Pokud se podíváte pozorně na noční oblohu, je snadné si všimnout, že hvězdy, které se na nás dívají, se liší barvou. Modravé, bílé, červené, svítí rovnoměrně nebo blikají jako věnec vánočního stromku. V dalekohledu jsou barevné rozdíly zřetelnější. Důvod této rozmanitosti spočívá v teplotě fotosféry. A na rozdíl od logického předpokladu nejžhavější nejsou červené, ale modré, bílo-modré a bílé hvězdy. Ale nejdřív to.
Spektrální klasifikace
Hvězdy jsou obrovské horké koule plynu. Způsob, jakým je vidíme ze Země, závisí na mnoha parametrech. Například hvězdy ve skutečnosti neblikají. Je velmi snadné se o tom přesvědčit: stačí si vzpomenout na Slunce. K efektu blikání dochází díky tomu, že světlo přicházející z vesmírných těles k nám překonává mezihvězdné médium, plné prachu a plynu. Další věc je barva. Je to důsledek zahřívání schránek (zejména fotosféry) na určité teploty. Skutečná barva se může lišit od viditelné, ale rozdíl je obvykle malý.
Dnes se po celém světě používá Harvardská spektrální klasifikace hvězd. Náhodou jeteplota a je založena na tvaru a relativní intenzitě čar spektra. Každá třída odpovídá hvězdám určité barvy. Klasifikace byla vyvinuta na Harvardské observatoři v letech 1890-1924.
Oholený Angličan žvýkal datle jako mrkev
Existuje sedm hlavních spektrálních tříd: O-B-A-F-G-K-M. Tato sekvence odráží postupný pokles teploty (z O na M). Pro zapamatování existují speciální mnemotechnické vzorce. V ruštině jeden z nich zní takto: "Jeden vyholený Angličan žvýkal datle jako mrkev." K těmto třídám se přidávají další dvě. Písmena C a S označují studená svítidla s pásy oxidů kovů ve spektru. Pojďme se blíže podívat na hvězdné třídy:
- Třída O se vyznačuje nejvyšší povrchovou teplotou (od 30 do 60 tisíc Kelvinů). Hvězdy tohoto typu převyšují hmotnost Slunce o 60 a v poloměru - 15krát. Jejich viditelná barva je modrá. Pokud jde o svítivost, jsou před naší hvězdou více než milionkrát. Modrá hvězda HD93129A, patřící do této třídy, se vyznačuje jedním z nejvyšších indexů svítivosti mezi známými vesmírnými tělesy. Podle tohoto ukazatele je před Sluncem 5 milionůkrát. Modrá hvězda se nachází ve vzdálenosti 7,5 tisíce světelných let od nás.
- Třída B má teplotu 10–30 tisíc Kelvinů, což je hmotnost 18krát větší než hmotnost Slunce. Jedná se o bílo-modré a bílé hvězdy. Jejich poloměr je 7krát větší než poloměr Slunce.
- Třída A se vyznačuje teplotou 7,5-10 tisíc Kelvinů,poloměr a hmotnost přesahující 2,1krát a 3,1krát podobné parametry Slunce. Toto jsou bílé hvězdy.
- Třída F: teplota 6000-7500 K. Hmotnost větší než Slunce 1,7krát, poloměr - 1,3. Ze Země vypadají takové hvězdy také bílé, jejich skutečná barva je žlutavě bílá.
- Třída G: teplota 5-6 tisíc Kelvinů. Do této třídy patří Slunce. Zdánlivá a skutečná barva takových hvězd je žlutá.
- Třída K: teplota 3500-5000 K. Poloměr a hmotnost jsou menší než sluneční, jsou 0,9 a 0,8 odpovídajících parametrů hvězdy. Při pohledu ze Země je barva těchto hvězd žlutooranžová.
- Třída M: teplota 2-3,5 tisíce Kelvinů. Hmotnost a poloměr - 0,3 a 0,4 od podobných parametrů Slunce. Z povrchu naší planety vypadají červenooranžově. Beta Andromedae a Alpha Lišky patří do třídy M. Jasně rudá hvězda, kterou mnozí znají, je Betelgeuse (Alpha Orionis). Nejlepší je hledat ho v zimě na obloze. Červená hvězda se nachází nad Orionovým pásem a mírně nalevo od něj.
Každá třída je rozdělena do podtříd od 0 do 9, tedy od nejteplejší po nejchladnější. Počty hvězd indikují příslušnost k určitému spektrálnímu typu a stupeň zahřátí fotosféry ve srovnání s ostatními svítidly ve skupině. Například Slunce patří do třídy G2.
