Какая звезда самая горячая. Самые горячие звезды вселенной. Звезды и их разновидности
Астрономы нашли, возможно, самую горячую звезду в Галактике. Этот объект греет планетарную туманность Жук, однако найти его не удавалось несколько десятилетий. Помогла лишь новая камера «Хаббла».
NGC6302 относится к классу планетарных туманностей, названных так за частое сходство с дисками планет, если смотреть на них в небольшие телескопы. По сути, это внешние слои старых и относительно небольших звезд, жизнь которых заканчивается не взрывом сверхновой, а более или менее спокойным сбросом оболочки в окружающее пространство. В центре этой оболочки остается так называемый белый карлик -- звезда крохотная, но поначалу очень горячая (в конце концов, еще совсем недавно она была ядром звезды). Так, кстати, закончит свою жизнь и Солнце.
Звезды, превышающие 40 солнечных масс с ядрами размером более 5 солнечных масс, скорее всего, станут черными дырами, а не нейтронными звездами. Для образования черной дыры плотность должна стать достаточно большой, чтобы преодолеть вырождение нейтронов, вызывая коллапс в гравитационную особенность.
В то время как классификация звезд более точно описывается в терминах спектрального типа, это очень мало, чтобы уволить воображение тех, кто станет следующим поколением астрофизиков. Во вселенной существует множество разных типов звезд, и неудивительно, что те, у кого самые экзотические звучащие имена, получают наибольшее внимание.
Давление вырожденного газа
Равновесие белых карликов поддерживает чисто квантовый эффект -- так называемый запрет Паули, из-за которого в каждом квантовом состоянии может находиться всего один электрон. Квантовое состояние электрона определяется положением частицы и ее импульсом, то есть произведением скорости на массу (а также проекцией так называемого спина, но она может принимать лишь два значения).
При очень высокой плотности электроны, чтобы соблюсти запрет Паули, занимают все имеющиеся вакансии в пространстве импульсов. Такое состояние электронного газа называется вырожденным. Чтобы впихнуть в него еще одну частицу, она должна иметь очень высокий импульс. Но импульс частиц определяет давление газа, который из них состоит, а значит, попытка сжать такое вещество вызывает мощное сопротивление без всякого источника энергии.
У вырожденного вещества весьма необычные свойства. Например, если вылить на вырожденную звезду ведро вещества, ее радиус не увеличится, а, наоборот, уменьшится, а плотность возрастет.
Ученые нашли одну из самых сумасшедших экзопланет. Это гигантский газовый гигант, который не похож на собственный Юпитер нашей Солнечной системы, но он путешествует вокруг своей звезды всего за 5 дней, поверхность выше, чем у большинства звезд. Это первый случай, когда астрономы обнаружили планету вблизи звезды этой горячей, и она отличается от всего, что они видели раньше.
Угасание с задержкой
«Было бы справедливо сказать, что эта планета более жаркая, чем, по крайней мере, 80 процентов всех известных звезд, что просто потрясающе», - сказал астроном Джонти Хорнер из Университета Южного Квинсленда, который не участвовал в исследовании. Это планета по любому из типичных определений, основанных на массе, но ее атмосфера почти наверняка не похожа ни на какую другую планету, которую мы когда-либо видели только из-за температуры ее дневной стороны, - сказал один из исследователей астроном Скотт Гауди из Университет штата Огайо, говорится в заявлении для прессы.
В белых карликах ядерные реакции не идут, и от окончательного коллапса их удерживает чисто квантовый эффект -- давление вырожденного электронного газа. В отсутствие ядерных реакций звезде остается лишь остывать, за миллиарды лет превращаясь в холодный и очень плотный звездный труп массой примерно с массу Солнца и размером где-то с диаметр Земли.
На самом деле, планета страдает от такой сильной жары, исследователи удивляются, что она существует вообще. Потому что, когда у вас очень массивная, очень яркая звезда, сила ее излучения настолько интенсивна, что она может фактически разрушить материал от него.
По оценкам команды, планета теряет по меньшей мере 10 миллионов килограммов массы в секунду, возможно, образуя хвост, подобный тому, который мы видим на кометах. Это означает, что он, вероятно, не будет задолго до того, как планета либо полностью исчезнет, либо попадет в бесплодное твердое ядро.
Однако прежде, чем остыть окончательно, белые карлики подсвечивают сброшенный прежде газ очень горячим излучением, то есть фотонами очень высокой энергии. Газ каскадом атомных превращений перерабатывает каждый такой фотон в десятки и сотни фотонов видимого диапазона и благодаря этому светится в окулярах наших телескопов. Это свечение мы и называем планетарной туманностью.
