От чёрных облаков к чёрным дырам - Нарликар Джаиант - Страница 9

Хотя главная последовательность содержит подавляющее большинство звёзд, заметное число звёзд находится в верхней правой области, обозначенной Г, и небольшое число — в нижней левой области, обозначенной К. В первой области находятся звёзды-гиганты, имеющие большую светимость и красный цвет, а во второй — слабые звёзды-карлики. Названия «гиганты» и «карлики» относятся к реальным размерам этих звёзд, и далее мы детально обсудим эти характеристики.

Поскольку цветовой показатель указывает на поверхностную температуру звезды, из рис. 13 видно, как эта температура постепенно уменьшается при переходе слева направо на диаграмме Г—Р. Таким образом, карлики много горячее гигантов. Из-за преобладающего красноватого оттенка гиганты называют также красными гигантами, а карлики обычно называют белыми карликами.

Диаграмма Г—Р содержит ещё одну полезную информацию, которую несёт свет звёзд: спектральные свойства звёзд, также меняющиеся от одной звезды к другой. К счастью, это изменение можно связать с поверхностной температурой звезды. Таблица 3. Спектральные классы звёзд Символ Отличительные признаки Поверхностная

температура, К O Ионизованный гелий Свыше 30 000 B Нейтральный гелий 11 000—30 000 А Водород 7200—11 000 F Ионизованный кальций 6000—7200 G Ионизованный кальций, нейтральные металлы 5200—6000 K Нейтральные металлы 3500—5200 M Нейтральные металлы, полосы поглощения молекул Ниже 3500 R Полоса поглощения циана Ниже 3500 N Углерод Ниже 3500

В табл. 3 показано, как образована последовательность О, В, A, F, G, К, М, R, N, каждая буква которой характеризует звёзды определённого класса, различающегося по характерным спектральным линиям. Последовательность соответствует убыванию температуры, причём звёзды класса О — самые горячие, а звёзды класса N самые холодные. В самых горячих звёздах видны главным образом линии ионизованного гелия и некоторых других элементов. Атом становится ионизованным, когда от него отрываются один или более орбитальных электронов, причём остающийся атом становится положительно заряженным. Солнце принадлежит к классу G, для которого наиболее характерны линии ионизованного кальция. На рис. 14 показаны типичные спектры ряда звёзд, принадлежащих к различным классам указанной последовательности.

Рис. 14. Спектры звёзд, на которых указаны наиболее выделяющиеся линии испускания, соответствующие определённым спектральным классам

Каждый класс разделяется на десять подклассов, которые нумеруются АО, А1,... ,А9 и т. д. Солнце принадлежит к подклассу G2. Эта дополнительная классификация связана с более тонкими деталями звёздного спектра, но мы не будем вдаваться в эти подробности.

Важно помнить, что спектральный класс сам по себе не определяет однозначно положения звезды на диаграмме Г—Р. Например, могут быть красные гиганты, принадлежащие к тому же классу G2, что и Солнце. Однако, если мы знаем, что звезда находится на главной последовательности, то её место на этой последовательности можно определить с помощью спектрального класса. На рис. 14 по горизонтальной оси указаны спектральные классы.

Точно так же, как спектральные классы несколько больше говорят нам о том. что происходит на поверхности звезды, классы светимости немного больше говорят о светимости звёзд. Имеется пять классов светимости I — V, они указаны на рис. 15 вместе со спектральными классами.

Рис. 15. Диаграмма Г—Р, на которой явно указаны спектральные' классы и классы светимости. Заметим, что имеются дополнительные типы звёзд, называемые супергигантами, которые значительно ярче гигантов. На рис. 13 они не показаны

Звёзды класса светимости I — самые яркие и самые большие по размеру; их называют супергигантами. Звёзды класса. II — яркие гиганты а звёзды класса III — обычные гиганты. Звёзды, занимающие промежуточное положение между гигантами и звёздами главной последовательности, входят в класс IV. Наконец, звёзды класса V находятся на главной последовательности.

Итак, звезду, находящуюся на главной последовательности или в области гигантов на диаграмме Г—Р, можно охарактеризовать её классом светимости и её спектральным классом. Такая классификация не распространяется на область ниже главной последовательности, т.е. на белые карлики, которые очень слабы. ОТ ФАКТОВ К ТЕОРИИ

Мы завершили подготовительную работу, необходимую для того, чтобы, начать разбираться, что же происходит внутри звезды, как меняется со временем её внутренняя структура и как (если это вообще происходит) сдвигается с возрастом положение звезды на диаграмме Г—Р. Собирая по кусочкам биографию звезды, мы непрерывно будем обращаться к диаграмме Г—Р.

Глава 4

ДАЛЕКО ЛИ ДО ЗВЕЗД?

Более 2 тысяч лет тому назад самыми передовыми астрономическими познаниями обладали учёные древней Греции. Представления греков о Вселенной были очень просты. Они считали, что Земля находится в центре Вселенной, занимая постоянное и неподвижное положение. Периодический восход и заход Солнца и звёзд обусловлен тем, что они прикреплены к небесной сфере, которая вращается вокруг Земли (рис. 16).

Рис. 16. Фотография, полученная экспонированием плёнки в течение нескольких часов с тем, чтобы зафиксировать круговые траектории видимого движения звёзд по ночному небу

Астрономические представления древних греков распространились за пределы Греции, к арабам и даже в Индию. Астрономический труд Птолемея «Синтаксис» был переведён на арабский язык и стал известен под названием «Альмагест» (что означает «Величайший»), под которым его чаще всего упоминают сейчас даже в Европе.

Однако в Индии, где греческие традиции пустили свои корни, был и независимый мыслитель Арьябхата. В своём астрономическом сочинении «Арьябхатья», написанном в V веке нашей эры, Арьябхата выдвинул альтернативную точку зрения, согласно которой Земля вращается вокруг своей оси, а звёзды неподвижны. Он приводил аналогию с лодочником, который плывёт вниз По реке и видит, как деревья на берегу (в действительности неподвижные) перемещаются в противоположном направлении. Совершенно так же, писал Арьябхата, звёзды восходят на востоке и заходят на западе, потому что Земля вращается с запада на восток.

Отражением того, насколько глубоко укоренилась греческая космология в Индии, явилось непризнание этих взглядов Арьябхаты, несмотря на его престиж и влияние. Последователи этого учёного либо игнорировали его утверждение на том основании, что он никогда этого не говорил, либо интерпретировали его так, что оно приобретало совершенно иной смысл!

Сегодня астрономы знают, что идеи Арьябхаты были правильны. Звёзды, которые мы наблюдаем на ночном небе, отнюдь не «прибиты» к небесной сфере, а находятся на самых разных расстояниях от нас, Земля же вращается вокруг своей полярной оси. МЛЕЧНЫЙ ПУТЬ

Прежде чем обсуждать используемые астрономами методы измерения расстояний до звёзд, подведём окончательные итоги этих исследований на сегодняшний день.

Если посмотреть на ночное небо, можно заметить пересекающую его светящуюся полосу, внутри которой плотность звёзд заметно больше, чем в окружающем пространстве. Эта полоса уже давно известна под названием Млечный Путь (рис. 17). Почему же в этой полосе больше звёзд?

Рис. 17. Монтаж Млечного Пути, полученный объединением фотографий соседних районов неба

Чтобы понять ответ на этот вопрос, представьте, что вы находитесь (как на рис. 18, а) внутри не очень толстого диска, полного звёзд.