что такое желтый карлик
Какие тайны хранят космические карлики?
В нашей Галактике существует около 400 млрд звезд, и все они в зависимости от спектра свечения относятся к разным классам. Благодаря различным оттенкам излучаемого света, ученые изучают физические процессы, происходящие в них, историю развития, температуру и расстояние до других объектов. Самыми горячими во Вселенной голубые образования, а самыми холодными — красные карлики.
Система спектральной классификации звезд
Желтые карлики
| Класс | Цвет | Вид объекта | Примеры звезд |
| O | голубой | Дзета, Лямбда Ориона, Кси Персея | |
| В | бело-голубой |  | Спика в созвездии Девы, Ригель, Эпсилон Ориона |
| А | белый |  | Вега, Сириус А |
| F | желто-белый |  | Процион А, Канопус |
| G | желтый |  | Солнце, Тау Кита |
| K | оранжевый |  | Арктур созвездии Волопас, Эпсилон Эридана, 61 Лебедя |
| M | красный |  | Бельгейзе |
Это небольшие звезды, массой примерно от 0,8 до 1,2 массы Солнца, средней светимостью и температурой до 5000–6000 по Кельвину. Наше светило тоже относится к данному классу карликов. Есть выражаться языком ненаучным, то желтый карлик — образование очень маленькое. Человеческому глазу же оно доступно скорее не в желтых, а в белых тонах. «Живут» подобные космические образования всего 10 млрд лет, что очень мало, по сравнению с другими типами звезд.
История их возникновения такова: в недрах звезд водород превращался в гелий, который затем воспламеняется, стесняя водород к поверхности. Таким образом, желтый карлик начинает все больше походить на красный. Но об этом чуть позже.
Кроме Солнца, к желтым карликам относят две компоненты в тройной системе Альфа Центавра – Альфа Центавра А и оранжевый карлик Альфа Центавра В. Расстояние до этих двух образований составляет чуть больше 4-х световых лет.
Чтобы не запутаться в цветах, стоит объяснить, откуда же взялись оранжевые карлики, и какое отношение они имеют к желтым? Существует некая спектральная классификация Моргана-Кинана, согласно которой образования желтых тонов относятся классу светимости G, но в случае переходных вариаций, как раз тех самых оранжевых карликов, к классу К, и в некоторых случаях к F. Последние — желто-белые карлики.
К классу светимости К также относятся Ран, она же Эпсилон Эридана, с расстоянием до Земли 10 млрд световых лет и двухкомпонентная звезда 61 Лебедя, удаленная от нас примерно на 11 млрд световых лет.
Помимо Солнца, к классу светимости G относится Тау Кита (12 млрд световых лет) и 51 Пегаса (50 млрд световых лет).
Красные карлики
Самые распространенные небесные объекты во Вселенной, однако они настолько невидимы, что их изучение становится проблематичным для астрологов. Такого рода небесные объекты живут намного дольше, чем желтые карлики. Причина тому — медленные процессы ядерных реакций образования элементов, более тяжелых, чем водород.
Как правило, температура накаливания красных карликов составляет меньше трети солнечной — около 3500 по Кельвину, что примерно равно температуре спирали лампы накаливания. Диаметр и масса звезд в 7 раз меньше Солнца.
Одной из самых ближайших к нашему светилу красных звезд является Проксима Центавра. Она находится в звездной системе Альфа Центавра. Несмотря на малое расстояние от Земли, найти ее на звездном атласе невооруженным взглядом практически невозможно. Но так как она является вспыхивающей звездой, в моменты более видимой светимости увеличивается ее яркость, а значит и видимость на небе.
Белые карлики
Данные космические образования лишены источников термоядерной энергии, они излучают слабый свет. Имеют приблизительно такую же массу, как Солнце, а радиус — как планета Земля. В целом к белым карликам относится 3-10% всех звезд. Постепенно данные виды звезд остывают и краснеют.
Одними из первых открытых звезд данного вида стали 40 Эридана B, Процион В и Сириус В.
Во время наблюдения за Сириусом была замечена маленькая звездочка, что свидетельствовало о наличии звезды-спутника. Впоследствии объекту дали название Сириус В. Та же история повторилась и с Порционом, который отклонялся от прямолинейной траектории движения. Эти открытия послужили толчком для образования нового класса звезд — белых карликов.
