Самая большая яркая звезда. Размеры звезд
С виду неприметная UY Щита
Современная астрофизика в плане звёзд будто заново переживает младенческий период. Наблюдения звёзд дают больше вопросов, чем ответом. Поэтому спрашивая о том, какая звезда является наибольшей во Вселенной, нужно быть сразу готовым к ответным вопросам. Спрашиваете ли вы о самой большой из известных науке звёзд, или о том, какими лимитами ограничивает звезду наука? Как это обычно бывает, в обоих случаях вы не получите однозначного ответа. Самый вероятный кандидат на крупнейшую звезду вполне равноправно делит пальму первенства со своими «соседями». Насчёт того, насколько он может быть меньше настоящей «царь звезды» также остаётся открытым.
Сравнение размеров Солнца и звезды UY Щита. Солнце — почти невидимый пиксель слева от UY Щита.
Сверхгигант UY Щита с некоторой оговоркой можно назвать самой крупной звездой из наблюдаемых в наши дни. Почему «с оговоркой» будет сказано ниже. UY Щита удалён от нас на 9500 световых лет и наблюдается как тусклая переменная звёздочка, различимая в небольшой телескоп. По оценкам астрономов, её радиус превышает 1700 радиусов Солнца, а в период пульсации этот размер может увеличиться до целых 2000.
Получается, помести такую звезду на место Солнца, нынешние орбиты планеты земной группы оказались бы в недрах сверхгиганта, а границы её фотосферы временами упирались бы в орбиту . Если представить нашу Землю как гречневую крупицу, а Солнце – арбуз, то диаметр UY Щита будет сопоставим с высотой Останкинской телебашни.
Чтобы облететь такую звезду со скоростью света понадобится целых 7-8 часов. Вспомним, что свет, испущенный Солнцем, доходит до нашей планеты всего за 8 минут. Если лететь с той же скоростью, с какой за полтора часа совершает один оборот вокруг Земли, то полёт вокруг UY Щита продлится почти пять лет. Теперь представим эти масштабы, учитывая, что МКС летит в 20 быстрее пули и в десятки раз – пассажирских авиалайнеров.
Масса и светимость UY Щита
Стоит заметить, что столь чудовищный размер UY Щита совершенно несопоставим с другими её параметрами. Эта звезда «всего лишь» в 7-10 раз массивнее Солнца. Получается, средняя плотность этого сверхгиганта почти в миллион раз ниже плотности, окружающего нас, воздуха! Для сравнения, плотность Солнца в полтора раза превышает плотность воды, а крупица материи и вовсе «весит» миллионы тон. Грубо говоря, усреднённая материя такой звезды по плотности подобна слою атмосферы, расположенного на высоте около ста километров над уровнем моря. Этот слой, также называемый, линией Кармана, являет собой условную границу между земной атмосферой и космосом. Получается, плотность UY Щита лишь немногим не дотягивает до космического вакуума!
Также UY Щита не является самой яркой. Обладая собственной светимостью 340 000 солнечных, он в десятки раз тусклее самых ярких звёзд. Хорошим примером является звезда R136, которая, являясь самой массивной из известных ныне звёзд (265 солнечных масс), ярче Солнца почти в девять миллионов раз. При этом звезда всего лишь в 36 раз больше Солнца. Получается, R136 в 25 раз ярче и примерно во столько же раз массивнее UY Щита, при том, что она в 50 раз меньше исполина.
Физические параметры UY Щита
В целом UY Щита является пульсирующим переменным красным сверхгигантом спектрального класса M4Ia. То есть, на диаграмме спектр-светимости Герцшпрунга-Рассела UY Щита расположена на верхнем правом углу.
На данный момент звезда подбирается к конечным этапам своей эволюции. Как и все сверхгиганты, она приступила к активному сжиганию гелия и некоторых других более тяжелых элементов. Согласно современным моделям, через считанные миллионы лет UY Щита будет последовательно превращаться в жёлтого сверхгиганта, затем – в яркую голубую переменную или звезду Вольфа-Райе. Финальным этапам её эволюции будет сверхновый взрыв, в ходе которого звезда сбросит свою оболочку, вероятнее всего оставив после себя нейтронную звезду.
Уже сейчас UY Щита проявляет свою активность в виде полурегулярной переменности с приблизительным периодом пульсации 740 дней. Учитывая то, что звезда может менять свой радиус с 1700 до 2000 радиусов Солнца, скорость её расширения и сжатия сопоставима со скоростью космических кораблей! Потеря её массы составляет внушительную скорость 58 миллионных солнечных масс в год (или 19 земных масс в год). Это почти полторы земные массы в месяц. Так, будучи миллионы лет назад на главной последовательности, UY Щита могла иметь массу от 25 до 40 солнечных.
