Научный подход к познанию мира подразумевает всестороннее изучение объектов, его составляющих. Темой наших изысканий на предстоящие две-три недели стали звезды, глядящие на нас с темных небес по ночам. Отринув жалость и отвращение, в предыдущей статье мы "препарировали" этих звездных кошек, чтобы изучить их физическое и химическое строение, а так же процессы, проистекающие в различных системах "органов". Сегодня мы немного побудем колдунами и ведьмами, способными увидеть ауру объекта, его энергетические поля и прочие астральные излучения. Нашими посохами да волшебными палочками станут спектрометры и радиометры, а картами Таро - данные, получаемые этих приборов в обсерваториях по всему миру.
Данные о спектрах звезд (распределение электромагнитного излучения по частотам или по длинам волн) и их светимости (полная энергия, излучаемая астрономическим объектом в единицу времени) используются для классификации светил. Казалось бы, логично было бы также классифицировать звезды по типу термоядерных реакций, в них идущих, и по их положению. Однако эти показатели зависят от стадии эволюции каждой звезды и меняются с течением времени. Спектральная классификация стала общепринятой, т.к. теория, какие реакции идут в звезде, если известны только ее внешние признаки, отсутствует.
Система классификации звезд, используемая и поныне, была разработана на рубеже XIX-XX вв. в Гарвардской обсерватории и потому носит название гарвардской системы. Между цветами звезд и линиями поглощения (см. предыдущую статью) в их спектрах существует сильная корреляция. Позднее была построена диаграмма спектрального класса-светимости Герцшпрунга-Рассела (сокращенно "диаграмма Г-Р"). По ее осям обозначены абсолютная звездная величина (светимость звезды) и спектральный класс (температура поверхности звезды). На этой диаграмме звезды распределены неравномерно и сгруппированы в нескольких областях, каждой из которых был соответственно поставлен класс светимости. Эта система, использующая одновременно спектральный класс и класс светимости, была названа йерской системой или системой Моргана-Кинана по фамилиям разработавших ее астрономов. Она считается более точной, чем гарвардская система, и потому астрономы отдают предпочтение ей.
Итак, перейдем к подробному рассмотрению ауры нашей звездной кошки (спектрального класса звезды) и ее пушистости (светимости звезды). Начнем со спектрального класса.
Спектральные классы звезд зависят от температуры их поверхности и потому сильно различаются. Но в большинстве своем являются непрерывными с линиями поглощения (зависимость показателя поглощения объекта от длины волны излучения) и иногда - эмиссионными линиями (относительная интенсивность электромагнитного излучения по шкале частот). Звездные кошки делятся на виды в зависимости от понижения их эффективной температуры (температура абсолютно черного тела (поглощающего все излучение в любых диапазонах) с размерами, равными размеру небесного тела и излучающему такое же количество энергии в единицу времени) и от цвета - от голубых к красным. Классы обозначаются латинскими буквами O, B, A, F, G, K, M . Большинство звезд, в т.ч. и наше Солнце, относится к этим классам, однако существуют и другие: L, T, Y для коричневых карликов или C, S для углеродных и циркониевых звёзд. Об этих особенных кошках мы поговорим чуть позже, когда будем подробно рассматривать эволюцию звезд. Основные виды звездных кошек, как и виды других животных, делятся на подвиды (подклассы), обозначаемые цифрами от 0 до 9 после буквенного обозначения класса (кроме класса О, подклассы которого от 2 до 9) в порядке понижения температуры. Иногда используются дробные классы, например В0,5. Класс Солнца - G5. Более горячих сфинксов условно называют поздними, а более прохладных благодаря пушистой шкуре персидских котов - ранними.
Как рацион кошек разных видов различен в силу их строения и эволюционных особенностей, так и звезды отличаются не только температурой и цветами, но и линиями поглощения. Так, кошки класса М предпочитают линии поглощения различных молекулярных соединений, а виду О больше по вкусу диета из многократно ионизированных атомов. Это напрямую связано с температурой поверхности звезды: при повышении температуры молекула распадаются на атомы, и степень ионизации последних также повышается. Кроме того, на интенсивность тех или иных линий влияет химический состав звезды.
