Однако такова уж особенность звёздного неба: у всякого, кто глядит на него, сладко щемит сердце. Возможно, мы и в самом деле родом откуда-то оттуда?
љ Борис Акунин
Казалось бы, мы ответили уже на все вопросы о звездных кошках, смотрящих на нас сверху своими сияющими глазами: их внешнее и внутреннее строение, классификацию по видовому разнообразию, характеры и поведенческие особенности в течение их эволюции. Однако, остается еще два нерассмотренных момента: их поведение друг с другом и удивительная особенность их эволюции, оставленная на "сладенькое и известная, как "карликовость".
Как уже было сказано, карликовость нас ждет на десерт, поэтому начнем с отношений звездных кошек друг с другом или с того, как они расположены в космосе относительно друг друга и других астрономических объектов.
Как ни странно, звездные кошки - это прайдовые животные, наподобие земных львов, т.е. живут они стаями. Эти прайды можно разделить на два типа - звездные скопления и звездные ассоциации.
Звездные скопления - это группировки гравитационно связанных друг с другом звезд, имеющих общее происхождение из одного молекулярного облака и движущиеся в гравитационном поле галактики как единое целое. Звезды в них расположены относительно близко друг к другу. Этот тип звездных прайдов делится на 2 типа: шаровые скопления и рассеянные.
Шаровые скопления имеют шарообразную форму с высокой концентрацией звезд, усиливающейся к их центру. Диаметр этой области - от 10 до 30 световых лет (расстояние, которое проходит свет за год). Звезды шаровых скоплений очень старые, имеющие желтый и красный цвет и массу меньше солнечной. Их насчитывается от 10 тысяч до нескольких миллионов. Шаровые скопления расположены в воображаемой сфере вокруг центра галактики (в галактическом гало).
Рассеянные скопления сильно отличаются от шаровых. Во-первых, состоят они из относительно молодых объектов. Во-вторых, в них насчитывается всего несколько сотен звездных объектов в пределах области размером до 30 световых лет. В-третьих, будучи гораздо менее плотнонаселёнными, гравитационно они тоже связаны слабее и со временем разрушаются под действием гравитационных сил других крупных объектов, таких как молекулярные облака. Наконец, отличаются рассеянные скопления и расположением внутри галактики: их можно найти только в галактической плоскости (см. ниже) внутри ее спиральных рукавов.
Кроме того, существуют еще звездные сверхскопления, представляющие собой молодые рассеянные скопления, которые могут являться предшественниками шаровых скоплений. Они состоят из очень большого числа молодых массивных звезд, ионизирующих окружающую среду.
Звездные ассоциации - это группировки гравитационно несвязанных либо слабо связанных звезд, которые довольно молоды (до нескольких десятков миллионов лет) и имеют общее происхождение. От рассеянных скоплений они отличаются большим размером - 50-100 парсек, меньшим количеством объектов внутри (от нескольких штук до нескольких сотен) и, следовательно, меньшей плотностью звездного населения. Хотя та все равно больше, чем в среднем в галактике. Звезды ассоциаций объединяют схожие возраст (звезды в них молоды), вектора скорости движения и химический состав. Находятся они в плоскости диска галактики (см. ниже).
Наконец, еще один тип звёздных прайдов внутри галактики, который не выделяют в отдельный тип прайдов, т.к. они встречаются и в тех, и в других - это двойные и кратные звезды. Двойные звезды - это система двух звезд, гравитационно связанных и расположенных очень близко, вращающихся вокруг одного центра масс. Кратными такие прайды называют, если в их состав входит более двух звезд. Кратные прайды имеют иерархическую структуру: одиночная звезда, как правило, удалена от двойной. К двойным и кратным звездам принадлежит до половины всех звезд. Период их взаимного обращения состоит от минут до нескольких миллионов лет. Их классифицируют по методу, которым была обнаружена двойственность: визуально-двойные (компоненты различимы непосредственно при наблюдении); спектрально-двойные (компоненты при взаимном движении вызывают эффект Доплера, который меняет положение спектральных линий); затменно-двойные (компоненты периодически затмевают друг друга частично или полностью; с этим связан один из типов переменности звезд (см. в предыдущих статьях)); астрономические (наблюдается только один, более яркий объект, второй же вычисляется по траектории движения первого).
Прайды, в свою очередь, объединяются в более крупные образования по территориальному признаку - галактики. Это гравитационно-связанная система из звезд, звездных скоплений и ассоциаций, межзвездного газа, темной материи и планетарных систем. Самые крупные галактики могут содержать сотни миллиардов звезд и иметь радиусы до 30 килопарсек.
Галактики различаются по своему звездному населению - составу входящих в них звезд. Существует 3 типа звездного населения, последний из которых не подтвержден.
Население I типа характеризуются заметным содержанием в спектре элементов тяжелее гелия (т.н. "металлов"). Они образовались в более ранних звездах и распространились при взрывах сверхновых. Солнце является типичным представителем населения I типа.
Население II типа содержат на несколько порядков меньше тяжелых элементов. Это старые звезды, сформированные вскоре после Большого Взрыва. Из звезд II типа населения состоят шаровые скопления в галактическом гало.
К населению III гипотетически относятся звезды первого поколения после Большого Взрыва. Это очень тяжелые звезды с маленьким сроком жизни (чем массивнее звезда, тем короче ее век, как у всех растолстевших питомцев). Поскольку такие звезды до наших дней не дожили, то эта модель остается чисто теоретической.
Галактики делятся на 4 основных типа, выделенных еще Эдвином Хабблом в 1925 году.
К первому относятся эллиптические галактики - галактики без выраженной внутренние структуры, свернутые в эллиптическую или шаровидную формы. Типичная кошачья игрушка, сплетенная из старых звезд! Плоская составляющая (галактический диск) в них отсутствует.
