В любом случае, разница в цветовой гамме зависит от температуры поверхности. Стоит отметить, что в природе всегда существует отношение между энергией и излучаемым светом.
Самая высокая температура во Вселенной. Спектральные классы звезд
Вещество нашей Вселенной структурно организовано и образует большое многообразие феноменов различного масштаба с весьма сильно разнящимися физическими свойствами. Одно из важнейших таких свойств – температура. Зная этот показатель и используя теоретические модели, можно судить о многих характеристиках того или иного тела – о его состоянии, строении, возрасте.
Разброс значений температуры у различных наблюдаемых компонентов Вселенной весьма велик. Так, самая низкая величина ее в природе зафиксирована для туманности Бумеранг и составляет всего 1 K. А каковы самые высокие температуры во Вселенной, известные на сегодняшний день, и о каких особенностях различных объектов свидетельствуют? Для начала посмотрим, как же ученые определяют температуру удаленных космических тел.
Спектры и температура
Всю информацию о далеких звездах, туманностях, галактиках ученые получают, исследуя их излучение. По тому, на какой частотный диапазон спектра приходится максимум излучения, определяется температура как показатель средней кинетической энергии, которой обладают частицы тела, – ведь частота излучения связана прямой зависимостью с энергией. Так что самая высокая температура во Вселенной должна отражать, соответственно, и наибольшую энергию.
Чем более высокими частотами характеризуется максимум интенсивности излучения, тем горячее исследуемое тело. Однако полный спектр излучения распределен по очень широкому диапазону, и по особенностям видимой его области («цвету») можно делать определенные общие выводы о температуре, например, звезды. Окончательная же оценка производится на основе изучения всего спектра с учетом полос эмиссии и поглощения.
Вдобавок ко всему, цвет звезд, как и все её характеристики, может меняться под влиянием друг друга, внешней среды и стадии эволюции. То есть, все происходящие с ними процессы, так или иначе, влияют и изменяют его.
Помимо всего, визуальное различие тел зависит от чувствительности глаз человека, а также индивидуального восприятия.
Почему звезды разного цвета
Во-первых, атмосфера Земли искажает реальные цвета звезд.
Во-вторых, нам кажется, что излучение звёздных тел белое из-за нашего восприятия. В основном, это связано с физическими возможностями человека. Потому как в сетчатке наших глаз находятся рецепторы, которые отвечают за цветное зрение. Чем слабее импульс, тем более в тусклом свете мы видим.
На удивление, разнообразные цвета звезд обусловлены не так их составом, их температурой. Как оказалось, нагрев ионизирует определённые элементы, тем самым скрывая их.
Благодаря спектральному анализу астрономы определяют и состав, и температуру объектов. Поскольку атомы отдельного вещества обладают своей пропускной способностью. Например, одни световые волны легко проходят через определенные вещества. А другие, наоборот, не пропускают их. Таким образом можно определить химический состав тела.
Наос (самая горячая звезда)
В любом случае, разница в цветовой гамме зависит от температуры поверхности. Стоит отметить, что в природе всегда существует отношение между энергией и излучаемым светом.
Собственно говоря, на степень нагретости влияет скорость молекулярного движения вещества. А она оказывает влияние на длину световых волн, проходящих через эти вещества. То есть при высокой скорости молекулы движутся быстрее, поверхность становится горячее. В результате волны укорачиваются. И наоборот, холодная среда характеризуется небольшой скоростью, а также удлинёнными волнами.
Как оказалось, излучаемый видимый свет складывается из световых волн. Где короткие проявляются синими, а длинные красными оттенками. Белый же цвет возникает при наложении разных спектральных лучей друг на друга.
Напомним, что диаграмма Герцшпрунга-Рассела отображает все основные характеристики звёзд, которые между собой взаимосвязаны. Как из неё видно, цвета звезд зависят от их температуры по возрастанию.
Диаграмма Герцшпрунга — Рассела
Какого цвета холодные звезды
В действительности, их поверхность нагрета до 3000 градусов. И цвет холодных звезд находится в красном диапазоне. Как правило, это красные гиганты.