Как же образовываются белые карлики? Когда в центре звезды выгорает весь водород, ее ядро сжимается, а внешние слои сильно расширяются. Постепенно она тускнеет и превращается в красного гиганта, который затем сбрасывает свою оболочку
Всего существует два класса белых звезд. Самый часто встречающийся — «водородный» спектральный класс DA и «гелиевый белый карлик» типа DB.
Помимо вышеперечисленных видов светил, существуют также голубые, черные, коричневые и субкоричневые карлики.
Сверхновая звезда
Второе название данного явления называется взрывом сверхновой. Оно представляет собой конец эволюции некоторых звезд. В результате вспышки увеличивается яркость светила на 4—8 порядков, а потом она медленно затухает. Стоит отметить, что химическая эволюция Галактики протекает благодаря тем самым взрывам сверхновой, во время которых происходит выброс тяжелых элементов. Из этих остатков формируются протозвезды с планетарными туманностями, а из этих туманностей — новые звезды и планеты. По некоторым сведениям, так и произошло формирование Земли.
Ученые считают, что в течение нескольких тысячелетий произойдет вспышка сверхновой. В список вошли такие звезды, как IK Пегаса, Антарес и Бетельгейзе.
Вспышки во Вселенной происходят очень редко — примерно 1-2 раза в сто лет. Это означает, что за все время существования нашей планеты произошло около 70 млн взрывов. Последняя вспышка наблюдалась в далеком 1608 году, и прорвать озоновый слой Земли она не смогла. Как отмечают специалисты NASA, для того, чтобы повредить озоновый слой, сверхновая должна находиться на расстоянии 25 световых лет от нас. Сравнительно близко от земного шара расположены только два небесных объекта: Бетельгейзе и IK Пегаса. Обе звезды удалены от Земли на расстояние более 150 световых лет и должны взорваться, по прогнозам астрологов, в скором будущем. Однако этот отрезок времени может составлять и несколько десятков тысяч лет.
Жёлтый карлик
Температура поверхности жёлтых карликов составляет 5000—6000 K, их спектральные классы G0V—G9V. Характеристика спектра: линии H и K кальция интенсивны; линия 4226 Ǻ и линия железа довольно интенсивны; многочисленные линии металлов; линии водорода слабеют к классу K; интенсивна полоса G.
Время жизни жёлтого карлика составляет в среднем 10 миллиардов лет. После того, как сгорает весь запас водорода, звезда во много раз увеличивается в размере и превращается в красный гигант. Примером такого типа звёзд может служить Альдебаран. Красный гигант выбрасывает внешние слои газа, образуя тем самым планетарные туманности, а ядро коллапсирует в маленький, плотный белый карлик.
Связанные понятия
Кори́чневые ка́рлики, или бу́рые ка́рлики («субзвёзды», или «химические звёзды»), — субзвёздные объекты (с массами в диапазоне от 0,012 до 0,0767 массы Солнца, или, соответственно, от 12,57 до 80,35 массы Юпитера). Как и в звёздах, в них идут термоядерные реакции ядерного синтеза на ядрах лёгких элементов (дейтерия, лития, бериллия, бора), но, в отличие от звёзд главной последовательности, вклад в тепловыделение таких звёзд ядерной реакции слияния ядер водорода (протонов) незначителен, и после исчерпания.
Упоминания в литературе
Связанные понятия (продолжение)
Яркие гиганты — звезды, лежащие между гигантами и сверхгигантами. С одной стороны, эти звёзды обладают светимостью, сравнимой со светимостью сверхгигантов, но с другой стороны обычно недостаточно массивны, чтобы быть классифицированы как сверхгиганты. Масса ярких гигантов может не превышать несколько масс Солнца.
Полуправильные переменные звёзды — долгопериодические пульсирующие переменные звёзды с заметной периодичностью и значительными неправильностями в изменениях блеска. Эти звёзды — гиганты или сверхгиганты промежуточного и позднего спектрального типа, показывающие значительную периодичность их яркостных изменений, сопровождаемых или иногда прерываемых различными нарушениями. Периоды изменений их блеска лежат в диапазоне от 20 до 2000 и более дней, в то время как формы кривых блеска могут быть различными.
