Сообщение на тему звезды карлики

Обновлено: 04.07.2024

Звезды-карлики — небольшие звезды низкого свечения. Однако, невзирая на небольшие размеры, эти звезды достаточно массивны.

Коричневые карлики — очень холодные космические объекты, немного крупнее Юпитера. Коричневые карлики образуются так же, как и другие звезды, но их начальная масса недостаточна для возникновения ядерных реакций; светлость их очень слабая.

Довольно часто мы слышим название звезды - красный карлик. Но мало кто в точности понимает что это такое. Единственное, что нам более-менее понятно, что она по идее должна быть маленькой, раз её назвали карликом. Но ведь всё-таки, интересно же узнать, какую звезду называют красным карликом. Красные карлики - это на самом деле маленькие звёзды с небольшой массой. По сравнению с солнцем они имеют слабую светимость и относительно низкую температуру. Примерно 1500-3000 тыс. градусов Кельвина, при этом на звезде происходят почти те же процессы, что и на солнце. Но из-за маленькой массы, протон-протонные реакции имеют в ядре звезды низкую интенсивность энерговыделения. Собственно из-за этого и низкая температура звезды. Красные карлики больше Юпитера, но меньше, чем звезда средних размеров, такая, как наше Солнце. Их светлость составляет 0,01% от светлости Солнца. Ни одного красного карлика нельзя увидеть невооруженным глазом, даже ближайшего к нам — Проксиму Центавра.

Надо сказать, что в нашей Галактике из всех звёзд самое большое количество именно красные карлики. Они составляют аж 80% всех галактических тел. Красные карлики на диаграмме Герцшпрунга-Рессела относятся к группе звёзд главной последовательности. Они занимают нижнюю часть диаграммы. Относятся к позднему спектральному классу. Как правило это М спектральный класс. Интересно, что самый близкий к нашему солнцу красный карлик, называется Проксима Центавра. И это вторая по близости к Земле звезда (не путайте с планетой). От нас до неё всего лишь 4,22 световых лет wink, что в 270 тыс. раз больше, чем до солнца.

Субкоричневые карлики или коричневые субкарлики — холодные формирования, по массе лежащие ниже предела коричневых карликов. Их в большей мере принято считать планетами.

Черный карлик - остывшие и вследствие этого не излучающие в видимом диапазоне белые карлики. Представляет собой конечную стадию эволюции белых карликов. Массы черных карликов, подобно массам белых карликов, ограничиваются сверху 1,4 массами Солнца.

Звёзды-карлики. Солнце – звезда-карлик.

Наша планета Земля вращается вокруг звезды по имени Солнце. Несмотря на свои огромные размеры относительно нашей планеты (да и других планет) в галактических масштабах Солнце далеко не самая большая звезда. Астрономы относят наше светило к классу карликов.

Звезды-карлики , тип звезды, наиболее распространенный в нашей Галактике - к нему принадлежит 90% звезд. Они носят название звезд главной последовательности, согласно их положению на диаграмме Герцшпрунга-Рассела.

Любая звезда представляет собой огромный газовый шар, который состоит из гелия и водорода, а также следов других химических элементов. Звезд существует огромное количество и все они отличаются своими размерами и температурой, а некоторые из них состоят из двух и более звезд, которые связаны между собой силой гравитации. С Земли некоторые звезды видны невооруженным глазом, а некоторые можно рассмотреть только в телескоп. Простой человек, имеющий достаточно хорошую остроту зрения, в ясную погоду на ночном небосводе может увидеть из одного земного полушария порядка 3000 звезд. На самом деле, в Галактике их существует значительно больше. Различные оценки говорят о том, что в Млечном Пути находится от 200 до 400 млрд звезд. Точное их количество невозможно подсчитать хотя бы по той причине, что одни звезды умирают, а другие только рождаются. Все звезды классифицируются в соответствии с размером, цветом, температурой. Таким образом, бывают карлики, гиганты и сверхгиганты.

Небольшие звезды низкого свечения называют звездами-карликами. Невзирая на небольшие размеры, эти звезды достаточно массивны. Их разделяют на желтые, оранжевые, красные, голубые, белые, черные, коричневые, субкоричневые.

Белые карлики.