Великаны среди звёзд
Возвращаясь к оговорке, сказанной выше, отметим, что первенство UY Щита как самой большой из известных звёзд нельзя назвать однозначным. Дело в том, что астрономы до сих пор не могут с достаточной степенью точности определить расстояние до большинства звёзд, а значит и оценить их размеры. Кроме того, крупные звёзды, как правило, очень нестабильны (вспомним пульсацию UY Щита). Точно также они имеют довольно размытую структуру. Они могут обладать довольно протяженной атмосферой, непрозрачными газопылевыми оболочками, дисками или крупной звездой-компаньоном (пример – VV Цефея, см. ниже). Невозможно точно сказать, где проходит граница таких звёзд. В конце концов, устоявшееся понятие о границе звёзд как радиусе их фотосферы и без того крайне условно.
Поэтому в это число можно включить около десятка звёзд, к которым относится NML Лебедя, VV Цефея А, VY Большого Пса, WOH G64 и некоторые другие. Все эти звёзды расположены в окрестностях нашей галактики (считая его спутники) и во многом схожи друг с другом. Все они являются красными сверхгигантами или гипергигантами (о разнице сверх- и гипер см. ниже). Каждый из них через считанные миллионы, а то и тысячи лет превратится в сверхновую. Также они схожи в своих размерах, лежащих в пределах 1400-2000 солнечных.
Каждая из этих звёзд обладает своей особенностью. Так у UY Щита этой особенностью является, оговорённая ранее, переменность. WOH G64 обладает тороидальной газопылевой оболочкой. Крайне интересной является двойная затменно-переменная звезда VV Цефея. Она представляет собой тесную систему двух звёзд, состоящих из красного гипергиганта VV Цефея A и голубой звезды главной последовательности VV Цефея B. Центы этих звёзд расположены друг от друга в каких-то 17-34 . Учитывая то, что радиус VV Цефея B может достигать 9 а.е. (1900 солнечных радиусов), друг от друга звёзды расположены на «расстоянии вытянутой руки». Их тандем настолько тесен, что целые куски гипергиганта с огромными скоростями перетекают на «малютку-соседа», который меньше его почти в 200 раз.
В поисках лидера
В таких условиях оценка размера звёзд уже проблематична. Как можно говорить о размере звезды, если её атмосфера перетекает в другую звезду, или плавно переходит в газопылевой диск? Это при том, что сама-по себе звезда состоит из очень разряженного газа.
Более того, все крупнейшие звёзды являются крайне нестабильными и короткоживущими. Такие звёзды могут жить считанные миллионы, а то и вовсе сотни тысяч лет. Поэтому, наблюдая гигантскую звезду в другой галактике, можно быть уверенным, что сейчас на её месте пульсирует нейтронная звезда или искривляет пространство черная дыра, окруженная остатками сверхнового взрыва. Будь такая звезда даже в тысячах световых лет от нас нельзя быть полностью уверенным в том, что она до сих существует или осталась тем же исполином.
Прибавим к этому несовершенство современных методов определения расстояния до звёзд и ряд не оговоренных проблем. Получается то, что даже среди десятка известных крупнейших звёзд нельзя выделить определённого лидера и расставить их в порядке возрастания размеров. В данном случае UY Щита была приведена как наиболее вероятный кандидат на лидерство среди «большой десятки». Это вовсе не означает, что его лидерство неоспоримо и то, что, к примеру, NML Лебедя или VY Большого Пса не могут быть больше её. Поэтому разные источники на вопрос о наибольшей из известных звёзд могут отвечать по-разному. Это говорит скорее не об их некомпетентности, а о том, что наука не может давать однозначных ответов даже на столь прямые вопросы.
Крупнейшая во Вселенной
Уж если среди открытых звёзд наука не берётся выделить крупнейшую, как можно говорить о том, какая звезда является наибольшей во Вселенной? По оценкам учёных число звёзд даже в границах наблюдаемой Вселенной в десять раз превышает число песчинок на всех пляжах мира. Разумеется, даже взору самых мощных современных телескопов доступно невообразимо меньшая их часть. В поиске «звёздного лидера» не поможет и то, что крупнейшие звёзды могут выделяться своей светимостью. Какой бы их яркость не была, она померкнет при наблюдении далёких галактик. Тем более, как отмечалось ранее, самые яркие звёзды не являются самыми крупными (пример — R136).
Также вспомним о том, что наблюдая крупную звезду в далёкой галактике, мы фактически будем видеть её «призрак». Поэтому найти самую крупную звезду во Вселенной непросто невозможно, её поиски будут просто бессмысленны.
Гипергиганты
Если наибольшую звезду невозможно найти практически, может, стоит её разработать теоретически? Т.е., найти некий предел, после которого существование звезды уже не может быть звездой. Однако даже здесь современная наука сталкивается с проблемой. Современная теоретическая модель эволюции и физики звёзд не объясняют многого из того, что существует фактически и наблюдается в телескопы. Примером тому служат гипергиганты.
