Ak sa pozriete pozorne na nočnú oblohu, je ľahké si všimnúť, že hviezdy, ktoré sa na nás pozerajú, sa líšia farbou. Modrasté, biele, červené, svietia rovnomerne alebo blikajú ako girlanda na vianočný stromček. V ďalekohľade sú farebné rozdiely zreteľnejšie. Dôvod tejto rozmanitosti spočíva v teplote fotosféry. A na rozdiel od logického predpokladu, najhorúcejšie nie sú červené, ale modré, bielo-modré a biele hviezdy. Ale najprv to.
Spektrálna klasifikácia
Hviezdy sú obrovské horúce gule plynu. Spôsob, akým ich vidíme zo Zeme, závisí od mnohých parametrov. Napríklad hviezdy v skutočnosti neblikajú. Dá sa o tom veľmi ľahko presvedčiť: stačí si spomenúť na Slnko. K efektu blikania dochádza vďaka tomu, že svetlo prichádzajúce z kozmických telies k nám prekonáva medzihviezdne médium, plné prachu a plynu. Ďalšia vec je farba. Je to dôsledok zahrievania schránok (najmä fotosféry) na určité teploty. Skutočná farba sa môže líšiť od viditeľnej, ale rozdiel je zvyčajne malý.
V súčasnosti sa na celom svete používa Harvardská spektrálna klasifikácia hviezd. Náhodou jeteplota a je založená na tvare a relatívnej intenzite čiar spektra. Každá trieda zodpovedá hviezdam určitej farby. Klasifikácia bola vyvinutá na Harvardskom observatóriu v rokoch 1890-1924.
Oholený Angličan žuval datle ako mrkvu
Existuje sedem hlavných spektrálnych tried: O-B-A-F-G-K-M. Táto sekvencia odráža postupný pokles teploty (z O na M). Na zapamätanie existujú špeciálne mnemotechnické vzorce. V ruštine jeden z nich znie takto: "Jeden vyholený Angličan žuval datle ako mrkvu." K týmto triedam sa pridávajú ďalšie dve. Písmená C a S označujú studené svietidlá s pásmi oxidu kovu v spektre. Pozrime sa bližšie na hviezdne triedy:
- Trieda O sa vyznačuje najvyššou povrchovou teplotou (od 30 do 60 tisíc Kelvinov). Hviezdy tohto typu prevyšujú hmotnosť Slnka o 60 a polomer - 15-krát. Ich viditeľná farba je modrá. Čo sa týka svietivosti, sú pred našou hviezdou viac ako miliónkrát. Modrá hviezda HD93129A, patriaca do tejto triedy, sa vyznačuje jedným z najvyšších indexov svietivosti spomedzi známych kozmických telies. Podľa tohto ukazovateľa je pred Slnkom 5 miliónov krát. Modrá hviezda sa nachádza vo vzdialenosti 7,5 tisíc svetelných rokov od nás.
- Trieda B má teplotu 10-30 tisíc Kelvinov, čo je hmotnosť 18-krát väčšia ako hmotnosť Slnka. Ide o bielo-modré a biele hviezdy. Ich polomer je 7-krát väčší ako polomer Slnka.
- Trieda A sa vyznačuje teplotou 7,5-10 tisíc Kelvinov,polomer a hmotnosť presahujúce 2,1 a 3,1-násobok podobných parametrov Slnka. Toto sú biele hviezdy.
- Trieda F: teplota 6000-7500 K. Hmotnosť väčšia ako Slnko 1,7-krát, polomer - 1,3. Zo Zeme takéto hviezdy tiež vyzerajú biele, ich skutočná farba je žltobiela.
- Trieda G: teplota 5-6 tisíc Kelvinov. Slnko patrí do tejto triedy. Zjavná a skutočná farba takýchto hviezd je žltá.
- Trieda K: teplota 3500-5000 K. Polomer a hmotnosť sú menšie ako slnečné, sú 0,9 a 0,8 zodpovedajúcich parametrov hviezdy. Pri pohľade zo Zeme je farba týchto hviezd žltooranžová.