Ученые продолжают изучение белых карликов и их планетных систем, чтобы заранее, за миллиарды лет до конца света, знать, что ждет нашу систему и Солнце.

Самая яркая звезда на нашем ночном небе — Сириус — двойная звезда: в ее состав входит белый карлик.

Голубые карлики.

Этот тип звезд гипотетический. Голубые карлики эволюционируют из красных карликов перед тем, как произойдет выгорание всего водорода, после чего они, предположительно, эволюционируют в белые карлики.

Жёлтые карлики

Жёлтые карлики – тип небольших звёзд главной последовательности, имеющих массу от 0,8 до 1,2 массы Солнца и температуру поверхности 5000–6000 K. Время жизни жёлтого карлика составляет в среднем 10 миллиардов лет. После того, как сгорает весь запас водорода, звезда во много раз увеличивается в размере и превращается в красный гигант. Примером такого типа звёзд может служить Альдебаран.

Оранжевые карлики

Оранжевые карлики — это звёзды, занимающие промежуточное положение между красными карликами главной последовательности класса M и жёлтыми карликами класса G. Оранжевые карлики имеют массы от 0,5 до 0,8 солнечных масс и эффективную температуру 3900-5200 K . .

Средняя светимость оранжевых карликов — от 0,1 до 0,6 солнечных светимостей. Типичные оранжевые карлики — Альфа Центавра B и Эпсилон Индейца.

Коричневые карлики

Коричневые карлики — очень холодные космические объекты, немного крупнее Юпитера. Эти тела возникают из звезд, которые не входят в главную звездную последовательность. После прекращения в их недрах реакций термоядерного синтеза они относительно быстро остывают. И становятся похожими на планетоподобные тела; светимость их очень слабая.

Субкоричневые карлики

Субкоричневые карлики или коричневые субкарлики — холодные формирования, по массе лежащие ниже предела коричневых карликов. Масса их меньше 0,012 массы Солнца. Они рождаются путём коллапса газового облака. Научное сообщество пока не пришло к окончательному заключению о том, что считать планетой, а что — субкоричневым карликом.

Красный карлик

Довольно часто мы слышим название звезды - красный карлик. Но мало кто в точности понимает, что это такое. Красные карлики - это на самом деле маленькие звёзды с небольшой массой. По сравнению с Солнцем они имеют слабую светимость и относительно низкую температуру. Примерно 1500-3000 тыс. градусов Кельвина, при этом на звезде происходят почти те же процессы, что и на Солнце. Но из-за маленькой массы, протон-протонные реакции имеют в ядре звезды низкую интенсивность энерговыделения. Собственно, из-за этого и низкая температура звезды. Красные карлики больше Юпитера, но меньше, чем звезда средних размеров, такая, как наше Солнце. Их светлость составляет 0,01% от светлости Солнца. Ни одного красного карлика нельзя увидеть невооруженным глазом, даже ближайшего к нам — Проксиму Центавра. В нашей Галактике самое большое количество составляют именно красные карлики. Они составляют 80% всех галактических тел.

Черный карлик

Данные объекты являются теоретическими, так как по расчетам учёных для образования черного карлика нужны миллиарды и миллиарды лет. Это время настолько велико, что даже если бы звезда родилась сразу после Большого взрыва, и прожила бы ещё 10 возрастов нынешней Вселенной, то она бы всё равно не успела стать чёрным карликом.

Как видите в нашей Вселенной много удивительного, и порой она кажется интереснее самой изощренной выдумки фантастов.

По материалам: Астронет; Любопытному об астрономии. Электронное учебное пособие.

Красные карлики больше Юпитера, но меньше, чем звезда средних размеров, такая, как наше Солнце. Их светлость составляет 0,01% от светлости Солнца. Ни одного красного карлика нельзя увидеть невооруженным глазом, даже ближайшего к нам — Проксиму Центавра.

Для исследования космоса требуются огромные трудозатраты, тоже самое можно сказать и о деятельности в глобальной паутине, например, создание и раскрутка сайта требует такой же многомерный подход к решению задачи, поэтому такие вопросы лучше поручать профессионалам.

Собственно говоря, звезды карлики это небольшие светила со слабым свечением. Хотя они являются довольно массивными.

Типы карликовых светил

Стоит отметить, что все объекты класса обладают небольшим размером, но могут отличаться другими характеристиками. Поэтому звезды карлики поделили на типы и разновидности.