Гига́нт — тип звёзд со значительно бо́льшим радиусом и высокой светимостью, чем у звёзд главной последовательности, имеющих такую же температуру поверхности. Обычно звёзды-гиганты имеют радиусы от 10 до 100 солнечных радиусов и светимости от 10 до 1000 светимостей Солнца. Звёзды со светимостью большей, чем у гигантов, называются сверхгиганты и гипергиганты. Горячие и яркие звёзды главной последовательности также могут быть отнесены к белым гигантам. Помимо этого, из-за своего большого радиуса и высокой.
Бе́лые ка́рлики — проэволюционировавшие звёзды с массой, не превышающей предел Чандрасекара (максимальная масса, при которой звезда может существовать как белый карлик), лишённые собственных источников термоядерной энергии.
Мириды — класс пульсирующих переменных звёзд, названный по имени звезды Мира из созвездия Кита. К этому классу относятся звезды поздних спектральных классов с изменениями блеска более чем на 2,5 звёздной величины в видимом диапазоне. Период их пульсации может составлять от 80 до 1000 дней. Мириды — гиганты, находящиеся на конечных этапах звёздной эволюции, которые в течение нескольких миллионов лет сбрасывают свою внешнюю оболочку и превращаются в белых карликов.
Карликовые новые или звезды типа U Близнецов (U Gem, UG) являются одним из видов катаклизмических переменных звёзд — тесной двойной звёздной системой, в которой один из компонентов — белый карлик, на который аккрецируется вещество со спутника. Они похожи на классические новые звёзды в том плане, что белый карлик участвует в периодических вспышках, но механизмы вспышек разные: в классических новых звёздах вспышка — результат термоядерной реакции и детонации аккрецировавшего водорода, в то время как.
Неправильные переменные звёзды — разновидность переменных звёзд, чьи вариации яркости изменяются по непериодическому закону. Существует 2 типа неправильных переменных: эруптивные и пульсирующие.
Созве́здия — в современной астрономии участки, на которые разделена небесная сфера для удобства ориентирования на звёздном небе. В древности созвездиями назывались характерные фигуры, образуемые яркими звёздами.
Горячие юпитеры — класс планет с массой порядка массы Юпитера (1,9⋅1027 кг). В отличие от Юпитера, который находится на расстоянии 5 а. е. от Солнца, типичный горячий юпитер находится на расстоянии порядка 0,05 а. е. от звезды, то есть на один порядок ближе, чем Меркурий от Солнца и на два порядка ближе, чем Юпитер. Все известные горячие юпитеры — инозвёздные планеты.
Спектрально-двойной — называют систему двойных звёзд, если двойственность обнаруживается при помощи спектральных наблюдений. Обычно это системы, у которых скорости компонентов достаточно велики, а расположены они настолько близко, что увидеть их раздельно с использованием современных телескопов невозможно. В результате орбитального движения звёзд вокруг центра масс одна из них приближается к нам, а другая от нас удаляется, их лучевые скорости (вдоль направления на наблюдателя) неодинаковы и, как.
Звезда солнечного типа, звезда-аналог Солнца и двойник Солнца — это три категории звёзд, более или менее похожих на Солнце. Изучение этих звёзд весьма важно для лучшего понимания свойств Солнца, его уникальности или, наоборот, типичности среди других звёзд, а также возможности существования обитаемых планет у других звёзд солнечного типа.
Мой маленький желтый карлик: как устроена единственная звезда в нашей системе
Солнце — одна из 400 млрд звезд в галактике Млечный путь, и самая близкая к нашей планете. Благодаря Солнцу сформировалась Земля, именно из-за солнечной активности на нашей планете происходят многие естественные процессы, без которых не было бы жизни. «Хайтек» разобрался, как формировалась самая важная для землян звезда, что с ней происходит сейчас и какое будущее ждет человечество.
Читайте «Хайтек» в
Глава 1. Формирование
Считается, что Солнце сформировалось около 4,5 млрд лет назад благодаря относительно быстрому сжатию под силами гравитации облака молекулярного водорода. Существует несколько теорий возникновения Солнечной системы, приверженцы самой распространенной гипотезы считают, что эта область Млечного пути начала формироваться после взрыва одной или нескольких сверхновых.