- Trieda M: teplota 2-3,5 tisíc Kelvinov. Hmotnosť a polomer - 0,3 a 0,4 z podobných parametrov Slnka. Z povrchu našej planéty vyzerajú červeno-oranžovo. Beta Andromedae a Alpha Chanterelles patria do triedy M. Jasná červená hviezda, ktorú mnohí poznajú, je Betelgeuse (Alpha Orionis). Najlepšie je hľadať ho v zime na oblohe. Červená hviezda sa nachádza nad Orionovým pásom a mierne naľavo od neho.
Každá trieda je rozdelená do podtried od 0 do 9, teda od najteplejšej po najchladnejšiu. Počty hviezd označujú príslušnosť k určitému spektrálnemu typu a stupeň zahrievania fotosféry v porovnaní s inými svietidlami v skupine. Napríklad Slnko patrí do triedy G2.
Vizuálne biele
Hviezdne triedy B až F teda môžu zo Zeme vyzerať ako biele. A toto sfarbenie majú v skutočnosti len predmety patriace do A-typu. Pozorovateľovi, ktorý nie je vyzbrojený ďalekohľadom, sa teda hviezda Saif (súhvezdie Orion) a Algol (beta Perseus) bude zdaťbiely. Patria do spektrálnej triedy B. Ich skutočná farba je modro-biela. Biele sa javia aj Mythrax a Procyon, najjasnejšie hviezdy na nebeských kresbách Persea a Malého psa. Ich skutočná farba je však bližšia žltej (stupeň F).
Prečo sú hviezdy pre pozemského pozorovateľa biele? Farba je skreslená v dôsledku veľkej vzdialenosti oddeľujúcej našu planétu od podobných objektov, ako aj objemných oblakov prachu a plynu, ktoré sa často nachádzajú vo vesmíre.
Trieda A
Biele hviezdy sa vyznačujú nie tak vysokou teplotou ako zástupcovia tried O a B. Ich fotosféra sa zohreje na 7,5-10 tisíc Kelvinov. Hviezdy spektrálnej triedy A sú oveľa väčšie ako Slnko. Ich svietivosť je tiež väčšia - asi 80-krát.
V spektrách A-hviezd sú vodíkové čiary Balmerovho radu výrazne výrazné. Čiary ostatných prvkov sú citeľne slabšie, no stávajú sa výraznejšími, keď prechádzate z podtriedy A0 do A9. Obri a supergianti patriaci do spektrálnej triedy A sa vyznačujú o niečo menej výraznými vodíkovými čiarami ako hviezdy hlavnej postupnosti. V prípade týchto svietidiel sú ťažké kovové čiary zreteľnejšie.
Je veľa zvláštnych hviezd patriacich do spektrálnej triedy A. Tento termín sa vzťahuje na svietidlá, ktoré majú viditeľné vlastnosti v spektre a fyzikálnych parametroch, čo sťažuje ich klasifikáciu. Napríklad skôr vzácne hviezdy typu Bootes lambda sa vyznačujú nedostatkom ťažkých kovov a veľmi pomalou rotáciou. Medzi zvláštne svietidlá patria aj bieli trpaslíci.
Trieda A patrí k takýmto jasným objektom nocinebo, ako Sirius, Mencalinan, Alioth, Castor a ďalší. Poďme ich lepšie spoznať.
Alpha Canis Major
Sirius je najjasnejšia, aj keď nie najbližšia hviezda na oblohe. Vzdialenosť k nemu je 8,6 svetelných rokov. Pre pozemského pozorovateľa sa zdá byť taký jasný, pretože má pôsobivú veľkosť a napriek tomu nie je tak vzdialený ako mnohé iné veľké a jasné objekty. Najbližšia hviezda k Slnku je Alfa Centauri. Sirius je v tomto zozname na piatom mieste.