Какого цвета самые горячие звезды
Между прочим, чем горячее звёздное тело, тем ближе к голубому. Их разогретость может иметь значения 10-30 тысяч градусов по Цельсию. К тому же, существуют тела с показателями около 100 тысяч градусов. Причем это самые горячие голубые звезды. Также представляют собой гиганты.
Классификация звезд по цвету
Прежде всего, разделение происходит по принципу: от горячих к холодным. Всего выделено 7 групп. В свою очередь, они делятся на категории от 0 до 9, также от самых горячих к самым холодным.
Класс О: голубые
Как уже было сказано, они имеют самую высокую температуру (в среднем 300000°С). Вероятнее всего, возникают из двойных при их слиянии. В итоге, получается одно очень яркое и массивное светило, которое сильно разогрето.
К примеру, к ним относятся Ригель, Тау Большого Пса, Дзета Ориона и другие.
По оценке учёных, это довольно редкие экземпляры в нашей Вселенной.
Класс В: белые и голубые
По большей части, это небольшие тела с нагретой поверхностью от 7 до 200000°С. В эту группу входят Альтаир, Вега и Сириус.
G класс — желтые
Установлено, что желтая звезда обладает температурой поверхности около 60000°С, а масса приблизительно как у Солнца (0,8-1,4).
Из них можно отметить светила Альхита, Дабих, Капелла и другие. Также, например, наше родное Солнце относится к карликам класса G2.
Класс К — оранжевые
В отличие от других, для них характерен нагрев от 4000 до 60000°С. Для примера, известная звезда Альдебаран как раз имеет оранжевый цвет.
М класс — красные
По сравнению с остальными, их поверхность не отличается горячностью (30000°С). А внешняя оболочка богата на углерод. Что важно, многие популярные объекты представляют данный тип. Взять хотя бы Антарес и Бетельгейзе.
Между прочим, во Вселенной наиболее распространены оранжевые и красные светила.
Одной их первых за границей была замечена Ксения Собчак. Подписчики телеведущей, узнав об ее отъезде в Турцию, решили, что она решила эмигрировать. Однако в своем Telegram-канале «Кровавая барыня» Собчак опровергла эти домыслы, объяснив, что отправляется с сыном в запланированный отпуск.
Физические законы цвета и температуры
Ученые сформулировали физические законы, которые связывают цвет и температуру. Чем горячее тело, тем больше энергия излучения с его поверхности и тем короче длина излучаемых волн. Синий цвет имеет более короткую волну, чем красный. Поэтому если тело излучает в синем диапазоне волн, то оно горячее, чем тело, излучающее красный свет. Атомы раскаленных газов звезд излучают частицы, называемые фотонами. Чем горячее газ, тем выше энергия фотонов и тем короче их волна.
Поэтому самые горячие новые звезды излучают в сине – белом диапазоне. По мере расходования своего ядерного топлива звезды остывают. Поэтому старые, остывающие звезды излучают в красном диапазоне спектра. Звезды среднего возраста, такие, как Солнце, излучают в желтом диапазоне.
Наше Солнце удалено от Земли на 149 миллионов километров, поэтому мы ясно видим его цвет. Другие звезды удалены от нас на триллионы километров и больше. Мы даже с помощью мощных телескопов не можем с уверенностью сказать, какого они цвета. Для выяснения этого вопроса ученые пропускают свет от звезд через специальный прибор — спектрограф. С его помощью можно выявить спектральный состав звездного света.
Зимний треугольник (справа внизу; Сириус — яркая звезда в правом нижнем углу). Справа — созвездие Ориона, в правом верхнем углу видны скопления Плеяд и Гиад. Яркий объект почти в центре — это Юпитер. Вид из Таганайского природного парка. Фото: И. Севостьянов.