Астрономам не раз приходилось поднимать планку предела звёздной массы. Такой предел впервые ввёл в 1924 году английский астрофизик Артур Эддингтон. Получив кубическую зависимость светимости звёзд от их массы. Эддингтон понял, что звезда не может накапливать массу бесконечно. Яркость возрастает быстрее массы, и это рано или поздно приведёт к нарушению гидростатического равновесия. Световое давление нарастающей яркости будет буквально сдувать внешние слои звезды. Предел, рассчитанный Эддингтоном, составлял 65 солнечных масс. В последствие астрофизики уточняли его расчёты, добавляя в них неучтённые компоненты и применяя мощные компьютеры. Так современный теоретический предел массы звезд составляет 150 солнечных масс. Теперь вспомним о том, что масса R136a1 составляет 265 солнечных масс, это почти в два раза выше теоретического предела!
R136a1 является самой массивной из известных ныне звёзд. Кроме неё значительными массами обладает ещё несколько звёзд, число которых в нашей галактике можно пересчитать по пальцам. Такие звёзды назвали гипергигантами. Заметим, что R136a1 значительно меньше звёзд, которые, казалось бы, должны быть ниже её по классу – к примеру, сверхгиганта UY Щита. Всё потому что гипергигантами называет не самые крупные, а именно самые массивные звёзды. Для таких звёзд создали отдельный класс на диаграмме спектр-светимости (O), расположенных выше класса сверхгигантов (Ia). Точной начальной планки массы гипергиганта не установлено, но, как правило, их масса превышает 100 солнечных. Ни одна из крупнейших звёзд «большой десятки» не дотягивает до этих пределов.
Теоретический тупик
Современная наука не может объяснить природу существования звёзд, масса которых превышает 150 солнечных. Отсюда вытекает вопрос, как можно определить теоретический предел размера звёзд, если радиус звезды, в отличие от массы, сам по себе является расплывчатым понятием.
Примем во внимание то, что точно не известно, что представляли собой звёзды первого поколения, и какими они будут в ходе дальнейшей эволюции Вселенной. Изменения состава, металличности звёзд может повлечь радикальные перемены в их структуре. Астрофизиком только предстоит осмыслить те сюрпризы, которые преподнесут им дальнейшие наблюдения и теоретические изыскания. Вполне возможно, что UY Щита может оказаться настоящей крохой на фоне гипотетической «царь-звезды», которая где-нибудь светит или будет светить в самых далёких уголках нашей Вселенной.
Главными источниками света во Вселенной являются звезды. Более того, основной фабрикой энергии для жизни на Земле выступает ближайшая к нам звезда — Солнце. Многие из нас знают, насколько ничтожна наша голубая планета по сравнению с могучим светилом. Однако, каждый раз вспоминая соотношение объемов этих двух небесных тел невозможно не удивляться. Вдумайтесь, Солнце больше Земли более чем в миллион раз! Светила относятся к крупнейшим однофазным объектам космоса, но насколько могут разниться размеры звезд?
«Одиссей» — корабль на котором мы будем исследовать звезды
Взглянув на ночное небо каждый из нас может поразиться бесчисленному количеству светящихся точек. Будто на черной небесной глазури рассыпали мириады различных по размеру, светимости и цвету жемчугов. Смотря на верх ночью кажется, что все звездочки одного размера, за исключением планет, естественно. Условимся, что мы имеем некий компактный космический корабль, внешне похожий на истребитель. Он будет оснащен двигателем будущего, которому для работы хватит обычных по объему баков самолета и имя мы ему дадим незамысловатое — «Одиссей».
Так звезда или нет?
И так, наш «Одиссей» выходит на орбиту двойной звезды Глизе 229. Она находится всего в 19 световых годах от Солнца. Нас интересует Глизе 229 В, объект внешне меньше даже Юпитера. Мы задаем параметры в компьютер для выхода на орбиту. Но вдруг внезапно автопилот предупреждает нас, что корабль стремительно падает и введенные вручную данные ложны. Компьютер спешно корректирует тягу, да не чуть-чуть, а в разы. Вскоре выясняется, что Глизе 229 В хоть и меньше по геометрическим размерам чем Юпитер, но в 25 раз его тяжелее.
До настоящего момента идут споры, относить ли к звездам непонятные объекты, подобные коричневым карликам? В наши дни под ними подразумевают водородную субзвезду с размерами в диапазоне от 0,012 до 0,0767 масс Солнца. Они сопоставимы с размерами Юпитера. В недрах коричневых карликов идут термоядерные процессы, так же, как и в звездах. Но выделение тепла идет в основном за счет реакции слияния изотопов легких ядер таких как литий, бериллий, бор, дейтерий. Вклад классического протонного термоядерного синтеза в общее тепловыделение невелико. Считается, что на коричневые карлики приходится большая часть звезд в космосе. Некоторые астрономы считают, что немаленькая доля темной материи может приходиться как раз на коричневые карлики. Ну что ж, летим дальше!