Patrí do súhvezdia Veľkého psa a je to systém dvoch zložiek. Sirius A a Sirius B sú oddelené 20 astronomickými jednotkami a rotujú s periódou necelých 50 rokov. Prvá zložka systému, hviezda hlavnej postupnosti, patrí do spektrálnej triedy A1. Jeho hmotnosť je dvakrát väčšia ako Slnko a jeho polomer je 1,7-krát. Je to on, koho možno pozorovať voľným okom zo Zeme.
Druhou súčasťou systému je biely trpaslík. Hviezda Sírius B sa svojou hmotnosťou takmer vyrovná nášmu svietidlu, čo nie je pre takéto objekty typické. Bieli trpaslíci sa zvyčajne vyznačujú hmotnosťou 0,6 až 0,7 hmotnosti Slnka. Rozmery Síria B sú zároveň blízke pozemským. Predpokladá sa, že štádium bieleho trpaslíka začalo pre túto hviezdu asi pred 120 miliónmi rokov. Keď sa Sirius B nachádzal na hlavnej postupnosti, bolo to pravdepodobne svietidlo s hmotnosťou 5 hmotností Slnka a patrilo do spektrálneho typu B.
Sirius A sa podľa vedcov posunie do ďalšej fázy evolúcie približne za 660 miliónov rokov. Potomzmení sa na červeného obra a o niečo neskôr na bieleho trpaslíka, ako jeho spoločník.
Alpha Eagle
Rovnako ako Sirius, mnohé biele hviezdy, ktorých mená sú uvedené nižšie, sú dobre známe nielen ľuďom, ktorí majú radi astronómiu kvôli ich jasu a častému spomínaniu na stránkach sci-fi literatúry. Altair je jedným z tých svietidiel. Alpha Eagle nájdeme napríklad u Ursule le Guin a Stevena Kinga. Na nočnej oblohe je táto hviezda dobre viditeľná vďaka svojej jasnosti a relatívnej blízkosti. Vzdialenosť oddeľujúca Slnko a Altair je 16,8 svetelných rokov. Z hviezd spektrálnej triedy A je k nám bližšie len Sirius.
Altair je 1,8-krát hmotnejší ako Slnko. Jeho charakteristickým znakom je veľmi rýchle otáčanie. Hviezda vykoná jednu rotáciu okolo svojej osi za menej ako deväť hodín. Rýchlosť rotácie v blízkosti rovníka je 286 km/s. V dôsledku toho bude „svižný“Altair sploštený od palíc. Navyše vďaka elipsovitému tvaru klesá teplota a jas hviezdy od pólov k rovníku. Tento efekt sa nazýva „gravitačné stmavnutie“.
Ďalšou vlastnosťou Altairu je, že jeho lesk sa časom mení. Vzťahuje sa na premenné typu Shield delta.
Alpha Lyra
Vega je po Slnku najštudovanejšia hviezda. Alpha Lyrae je prvou hviezdou, ktorej spektrum bolo určené. Stala sa tiež druhým svietidlom po Slnku zachytenom na fotografii. Vega bola tiež medzi prvými hviezdami, ku ktorým vedci merali vzdialenosť pomocou metódy parlax. Pri určovaní magnitúd iných objektov sa jas hviezdy dlho bral ako 0.
Alpha Lyra je dobre známa amatérskym astronómom aj obyčajným pozorovateľom. Je piata najjasnejšia medzi hviezdami a je zahrnutá v asterizme letného trojuholníka spolu s Altairom a Denebom.
Vzdialenosť od Slnka po Vegu je 25,3 svetelných rokov. Jej rovníkový polomer a hmotnosť sú 2,78 a 2,3-krát väčšie ako podobné parametre našej hviezdy, resp. Tvar hviezdy má ďaleko od dokonalej lopty. Priemer na rovníku je výrazne väčší ako na póloch. Dôvodom je obrovská rýchlosť otáčania. Na rovníku dosahuje rýchlosť 274 km/s (pre Slnko je tento parameter o niečo viac ako dva kilometre za sekundu).