Сириус
RA: 06h 45m 09s, Dec: −16°42′58″, mag −1.46 m
— самая яркая звезда на небе после Солнца и одна из ближайших на расстоянии 9 световых лет в созвездии Большого Пса (α CMa). Сириус настолько яркий, что при определённых условиях его можно наблюдать и днём. В середине XIX века обнаружилось, что он является двойной звездой. Главный компонент, видимый невооружённым глазом, или Сириус A — звезда с массой в два раза больше Солнца, а парная звезда — белый карлик. Из-за близости к Солнечной системе это была одна из первых звёзд, у которых в начале XVIII века Э. Галлей открыл их собственное движение, то есть перемещение по небесной сфере, которое можно зафиксировать инструментально за разумное время (не за миллионы лет). Кажущаяся «неподвижность» звёзд на вращающейся небесной сфере из-за больших расстояний до них долгое время была серьёзным естественнонаучным аргументом против гелиоцентрической картины мира, даже без отсылок к догматам богословия (подробнее см. статью по ссылке). Тогда и выяснилось, что звезда переместилась по небесной сфере на половину градуса (примерно диаметр Луны) по сравнению с её координатами из каталога «Альмагест» Птолемея (II ст.н.э.). Аналогичные результаты он получил ещё для нескольких близких звёзд. Далее, в середине XIX века, Сириус стал одной из первых звёзд, у которых была определена радиальная (по направлению к нам или от нас) компонента скорости движения по доплеровскому смещению спектральных линий — метод, который сейчас используется повсеместно для разных объектов, включая экзопланеты.
Процион
RA: 07h 39m 18s, Dec: +05°13′30″, mag +0.34 m
Зимний треугольник (справа внизу; Сириус — яркая звезда в правом нижнем углу). Справа — созвездие Ориона, в правом верхнем углу видны скопления Плеяд и Гиад. Яркий объект почти в центре — это Юпитер. Вид из Таганайского природного парка. Фото: И. Севостьянов.
— самая яркая звезда в созвездии Малого Пса (Canis Minor) и восьмая по яркости на ночном небе на расстоянии 11 световых лет. Звёздная система здесь также двойная, основной компонент относится к классу F5 — бело-жёлтый субгигант на почти завершающей стадии эволюции (перед стадией расширения и превращения в красного гиганта), а парный компонент — белый карлик, вряд ли различимый без сильного телескопа.
Оценка видимости объекта по временам года.
Бетельгейзе, Сириус и Процион составляют узнаваемый астеризм, называемый . Можно заметить, что Млечный Путь проходит сквозь него, так что звёзды лежат прямо на его «берегах» — закономерность распределения ярких звёзд, уже описанная выше. Название указывает на время, когда он лучше виден на ночном небе. Это также легко понять из небесных координат объектов. Напомним, как это делается на примере простой задачки. Подробнее про систему небесных координат написано во вставке к предыдущей статье («Астрономия с биноклем…»). Все три звезды находятся вблизи небесного экватора, то есть имеют небольшие значения склонения (Dec) возле нуля. Это означает, что звёзды половину времени суток проводят над горизонтом и половину — под ним. Значение их второй координаты — прямого восхождения (RA), аналога земной долготы — от 6 до 8 часов, примерно, как у зодиакального созвездия Близнецов. «Лучшее» время наблюдения наступит, когда эти звёзды будут восходить с заходом Солнца; в идеале — когда Солнце будет находиться на противоположной стороне небесного экватора, то есть иметь прямое восхождение 6+12=18 часов. Напомним, что Солнце имеет прямое восхождение 0 часов в день весеннего равноденствия (22 или 23 марта, или, как пишут в гороскопах, «Солнце в Рыбах»), и в течение года делает круг по небу, увеличивая его примерно на два часа каждый месяц, то есть проходя последовательно через созвездия Зодиака. Значение 18 часов — это ¾ круга, что как раз отвечает точке зимнего солнцестояния, то есть концу декабря. Получается, что идеальные условия, когда можно наблюдать Зимний треугольник хоть всю ночь, наступят где-то к концу осени и на протяжении зимних месяцев. Такие же построения можно выполнить для двух других звёздных треугольников, про которые будет написано дальше. Вместо Зимнего треугольника рассматривают и «Зимний шестиугольник» или «круг» в разных вариантах, включая в него соседние характерные звёзды — Ригель, Альдебаран, Капелла и др. Как видно, они все оказываются поблизости дуги Млечного Пути.