Vizuální bílé
Třídy hvězd B až F tak mohou ze Země vypadat jako bílé. A toto zbarvení mají ve skutečnosti pouze předměty patřící do A-typu. Hvězda Saif (souhvězdí Orion) a Algol (beta Perseus) se tedy pozorovateli, který není vyzbrojen dalekohledem, budou zdátbílý. Patří do spektrální třídy B. Jejich pravá barva je modrobílá. Bílé jsou také Mythrax a Procyon, nejjasnější hvězdy na nebeských kresbách Persea a Malého psa. Jejich skutečná barva je však bližší žluté (stupeň F).
Proč jsou hvězdy pro pozemského pozorovatele bílé? Barva je zkreslená kvůli obrovské vzdálenosti oddělující naši planetu od podobných objektů a také kvůli objemným oblakům prachu a plynu, které se často nacházejí ve vesmíru.
Třída A
Bílé hvězdy se vyznačují ne tak vysokou teplotou jako zástupci tříd O a B. Jejich fotosféra se zahřívá až na 7,5-10 tisíc Kelvinů. Hvězdy spektrální třídy A jsou mnohem větší než Slunce. Jejich svítivost je také větší - asi 80krát.
Ve spektrech A-hvězd jsou vodíkové čáry Balmerovy řady silně výrazné. Linie ostatních prvků jsou znatelně slabší, ale při přechodu z podtřídy A0 do A9 nabývají na významu. Obři a veleobri patřící do spektrální třídy A se vyznačují o něco méně výraznými vodíkovými čarami než hvězdy hlavní posloupnosti. V případě těchto svítidel jsou těžké kovové linie znatelnější.
Existuje mnoho zvláštních hvězd patřících do spektrální třídy A. Tento termín označuje svítidla, která mají znatelné vlastnosti ve spektru a fyzikálních parametrech, což ztěžuje jejich klasifikaci. Například spíše vzácné hvězdy typu Bootes lambda se vyznačují nedostatkem těžkých kovů a velmi pomalou rotací. Mezi zvláštní svítidla patří také bílí trpaslíci.
Třída A patří k takovým jasným objektům nocinebe, jako Sirius, Mencalinan, Alioth, Castor a další. Pojďme je lépe poznat.
Alpha Canis Major
Sirius je nejjasnější, i když ne nejbližší hvězda na obloze. Vzdálenost k němu je 8,6 světelných let. Pro pozemského pozorovatele se zdá být tak jasný, protože má působivou velikost a přesto není tak vzdálený jako mnoho jiných velkých a jasných objektů. Nejbližší hvězda ke Slunci je Alfa Centauri. Sirius je v tomto seznamu na pátém místě.
Patří do souhvězdí Velkého psa a je to systém dvou složek. Sirius A a Sirius B jsou od sebe odděleny 20 astronomickými jednotkami a rotují s periodou necelých 50 let. První složka systému, hvězda hlavní posloupnosti, patří do spektrální třídy A1. Jeho hmotnost je dvakrát větší než hmotnost Slunce a jeho poloměr je 1,7krát větší. Je to on, koho lze pozorovat pouhým okem ze Země.
Druhou součástí systému je bílý trpaslík. Hvězda Sirius B se hmotností téměř rovná našemu svítidlu, což není pro takové objekty typické. Typicky se bílí trpaslíci vyznačují hmotností 0,6-0,7 hmotností Slunce. Zároveň jsou rozměry Sirius B blízké pozemským. Předpokládá se, že fáze bílého trpaslíka začala pro tuto hvězdu asi před 120 miliony let. Když byl Sirius B umístěn na hlavní posloupnosti, bylo to pravděpodobně svítidlo o hmotnosti 5 hmotností Slunce a patřilo ke spektrálnímu typu B.
Sirius A se podle vědců přesune do další fáze evoluce asi za 660 milionů let. Pakzmění se v červeného obra a o něco později - v bílého trpaslíka, jako jeho společník.
Alpha Eagle
Stejně jako Sirius je mnoho bílých hvězd, jejichž jména jsou uvedena níže, dobře známých nejen lidem, kteří mají rádi astronomii kvůli jejich jasu a častému zmiňování na stránkách sci-fi literatury. Altair je jedním z těch svítidel. Alpha Eagle najdeme například u Ursuly le Guinové a Stevena Kinga. Na noční obloze je tato hvězda dobře viditelná díky své jasnosti a relativně těsné blízkosti. Vzdálenost oddělující Slunce a Altair je 16,8 světelných let. Z hvězd spektrální třídy A je nám blíž pouze Sirius.