Исследование было соавтором международной группы исследователей и любительских астрономов, и, по словам Хорнера, в ней участвовали некоторые действительно сложные наблюдения. Ученые обычно сосредотачиваются на поиске экзопланет вокруг маленьких, более тусклых звезд, похожих на наше Солнце, потому что они легче обнаружить и нести обещание обнаружить пригодные для жизни планеты вне нашего собственного угла галактики.
Мега-звездный кластер - самый большой, яркий и самый жаркий из когда-либо увиденных. 
Загадочная дуга на самом деле является далеким мега-кластером звезд, далеко позади скопления галактик в северном созвездии Рыси. Фосбери и Оцифрованный обзор неба. Синяя пластинка показана синим цветом, красная пластина зеленого цвета и инфракрасная пластина красного цвета. Кека для проведения части исследования. Названный «Аркой Рысь», после созвездия, в котором он появляется, этот уникальный объект примерно в 1 миллион раз ярче и в 8 миллионов раз дальше, чем туманность Ориона, соседняя область «звездного рождения», видимая небольшими телескопами.
Пропавший источник
NGC6302 не только одна из самых красивых, но и одна из самых экстремальных планетарных туманностей. Характерную форму песочных часов сброшенному в космическое пространство газу наверняка придал плотный газопылевой бублик, окружающий оставшийся в центре объект.
Судя по скорости расширения оболочки, она была сброшена 2-2,5 тыс. лет назад (с поправкой на 3,5 тыс. лет, которые до нас летел свет от этого объекта), так что еще древние греки могли увидеть здесь не планетарную туманность, а не очень яркую (опять же из-за большого расстояния) красную звезду. За два с лишним тысячелетия оболочка расползлась почти на световой год в каждую сторону, так что сейчас туманность занимает на небе участок в пятую часть Луны в поперечнике. И что самое поразительное, она светится так, будто ее ионизуют фотоны, соответствующие температуре в сотни тысяч градусов по шкале Кельвина.
Недавно идентифицированный суперкластер содержит более миллиона сине-белых звезд, которые в два раза выше, чем похожие звезды в нашей галактике. Это редко наблюдаемый пример ранних дней Вселенной, где в небе вспыхивали яростные огненные звезды. Возможно, мы нашли ключевое время в росте галактик, фаза, которую большинство может пройти, и фазу, которая может быть изучена только с помощью самых чувствительных приборов на крупнейших наземных телескопах, - сказал соавтор и член команды Доктор Мы не наблюдаем за фактическим рождением галактики, а скорее галактикой, которая переживает огромный рывок роста.
Это излучение должен испускать центральный белый карлик Жука, однако увидеть его еще ни разу не удавалось -- здесь слишком сильны фон свечения газа и поглощение света пылевым бубликом. Хотя несколько лет назад Микако Мацуура и ее коллеги смогли обнаружить вблизи центра Жука непонятный точечный объект с помощью радиотелескопа, он так и не получил признания как центральный белый карлик NGC6302. И, как теперь выясняется, совершенно правильно не получил -- настоящее сердце космического Жука находится на 2,5 угловых секунды южнее.
Открытие этого уникального объекта было результатом систематического изучения отдаленных скоплений галактик, выполненных с помощью крупных рентгеновских, оптических и инфракрасных телескопов, включая как 10-метровые телескопы Кек на Мауна-Кеа. Мега-кластер звезд появляется как загадочная красная дуга за дальним скоплением галактик, расположенным на расстоянии 4 миллиардов световых лет от северного созвездия Рыси. Дуга - это растянутое и увеличенное изображение более загадочного небесного объекта, расположенного на расстоянии 12 миллиардов световых лет, далеко за пределами скопления галактик.
Разложили по цветам
WFC3
Широкоугольная камера (Wide-Field Camera) 3 представляет собой, по сути, два независимых инструмента и изготовлена на базе оригинальной широкоугольной и планетной камеры WFPC 1, снятой с «Хаббла» во время первого ремонта в 1993 году.
Канал видимого и ультрафиолетового диапазонов WFC 3 призван заменить проработавшую 16 лет камеру WFPC 2. Он способен получать фотографии неба в диапазоне от 200 до 1000 нм при разрешении 0,04 угловой секунды и квадратном поле зрения со стороной три угловые минуты. Для этого задействованы две ПЗС-матрицы формата 4096 x 2048 пикселов.