Ученые в целом и астрономы в частности - они как дети. Зверушек любят и придумывают мнемонические фразы (фразы, способствующие запоминанию информации путем образования ассоциаций и замены на них отдельных слов или словосочетаний). Для запоминания основной спектральной последовательности существует такая фраза: Oh Be A Fine Girl (Guy), Kiss Me на английском языке. Фраза же, построенная с аналогичной целью на русском языке звучит так: Один Бритый Англичанин Финики Жевал Как Морковь.
Перейдем к пушистости наших звездных кошек, иначе говоря - к классам светимости. Это классификация звездной светимости (полная энергия, излучаемая астрономическим объектом в единицу времени) по абсолютным звездным величинам.
Абсолютная звездная величина - это физическая величина, характеризующая блеск астрономического объекта. Блеск же, или звездная величина - это безразмерная числовая характеристика яркости объекта, обозначаемая буквой m (от лат. magnitudo - "величина, размер"), которая описывает поток энергии от рассматриваемого светила (т.е. энергию всех фотонов в секунду) на единицу площади. Блеск зависит как от характеристик самого объекта (его светимости), так и от расстояния до него. Чем меньше значение звездной величины, тем ярче объект. Понятие звездной величины используется для измерения потока энергии в видимом, инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах. А абсолютная звездная величина определяется как видимая звездная величина объекта, если бы он был расположен на расстоянии 10 парсек от наблюдателя и не испытывал бы ни межзвездного, ни атмосферного поглощения. Таким образом, наблюдение за светящимися глазами кошки (звезды) в темной комнате (космосе) со всей летающей в ней пылью и мошкарой является звездным блеском (видимой звездной величиной), а их сияние на определенном расстоянии, такое, какое есть ("сферическое сияние глаз кошки в вакууме", как пошутили бы физики) - это абсолютная звездная величина.
Классы светимости звезд приходится устанавливать по косвенным признакам, т.к. видимая звездная величина зависит от расстояния до светила, и, следовательно, от поглощения межзвездной средой испускаемого им света, а абсолютная звездная величина определяется по особенностям ее спектра, зависящего от температуры, протяженности и плотности атмосферы звезды.
Различают следующие классы светимости: гипергиганты, ярчайшие сверхгиганты, яркие сверхгиганты, нормальные сверхгиганты, яркие гиганты, нормальные гиганты, субгиганты, карлики главной последовательности (к которым относится наше Солнце), субкарлики и белые карлики.
Звезды одного спектрального класса, но разных светимостей, отличаются не только абсолютной звездной величиной. Некоторые особенности спектров могут становиться как более выраженными, так и менее при переходе к более ярким классам светимости. Эти эффекты называются эффектами светимости. Звезды больших размеров (гиганты и сверхгиганты) имеют практически такую же массу, как звезды главной последовательности. Следовательно, ускорение свободного падения у поверхности таких звезд ниже, поэтому и плотность с давлением газа там меньше. Это и приводит к появлению различных эффектов светимости. Например, у более ярких звезд спектральные линии оказываются более узкими и глубокими, а в менее ярких звездах более сильны линии ионизированных элементов.
Одному и тому же гарвардскому спектральному классу могут соответствовать звезды с одинаковой температурой фотосферы (см. предыдущую статью), но разными классами светимости. То есть глаза кошек породы "сфинкс" будут светиться с разной яркостью в зависимости от степени "убранности" ее темной комнаты и ее удаленности от телескопов. Поэтому и была разработана йерская система, учитывающая оба этих фактора.
Звезды одинаковых или близких классов светимости образуют на диаграмме Герцшпрунга - Рассела последовательности или "ветви", например ветвь красных гигантов или белых карликов.
Наконец, нам остается только разобраться в понятии "звезды главной последовательности", несколько раз упомянутом ранее. Это светила следующего за этапом протозвезды этапа эволюции, на протяжении которого главным источником энергии звезды становятся термоядерные реакции синтеза гелия из водорода, проистекающие в ее ядре.
Сделав это короткое пояснение, очень хочется поскорее перейти к рассмотрению эволюции звездных кошек от момента их зарождения в бездонной бездне космоса и до момента смерти. Но в мозгах как автора этой статьи, так и ее читателей, уже идут реакции по превращению нейронной массы в кашу с комочками путаницы да в сопли. Которые капают из носа на клавиатуру и мешают печатать. Дабы пожалеть технику ЦНС себя и читателей, а так же электронику, задействованную в написании данного материала, я завершаю на этой ноте статью. Но с нетерпением жду нашей новой встречи с подписчиками на страницах следующего выпуска!