые мощные плазменные струи (так называемые релятивистские джеты), которые может увидеть наблюдатель с Земли. Из ядра блазара исходят две струи, направленные в противоположные стороны. Эти потоки излучения и материи могут уничтожить все живое на своем пути. Если такой луч проходит на расстоянии не менее 10 св лет от земли, на ней уже не будет жизни.

Само название происходит от слов «квазар» и «ящерицы BL». Последний является характерным представителем подтипа блазаров, известного как BL. Этот класс отличается свойствами оптического спектра, в котором отсутствуют характерные для квазаров широкие эмиссионные линии.

Теперь ученые выяснили расстояние до самого далекого блазара PKS 1424+240: оно составляет 7,4 миллиарда световых лет.

Не все звезды главной последовательности могут стать красными сверхгигантами

Звезды главной последовательности с массой от 10 до 70 масс Солнца обычно становятся красными сверхгигантами. Звезды с массами от 0,8 до 10 масс Солнца становятся красными гигантами, оставаясь в этой фазе около миллиарда лет, после чего сбрасывают свои внешние оболочки и образуют планетарные туманности. Вместо красного гиганта остается только ядро, белый карлик, остывание которого может занять миллиарды (по некоторым оценкам, триллионы) лет.

Сверхновая

Сверхновая — явление, при котором яркость звезды увеличивается на 4–8 порядков, а затем постепенно уменьшается. Происходит это из-за взрыва звезды, при котором она полностью разрушается. Такая звезда некоторое время затмевает другие источники света: и это неудивительно, ведь при взрыве яркость может превышать солнечную энергию в 1 миллиард раз. В галактиках, сравнимых с нашей, появление сверхновой регистрируется примерно раз в 30 лет. Однако звездная пыль мешает наблюдению за объектом, поскольку при взрыве в межзвездное пространство попадает огромное количество вещества. Оставшийся материал может служить строительным материалом для нейтронной звезды или черной дыры.

Наш свет и планеты Солнечной системы родились в гигантском облаке молекулярного газа и пыли. Около 4,6 миллиарда лет назад началось коллапс облака, и первые сто тысяч лет после этого Солнце было коллапсирующей протозвездой. Со временем он стабилизировался и приобрел свой нынешний вид.

Есть два основных типа сверхновых.

Тип I не имеет водорода в оптическом спектре. Поэтому ученые считают, что такие сверхновые возникают в результате взрыва белого карлика. Ведь, как мы уже сказали, у него нет водорода. Такие белые карлики обязательно должны быть частью двойной звезды. В определенный момент на белого карлика начинает «перекачиваться» вещество другой звезды, и когда оно достигает критической массы, происходит коллапс. Сверхновые I типа вспыхивают как в эллиптических, так и в спиральных галактиках.

В сверхновых типа II ученые обнаруживают водород в спектре. Поэтому возникает предположение, что речь идет о взрыве «обычной» звезды. Когда «топливо» в массивной (более 10 масс Солнца) звезде исчерпывается, ее сформировавшееся ядро ​​может достичь критической массы и коллапсировать. В этом сценарии ядро ​​сверхновой типа II в конечном итоге станет нейтронной звездой. Такие сверхновые появляются только в спиральных галактиках.

Земля может пережить Солнце в роли красного гиганта

Хотя известно, что Солнце станет красным гигантом, есть некоторая неопределенность относительно того, достигнут ли его внешние слои Земли. Как известно, из-за слабого влияния гравитации на внешние слои красные гиганты теряют массу с огромной скоростью.

Если текущие модели верны, быстрая потеря солнечной массы вызовет увеличение периода обращения Земли. Некоторые ученые считают, что в ходе эволюции Солнца Земля удалится достаточно далеко, чтобы избежать худших последствий стадии красного гиганта.

Кротовая нора

Чтобы продолжить тему, просто нельзя пройти мимо чисто гипотетического объекта — так называемых червоточин, или червоточин. Они представлены как пространственно-временные туннели, состоящие из двух входов и горловины. Червоточина — это топологическая характеристика пространства-времени, позволяющая (гипотетически) путешествовать по кратчайшему из всех путей.