Эта теория основана на том, что в первичном веществе Солнечной системы содержится аномальное количество золота и урана. Согласно многим математическим моделям, их должно быть на порядок меньше, поэтому ученые развивают теорию эндотермических реакций из-за взрыва сверхновой.
В последние миллиарды лет Солнце находится во внутреннем крае рукава Ориона Млечного пути — между рукавом Персея и рукавом Стрельца, в так называемом Местном межзвездном облаке — области повышенной плотности, расположенной, в свою очередь, в имеющем меньшую плотность Местном пузыре — зоне рассеянного высокотемпературного межзвездного газа.
После постепенного формирования Солнца из оставшегося облака молекулярного газа под воздействием гравитации начали появляться и другие объекты Солнечной системы — каменные карлики недалеко от звезды и газовые гиганты на окраине образования. На Солнце приходится 99,8% всей массы Солнечной системы, при этом оно больше и ярче, чем 85% звезд во Вселенной. Оставшиеся 0,2% массы Солнечной системы делят все остальные планеты, спутники, астероиды и космическая пыль, хотя большая часть из этой массы досталась Юпитеру.
Звезды такого типа, как Солнце, в среднем существуют около 10 млрд лет — то есть сейчас оно находится на середине своего жизненного пути.
Солнце в настоящий момент состоит на 70% из водорода, на 28% из гелия, оставшиеся 2% приходятся на различные металлы. Этот показатель будет постоянно меняться со временем, поскольку звезда получает энергию благодаря термоядерным реакциям, превращая водород в гелий в его ядре. Каждую секунду в ядре Солнца около 4 млн т вещества превращается в лучистую энергию, в результате чего генерируются солнечное излучение и поток солнечных нейтрино.
По спектральной классификации Солнце относится к типу G2V (желтый карлик). Средняя плотность Солнца составляет 1,4 г/см³ — в 1,4 раза больше, чем у воды. Температура — очень разная, зависит от слоя звезды — газовая поверхность нагревается не более чем до 5 тыс. градусов Цельсия, тогда как внешняя поверхность звезды — солнечная корона — может нагреться до 2 млн градусов Цельсия. Пока это одна из главных загадок в структуре Солнца, «Хайтек» подробно рассказывал об этом здесь.
Такое строение Солнца также сказывается и на разной скорости вращения его слоев. Поскольку Солнце не такое твердое тело, как Земля, его части вращаются с разной скоростью — на экваторе поверхность вращается один раз в 25,4 дней, а в районе полюсов — раз в 36 дней.
Расстояние от Земли до Солнца составляет в среднем 149,6 млн км — одна астрономическая единица. При этом солнце находится на расстоянии в 26 тыс. световых лет от центра Млечного пути. Один оборот вокруг центра галактики Солнечная система делает раз в 250 млн лет. В среднем орбитальная скорость Солнца составляет 217 км/час — это значит, что один световой год она проходит за 1,4 тыс. земных, а одну астрономическую единицу — за восемь земных суток.
Глава 2. Воздействие Солнца на Землю
Жизнь на Земле появилась под огромным влиянием Солнца. Излучение ближайшей к нам звезды — основной источник энергии для огромного количества процессов, происходящих на нашей планете. Свет необходим для начальных стадий фотосинтеза, в результате чего выделяется кислород для появления дальнейшей жизни, солнечное тепло определяет климат и температуру на Земле, именно солнечная энергия способствовала появлению нефти и других видов полезных ископаемых.
Земная поверхность и вся тропосфера — нижняя часть атмосферы, где образуются облака — получает энергию непосредственно от Солнца. До поверхности Земли доходят только 40% солнечного излучения, остальные 60% остаются в атмосфере или отражаются обратно в космос. При этом в последние десятилетия земная атмосфера начинает поглощать больше солнечного излучения из-за парникового эффекта.
Благодаря солнечному свету на Земле также происходят дожди, туманы, снегопады, ураганы, даже меняются течения, в том числе океанические, формируются Эль-Ниньо. Кроме того, под действием солнечного света образуются облака, из которых идут дожди, а также на море появляются волны, приводящие к эрозии пород.