От самых маленьких
Размеры звезд Млечного пути
Зададимся вопросом, какие же размеры имеют самые маленькие члены этого класса космических объектов? Мы даем команду бортовому компьютеру лететь к ближайшей нейтронной звезде. Гиперскачок и вуаля, мы подлетаем к крохотной звезде со странным названием — RX J1856.5-3754.
RX J1856.5-3754 рентгеновский снимок телескопа Чандра
«Одиссей» завис высоко над поверхностью крохи, которая имеет диаметр всего 10-20 километров, но наши двигатели неистово набирают скорость, а информация с экранов говорит, будто мы на орбите Солнца! И здесь нас ждет первая неожиданность! Наименьшие представители звездного семейства, имеют диаметр порядка 15 километров. Но их масса превышает Солнечную. Только представьте, сколь плотным объектом будет нейтронная звезда. После элементарных математических расчетов становится ясно, что компактность упаковки вещества там превышает таковую атомного ядра.
Нейтронные звезды
Мы набираемся смелости и спускаемся ниже, чтобы лучше рассмотреть звезду, но в кабине начинает бить тревога, предупреждая нас о колоссальном магнитном поле.
Но это все известные факты. А вот есть еще одно экзотическое свойство нейтронных звезд. И связано оно в первую очередь с релятивистскими эффектами, суть которого заключается в том, что если вы посмотрите на нейтронную звезду с любого угла (сверху, снизу или перпендикулярно оси вращения) то увидите вы больше 50 % общей площади поверхности! В голове с трудом укладывается. Если этот эффект перенести на нашу планету, то вы смогли бы видеть то, что находится за горизонтом. В будущих статьях мы обязательно вернемся и к этому феномену, и ко многим другим поразительным явлениям. И для того, чтобы лучше их понять, разберем их на пальцах. Нейтронные звезды - это «скелеты» некогда живших звезд, у них нет источника энергии. Они скорее похожи на гигантские аккумуляторы, которые безвозвратно теряют энергию. Хорошо, пора взглянуть на еще один класс псевдозвезд.
«Одиссей» выходит на орбиту Звезды ван Маанена, ближайшего белого карлика в 14,1 световых годах от Солнца. Удручающее зрелище. Мы видим своего рода «труп» — остатки проэволюционировавшего светила. Размеры белых карликов не превышают одной сотой Солнечной, а масса сопоставима с ним. Белый карлик - это тусклое ядро погибшей звезды, которое светит лишь за счет остывания своего плазменного вещества. Между белыми карликами и нашим Солнцем есть один из самых крупных по численности составляющих звезд класс - красные карлики. Команда компьютеру, и мы в мгновение оказываемся на орбите Проксимы Центавра.
Небольшой красной звезде, понуро светящейся в безграничном космосе. Размеры и масса таких звезд не превышает лишь трети, а светимость в тысячи раз меньше Солнечной.
По мнению многих астрономов красные карлики составляют самый многочисленный класс «настоящих» звезд во Вселенной. Дело в том, что все вышеперечисленные звезды, на самом деле по-настоящему ими не являются. Только в красных карликах проходят классические протонные термоядерные реакции, позволяющие им существовать сотни миллиардов лет.
Эта невзрачная звезда, очень вероятно, намного переживет Солнце, и если человечество захочет найти в космосе звезду, что сможет нас приютить после гибели родной звезды, то далеко ходить не придется. По меркам космоса, конечно.
От Солнца до красных сверхгигантов
Давайте посмотрим на желтые карлики. Да-да, наше Солнце является желтым карликом! А если точнее, то его спектральный класс G2V. Такой тип звезд не очень многочисленен во Вселенной. Звезды подобного рода имеют массу от 0,8 до 1,2 массы Солнца. После того как подобные нашему светилу звезды израсходуют водородное топливо, их размер увеличивается, и они становятся красными субгигантами и гигантами. Интересного мало и требуем от «Одиссея» продолжения банкета.
Бетельгейзе
Мы оказываемся на орбите Бетельгейзе, расположенной в 500 световых годах от дома, на уровне 19 астрономических едениц от центра звезды. Глазам предстает неописуемая картина. Находясь от ядра этой звезды так же далеко как Уран от ядра Солнца мы видим, что красный диск звезды чуть ли не в сотни раз превосходит размеры Солнца, а цвет ее красный. Умирающая звезда. Если перевести возраст звезд на человеческую жизнь, то Солнцу было бы чуть за сорок лет. Бетельгейзе же уже старичок, доживающий свой век. Мы увлекаемся завораживающим видом, компьютер предупреждает нас, что нужно срочно покинуть пределы звезды, так как по данным спектральных наблюдений совсем скоро звезда будет светить ярче, что может навредить нашему маленькому кораблю. Красные гиганты нестабильны и их излучение может сильно варьироваться.