Инфракрасный канал снабжен одной мегапикселной ПЗС-матрицей (1024 x 1024 пиксела), приспособленной для регистрации фотонов ближнего инфракрасного диапазона с длиной волны от 800 нм до 1,7 мкм. Ее разрешение -- 0,13 угловой секунды, и она изначально рассматривалась как замена камере ближнего инфракрасного диапазона NICMOS.
Только объединив гравитационное линзирование, своего рода естественный телескоп с спектрографом эхелетта и тепловизором в обсерватории Кек, мы могли бы провести подробный анализ, необходимый для выяснения того, сколько звезд находится в этой галактике и насколько они горячи на самом деле, - сказал Холден.
Сначала Фосбери и его коллеги пытались идентифицировать дугу, анализируя свет от объекта, но команда не смогла распознать образец цветов в спектральной сигнатуре удаленного объекта. В поисках матчей с цветовым спектром Фосбери понял, что свет был связан с светом близлежащей туманности Ориона, звездообразующей области в нашей галактике Млечный Путь.
Шишка и его коллеги проанализировали данные, полученные камерой WFC3 в шести узких фильтрах, соответствующих линиям излучения серы, азота, водорода, кислорода и гелия разной степени ионизации. Из этих же самых снимков, полученных 27 июля, сделана и цветная фотография NGC6302, представленная в начале сентября в подтверждение способностей камеры. На ней, кстати, впервые оказалась заметной «та самая» звезда в самом центре кадра, однако лишь Шишке удалось доказать, что это горячий белый карлик.
Холден добавил: Что особенно интересно для этой работы, для меня, по крайней мере, есть много галактик, которые похожи на эту, но поскольку эта галактика становится более яркой благодаря гравитационному линзированию, мы можем ее изучить более подробно, чем другие.
Хотя в нашей локальной вселенной есть гораздо большие и яркие звездообразующие области, чем туманность Ориона, ни одна из них не столь ярка, как дуга Линкса, и они не содержат такого большого количества горячих звезд. Самые ранние звезды, возможно, составляли до нескольких сотен солнечных масс, но химический состав Вселенной сегодня не позволяет звездам формироваться за пределами около 100 солнечных масс. Считается, что такие «первозданные» супер-горячие звезды являются первыми светящимися объектами, которые конденсируются после охлаждения Большого Взрыва.
«Хаббл» всегда делает монохромные снимки, их превращение в цветные картинки -- результат долгой работы, которую проводят специалисты уже на Земле. С этой задачей инженеры NASA справились превосходно, однако астрономов интересовали как раз отдельные кадры, снятые в разных фильтрах. С их помощью они попытались вычленить центральную звезду на фоне яркой туманности и измерить распределение энергии в спектре этого объекта.
«Этот замечательный объект близок к тому, что мы дошли до того, чтобы увидеть, как выглядят такие изначальные объекты, когда наши телескопы становятся достаточно мощными, чтобы их видеть», - сказал Боб Фосбери. Сарджент. Насколько велика самая известная звезда? По сравнению с планетами звезды всегда будут победителями общей группы по размеру. Когда вы смотрите на ночное небо в ясную ночь и подальше от городских огней, вы увидите, что есть звезды разного размера и яркости, некоторые из которых обязательно обманут даже наше собственное Солнце.
Объект оказался уверенно виден в двух из шести фильтров WFC3 (линии ионизованных гелия и серы) и более или менее различим еще в трех фильтрах. Незаметен он лишь в самом фиолетовом канале -- так называемой запрещенной линии ионизованного кислорода, потому что здесь слишком сильно поглощение света. Поглощение пыли быстро растет с уменьшением длины волны, и если в желтом визуальном диапазоне свет звезды ослаблен примерно в 400 раз, то в фиолетовом -- в сотни тысяч, а может, и в миллионы.
То, что ваши наблюдения не скажут вам, - это то, что больше, чем Солнце, недавно обнаруженные звезды. Однако, прежде чем мы сможем по-настоящему оценить размеры других звезд во Вселенной, нам необходимо понять ошеломляющий масштаб, на котором наша ближайшая звезда стоит в нашей Солнечной системе.
На самом деле Солнце настолько велико, что его масса составляет более 98% «материала» в нашей Солнечной системе! Звезды формировались в течение миллиардов лет. Бесчисленное число умерло, многие существуют, когда мы говорим, и, несомненно, миллионы еще предстоит родиться в будущем. Одним из ключевых факторов, от которых зависит размер звезды, является то, на какой стадии жизни он находится. Преобразование водорода в гелий и высвобождение энергии в качестве побочного продукта - это то, что делают звезды в течение большей части своей жизни.