Звёзды в космосе

Звезды белые карлики

Между прочим, белый карлик это потухшая и остывающая звезда. Другими словами, тело, находящееся на конечном этапе эволюции. Несмотря на то, что по размеру они похожи с нашей планетой, масса примерно такая же, как солнечная. Причем данный тип относится к спектральному классу А.

Как вы считаете, какая звезда превращается в белый карлик и чем отличаются белые карлики от обычных звезд?

По сути, звёздное тело малой и средней величины может превращаться в данный тип. Но только на завершающей стадии своего жизненного цикла. Это, так называемые вырожденные звёзды. В них давление вырожденного газа оказывает сопротивление гравитации.

Кстати, именно поэтому структура белых карликов отличается от остальных светил. Высокое давление оказывает прямое воздействие на атомы. Можно сказать, что при таких условиях возникает гравитационный коллапс. В результате формируется сильно сжатая и плотная структура из атомного ядра и электронов.

Правда, давление вырожденного газа не позволяет коллапсу продолжаться. И таким образом происходит превращение объекта в белое карликовое светило. Но при условии, что его масса не более солнечной в 1,4 раза. Если же она больше, то образуется нейтронная звезда.

Какие звезды называют желтыми карликами?

На самом деле, желтый карлик представляет собой тип звёздных тел главной последовательности, которые относятся к спектральному классу G. По оценке учёных, их масса может быть от 0,8 до 1,2 солнечных масс.
После того, как в них сгорает весь водород, жёлтая карликовая звезда расширяется и превращается в красный гигант.

Солнце (жёлтый карлик)

Оранжевые карликовые светила

Еще один тип главной последовательности звёзд малого размера и спектрального класса К. Их масса колеблется от 0,5 до 0,8 массы Солнца, а длительность жизни выше нашего главного светила.
Можно сказать, что оранжевые представители находятся где-то между жёлтыми и красными собратьями.

Красные карлики

Итак, звезда красный карлик представляет собой небольшое тело с невысоким значением массы. В результате для таких космических объектов характерны низкая температура и слабый уровень светимости. Собственно говоря, по этой причине они не видны с Земли без применения специальных приборов.

На диаграмме Герцшпрунга-Рассела находятся в самом низу. Главным образом, они относятся к позднему спектральному классу, чаще всего к классу М.

Наша галактика Млечный Путь богата именно на красных карликовых звёзд. По оценке астрономов, на их долю приходится до 80% всех астрономических тел в пределах нашей галактической системы.

Проксима Центавра (красный карлик)

Коричневые представители

И наконец, коричневый карлик — звезда со слабой яркостью (класс Т). Поскольку при их формировании начальная масса небольшая. Из-за чего внутри них нет ядерных реакций. Они попросту не могут возникнуть. Как оказалось, коричневые светила являются очень холодными объектами.

В них протекают термоядерные реакции синтеза лёгких элементов. К примеру, лития, бора, бериллия. Однако тепловыделение небольшое, поэтому ядерные процессы заканчиваются. А само космическое тело довольно скоро остывает и превращается в объекты, похожие на планеты.

Корчневый карлик

Какие звезды карлики носят названия чёрные или мёртвые

В действительности, черный карлик — небольшое холодное светило, внутри которого отсутствуют какие-либо ядерные реакции. Либо потому что массы не хватило для возникновения этих процессов, либо в ядре сгорело всё топливо и они просто погасли. Во втором случае, их называют умершими или мёртвыми звёздными телами.

Чёрный карлик

Вдобавок, выделяют субкоричневые или коричневые субкарлики. По массе они уступают коричневым карликам. Более того, это совершенно холодные космические объекты. Чаще всего их относят к планетам.

Примеры карликовых звёзд

Так как их огромное множество, то перечислять все не имеет смысла. Но отметим некоторые наиболее известные среди них.

Например, к белым карликам относится звезда Процион (компонент В), а к оранжевым — Альфа Центавра В или Арктур.

Самым простым и известным для нас жёлтым карликом выступает наше Солнце.

Помимо этого, Проксима Центавра (самая ближайшая к Земле) и Антарес являются красными карликами. А вот коричневый представитель класса, к примеру, Глизе 229В.