Альнитак
Но если такие красные «толстяки» представляют собой уже престарелые звезды, то голубые гиганты и сверхгиганты очень даже молодые звезды. Корабль выходит на орбиту Альнитака, голубого гиганта в созвездии Ориона, повисшей в черном пространстве в 800 световых годах от Земли. Компьютер нас предупреждает, что смотреть на эту звезду можно только через видеокамеру со специальными фильтрами, так как ее светимость в 35 тысяч раз больше Солнечной! На самом деле голубые гиганты настолько горячи, что даже не успевают прожить жизнь по звездным меркам. Если желтые карлики доживают до 10 миллиардов лет, а красные теоретически могут протянуть и до 100, то голубые гиганты и сверхгиганты в буквальном смысле сгорают в мгновение ока. Что такое для звезды жизнь в 10 - 50 миллионов лет? Не смотря на их грозное название размеры более чем скромные. Всего-то не более 25 Солнечных радиусов. Радиус Альнитака в 18 раз больше Солнечного, так же, как и масса.
Антарес
На просторах бесконечного космоса есть настоящие мастодонты в виде сверхгигантов. Покорный «Одиссей» переносит нас на высокую орбиту Антареса, ярчайшей звезды в созвездии скорпиона, в 600 световых годах от Солнца. Чтобы лучшее ее рассмотреть просим компьютер перейти на расстояние в 1,4 астрономических единицы от ядра, так сказать с запасом. Но система протестует, уверяя нас, что мы окажемся под поверхностью звезды. Да как так? Мы же будем на уровне эквивалента орбиты Марса от ядра Антареса. Но оказывается, что радиус красных сверхгигантов превышает Солнечный порой в 800 раз. Но масса Антареса всего лишь в 12,4 раза больше Солнечной, его газ очень разряжен.
UY Щита
Перед завершением нашей экскурсии мы просим перенести «Одиссей» к самой большой звезде, известной на данный момент. И мы выходим на орбиту UY Щита, на таком расстоянии от ядра, на котором находится Сатурн от Солнца. И все же почти все поле нашего зрения затмевает красный гигантский диск звезды, которая в 1700 раз больше Солнца по радиусу, но всего в 40 раз тяжелее. Если бы мы поместили эту звезду в центр Солнечной системы, то она поглотила все планеты вплоть до Юпитера. Если сжать Землю до размеров сантиметра, то UY Щита в том же масштабе была почти 2 километра!
Что в итоге?
Подводя итог важно отметить, что как масса, так и геометрические размеры звезд могут сильно отличаться. Одни обладают невообразимой плотностью, другие же наоборот, сильно разряжены. Звезды очень разнятся по светимости и цвету, температуре и срокам жизни. На размер звезд влияет сочетание двух сил - сила тяготения, что пытается сжать звезду, и давление разогретого внутри газа. В настоящее время теория эволюции звезд далека от своего совершенства.
Астрофизики не могут дать внятного ответа на банальный вопрос: «А на сколько большой и массивной может быть звезда?».
Конечно, есть фундаментальные ограничения, не позволяющие, например, существовать звезде размером с галактику. Звезды с массой от 8 до около 150 Солнечных проживают жизнь быстро, из-за того, что температура в их недрах колоссальна, и термоядерные реакции идут стремительно. Совсем недавно считалось, что пределом массы звезды является 150 масс Солнца. Но недавние исследования космоса показали, что и 300 Солнечных масс для звезды может быть не предел! В таких звездах кроме молниеносных реакций термоядерного синтеза возникают дополнительные флуктуации из-за взаимодействия пар частица-античастица. Такие супергигаганты могут взрываться еще до возникновения классического коллапса, попросту проходя процесс аннигиляции. Но все это пока теория.
Очень многое осталось за рамками этого повествования. Но всему свое время. А мы, пораженные столь разнообразными размерами звезд, усталые и довольные, даем команду «Одиссею» возвращаться на крохотную, но столь родную Землю.
Моя шестилетняя дочь - это машина по задаванию вопросов. Пару дней назад мы ехали на машине из школы, и она расспрашивала меня о природе . Одним из её вопросов был, "Какая звезда самая большая во Вселенной ?" Я дал простой ответ. "Вселенная - это большое место", сказал я, "и нет никакого способа, которым мы сможем узнать, какая звезда самая большая ". Но это не настоящий ответ.
Радиус и масса Солнца:
Когда речь идёт о размерах звёзд, важно сначала взглянуть на наше для чувства масштаба. Наша звезда имеет диаметр 1,4 миллиона километров. Это такое огромное число, что трудно получить представление о масштабе. Кстати, на Солнце приходится 99,9% всей материи в нашей . Фактически, вы могли бы уместить миллион внутри объёма Солнца.
