Masivní znamená velký, méně masivní znamená malý, že? Není to tak jednoduché, pokud jde o hvězdy a jejich velikosti. Porovnáme-li planetu Zemi se Sluncem, ukázalo se, že je možné umístit 109 našich planet na sebe, jen abychom si vydláždili cestu z jednoho konce hvězdy na druhý. Ale existují hvězdy menší než Země a mnohem, mnohem větší než oběžná dráha Země kolem Slunce. Jak je tohle možné? Co určuje velikost hvězdy? Proč jsou „slunce“tak odlišná?
Otázka není snadná, protože stěží vidíme velikost hvězdy.
Hluboký teleskopický pohled na hvězdy na noční obloze jasně ukazuje hvězdy různých velikostí a jasu, ale všechny hvězdy jsou zobrazeny jako tečky. Rozdíl ve velikosti je optická iluze spojená se sytostí pozorovacích kamer
Dokonce i v dalekohledu vypadá většina hvězd kvůli gigantickým vzdálenostem od nás jako jednoduché světelné body. Jejich rozdíly v barvě a jasu jsou snadno viditelné, ale velikost je zcela opačná. Objekt určité velikosti v určité vzdálenosti bude mít takzvaný úhlový průměr: zdánlivá velikost, kterou objekt zaujímá na obloze. Nejbližší hvězda ke Slunci, Alfa Centauri A, je vzdálená jen 4,3 světelného roku a je o 22% větší než Slunce v poloměru.
Dvě hvězdy podobné slunci, Alfa Centauri A a B, se nacházejí pouhých 4,37 světelných let od nás a obíhají kolem sebe ve vzdálenosti mezi Saturnem a Neptunem. I na tomto snímku z HST vypadají jako jednoduše přesycené bodové zdroje; není viditelný žádný disk
Přesto se nám zdá, že jeho úhlový průměr je pouze 0,007 ” neboli sekvence oblouku. 60 sekund oblouku se skládá z jedné minuty oblouku; 60 minut oblouku je 1 stupeň a 360 stupňů je celý kruh. I dalekohled jako Hubble vidí jen 0,05 ” ve vesmíru je jen velmi málo hvězd, které dalekohled dokáže „vidět“ve slušném rozlišení. Typicky se jedná o obří hvězdy poblíž, například Betelgeuse nebo R Doradus - největší hvězdy na celé obloze z hlediska úhlového průměru.
Rádiový obraz velmi, velmi velké hvězdy Betelgeuse. Jedna z mála hvězd, které vidíme jako více než bodový zdroj ze Země
Naštěstí existují nepřímá měření, která nám umožňují vypočítat fyzickou velikost hvězdy, a jsou neuvěřitelně nadějná. Pokud máte kulovitý předmět, který se tak zahřívá, že vydává záření, celkové množství záření vyzařovaného hvězdou je určeno dvěma parametry: teplotou objektu a jeho fyzickou velikostí. Důvodem je to, že jediným místem, které vyzařuje světlo ve vesmíru, je povrch hvězdy a povrch koule se vždy počítá podle stejného vzorce: 4πr2, kde r je poloměr koule. Pokud dokážete změřit vzdálenost k této hvězdě, její teplotu a jas, znáte její poloměr, a tedy i její velikost, jednoduše proto, že se jedná o zákony fyziky.
Propagační video:
Detailní záběr rudého obra UY Scutiho zpracovaný dalekohledem Rutherfordské observatoře. Tato jasná hvězda může být pro většinu dalekohledů jen „tečkou“, ale ve skutečnosti je to největší hvězda známá lidstvu.
Když provádíme pozorování, vidíme, že některé hvězdy jsou velké jen několik desítek kilometrů, zatímco jiné jsou 1500krát větší než Slunce. Ze superobřích hvězd je největší UY Scuti o průměru 2,4 miliardy kilometrů, který je větší než oběžná dráha Jupitera kolem Slunce. Tyto neuvěřitelné příklady hvězd samozřejmě nelze posuzovat na většině. Nejběžnějším typem hvězd jsou hvězdy s hlavní posloupností, jako je naše Slunce: hvězda, která je vyrobena z vodíku a získává energii ze syntézy vodíku na helium ve svém jádru. A přicházejí v mnoha různých velikostech, v závislosti na hmotnosti samotné hvězdy.
Mladá hvězdotvorná oblast v naší vlastní Mléčné dráze. Vzhledem k tomu, že plynové mraky jsou zhutňovány gravitací, protostary se zahřívají a stávají se hustšími, dokud nakonec v jejich jádrech nezačne fúze.
Když vytvoříte hvězdu, gravitační kontrakce převede potenciální energii (gravitační potenciální energii) na kinetické (teplo / pohyb) částice v jádru hvězdy. Pokud je dostatek hmoty, teplota se zvýší natolik, aby zapálila jadernou fúzi v nejvnitřnějších oblastech, kde se vodíková jádra v řetězové reakci přemění na helium. Ve hvězdě s nízkou hmotností dosáhne pouze malá část samotného centra prahu 4 000 000 stupňů a fúze začne a bude postupovat pomalu. Na druhou stranu, největší hvězdy mohou být stokrát hmotnější než Slunce a dosáhnout teploty jádra několik desítek milionů stupňů, přičemž fúzi vodíku do helia provádějí milionkrát rychleji než naše Slunce.