Звёзды

Белые карлики – это компактных размеров звезды, состоящие из ядерно-электронной плазмы и обладающие массой, сравнимой или превышающей массу Солнца, при этом они имеют радиус в сотни раз меньше солнечного. У них отсутствуют собственные источники термоядерной энергии. После полного исчерпания запасов гелия и водорода они сбрасывают свои оболочки, под которыми остаются оголённые ядра, состоящие преимущественно из кислорода и углерода.

История открытия белых карликов

Белый карлик Сириус B (отмечен стрелкой) рядом с ярким Сириусом A. Фото телескопа Хаббл

О происхождении белых карликов

Белые карлики – конечная стадия эволюции звёзд, обладающих малой массой (таких как Солнце). Учёные впервые приблизились к разгадке природы белых карликов после того, как в 1926 году появилось понятие о вырожденном газе. Английский астрофизик Ральф Говард Фаулер сумел объяснить особенности внутреннего строения белых карликов, однако не смог прояснить механизмы их происхождения. Эстонский астроном Эрнст Эпик выдвинул теорию о том, что образование красных гигантов из звёзд происходит благодаря выгоранию ядерного горючего. Один из основоположников астрофизики Василий Фесенков предположил, что у звёзд главной последовательности должна наблюдаться потеря массы, влияющая на процесс эволюции звёзд.

Сброс массы и оболочек

После выгорания водорода в центре звезды её ядро подвергается сильному сжатию, при этом внешний слой значительно расширяется. Данный процесс сопровождается общим потускнением светимости, способствующим превращению звёзды в пульсирующего красного гиганта, который сбрасывает оболочку из-за ослабленной связи с центральным горячим ядром, обладающим высокой плотностью. В дальнейшем эта оболочка трансформируется в расширяющуюся планетарную туманность. Ядро сжимается до крайне малого размера, не превышая при этом пределов Чандрасекара. Потеря оболочки обусловлена следующими факторами:

После довольно продолжительного периода, когда вещество спокойно истекает с поверхности красного гиганта, происходит сброс оболочки и обнажение ядра. Сброшенную оболочку можно наблюдать как планетарную туманность. Скорость расширения протопланетарной туманности составляет несколько десятков километров в секунду, и приближается ко второй космической (параболической) скорости. На сегодняшний день теория завершения эволюции красных гигантов, предложенная астрофизиком Иосифом Шкловским, является общепринятой и подкреплена множеством наблюдательных данных.

Строение звезды главной последовательности солнечного типа и красного гиганта с изотермическим гелиевым ядром и слоевой зоной нуклеосинтеза (масштаб не соблюдён)

Процесс тройной гелиевой реакции и образования изотермических ядер красных гигантов

Тройную гелиевую реакцию сопровождает меньшее выделение энергии, чем при цикле Бете. Когда гелий выгорает и источник энергии исчерпывается, велика вероятность более сложных реакций нуклеосинтеза, однако для них необходимы очень высокие температуры, при которых рассеиваются фотоны и образуются нейтрино-антинейтринные пары, беспрепятственно уносящие энергию за пределы ядра. Объёмное нейтринное охлаждение отличается огромной скоростью, значительно превышающей классическое фотонное поверхностное охлаждение и нелимитированной передачей энергии из недр звезды к нижнему пласту звёздной атмосферы.

Красные гиганты, масса которых является относительно невысокой и сопоставима с солнечной, обладают изотермическими ядрами, основной составляющей которых является гелий. Более массивные звёзды состоят из углерода. Плотность подобных изотермических ядер крайне высокая, в результате чего вырождается электронный газ. Согласно расчётам учёных, показатели плотности изотермического ядра сопоставимы с плотностью белых карликов. Соответственно, белые карлики являются ядрами красных гигантов.

Про развитие белых карликов

Белые карлики вступают на эволюционный путь в качестве оставшихся без оболочек вырожденных ядер красных гигантов, избавившихся от своих внешних покровов. Температура нижнего слоя звёздной атмосферы молодой планетарной туманности является чрезвычайно высокой. Указанные температурные условия делают подавляющую долю спектра состоящей из рентгеновского (мягкого) и ультрафиолетового (жёсткого) излучения. Белые карлики подразделяются в зависимости от излучаемого спектрального диапазона и его характеристик на такие категории:

Таким образом за очень короткий временной промежуток (порядка тридцати лет) гелиевый источник повышает свою светимость, и процесс горения этого элемента становится конвективным. Слоевые источники, состоящие из водорода, выталкиваются наружу, что приводит к их остыванию и завершению процесса водородного сгорания. Когда избыток Н выгорит, свечение гелиевых слоёв уменьшается, что приводит к сжиманию и новому возгоранию внешне расположенных слоёв водорода красного гиганта.