Используя эти значения, астрономы создали понятия "солнечный радиус" и "солнечная масса", которые они используют для сравнения звёзд большего или меньшего размера и массы с нашим Солнцем. Солнечный радиус равен 690 000 км, а солнечная масса равна 2 х 10 30 кг. Это 2 нониллиона килограмм, или 2,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 kg.
Иллюстрация спектральной диаграммы Моргана-Кинана, показывающая различие между звёздами главной последовательности. Предоставлено: Wikipedia Commons.
Также стоит учесть тот факт, что наше Солнце довольно маленькое, это звезда G-класса главной последовательности (в частности, G2V звезда), которая широко известна как и находится с меньшей стороны диаграммы размеров (смотрите выше). Хотя Солнце определённо больше наиболее распространённых звёзд М-класса, или красных карликов, оно само по себе карликовое (не каламбур!) по сравнению с голубыми гигантами и другими спектральными классами звёзд.
Классификация:
Звёзды группируются на основе их характеристик, таких как спектральный класс (т.е. цвет), температура, размер и яркость. Наиболее распространённый метод классификации называется система Моргана-Кинана (МК), которая классифицирует звёзды в зависимости от температуры, используя буквы O, B, A, F, G, K и M, где O - самые горячие звёзды, а М - самые холодные. Каждый буквенный класс подразделяется на цифровые подклассы от 0 (самая горячая) до 9 (самая холодная). То есть самые горячие звёзды - это О1, а самые холодные звёзды - это М9.
В системе Моргана-Кинана класс светимости добавляется с помощью римских цифр. Это делается на основе определённой ширины линий поглощения в спектре звезды, которые меняются в зависимости от плотности атмосферы, что отличает звёзды-гиганты от карликов. Светимость имеет классы 0 и I применительно к гипер- и сверхгигантам; классы II, III и IV применительно к ярким, нормальным гигантам и субгигантам соотвественно; класс V для звёзд главной последовательности; а классы VI и VII применяются к субкарликам и карликам.
Диаграмма Герцшпрунга-Рассела, показывающая связь между цветом звезды, светимостью и температурой. Предоставлено: astronomy.starrynight.com.
Существует также диаграмма Герцшпрунга-Рассела, касающаяся звёздной классификации по абсолютной звёздной величине (т.е. истинный блеск), светимости и температуре поверхности. Та же самая классификация используется для спектральных типов, начиная с голубого и белого цвета на одном конце до красного на другом, которая затем объединяет звёзды по абсолютной звёздной величине, размещая их на двумерном графике (смотрите выше).
В среднем, звёзды О-класса горячее звёзд других классов, достигая эффективных температур до 30 000 Кельвин. В то же самое время они крупнее и массивнее, достигая размеров более 6,5 солнечных радиусов и до 16 солнечных масс. На нижнем конце диаграммы звезды К- и М-классов (оранжевые и красные карлики), как правило, холоднее с температурами от 2400 до 5700 Кельвин, что составляет 0,7 - 0,96 от и где-то 0,08 - 0,8 от солнечной массы.
Основываясь на полной классификации нашего Солнца (G2V), мы можем сказать, что это звезда главной последовательности с температурой около 5800 Кельвин. Теперь рассмотрим другую знаменитую звездную систему в нашей галактике - Эта Киля (Eta Carinae) - систему, содержащую, по меньшей мере, две звезды, расположенные на расстоянии 7500 световых лет от нас в направлении созвездия Киля. Главная звезда этой системы, по оценкам, в 250 раз больше Солнца, имеет массу минимум 120 солнечных масс и в миллион раз ярче Солнца, что делает её одной из самых больших и ярких звёзд , когда-либо наблюдаемых.
Эта Киля, одна из самых массивных известных звёзд, расположенная в созвездии Киль. Предоставлено: NASA.
В настоящее время идут дебаты по поводу размера этой звезды. Большинство звёзд испускают звёздный ветер (то же самое, что и ), со временем теряя массу. Но Эта Киля настолько большая, что сбрасывает массу в 500 раз больше ежегодно. При такой потере массы астрономам трудно точно измерить, где кончается звезда, и начинается звёздный ветер. Кроме того, учёные полагают, что Эта Киля взорвётся в не столько отдалённом будущем, и это будет самой зрелищной , которую когда-либо видели люди.
С точки зрения чистой массы, первое место достаётся звезде R136a1 , расположенной в на расстоянии 163000 световых лет от нас. Считается, что эта звезда может содержать 315 солнечных масс, что представляет собой загадку для астрономов, так как они полагают, что звёзды могут содержать максимум только 150 солнечных масс. Ответ кроется в том, что звезда R136a1 образовалась, по всей вероятности, когда вместе слились несколько массивных звёзд. Излишне говорить, что R136a1 в любой день может взорваться как .