Анализ показал, что центральная звездочка имеет температуру около 200 тыс. кельвинов, что позволяет ей излучать в 2 тыс. раз больше энергии, чем Солнце. Энергия улетает, в основном, в жестком ультрафиолетовом диапазоне. В пределах погрешностей оценки светимости белого карлика и туманности сходятся (2 тыс. и 1,6 тыс. светимостей Солнца). Так и должно быть: газ в конечном итоге черпает всю энергию из света звезды, лишь перерабатывая его в другие спектральные диапазоны.
Эта фаза называется «главной последовательностью» звезды, от ее детства вплоть до среднего возраста. Но последние этапы жизни звезды разные; большинство звезд радикально изменится по размеру и внешнему виду, внезапно опухает и становится старше в старости. Звезда среднего размера становится раздутым красным гигантом. Большие неподвижные звезды в фазах их окончательной жизни расширяются, становясь красными сверхгигантными звездами.
Большинство звезд старше нашего Солнца, а некоторые из них тяжелее. Самые развитые звезды - красные гиганты - самые легкие на месте по сравнению с остальными из-за их большего размера и оранжевого внешнего вида. Таким образом, самые большие звезды в настоящее время во Вселенной - это те, кто родился крупным, но также созрел и достиг старости. Однако за пределами сверхгигантной звезды еще больше. По сравнению с многочисленными другими звездами в ночном небе эти специальные звезды, известные как гипергиганты, немногочисленны и очень далеки.
Ученые также оценили возраст и массу белого карлика, вписав модель остывания таких объектов в полученные с помощью «Хаббла» данные. Масса оказалась около 0,64 массы Солнца, а возраст -- примерно 2,2 тыс. лет, в превосходном соответствии с возрастом планетарной туманности. Впрочем, насчет возраста Шишка и его коллеги не уверены: если играть одновременно массой и возрастом, можно добиться примерного согласия с данными и при слегка иных параметрах.
Вот почему то, что мы знаем о них и что они будут делать в будущем, остается ограниченным, поскольку у астрономов мало возможностей изучить их. Итак, что мы знаем о гипергигантах? Как и все другие звезды во Вселенной, эти огромные звезды могут различаться по размеру и цвету. Из немногих обнаруженных гипергигантов они попадают в три основные цветовые категории: синий, желтый и красный. Однако во всех из них может быть признано несколько характеристик. Во-первых, они очень горячие и очень светлые. Астрофизики согласны с тем, что чем больше масса звезды, тем больше давление и температура внутри звезды.
Угасание с задержкой
Что особенно приятно, эту работу можно будет надежно проверить в течение ближайших лет. При такой безумной светимости и отсутствии ядерных реакций звезда быстро теряет запасенную в тепле энергию и должна быстро остывать и терять в блеске. По оценкам Шишки, этот спад светимости должен составлять около 0,8-1% в год. Такую величину несложно измерить.
Отсюда следует, что самые массовые звезды являются самыми мощными. С наибольшим давлением в их ядрах они будут производить самый гелий с самой высокой скоростью, выделяя большую часть тепла и света, поэтому эти гигантские звезды живут намного короче, чем маленькие звезды, такие как наше Солнце. Гипергианты живут жизнью быстро и яростно, тогда как более дикие карликовые звезды, подобные Солнцу, имеют гораздо более устойчивое и спокойное существование. В то время как самая большая из звезд будет жить только миллионы лет, наше Солнце, скорее всего, будет продолжать жить еще миллиарды лет.
А если повезет, то со временем можно будет даже увидеть, как угасание расползается по планетарной туманности. В конце концов, чтобы добраться до края газового облака, свету требуется около года. Именно с такой задержкой яркость крыльев Жука реагирует на падение блеска его центральной звезды.
Во Вселенной триллионы звезд. Большинство из них мы даже не видим, а те, что доступны нашему глазу, могут быть яркими или очень тусклыми, в зависимости от размера и прочих свойств. Что мы знаем о них? Какая звезда самая маленькая? Какая самая горячая?
Синий гипергигант, звезда пистолетов в галактике Млечный Путь. Хотя он скрыт от человеческого глаза за толстыми слоями космической пыли, инфракрасная камера телескопа Хаббла захватила это изображение исключительно с использованием излучаемого тепла звезды. Считается, что большая часть газа в окружающей туманности выбрасывается из массы Пистолетной Звезды.
