Звезды и галактики

Часть I: Классификация звезд. Спектральные классы. Диаграмма Герцшпрунга-Рассела. Для «других» звезд (то есть не для Солнца) фактически единственная доступная нам информация - это информация об их излучениях, долетающих до нас. Заряженные частицы на пути от источника испытывают влияние электрических и магнитных полей и почти все (кроме очень высокоэнергетичных) существенно отклоняются от направления своего первоначального движения, и нам не так часто удается понять, каким объектом они испущены. Нейтральные частицы в меньшей степени подвержены влиянию препятствий (особенно это касается нейтрино), но многие из них трудно зарегистрировать (опять же труднее всего это сделать именно с нейтрино). Поэтому большую часть информации о звездах мы собрали на основе анализа электромагнитных излучений звезд. О спектрах и стандартных свечах, о соотношениях «масса-светимость» и об устройстве диаграммы ГР и о том, как на ней появляется информация о размерах и массах. ы, посвященные спектральным классам звезд, вопросы на классификацию звезд на основе диаграммы Герцшпрунга - Рассела. Обычно в таблице указывают характеристики нескольких ярких звезд: массу, радиус, температуру поверхности, созвездие или расстояние от Солнечной системы. Важно знать связь «запрашиваемых» характеристик и «заданными». Некоторые характеристики (например, плотность) вычисляются непосредственно по данным таблицы. Для некоторых (принадлежат ли звезды, находящиеся на одинаковом расстоянии, к одному созвездию) достаточно простой логики: ясно, что принадлежность к созвездию определяется направлением на звезду, и практически никак не связано с расстоянием до нее. Спектральный класс звезды (соответствующий ее «видимому» с Земли или «истинному» цвету) однозначно определяется температурой поверхности. С точки зрения физики эта связь обусловлена законами теплового излучения (существует закон смещения Вина, который утверждает, что произведение длины волны, отвечающей максимуму мощности излучения, на температуру тела, излучающего за счет нагрева, есть величина постоянная: $\lambda_{\text {max }} \cdot T=b \approx 2,9$ мм$\cdot$K; поэтому более горячие тела испускают более коротковолновое излучение, а цвет объекта определяется именно $\lambda_{\max }$ ). В астрономии для обозначения спектральных классов используются латинские буквы, поэтому для ответа на вопросы этого типа нужно знать соответствие обозначений и температур: КЛАСС ТЕМПЕРАТУРА, К ВИДИМЫЙ ЦВЕТ ИСТИННЫЙ ЦВЕТ $\mathbf{O}$ $30000-60000$ голубой голубой $\mathbf{B}$ $10000-30000$ бело-голубой и белый бело-голубой $\mathbf{A}$ $7500-10000$ белый белый $\mathbf{F}$ $6000-7500$ белый желто-белый $\mathbf{G}$ $5000-6000$ желтый желтый $\mathbf{K}$ $3500-5000$ желто-оранжевый оранжевый $\mathbf{M}$ $2000-3500$ оранжево-красный красный (истинный цвет определяется температурой, а видимый - еще и условиями излучения и распространения) Диаграмма Герцшпрунга - Рассела демонстрирует распределение звезд на диаграмме в «координатах» температура (спектральный класс) - светимость (абсолютная звездная величина). Светимость указывает на мощность светового излучения, абсолютная звездная величина - тоже. Кроме того, на диаграмме также часто дают информацию о характерных размерах или массе звезд. Приведем пример изображения диаграммы из заданий открытого сегмента ЕГЭ: Как можно заметить, на диаграмме выделены области, в которых группируются «точки», отвечающие звездам определенного типа. Часто вопросы ЕГЭ посвящены именно определению типа звезды по ее данным. Отметим: сверхгиганты, гиганты и белые карлики обычно определяются только по размерам: диаметры сверхгигантов более 100 солнечных диаметров, гигантов - от 10 до 100 , белых карликов - от 0,001 до нескольких сотых солнечного диаметра. Если есть сомнения в отношении отнесения звезды к гигантам ( 10 солнечных диаметров может быть и у звезды главной последовательности, а 80 - и у сверхгигантов), то нужно обратить внимание на температуру или спектральный класс: у гигантов температура лежит в диапазоне от 2500 К до 6500 К, и при диаметрах более 50 солнечных - не выше 4000 К, а у гигантов с диаметром менее 10 солнечных - от 3000 до 6500 К (отметим, что при наличии подобных вопросов диаграмма обычно приводится в тексте вопроса). Звезды главной последовательности в основном имеют диаметры от 0,3 до 6 солнечных диаметров. Только очень холодные из них (температура менее 3500 К) могут иметь размеры менее 0,2 солнечного (от белых карликов их надо отличать именно по температуре), и только самые горячие ( $T$ более 15000 К) могут иметь размеры более 7 солнечных диаметров (их можно отличить по температуре от гигантов). Об изучении «истории» жизней звезд Наконец, жизненный цикл звезды - это последовательность ее превращений и переходов между классами на диаграмме Герцшпрунга - Рассела с течением времени от «рождения» до «финальной стадии». На самом деле такое описание очень разнообразно и зависит от начальной массы, размера и химического состава «протозвездного облака», из которого обр...