С точки зрения крупных звёзд, хорошим (и популярным) примером служит Бетельгейзе . Расположенная в плече Ориона, этот известный сверхгигант имеет радиус примерно 950-1200 солнечных радиусов, при таком радиусе Солнце поглотило бы в нашей Солнечной Системе. Фактически, всякий раз, когда мы хотим поставить размер нашего Солнца в перспективу, для этого мы часто используем Бетельгейзе (смотрите ниже).
Тем не менее, даже после того, как мы используем этот неуклюжий красный гигант для сравнения Солнца с крупными звёздами, всё ещё остаются звезды крупнее. Рассмотрим звезду WOH G64 , красный сверхгигант, расположенный в Большом Магеллановом Облаке, приблизительно в 168 000 световых лет от Земли. Имея диаметр в 1540 солнечных радиуса, в настоящее время эта звезда является самой большой звездой, известной нам во Вселенной .
Но есть также RW Цефея , оранжевый гипергигант в созвездии Цефея, расположенный в 3500 световых годах от Земли и имеющий размеры 1535 солнечных радиуса в диаметре. Звезда Вэстерланд 1-26 (Westerlund 1-26) необычайно велика, это красный сверхгигант (или гипергигант), расположенный в звёздном сверхскоплении Westerlund 1 на расстоянии 11500 световых лет от нас и имеющий размеры 1530 солнечных радиусов в диаметре. Между тем, звезды V354 Цефея и VX Стрельца тоже имеют огромные размеры в 1520 солнечных радиусов в диаметре.
Самая большая звезда UY Щита (UY Scuti)
Звание самая большая звезда во Вселенной (о которых мы знаем) сводится к двум претендентам. Например, UY Щита в настоящее время в верхней части списка, расположенная на расстоянии 9500 световых лет от нас в созвездии Щит, это яркий красный сверхгигант и пульсирующая переменная звезда имеют средний радиус 1708 солнечных радиусов - или 2,4 миллиарда километров (15,9 а.е.), тем самым придавая ей объём в 5 миллионов объёмов Солнца.
Однако эта средняя оценка включает погрешность ±192 солнечных радиуса, что значит, радиус этой звезды может быть как 1900, так и 1516 солнечных радиуса. Нижняя граница размещает её наравне с V354 Цефея и VX Стрельца . Между тем вторая по размеру звезда в списке возможных самых крупных звёзд - это NML Лебедя (NML Cygni) , полуправильная переменная звезда красный гипергигант, расположенная в созвездии Лебедь на расстоянии 5300 световых лет от Земли.
Увеличенное изображение красного гиганта UY Щита. Предоставлено: Rutherford Observatory/Haktarfone.
Из-за расположения этой звезды в , она сильно затеняется пылью. В результате, по подсчётам астрономов, её размер может составлять от 1642 до 2775 солнечных радиусов, что значит, она могла бы стать самой большой звездой, известной во Вселенной (с запасом около 1000 солнечных радиусов), или в действительности торой по величине, не отставая от UY Щита .
Всего лишь несколько лет назад звание самой большой звезды носила VY Большого Пса (VY Canis Majoris), красный гипергигант в созвездии Большой Пёс, расположенная в 5000 световых годах от Земли. Ещё в 2006 году профессор Роберта Хэмфри из Университета Миннесоты вычислила верхнюю границу её размера в 1540 больше Солнца. Её средняя масса, тем не менее, составила 1420 солнечных масс, что ставит её на 8 место позади V354 Цефея и VX Стрельца.
Выше были перечислены самые большие звёзды , о которых нам известно, но в скорее всего есть десятки звёзд побольше, скрытые пылью и газом, так что мы их не видим. Но даже если мы не сможем обнаружить эти звёзды, можно поразмышлять над их вероятными размером и массой. Так насколько же большими могут быть звёзды ? Ещё раз повторюсь, профессор Роберта Хэмфри из Миннесоты дала ответ.
Сравнение размеров Солнца и VY Большого Пса, звезды, которая когда-то носила звание самой большой известной звезды во Вселенной . Предоставлено: Wikipedia Commons/Oona Räisänen.
Как она объяснила в своей статье, крупнейшие звёзды во Вселенной - самые холодные. Поэтому, хотя Эта Киля является самой яркой звездой, о которой мы знаем, она чрезвычайно горячая (25 000 Кельвин) и поэтому в диаметре всего 250 солнечных радиусов. Самые крупные звёзды , напротив, будут холодными сверхгигантами. Как в случае VY Большого Пса , который имеет температуру 3500 Кельвин, и действительно большая звезда будет ещё холоднее.
При 3000 Кельвин, по оценкам Хэмфри, холодный сверхгигант был бы размером в 2600 раз больше Солнца. Это ниже верхнего предела оценок для NML Лебедя , но выше средних оценок как для NML Лебедя , так и для UY Щита . Следовательно, это верхний предел звезды (по крайней мере, теоретически и основываясь на всей информации, которую мы имеем на сегодняшний день).
Но поскольку мы продолжаем всматриваться во Вселенную всеми нашими телескопами и изучаем её с помощью автоматических космических аппаратов и пилотируемых миссий, вы обязательно найдёте новые удивительные вещи, которые будут поражать нас дальше!
И обязательно посмотрите эту удивительную анимацию ниже, которая показывает размеры различных объектов в космосе, начиная с крошечных и заканчивая звездой UY Щита . Наслаждайтесь!
Название прочитанной вами статьи "Какая звезда самая большая во Вселенной?" .
Одним из популярных сегодня способов подачи информации является составление рейтингов – выяснение самого высокого в мире человека, самой длинной реки, самого старого дерева и т.д. Существуют такие рейтинги и в мире астрономии – науки о звездах.
Из школьных уроков мы хорошо знаем, что наше Солнце, которое дарит нашей планете тепло и свет – в масштабах Вселенной очень невелико. Звезды этого типа называются желтыми карликами, и среди бесчисленных миллионов светил можно найти множество гораздо более крупных и эффектных астрономических объектов.
«Звездный» жизненный цикл
Прежде чем искать самую большую звезду, давайте вспомним, как живут звезды и какие стадии они проходят в своем цикле развития.
Как известно, звезды образуются из гигантских облаков межзвездной пыли и газа, которые постепенно уплотняются, наращивают массу и под действием собственной гравитации сжимаются все больше и больше. Температура внутри скопления постепенно растет, а диаметр уменьшается.
Фаза, обозначающая, что астрономический объект стал полноценной звездой, длится 7-8 миллиардов лет. В зависимости от температуры звезды могут в этой фазе быть голубыми, желтыми, красными и т.д. Цвет определяется массой звезды и протекающими в ней физико-химическими процессами.
Но любое светило в конце концов начинает остывать и одновременно расширяться в объеме, превращаясь в «красного гиганта», по диаметру превышающего первоначальную звезду в десятки или даже сотни раз. В это время звезда может пульсировать, то расширяясь, то сжимаясь в диаметре.
Этот период длится несколько сотен миллионов лет и заканчивается взрывом, после чего остатки звезды сжимаются, образуя тусклый «белый карлик», нейтронную звезду или «черную дыру».
Итак, если мы ищем самую большую звезду во Вселенной, то она, скорее всего, будет «красным гигантом» — звездой в фазе старения.
Самая большая звезда
На сегодняшний день астрономам известно достаточно много «красных гигантов», которые можно назвать самыми большими звездами в доступной наблюдению части Вселенной. Поскольку этот тип звезд подвержен пульсации, то в разные годы лидерами по величине считались:
— KY Лебедя – масса превышает массу Солнца в 25 раз, а диаметр – 1450 солнечных;
— VV Цефея – с диаметром около 1200 солнечных;
— VY Большого Пса – считается крупнейшей в нашей Галактике, ее диаметр составляет около 1540 солнечных диаметров;
— VX Стрельца – диаметр в максимальной фазе пульсации достигает 1520 солнечных;
— WOH G64 – звезда из ближайшей к нам соседней галактики, диаметр которой достигает, по разным оценкам, 1500-1700 солнечных;
— RW Цефея – с диаметром 1630 диаметров Солнца;
— NML Лебедя – «красный гигант», в окружности превышающий 1650 диаметров Солнца;
— UV Щита – сегодня считается наибольшей в обозримой части Вселенной, с диаметром, составляющим около 1700 диаметров нашего Солнца.
Самая тяжелая звезда Вселенной
Следует упомянуть еще одну звезду-чемпиона, которая обозначена астрономами как R136a1 и находится в одной из галактик Большого Магелланова Облака. Ее диаметр пока не слишком впечатляет, а вот масса в 256 раз превышает массу нашего Солнца. Эта звезда нарушает одну из основных астрофизических теорий, которая утверждает, что существование звезд с массой более 150 солнечных невозможно из-за нестабильности внутренних процессов.
Кстати, в соответствии с астрономическими расчетами, R136a1 потеряла пятую часто своей массы – первоначально этот показатель находился в пределах 310 солнечных масс. Предполагают, что гигант образовался в результате слияния нескольких обычных звезд, поэтому он не отличается стабильностью и в любой момент может взорваться, превратившись в Сверхновую.
Он и сегодня превышает по яркости Солнце в десять миллионов раз. Если переместить R136a1 в нашу галактику, она затмит Солнце с той же яркостью, с какой Солнце сейчас затмевает Луну.
Самые яркие звезды на небе
Из тех звезд, которые мы можем видеть невооруженным глазом на небосводе, обладают голубой гигант Ригель (созвездие Ориона) и красный Денеб (созвездие Лебедя).
Третья по яркости – красная Бетельгейзе, которая вместе с Ригелем составляет знаменитый Пояс Ориона.