Существует наука гелиобиология, изучающая воздействие активности Солнца на человека. Чаще всего ученые анализируют воздействие солнечного ветра на магнитосферу Земли — именно ее реакция сказывается сильнее всего на самочувствии человека, на работе многих электрических приборов.
Другой объект изучения гелиобиологов — солнечные вспышки, когда звезда выбрасывает потоки высокоэнергетических заряженных частиц, долетающие до Земли за несколько часов. Несмотря на то, что Земля в основном защищена от них магнитосферой, вспышки сильно влияют на орбитальные спутники.
Кроме того, солнечное излучение радиоактивно, оно негативно влияет на развитие будущих космических миссий человечества. Люди давно изучают возможности создания колоний на близлежащих планетах, однако Солнце, несмотря на его доминирующее положение в развитии человечества, одновременно и тормозит выход людей в космос. «Хайтек» подробно рассказывал, как люди занимаются изучением Солнца и отправляют к нему спутники.
Глава 3. Будущее
К большому сожалению, будущее Земли пока является не самым светлым. Звезда такой массы, как Солнце, должна существовать на главной последовательности в общей сложности примерно 10 млрд лет. При этом уже сейчас Солнце просуществовало 4,5 млрд лет — около половины от своей возможной жизни.
По мере того, как Солнце постепенно расходует запасы водорода, оно становится все горячее, а его светимость медленно возрастает. Через 1,1 млрд лет — в возрасте 5,5 млрд лет — яркость Солнца увеличится на 11%. Тогда звезда начнет длительный переход в другой класс — красного гиганта, а жизнь на Земле полностью закончится из-за кардинального повышения температуры и парникового эффекта, связанного с увеличением солнечной активности. При этом в таком возрасте Солнце достигнет своей максимальной температуры и в будущем станет только остывать.
Недавно китайские ученые предложили несколько вариантов развития Земли и возможностей изменения орбиты, чтобы нашу планету не постигла судьба сухой и горячей Венеры.
К возрасту примерно в 8 млрд лет — через 3,5 млрд лет от настоящего времени — яркость Солнца увеличится на 40%. При этом по мере того, как водородное топливо в ядре Солнца будет сокращаться и выгорать, его внешняя оболочка начнет расширяться, а ядро, наоборот, сжиматься и нагреваться. К этому времени радиус Солнца увеличится настолько, что поверхность звезды будет находиться примерно в районе нынешней Венеры.
Постепенно Солнце начнет медленнее крутиться, и даже если жителям Земли к тому моменту удастся избежать вымирания, планета постепенно начнет сходить с орбиты и приближаться к звезде. Кроме того, мощнейший солнечный ветер, связанный со снижением производства энергии из водорода и уплотнения гелия, должен уничтожить всю атмосферу Земли.
В возрасте 10,9 млрд лет водород в ядре закончится, а температура увеличится настолько, что запустится процесс горения водорода в окружающей его оболочке. Это приведет к тому, что Солнце перейдет в другую классификацию и станет красным гигантом. В этой фазе радиус солнца увеличится уже в 256 раз по сравнению с современным, а внешние слои достигнут орбиты нынешней Земли.
Красный гигант — самая короткая фаза жизни Солнца. Спустя 10 млн лет в ядре температура достигнет 100 млн градусов Цельсия, произойдет гелиевая вспышка, благодаря которой начнется термоядерная реакция синтеза углерода и кислорода из гелия. В результате появления нового источника энергии размер Солнца резко уменьшится — на период в 100 млн лет, пока звезда не уничтожит весь гелий. После этого она снова станет красным гигантом, а яркость увеличится уже в 5,2 тыс. раз. В таком состоянии Солнце просуществует не более 20 млн лет, после чего внешняя оболочка звезды оторвется от ядра, и от нее останется только белый карлик, сравнимый по размеру с Землей. Ученые считают, что у звезды не хватит энергии, чтобы закончить свое существование взрывом сверхновой или трансформацией в черную дыру.
Появившийся в результате смерти Солнца белый карлик будет постепенно угасать в течение миллиардов лет. Такой жизненный цикл считается типичным для звезд комплекции и состава Солнца, поэтому крайне маловероятно, что солнечное развитие пойдет по другому пути. Человечество, если, конечно, нам не удастся основать внеземные колонии или сбежать в соседние галактики, вряд ли застанет столь бесславный конец нашей главной звезды — звезды по имени Солнце.