Jednou zo špeciálnych vlastností Vegy je disk prachu, ktorý ju obklopuje. Pravdepodobne vznikol v dôsledku veľkého počtu zrážok komét a meteoritov. Prachový kotúč obieha okolo hviezdy a je ohrievaný jej žiarením. V dôsledku toho sa zvyšuje intenzita infračerveného žiarenia Vega. Nie je to tak dávno, čo boli na disku objavené asymetrie. Ich pravdepodobné vysvetlenie je, že hviezda má aspoň jednu planétu.
Alpha Gemini
Druhým najjasnejším objektom v súhvezdí Blíženci je Castor. Rovnako ako predchádzajúce svietidlá patrí do spektrálnej triedy A. Castor je jednou z najjasnejších hviezd na nočnej oblohe. V zodpovedajúcom zozname je na 23. mieste.
Castor je viacnásobný systém pozostávajúci zo šiestich komponentov. Dva hlavné prvky (Castor A a Castor B) sa otáčajúokolo spoločného ťažiska s periódou 350 rokov. Každá z dvoch hviezd je spektrálna dvojhviezda. Komponenty Castor A a Castor B sú menej jasné a pravdepodobne patria do spektrálneho typu M.
Castor C nebol okamžite pripojený k systému. Spočiatku bola označená ako nezávislá hviezda YY Gemini. V procese výskumu tejto oblasti oblohy sa zistilo, že toto svietidlo bolo fyzicky spojené so systémom Castor. Hviezda sa točí okolo ťažiska spoločného pre všetky zložky s periódou niekoľkých desiatok tisíc rokov a je tiež spektrálnou dvojhviezdou.
Beta Aurigae
Aurigina nebeská kresba obsahuje asi 150 „bodov“, mnohé z nich sú biele hviezdy. Názvy svietidiel povedia len málo ľuďom ďaleko od astronómie, ale to neznižuje ich význam pre vedu. Najjasnejším objektom v nebeskom obrazci, ktorý patrí do spektrálnej triedy A, je Mencalinan alebo Beta Aurigae. Názov hviezdy v arabčine znamená „rameno majiteľa opratí.“
Menkalinan - trojitý systém. Jeho dve zložky sú podobri spektrálnej triedy A. Jas každého z nich prevyšuje podobný parameter Slnka 48-krát. Oddeľuje ich vzdialenosť 0,08 astronomických jednotiek. Treťou zložkou je červený trpaslík vo vzdialenosti 330 AU od páru. e.
Epsilon Ursa Major
Najjasnejším „bodom“v azda najznámejšom súhvezdí severnej oblohy (Ursa Major) je Aliot, tiež klasifikovaný ako trieda A. Zdanlivá magnitúda je 1,76. Najjasnejšia svietiaca hviezda je na 33. mieste. Alioth vstupuje do asterizmu Veľkého voza a je bližšie k miske ako iné svietidlá.
Aliotovo spektrum sa vyznačuje nezvyčajnými čiarami kolísajúcimi s periódou 5,1 dňa. Predpokladá sa, že znaky sú spojené s vplyvom magnetického poľa hviezdy. Kolísanie spektra môže podľa najnovších údajov nastať v dôsledku blízkej polohy kozmického telesa s hmotnosťou takmer 15 hmotností Jupitera. Či je to tak, je zatiaľ záhadou. Rovnako ako ostatné tajomstvá hviezd sa astronómovia snažia pochopiť každý deň.
Bieli trpaslíci
Príbeh o bielych hviezdach bude neúplný, ak nespomenieme fázu vývoja hviezd, ktorá je označená ako „biely trpaslík“. Takéto objekty dostali svoje meno vďaka tomu, že prvé objavené z nich patrili do spektrálnej triedy A. Išlo o Sirius B a 40 Eridani B. Bieli trpaslíci sa dnes nazývajú jednou z možností záverečnej fázy života hviezdy.
Poďme sa podrobnejšie venovať životnému cyklu svietidiel.