И. Ибен выдвинул предположение, что красные пульсирующие гиганты способны сбрасывать внешние слои, образовывая при этом туманности планет (это происходит в фазах гелиевой вспышки и спокойствия). Когда оболочки сбрасываются во время вспышки, образуются белые карлики гелиевого типа, имеющие класс спектра DB. Если то же происходит с активными водородными слоевыми источниками, образуются соответственно белые водородныекарлики , они имеют класс DA. Вспышка гелия обладает длительностью, составляющей около 1/5 части от продолжительности цикла пульсации. Данный феномен является объяснением процентного отношения Не-карликов к Н-карликам как 20 к 80.

Планетарная туманность NGC 3132: в центре двойная звезда — аналог Сириуса

О белых карликах, которые уже остыли

Через миллиарды лет белые карлики становятся чёрными, то есть звёздами, которые не излучают видимый свет. На текущий момент подобные небесные объекты во всей Вселенной отсутствуют, ведь возраст самых первых звёзд слишком мал: не более 13 млрд лет. Но при этом некоторые белые карлики уже успели остыть до температурной отметки менее 4000 К. Важная роль на завершающих этапах остывания чёрных карликов отводится гравитационному захвату и процессу, при котором происходит аннигиляция тёмной материи.

В случае отсутствия дополнительных источников энергии чёрные карлики становятся более тусклыми и охлаждаются до тех пор, пока их температура не сравняется с показателями фоновой температуры Вселенной. Энергия, извлекаемая в процессе аннигиляции тёмной материи, обеспечивает белым карликам дополнительное излучение энергии в течение длительного времени. Излучение чёрного карлика, обусловленное аннигиляцией тёмной материи, имеет приблизительно такие мощностные характеристики: около 10 15 Вт.

Несмотря на тот факт, что эта незначительная величина в 10 11 раз меньше солнечного излучения, благодаря данному механизму вскоре практически охладившиеся чёрные карлики будут вырабатывать достаточное количество энергии. Процесс выработки энергии прекратится только в случае нарушения целостности галактического гало. После уничтожения тёмной материи данное действие завершится, что приведёт к окончательному угасанию чёрного карлика.

Про связанные с белыми карликами астрономические феномены

Звёзды из двойных систем, обладающие разными массами, отличаются различными эволюционными темпами. Более массивные элементы зачастую трансформируются в белые карлики, при этом менее тяжёлые располагаются там же, на основной последовательности. Если в ходе развития менее тяжёлая часть переходит на ветвь красных гигантов, звезда, которая эволюционирует, увеличивается до заполнения эквипотенциальной поверхности, содержащей первую точку Лагранжа L 1, то есть до своей полости Роша. Соприкосновение таких полостей в точке либрации ведёт к разным феноменам в сфере астрономии.

Интересные факты

Белым карликом, находящимся ближе всего к Солнцу, считается тусклая звезда Ван Маанена, которая находится в центре созвездия Рыб. Её открытие совершил ещё 1917 г. американский астроном Адриан Ван Маанен в результате сравнения созвездия Рыб в 1914 и 1917 гг. Если рассматривать белые карлики, расположенные в звёздных системах, то ближайшим считается Сириус Б, открытый в 1844 году знаменитым немецким математиком и астрономом Фридрихом Бесселем, наблюдавшим за отклонением от прямолинейной траектории движения Sirius.

Согласно прогнозам учёных, через несколько миллиардов лет Солнце увеличится в размерах и превратится в красного гиганта в результате сгорания водорода в его ядре. Затем начнётся процесс синтеза углерода и гелия, что сделает звезду крайне нестабильной и приведёт к образованию звёздного ветра. Синтез гелия повлечёт за собой расширение внешнего слоя, который оторвётся и сформирует туманность планеты. В результате от нашего светила не останется ничего, кроме ядра.

Читайте также: