Человеческие существа создавали истории и теории, чтобы объяснить звезды с доисторических времен, и изучение звезд сыграло решающую роль в развитии науки и техники на протяжении всей истории, вдохновляя все от исчисления до часового механизма. Но идея о том, что звезды могут быть «солнцами» сами по себе, невообразимо далекими от Земли, является неожиданно новой, и только в прошлом столетии или около того астрономы действительно столкнулись с истинным разнообразием звезд.
Попутно они обнаружили, что Солнце на самом деле не является чем-то особенным - явно «среднестатистическим Джо» по сравнению с некоторыми крайностями, обнаруженными в других местах нашей галактики и в более широком космосе. И путь открытия все еще продолжается. В то время как у нас теперь есть убедительные теории, объясняющие рождение и смерть звезд, их внутренние источники энергии и их различные свойства, новые телескопы и спутники постоянно открывают удивительные новые тела, которые бросают вызов нашему мышлению и продолжают вдохновлять нас трепетом и удивлением. Мы звездная пыль?
1. Мы звездная пыль?
Абсолютно - если бы не поколения звезд, во Вселенной не было бы ничего, кроме легких элементов, которые сформировались в Большом Взрыве. Все остальное, от кальция в наших костях до углерода в нашей ДНК, в конечном итоге исходит от звезд. Глубоко в своих ядрах ядерный синтез объединяет ядра легких атомов в более тяжелые ядра, и чем тяжелее звезда, тем дальше идет этот процесс. Звезды, подобные Солнцу, создают в своей жизни такие элементы, как углерод, азот и кислород, а затем рассеивают их в космосе после смерти. Более тяжелые звезды выделяют железо, золото и уран, когда переходят в сверхновые.
2. Какого цвета могут быть звезды?
Цвет любой звезды представляет собой смесь различных длин волн света: от высокоэнергетического, коротковолнового синего и фиолетового света, излучаемого самыми горячими материалами, до низкоэнергетического, длинноволнового красного и оранжевого, излучаемого более холодными газами. Белые звезды представляют собой равный баланс между ними.
Внутри звезды
4. Почему звезды мерцают?
Они не Их свет искажается взбалтыванием газов в атмосфере Земли, поэтому телескопы строятся в горах, над большей частью воздуха. Мы замечаем только мерцание, поскольку звезды представляют собой крошечные световые точки; планеты не мерцают, поскольку они достаточно близко, чтобы выглядеть как крошечные диски.
5. Какую самую дальнюю звезду мы видим?
Не обращая внимания на случайные вспышки, такие как сверхновые звезды, самая дальняя звезда, которую мы можем надежно увидеть невооруженным глазом, - это неясные кассиопеи V762, которые просто видны под темным небом и находятся на расстоянии около 16 300 световых лет. Между тем самой далекой известной звездой является Денеб, самая яркая звезда в созвездии Лебедя. Он находится на расстоянии 2600 световых лет и является 19-й самой яркой звездой на небе, что говорит о том, что он в 200 000 раз ярче Солнца.
6. Что такое нейтронная звезда?
Нейтронные звезды - это крайние звёздные остатки, образовавшиеся после того, как гигантская звезда переходит в сверхновую. Когда у звезды кончается топливо, она падает под собственным весом, создавая огромную ударную волну, которая сжимает ядро от размера нашего Солнца до примерно размера Лондона. Атомные ядра в ядре разрываются на субатомные компоненты, а протоны превращаются в еще большее количество нейтронов, которые могут достигать сумасшедших плотностей: булавочная головка из материала нейтронной звезды может весить столько же, сколько полностью загруженный супертанкер!
Нейтронная звезда
7. Как называются звезды?
У самых ярких звезд есть собственные имена, которые часто берут начало у древнегреческих или арабских астрономов - например, у Сириуса, самой яркой звезды на ночном небе, есть имя, полученное от греческого слова «scorcher». Яркие звезды в каждом созвездии также названы греческими буквами в алфавитном порядке, поэтому Сириус также называется Alpha Canis Majoris.
8. Можем ли мы сказать, умерли ли видимые нами звезды?
Звездам требуются миллионы или миллиарды лет, чтобы пройти через их жизненные циклы, но свет звезд нашей галактики обычно тратит несколько тысяч лет на путешествие на Землю. Таким образом, по среднему закону маловероятно, что звезда умерла за прошедшее время, но есть некоторые исключения, например, Eta Carinae, возможно, уже взорвалась.
9. Как звезда может гореть без кислорода в космосе?
Обвините астрономов в вводящем в заблуждение слове «гореть» - звезды не подвергаются такому же сгоранию, которое мы видим на Земле. Вместо этого звезды питаются водородным топливом, заставляя отдельные ядра вместе превращаться в гелий и, в конечном итоге, в другие элементы в процессе, известном как ядерный синтез.
10. Что такое белый карлик?
Белые карлики - это сверхгорячие, сгоревшие ядра звезд, подобных Солнцу, обнаженные, когда умирающая красная гигантская звезда теряет свои внешние слои. Без ядерного синтеза, чтобы поддержать его, ядро разрушается под действием собственного веса, пока не достигнет размера Земли, но обычно все еще содержит примерно половину массы Солнца.
Звезды главной последовательности
12. В чем разница между новой, сверхновой и гиперновой?
OvНовозы - это относительно небольшие взрывы в двойных звездных системах. Они появляются, когда интенсивная гравитация белого карлика оттягивает материал от звезды-компаньона. Газ накапливается вокруг белого карлика и в конечном итоге становится достаточно плотным, чтобы воспламениться в результате ядерного синтеза. Между тем большинство сверхновых отмечают гибель массивных звезд и образование нейтронных звезд. Они запускаются, когда ударная волна прорывается сквозь внешние слои умирающей звезды, разжигая огненную бурю ядерного синтеза. Наконец, гиперновые являются сверхэнергетическими сверхновыми, отмечающими рождение черных дыр и связанные с выбросом интенсивных гамма-всплесков.
13. Какие звезды самые большие и самые маленькие?
Самая большая известная звезда - это нестабильный красный гипергигант под названием NML Cygni, находящийся на расстоянии около 5500 световых лет от Земли - диаметр около 1600 Солнц приближает его к двойному размеру Бетельгейзе. Самая маленькая звезда - OGLE-TR-122b, крошечный красный карлик, лишь немного больше Юпитера и весит всего одну десятую массы Солнца. Все, что меньше, - это коричневый карлик.
14. Где Бетельгейзе?
Имея диаметр, достаточно большой, чтобы поглотить орбиту Юпитера вокруг Солнца, Бетельгейзе является ближайшей сверхгигантской звездой к Земле на расстоянии 640 световых лет в созвездии Ориона. Ближе к концу своей жизни, он разработал серию внутренних оболочек, создающих энергию от слияния различных элементов, увеличивая ее выход энергии до эквивалента 120000 Солнца. Давление радиации, исходящей из внутреннего пространства звезды, привело к тому, что ее внешние слои раздулись до огромных размеров и охладились до глубокого красного цвета.
15. Как делают звезды?
Рождение и смерть звезды зависят от ее массы. Средние звезды, такие как Солнце, могут жить миллиарды лет и заканчивать свою жизнь белыми карликами, тогда как тяжеловесы живут быстро и умирают молодыми. В конечном счете, все звезды рассеивают материал в космосе, чтобы произвести следующее поколение.
Как создаются звезды
Как звезды продолжаются
16. Как образуются черные дыры?
Когда гигантская звезда истощает водородное топливо для синтеза в своем ядре, процесс синтеза выходит в сферическую «оболочку», в то время как ядро начинает сливать гелий в более тяжелые элементы. Поскольку каждый источник топлива в активной зоне расходуется, создается новая оболочка, в то время как активная зона переходит в сплав еще более тяжелых элементов. Звезды с массой Солнца в восемь раз продолжают процесс до
ядра начинают заполняться железом. Звезда не может генерировать энергию путем синтеза железа, поэтому, когда она пытается, ее энергоснабжение прекращается, и она разрушается. Ядро сжато до невероятной плотности, в то время как ударная волна отскакивает от остальной части звезды, разрывая ее на части. В большинстве случаев ядро звезды стабилизируется как нейтронная звезда, но если ядро весит более трех-четырех Солнц, давление между нейтронами не может остановить коллапс. Нейтроны разрываются, и ядро разрушается до одной сверхплотной точки: сингулярности. Гравитация сингулярности настолько сильна, что все, что подходит слишком близко, даже свет, не может от нее сбежать. Поскольку он забирает материал из своей окрестности, он может на короткое время выпустить всплеск высокоэнергетических гамма-лучей вдоль своей оси вращения.
17. Сколько звезд во Вселенной?
Готовьтесь к некоторым большим числам. Астрономы полагают, что, вероятно, всего около 10 секстиллионов (21 ноль) и 1 септиллиона (24 ноля). Это основано на недавних открытиях о том, что в больших галактиках скрывается намного больше крошечных, слабых звезд, чем предполагалось ранее, и некоторые образованные догадки об общем количестве самих галактик.
Шаровое скопление звезд
18. Если мы налили гигантское ведро воды на звезду, мы могли бы погасить его?
Как ни странно, это, вероятно, будет иметь обратный эффект. Свирепость ядерного синтеза в звезде зависит от температуры и давления в ее ядре, поэтому, если бы мы добавили к звезде огромное количество дополнительной массы в виде всего этого водорода и кислорода, мы бы увеличили массу звезды и ее центральную часть. давление, в свою очередь, делает его сиять ярче.
19. Как люди используют звезды для навигации?
Поскольку объекты в небе остаются неподвижными, даже когда Земля вращается под ними, они образуют идеальный ориентир для навигаторов. Если у вас есть альманах и точные часы, вы можете рассчитать свою широту, измерив высоту звезды, проходящей через меридиан (линия север-юг через небо). Точно так же вы можете определить широту, сравнивая «местный полдень», когда Солнце пересекает определенный меридиан, со временем в фиксированном месте, таком как гринвичский меридиан.
20. Как рассчитывается расстояние до звезды?
Единственный способ непосредственно измерить расстояние звезды - это параллакс - измерить крошечную разницу в видимом положении звезды на небе, когда мы смотрим на нее с разных точек зрения (на противоположных сторонах орбиты Земли вокруг Солнца). Это работает только для соседних звезд, но, используя параллакс, астрономы могут обнаружить закономерности в звездном поведении, из которых они могут независимо определять яркость звезд. Затем они могут использовать это для экстраполяции расстояния более удаленных звезд.
Чтобы узнать больше о научных и технических статьях, приобретите последнюю версию « Как это работает» во всех хороших магазинах или на нашем веб-сайте. Если у вас есть планшет или смартфон, вы также можете загрузить цифровую версию на свое устройство iOS или Android. Чтобы никогда не пропустить выпуск журнала «Как это работает», подпишитесь «> подпишитесь сегодня !
Кроме того, взгляните на:
Топ 5 фактов: рекордные звезды
Что такое двойные звезды?
Может ли сверхновая разрушить Землю?