Поскольку эти звезды сжигают огромные количества водородного топлива с такой высокой скоростью, они нестабильны и жестоки и извергают большую часть своего содержимого в космос большими звездными ветрами. Количество звездного материала, выпущенного в космос в солнечном ветре гипергиганта, на самом деле может быть настолько велико, что оно может затушевать его истинную форму при наблюдении сотен световых лет. Гипергинанты также имеют тенденцию иметь расширенные атмосферные расстояния, достигающие далеко в космос, это и тот факт, что некоторые из более неустойчивых, кажется, пульсируют и изменяют яркость, затрудняют измерение этих космических монстров с высокой степенью точности.
Звезды и их разновидности
Наша Вселенная переполнена интересными объектами: планетами, звездами, туманностями, астероидами, кометами. Звезды представляют собой массивные шары из газов. Равновесие им помогает удерживать сила собственной гравитации. Как и все космические тела, они перемещаются в пространстве, но из-за большого расстояния это трудно заметить.
Внутри звезд происходят термоядерные реакции, благодаря чему они излучают энергию и свет. Их яркость значительно колеблется и измеряется в звездых величинах. В астрономии каждой величине соответствует определенный номер, а чем он меньше, тем меньше яркость звезды. Самая маленькая звезда по величине называется карликом, также существуют нормальные звезды, гиганты и сверхгиганты.
Кроме яркости, они имеют и температуру, благодаря которой, звезды излучают различный спектр. Наиболее горячие имеют синий цвет, затем (в порядке убывания) следуют голубые, белые, желтые, оранжевые и красные. Звезды, которые не укладываются ни в один из этих параметров, называются пекулярными.
Самые горячие звезды
Когда речь идет о температуре звезд, в виду имеются поверхностные характеристики их атмосфер. Внутреннюю температуру можно узнать только при помощи вычислений. Насколько звезда горячая можно судить по её цвету или спектральному классу, который обычно обозначается буквами O, B, A, F, G, K, M. Каждый из них подразделяется на десять подклассов, которые обозначаются цифрами от 0 до 9.
Класс О относится к наиболее горячим. Их температура колеблется от 50 до 100 тысяч градусов Цельсия. Однако недавно ученые окрестили самой горячей звездой туманность Бабочки, температура которой достигает 200 тысяч градусов.
Другими горячими звездами являются голубые свергиганты, например, Ригель Ориона, Альфа Жирафа, Гамма Холодные звезды являются карликами класса М. Самой холодной во Вселенной считается WISE J085510.83-071442. Температура звезды доходит до -48 градусов.
Карликовые звезды
Карлик - прямая противоположность сверхигантов, самая маленькая звезда по величине. Они имеют небольшие размеры и светимость, могут быть даже меньше Земли. Карлики составляют 90 % звезд нашей галактики. Они значительно меньше Солнца, однако, превосходят по Невооруженным глазом их практически невозможно разглядеть на ночном небе.
Наименьшими считаются красные карлики. Они имеют скромную массу и по сравнению с другими звездами являются холодными. Их спектральный класс обозначается буквами М и К. Температура может достигать от 1 500 до 1 800 градусов Цельсия.
Звезда 61 в созвездии Лебедя - самая маленькая звезда из тех, что можно заметить без профессиональной оптики. Она излучает тусклый свет и находится на расстоянии 11,5 световых лет. Чуть больше по размеру является оранжевый карлик Эпсилон Эридана. Расположена на расстоянии десяти световых лет.
Ближе всего к нам находится Проксима в человек смог бы добраться до неё только через 18 тысяч лет. Это красный карлик, который в 1,5 раз больше Юпитера. От Солнца она расположена всего в 4,2 световых года. Светило окружено и другими мелкими звездами, однако они не изучены из-за небольшой яркости.
Какая из звезд самая маленькая?
Нам знакомы далеко не все звезды. Только в галактике Млечный Путь их насчитывается сотни миллиардов. Конечно, ученые изучили только малую их часть. Известная на сегодняшний день самая маленькая звезда во Вселенной носит название OGLE-TR-122b.
Она относится к двойной звездной системе, то есть связана гравитационным полем с другой звездой. Их взаимное вращение вокруг масс друг друга составляет семь с половиной суток. Система открыта в 2005 году в ходе Оптического гравитационно-линзового эксперимента, от английской аббревиатуры которого она и была названа.
Самая маленькая звезда является красным карликом в созвездии Киль в южном полушарии неба. Её радиус составляет 0,12 от солнечного, а масса 0,09. По массе она превосходит Юпитер в сто раз, а по плотности больше Солнца в 50 раз.
Обнаружение этой подтвердило теорию ученых о том, что звезда может ненамного превышать размеры средней планеты, если её масса будет хотя бы в десять раз меньше солнечной. Скорее всего во Вселенной существуют и более мелкие звезды, но современная техника не позволяет их увидеть.