Altair je 1,8krát hmotnější než Slunce. Jeho charakteristickým znakem je velmi rychlá rotace. Hvězda udělá jednu rotaci kolem své osy za méně než devět hodin. Rychlost rotace v blízkosti rovníku je 286 km/s. V důsledku toho bude „hbitý“Altair z kůlů zploštělý. Navíc díky eliptickému tvaru klesá teplota a jas hvězdy od pólů k rovníku. Tento efekt se nazývá „gravitační ztmavení“.
Dalším rysem Altairu je, že se jeho lesk v průběhu času mění. Odkazuje na proměnné typu Shield delta.
Alpha Lyra
Vega je po Slunci nejstudovanější hvězdou. Alfa Lyrae je první hvězdou, jejíž spektrum bylo určeno. Stala se také druhým svítidlem po Slunci, zachyceném na fotografii. Vega byla také mezi prvními hvězdami, ke kterým vědci měřili vzdálenost pomocí metody parlax. Po dlouhou dobu byla jasnost hvězdy při určování magnitud jiných objektů brána jako 0.
Alpha Lyra je dobře známá amatérským astronomům i prostým pozorovatelům. Je pátou nejjasnější mezi hvězdami a je součástí asterismu Letního trojúhelníku spolu s Altairem a Denebem.
Vzdálenost od Slunce k Vega je 25,3 světelných let. Její rovníkový poloměr a hmotnost jsou 2,78krát a 2,3krát větší než podobné parametry naší hvězdy. Tvar hvězdy má k dokonalé kouli daleko. Průměr na rovníku je znatelně větší než na pólech. Důvodem je obrovská rychlost otáčení. Na rovníku dosahuje 274 km/s (pro Slunce je tento parametr o něco více než dva kilometry za sekundu).
Jednou ze speciálních vlastností Vegy je disk prachu, který ji obklopuje. Pravděpodobně vznikl v důsledku velkého počtu srážek komet a meteoritů. Prachový kotouč obíhá kolem hvězdy a je zahříván jejím zářením. V důsledku toho se zvyšuje intenzita infračerveného záření Vega. Není to tak dávno, co byly na disku objeveny asymetrie. Jejich pravděpodobné vysvětlení je, že hvězda má alespoň jednu planetu.
Alpha Gemini
Druhým nejjasnějším objektem v souhvězdí Blíženců je Castor. Stejně jako předchozí svítidla patří do spektrální třídy A. Castor je jednou z nejjasnějších hvězd na noční obloze. V odpovídajícím seznamu je na 23. místě.
Castor je vícenásobný systém sestávající ze šesti komponent. Dva hlavní prvky (kolečko A a kolečko B) se otáčejíkolem společného těžiště s periodou 350 let. Každá ze dvou hvězd je spektrální dvojhvězda. Komponenty Castor A a Castor B jsou méně jasné a pravděpodobně patří ke spektrálnímu typu M.
Castor C nebyl okamžitě připojen k systému. Zpočátku byla označena jako nezávislá hvězda YY Gemini. V procesu výzkumu této oblasti oblohy vyšlo najevo, že toto svítidlo bylo fyzicky spojeno se systémem Castor. Hvězda se točí kolem těžiště společného všem složkám s periodou několika desítek tisíc let a je také spektrální dvojhvězdou.
Beta Aurigae
Auriga nebeská kresba obsahuje asi 150 „bodů“, z nichž mnohé jsou bílé hvězdy. Jména svítidel člověku daleko od astronomie málo řeknou, ale to neubírá na jejich významu pro vědu. Nejjasnějším objektem v nebeském vzoru, který patří do spektrální třídy A, je Mencalinan nebo Beta Aurigae. Jméno hvězdy v arabštině znamená "rameno majitele otěží."
Menkalinan - trojitý systém. Jeho dvě složky jsou podobry spektrální třídy A. Jas každého z nich převyšuje podobný parametr Slunce 48krát. Jsou od sebe vzdáleny 0,08 astronomické jednotky. Třetí složkou je červený trpaslík ve vzdálenosti 330 AU od dvojice. e.
Epsilon Ursa Major
Nejjasnějším „bodem“snad nejslavnějšího souhvězdí severní oblohy (Ursa Major) je Aliot, rovněž klasifikovaný jako třída A. Zdánlivá magnituda je 1,76. Nejjasnější svítivá hvězda zaujímá 33. místo. Alioth vstupuje do asterismu Velkého vozu a je blíže k misce než ostatní svítidla.