Moderní spektrální klasifikační systém Morgan-Keenan s teplotním rozsahem každé třídy hvězd zobrazeným výše v Kelvinech. Drtivá většina hvězd (75%) jsou hvězdy třídy M, z nichž pouze 1 z 800 je dostatečně hmotných na to, aby se z nich stala supernova
Nejmenší hvězdy mají nejmenší vnější tok a radiační tlak a ty nejhmotnější mají největší. Toto vnější záření a energie brání hvězdě před gravitačním kolapsem, ale může vás překvapit, že rozsah je relativně úzký. Nejmenší hvězdy, červení trpaslíci jako Proxima Centauri a VB 10, tvoří jen 10% velikosti Slunce, o něco větší než Jupiter. Ale největší modrý obr, R136a1, je 250krát větší než hmotnost Slunce, ale má průměr jen 30krát větší. Pokud syntetizujete vodík na helium, velikost hvězdy se příliš nezmění.
Ale ne každá hvězda syntetizuje vodík na helium. Nejmenší hvězdy nesyntetizují vůbec nic a největší jsou v mnohem energičtější fázi svého života. Můžeme rozdělit hvězdy na typy podle velikosti a zvýraznit pět obecných tříd
Neutronové hvězdy: zbytky supernovy obsahující hmotu jednoho až tří sluncí, ale stlačené do jednoho obrovského atomového jádra. Stále emitují záření, ale vzhledem k jejich velikosti v malém množství. Obyčejná neutronová hvězda má velikost 20 až 100 kilometrů.
Bílé trpasličí hvězdy: Vznikají, když sluneční hvězda spaluje poslední heliové palivo ve svém jádru a vnější vrstvy bobtnají, když se vnitřní vrstvy smršťují. Bílá trpasličí hvězda má obvykle 0,5 až 1,4násobek hmotnosti Slunce, ale ve fyzickém objemu je blízko Země: má asi 10 000 kilometrů a skládá se z vysoce stlačených atomů.
Hlavní posloupnosti hvězd: Patří mezi ně červení trpaslíci, hvězdy podobné slunečnímu záření a modré obry, které jsme zmínili dříve. Jejich velikosti jsou velmi odlišné, od 100 000 kilometrů do 30 000 000 kilometrů. Ale i ta největší z těchto hvězd, pokud bude umístěna na místo Slunce, Merkur nepohltí.
Red Giants: Ukazuje, co se stane, když jádru dojde vodík. Pokud nejste červeným trpaslíkem (v takovém případě se jednoduše stanete bílým trpaslíkem), gravitační kontrakce zahřeje vaše jádro natolik, že začne tavit hélium na uhlík. Fúze helia na uhlík vyzařuje mnohem více energie než fúze vodíku na helium, takže hvězda se velmi rozpíná. Fyzika spočívá v tom, že odchozí síla (záření) na okraji hvězdy musí vyvažovat přicházející sílu (gravitaci), aby byla hvězda stabilní, a čím větší síla bude směřovat ven, tím větší bude hvězda. Červené obry mají obvykle průměr 100–150 000 000 kilometrů. To stačí ke spolknutí Merkuru, Venuše a možná i Země.
Superobří hvězdy: Nejhmotnější hvězdy, které nakonec spojí hélium a začnou spojovat ještě těžší prvky ve svých jádrech: uhlík, kyslík, křemík a síru. Tyto hvězdy jsou odsouzeny k tomu, aby se z nich staly supernovy nebo černé díry, ale předtím budou nabobtnat na miliardy kilometrů nebo více. Mezi nimi jsou největší hvězdy jako Betelgeuse, a pokud bychom takovou hvězdu umístili na místo našeho Slunce, pohltilo by to všechny naše pevné planety, pás asteroidů a dokonce i Jupiter.
Slunce je stále relativně malé ve srovnání s obry, ale dorůstá do velikosti Arctura v jeho fázi červeného obra
U nejmenších hvězd ze všech, jako jsou neutronové hvězdy a bílí trpaslíci, platí pravidlo, že zachycená energie může uniknout pouze malou povrchovou plochou, která je po dlouhou dobu udržuje jasná. Ale u všech ostatních hvězd je velikost určena jednoduchou rovnováhou: síla odcházejícího záření na povrchu by se měla rovnat gravitační přitažlivosti směrem dovnitř. Velké radiační síly znamenají, že hvězda bobtná do velké velikosti, přičemž největší hvězdy bobtnají na miliardy kilometrů.
Pokud jsou výpočty správné, Země nebude ve fázi červeného obra pohlcena Sluncem. Ale na samotné planetě se velmi, velmi zahřeje
Jak slunce stárne, jeho jádro se v průběhu času zahřívá, rozpíná a ohřívá. Za jednu až dvě miliardy let bude dost teplo na to, aby vařilo oceány Země, pokud neuvedeme planetu na bezpečnější oběžnou dráhu. Za několik set milionů let bude Slunce velké a jasné. Ale přiznejme si to: bez ohledu na to, jak velké se naše Slunce stane, nikdy nebude hmotnější než neutronové hvězdy a největší supergianti, i když je větší.
ILYA KHEL