Желтые карлики — звезды солнечного типа (видео)
Желтые карлики – это, как правило, звезды средней массы, светимости и температуры поверхности.
Они являются звездами основной последовательности, располагаясь примерно в середине на диаграмме Герцшпрунга — Рассела и следуя за более холодными и менее массивными красными карликами.
По спектральной классификации Моргана-Кинана желтые карлики соответствуют в основном классу светимости G, однако в переходных вариациях соответствуют иногда классу К (оранжевые карлики) или классу F в случае с желто-белыми карликами.
Масса желтых карликов лежит зачастую в пределах от 0,8 до 1,2 массы Солнца. При этом температура их поверхности составляет в своем большинстве от 5 до 6 тысяч градусов по Кельвину.
Наиболее ярким и известным нам представителем из числа желтых карликов является наше Солнце. Кроме Солнца, среди ближайших к Земле желтых карликов стоит отметить:
Две компоненты в тройной системе Альфа Центавра, среди которых Альфа Центавра А по спектру светимости аналогично Солнцу, а Альфа Центавра В – типичный оранжевый карлик класса К. Расстояние до обеих компонент составляет чуть более 4-х световых лет.
Оранжевый карлик — звезда Ран, она же Эпсилон Эридана, с классом светимости К. Расстояние до Рана астрономы оценили примерно в 10 с половиной световых лет.
Двойная звезда 61 Лебедя, удаленная от Земли на чуть более 11 световых лет. Обе компоненты 61 Лебедя типичные оранжевые карлики класса светимости К.
Солнцеподобная звезда Тау Кита, удаленная от Земли примерно на 12 световых лет, со спектром светимости G и интересной планетной системой, состоящей минимум из 5 экзопланет.
Эволюция желтых карликов весьма интересна. Продолжительность жизни желтого карлика составляет примерно 10 миллиардов лет.
Как и большинства звезд в их недрах протекают интенсивные термоядерные реакции, в которых в основном водород перегорает в гелий.
После начала реакций с участием гелия в ядре звезды водородные реакции перемещаются все больше к поверхности. Это и становится отправной точкой в преобразовании желтого карлика в красный гигант. Результатом подобного преобразования может служить красный гигант Альдебаран.
С течением времени поверхность звезды будет постепенно остывать, а внешние слои начнут расширяться. На конечных стадиях эволюции красный гигант сбрасывает свою оболочку, которая образует планетарную туманность, а его ядро превратится в белый карлик, который далее будет сжиматься и остывать.
Подобное будущее ждет и наше Солнце, которое сейчас находится на средней стадии своего развития. Примерно через 4 миллиарда лет оно начнет свое превращение в красный гигант, фотосфера которого при расширении может поглотить не только Землю и Марс, но даже и Юпитер.
Исследователи космоса
10.2K постов 39.1K подписчиков
Правила сообщества
Какие тут могут быть правила, кроме правил установленных самим пикабу 🙂
Формула для запоминания классов светимости:
Жёлтый карлик
Солнце бездарно светит во все стороны, и малюсенькой Земле, расположенной от него на расстоянии 150 миллионов километров, достается лишь одна двухмиллиардная часть (!) солнечной энергии. Этого хватает, чтобы поддерживать жизнь на планете.
Несмотря на довольно большое расстояние от светила, можно сказать, что мы живем внутри него. Потому что у Солнца нет границ. Солнце – газовый пузырь. А какие у газового пузыря могут быть границы? Внутри он плотный, снаружи – плавно переходит в межзвездный газ. В центре Солнца плотность газа в 12 раз превышает плотность свинца. А то, что мы называем поверхностью и воспринимаем как отчетливую границу Солнца – светящийся верхний слой (фотосфера), – на самом деле в тысячи раз разреженнее воздуха. То есть ее и нет почти, поверхности этой. Видимость одна. Дальше фотосферы – солнечная корона. Это газовый слой, простирающийся на миллионы километров. И Земля крутится как раз внутри солнечной короны, и Солнце лижет Землю каждое мгновение.
При этом видимый диаметр светила – всего полтора миллиона километров. Это смешной размер. Такие крохотные звездульки астрономы относят к классу желтых карликов.