Aliotovo spektrum se vyznačuje neobvyklými čarami kolísajícími s periodou 5,1 dne. Předpokládá se, že rysy jsou spojeny s vlivem magnetického pole hvězdy. Kolísání spektra podle posledních údajů může nastat v důsledku blízkého umístění vesmírného tělesa o hmotnosti téměř 15 hmotností Jupiteru. Zda tomu tak je, je stále záhadou. Stejně jako ostatní tajemství hvězd se to astronomové snaží pochopit každý den.
Bílí trpaslíci
Příběh o bílých hvězdách bude neúplný, pokud se nezmíníme o fázi vývoje hvězd, která je označována jako „bílý trpaslík“. Takové objekty dostaly své jméno díky tomu, že první objevené z nich patřily do spektrální třídy A. Jednalo se o Sirius B a 40 Eridani B. Bílí trpaslíci jsou dnes nazýváni jednou z možností závěrečné fáze života hvězdy.
Pojďme se podrobněji zabývat životním cyklem svítidel.
Evoluce hvězd
Hvězdy se nerodí během jedné noci: každá z nich prochází několika fázemi. Nejprve se oblak plynu a prachu začne zmenšovat vlivem vlastních gravitačních sil. Pomalu nabývá tvaru koule, přičemž se gravitační energie mění v teplo – teplota předmětu stoupá. V okamžiku, kdy dosáhne hodnoty 20 milionů Kelvinů, začíná reakce jaderné fúze. Tato fáze je považována za začátek života plnohodnotné hvězdy.
Většinu času stráví svítidla v hlavní sekvenci. V jejich útrobách neustále probíhají reakcevodíkový cyklus. Teplota hvězd se může lišit. Když všechen vodík v jádře skončí, začíná nová etapa evoluce. Nyní je palivem helium. Zároveň se hvězda začíná roztahovat. Zvyšuje se jeho svítivost, zatímco povrchová teplota naopak klesá. Hvězda opustí hlavní sekvenci a stane se červeným obrem.
Hmotnost heliového jádra se postupně zvyšuje a začíná se zmenšovat svou vlastní vahou. Etapa rudého obra končí mnohem rychleji než ta předchozí. Cesta, kterou se bude další vývoj ubírat, závisí na počáteční hmotnosti objektu. Nízkohmotné hvězdy na stupni rudého obra začínají bobtnat. V důsledku tohoto procesu se objekt zbavuje svých skořápek. Vzniká planetární mlhovina a holé jádro hvězdy. V takovém jádru jsou všechny fúzní reakce dokončeny. Říká se tomu héliový bílý trpaslík. Masivnější červení obři (do určité hranice) se vyvíjejí v uhlíkově bílé trpaslíky. Ve svých jádrech mají prvky těžší než helium.
Funkce
Bílí trpaslíci jsou tělesa, jejichž hmotnost je zpravidla velmi blízká Slunci. Jejich velikost přitom odpovídá zemi. Kolosální hustota těchto vesmírných těles a procesy probíhající v jejich hlubinách jsou z pohledu klasické fyziky nevysvětlitelné. Tajemství hvězd odhalila kvantová mechanika.
Hmotou bílých trpaslíků je elektron-jaderné plazma. Navrhnout to ani v laboratoři je téměř nemožné. Proto mnoho charakteristik takových objektů zůstává nepochopitelných.
I když budete studovat hvězdy celou noc, nebudete schopni odhalit alespoň jednoho bílého trpaslíka bez speciálního vybavení. Jejich svítivost je mnohem menší než u slunce. Podle vědců tvoří bílí trpaslíci přibližně 3 až 10 % všech objektů v Galaxii. Dosud však byly nalezeny pouze ty, které se nenacházejí dále než 200–300 parseků od Země.
Bílí trpaslíci se nadále vyvíjejí. Ihned po vzniku mají vysokou povrchovou teplotu, ale rychle chladnou. Několik desítek miliard let po vzniku se podle teorie bílý trpaslík promění v černého trpaslíka - těleso, které nevyzařuje viditelné světlo.
Bílá, červená nebo modrá hvězda se pro pozorovatele liší především barvou. Astronom se dívá hlouběji. Barva pro něj okamžitě vypovídá hodně o teplotě, velikosti a hmotnosti předmětu. Modrá nebo jasně modrá hvězda je obří horká koule, která je ve všech ohledech daleko před Sluncem. Bílá svítidla, jejichž příklady jsou popsány v článku, jsou poněkud menší. Hvězdná čísla v různých katalozích řeknou profesionálům také hodně, ale ne všechno. Velké množství informací o životě vzdálených vesmírných objektů buď dosud nebylo vysvětleno, nebo zůstalo neobjeveno.