Следующий тип галактик - линзовидные. Внешне они похожи на эллиптические, и шаровидная составляющая в них является основной, но небольшой галактический диск вокруг нее уже присутствует.
Спиральные галактики имеют и дисковую, и сферическую составляющие, при этом первая выражена сильнее, чем в линзовидных, а во второй, опоясывающей первую диском, обнаруживается спиральная структура с хвостами (рукавами), загнутыми по спирали (котенок заигрался!)
Неправильные же галактики - это звездные скопления неправильной формы, у которых практически отсутствует шаровая составляющая в центре. Совсем новорожденные и молодые котята составляют население таких галактик.
Наконец, с основными обеденными блюдами мы жадно расправились. Надеемся, у вас, дорогие читатели, еще осталось немного места в головах на десерт из "карликов" или карликовых звезд.
"Карлики" получили это название за свои размеры. Это небольшие звезды, обладающие разными свойствами. Их классификация строится на "цветовой дифференциации штанов" этих звезд.
Так, желтые карлики - это небольшие звезды главной последовательности, имеющие спектральный класс G0V-G9V и 0,84-1,15 M☉(масс Солнца) и температуру поверхности 5000-6000К (более горячие звезды визуально будут восприниматься как голубоватые или голубые). Их основной источник энергии (как и у всех звезд главной последовательности) - термоядерный синтез гелия из водорода. Самый известный желтый карлик - это наше Солнце. На самом деле визуально оно воспринимается желтым только на рассвете и закате, а стоит ему подняться выше 20 ̊ над горизонтом, и его сияние воспринимается белым. Это искажение происходит из-за атмосферы Земли, в которой короткие волны голубого, синего и фиолетового цветов рассеиваются, а длинные волны желтого, оранжевого и красного - нет.
Следующий тип карликов - оранжевые. Это небольшие звезды главной последовательности спектрального класса K и класса светимости V, обладающие 0,5-0,8 M☉ и температуру 3900-5200К. Эти карлики представляют главный интерес для поисков внеземной жизни, поскольку они стабильны на главной последовательности 15-30 миллиардов лет (это в 1,5-3 раза дольше, чем у желтых карликов, а, значит, времени на формирование жизни тоже больше). После главной последовательности они так же, как и желтые карлики, разрастаются до красных гигантов и сбрасывают оболочку, становясь белыми карликами, только происходит это дольше, чем на том же Солнце. Кроме того, их активность (звездные пятна, выбросы и т.п.) меньше, чем у желтых карликов.
Красный карлик - согласно диаграмме Герцшпрунга - Рассела - это маленькая и относительно холодная звезда главной последовательности, имеющая спектральный класс М или поздний К. Являются очень распространенными звездами. Распределение их в галактиках сферическое, т.к. яркие рукава состоят из молодых массивных звезд. Их масса составляет до трети солнечной, а температура фотосферы составляет 3500К, что выше, чем в лампе накаливания. Поэтому, вопреки названию, они источают желто-охристое сияние. Красные карлики очень долговечны из-за низкой скорости сжигания водорода. Со временем они все сильнее нагреваются и сжимаются, пока не израсходуют весь запас водорода, после чего превращаются в голубые карлики вначале и в белые карлики с гелиевым ядром потом. Но с момента Большого Взрыва прошло еще слишком мало времени, чтобы красные карлики могли сойти с главной последовательности.
Таким образом, голубой карлик - это теоретический вид звезд, представляющие собой следующую за красными карликами стадию эволюции. Ими станут звезды массой 0,08-0,20 M☉.
Белые карлики - это звезды, лишенные источников термоядерной энергии и светящиеся благодаря собственной тепловой энергии. Они состоят из электронно-протонной плазмы и остывают в течение миллиардов лет. Они образуются в процессе эволюции звезд, чья масса недостаточна для превращения в нейтронную звезду (звезда последней стадии эволюции, чья изначальная масса недостаточна для коллапсирования в черную дыру и состоящая из нейтронной сердцевины и тонкой твердой корой). Т.е. не превышает 10 M☉. Израсходовав запасы водорода, звезда главной последовательности расширяется, становясь красным гигантом. Он поддерживается термоядерными реакциями превращения гелия в углерод и кислород. Если масса красного гиганта недостаточна для реакций с углеродом, она сбрасывает оболочку (которая становится планетарной туманность) после исчерпания гелия и прекращается в белого карлика с гелиевым ядром.
Наконец, субкоричневый карлик или коричневый субкарлик - это небесное тело, сформировавшееся так же, как звезды (т.е. в процессе коллапса (сжатия) газового облака) но имеющее массу недостаточную для начала термоядерных реакций. Коричневые карлики также обладают промежуточными физическими характеристиками между планетами и звездами. Они имеют очень низкие светимости и температуры, а их размер сопоставим с размером Юпитера, что отдаляет их от звезд. В центральных же областях некоторое время происходит горение дейтерия (что обособляет их от планет), а это, наоборот, со звездами роднит. Но мощность этих реакций никогда не сравнится с их собственной светимостью (светимостью за счет собственной тепловой энергии), поэтому они и на постоянную светимость никогда не выйдут (как звезды), а будут тускнеть и остывать.
На этом мы подходим к концу разбора темы звездных кошек. Но загадочное сияние их глаз из глубин космоса оставляет нам тему для эпилога. Или последней кружки чая. Ведь эти "слезы ангелов, рассыпанные по темному бархату небесного свода" (љ Елена Самойлова, "Грозовой сумрак") не могли не породить множество мифов, легенд, страхов и преданий. Поэтому до встречи в следующей, последней статье про звезды!