Vývoj hviezd
Hviezdy sa nerodia za jednu noc: každá z nich prechádza niekoľkými štádiami. Po prvé, oblak plynu a prachu sa začne zmenšovať pod vplyvom vlastných gravitačných síl. Pomaly nadobúda tvar gule, pričom gravitačná energia sa mení na teplo – teplota predmetu stúpa. V momente, keď dosiahne hodnotu 20 miliónov Kelvinov, začína jadrová fúzna reakcia. Toto štádium sa považuje za začiatok života plnohodnotnej hviezdy.
Väčšinu času, ktoré svietidlá strávia v hlavnej sekvencii. V ich útrobách neustále prebiehajú reakcievodíkový cyklus. Teplota hviezd sa môže líšiť. Keď všetok vodík v jadre skončí, začína sa nová etapa evolúcie. Teraz je palivom hélium. Zároveň sa hviezda začína rozširovať. Jeho svietivosť sa zvyšuje, zatiaľ čo povrchová teplota, naopak, klesá. Hviezda opustí hlavnú sekvenciu a stane sa červeným obrom.
Hmotnosť héliového jadra sa postupne zväčšuje a začína sa zmenšovať vlastnou váhou. Etapa červeného obra končí oveľa rýchlejšie ako predchádzajúca. Cesta, ktorou sa bude uberať ďalší vývoj, závisí od počiatočnej hmotnosti objektu. Nízkohmotné hviezdy na stupni červeného obra začínajú napučiavať. Výsledkom tohto procesu je, že predmet zhadzuje svoje škrupiny. Vzniká planetárna hmlovina a holé jadro hviezdy. V takomto jadre sú všetky fúzne reakcie ukončené. Nazýva sa héliový biely trpaslík. Masívnejšie červené obry (do určitej hranice) sa vyvinú na uhlíkovo bielych trpaslíkov. Vo svojich jadrách majú ťažšie prvky ako hélium.
Funkcie
Bieli trpaslíci sú telesá, ktorých hmotnosť je spravidla veľmi blízko k Slnku. Ich veľkosť zároveň zodpovedá zemi. Kolosálna hustota týchto kozmických telies a procesy prebiehajúce v ich hĺbkach sú z pohľadu klasickej fyziky nevysvetliteľné. Tajomstvá hviezd odhalila kvantová mechanika.
Látka bielych trpaslíkov je elektrón-nukleárna plazma. Navrhnúť ho dokonca v laboratóriu je takmer nemožné. Preto mnohé charakteristiky takýchto predmetov zostávajú nepochopiteľné.
Aj keď budete celú noc študovať hviezdy, bez špeciálneho vybavenia nebudete môcť odhaliť aspoň jedného bieleho trpaslíka. Ich svietivosť je oveľa menšia ako svietivosť slnka. Podľa vedcov tvoria bieli trpaslíci približne 3 až 10 % všetkých objektov v Galaxii. Doteraz sa však našli len tie, ktoré sa nenachádzajú ďalej ako 200 – 300 parsekov od Zeme.
Bieli trpaslíci sa naďalej vyvíjajú. Ihneď po vytvorení majú vysokú povrchovú teplotu, ale rýchlo chladnú. Niekoľko desiatok miliárd rokov po vzniku sa podľa teórie biely trpaslík mení na čierneho trpaslíka - teleso, ktoré nevyžaruje viditeľné svetlo.
Biela, červená alebo modrá hviezda sa pre pozorovateľa líši predovšetkým farbou. Astronóm sa pozerá hlbšie. Farba pre neho okamžite napovie veľa o teplote, veľkosti a hmotnosti objektu. Modrá alebo jasne modrá hviezda je obrovská horúca guľa, ktorá je vo všetkých ohľadoch ďaleko pred Slnkom. Biele svietidlá, ktorých príklady sú opísané v článku, sú o niečo menšie. Hviezdne čísla v rôznych katalógoch hovoria aj profesionálom veľa, no nie všetko. Veľké množstvo informácií o živote vzdialených vesmírnych objektov buď ešte nebolo vysvetlené, alebo zostáva ešte neobjavené.