Чтобы немного понять природу червоточины, можно свернуть лист бумаги (символизирующий наше пространство-время), а затем проткнуть в нем дырку иголкой. Получившееся отверстие будет похоже на червоточину. Если двигаться по поверхности листа от одной дыры к другой (а это все, что мы можем делать в нашей реальности), то далеко уйдешь, но гипотетически можно пройти через дыру и сразу оказаться на другой стороне!

В разное время специалисты продвигали разные версии червоточин. Возможность существования такой штуки доказывает общая теория относительности, но пока не найдено ни одной червоточины. Возможно, в будущем новые исследования помогут подтвердить существование таких объектов.

Пульсар

Пульсары — нейтронные звезды, испускающие радио-, гамма-, оптическое и рентгеновское излучение, которое приборами регистрируется как импульсы. Ось вращения такой звезды не совпадает с осью магнитного поля. И пульсар излучает как раз вдоль последнего — от его магнитных полюсов. А так как звезда вращается вокруг своей оси, то мы на Земле можем наблюдать излучение только в тот момент, когда пульсар поворачивает свой магнитный полюс в сторону нашей планеты.

Это можно сравнить с маяком: наблюдателю на берегу он кажется как бы мигающим через равные промежутки времени, хотя на самом деле прожектор лишь поворачивает в другую сторону. Другими словами, мы наблюдаем пульсацию некоторых нейтронных звезд, потому что один из их магнитных полюсов при вращении оказывается направленным к Земле.

Наиболее изучен пульсар PSR 0531+21, расположенный в Крабовидной туманности на расстоянии 6520 световых лет от нас. Эта нейтронная звезда вращается со скоростью 30 оборотов в секунду, а общая мощность излучения в 100 000 раз больше, чем у Солнца. Однако многие аспекты, связанные с пульсарами, еще не изучены.

Большинство красных гигантов являются переменными звездами

В отличие от солнцеподобных звезд, у которых в фотосферах имеется большое количество мелких конвекционных ячеек, красные гиганты, как и красные сверхгиганты, имеют лишь несколько очень крупных конвекционных ячеек. Размеры конвекционных ячеек влияют на передачу тепла (и света); большие конвекционные ячейки вызывают большие изменения яркости красных звезд-гигантов по сравнению с изменениями яркости, скажем, Солнца.

Серые и черные дыры

Чёрные дыры

Существование черных дыр было предсказано более общими научными теориями (впервые — уже в конце 18 века) и с тех пор неоднократно подтверждалось расчетами. Но «вещественных доказательств» у исследователей не было — а теперь есть.

• «Абсолютный монстр»: ученым впервые удалось сфотографировать горизонт событий черной дыры. Но на изображении видна не сама черная дыра, а ее «внешняя оболочка» — точка невозврата, также известная как горизонт событий.
• Обнаружена самая большая черная дыра во Вселенной. Наблюдая за галактикой Holm 15A, расположенной примерно в 700 миллионах световых лет от Земли, астрономы обнаружили черную дыру в 40 миллиардов раз ! больше Солнца.
• Найдена ближайшая к Земле черная дыра. Черная дыра из созвездия Единорога находится всего в 1,5 тысячах световых лет от нас и всего в три раза больше массы Солнца.

Красные сверхгиганты вращаются очень медленно

Все наблюдаемые до сих пор красные сверхгиганты вращаются либо медленно, либо очень-очень медленно, а в некоторых случаях совершенно сложно определить, вращается ли звезда вообще. Это происходит из-за эффекта потери массы, процесса, который эффективно замедляет звезду. В некоторых случаях, например, в случае со звездой Бетельгейзе, которая вращается со скоростью всего около 5 км/с, вращение может быть связано с двойным взаимодействием с другими звездами.

V838 Monoceros — красный сверхгигант, освещающий пылевое облако / © viewspace.org

Однако ядра красных гигантов продолжают вращаться со скоростью, намного превышающей скорость внешних областей звезды.