February 9th, 2015 , 02:53 pm

Ригель и туманность Голова Ведьмы, фото НАСА

Прекрасная голубая звезда Ригель - самая яркая звезда в созвездии Ориона. Она является седьмой по яркости звездой на звездном небе. Название от арабского «риджл ал-джавза» - означает «нога великана». Египтяне обожествляли Ригель и называли его царём звёзд. Они считали, что это воплощение Осириса, бога мёртвых, на небе.

Маори, коренной народ Новой Зеландии, праздновали в первый восход Плеяд и Ригеля Новый год.
Мощность Ригеля настолько велика, что объект любого размера на расстоянии, равном расстоянию от Земли до Солнца, мгновенно испарится и исчезнет в потоке сильнейшего звёздного ветра.

Диаметр звезды в 74 раза больше диаметра Солнца.
Ригель освещает огромное пространство вокруг себя. Благодаря ему видны пылевые облака в созвездии Ориона.

Ригель, словно мощный прожектор, подсвечивает туманность IC 2118, называемую также Голова Ведьмы. Она светится, потому что излучение звезды Ригель отражается мелкой пылью в туманности. Голубой цвет туманности Голова Ведьмы и пыли, окружающей Ригель, объясняется не только тем, что Ригель излучает в основном в синей области спектра, но также тем, что пылинки отражают голубой свет эффективнее, чем красный.

Марс и Орион. Яркая голубая звезда - Ригель, сверкает над скалой Меррик в долине Монументов, США

Благодаря тому же физическому процессу мы видим днем над Землей голубое небо, хотя в земной атмосфере свет рассеивают в основном молекулы азота и кислорода.
Ригель, туманность Голова Ведьмы, окружающие их пыль и газ удалены от Земли примерно на 800 световых лет.
Гигант не одинок. Подробно Ригель изучал русский астроном В.Я. Струве и в 1831 году выдвинул теорию о бинарности звезды.
В настоящее время выяснилось, что Ригель входит в систему, состоящую из трёх звёзд.
Две другие звезды светят в 500 раз меньше. В свете старшего брата их можно увидеть в телескоп средней мощности.
Созвездие Ориона и яркую синюю звезду Ригель лучше всего наблюдать в зимние месяцы. В тёплое время года Орион поднимается над горизонтом совсем невысоко.

Звезды сверхгиганты – космическая судьба этих колоссальных светил предназначила им в определенное время вспыхнуть сверхновой.

Рождение всех звезд происходит одинаково. Гигантское облако молекулярного водорода начинает сжиматься в шар под влиянием гравитации, пока внутренняя температура не спровоцирует ядерный синтез. На протяжении всего существования светила пребывают в состоянии борьбы с собой, внешний слой давит силой тяжести, а ядро – силой разогретого вещества, стремящегося расширится. В процессе существования водород и гелий постепенно выгорают в центре и обычные светила, имеющие значительную массу, становятся сверхгигантами. Встречаются такие объекты в молодых образованиях, таких как неправильные галактики или рассеянные скопления.

Свойства и параметры

Масса играет решающую роль в формировании звезд – в крупном ядре синтезируется больше количество энергии, которая повышает температуру светила и его активность. Приближаясь к финальному отрезку существования объекты с весом, превышающим солнечный в 10-70 раз, переходят в разряд сверхгигантов. В диаграмме Герцшпрунга-Рассела, характеризующей отношения звездной величины, светимости, температуры и спектрального класса, такие светила расположены сверху, указывая на высокую (от +5 до +12) видимую величину объектов. Их короче, чем у других звезд, потому что своего состояния они достигают в финале эволюционного процесса, когда запасы ядерного топлива на исходе. В раскаленных объектах заканчивается гелий и водород, а горение продолжается за счет кислорода и углерода и далее вплоть до железа.

Классификация звезд сверхгигантов

По Йеркской классификации, отражающей подчинение спектра светимости, сверхгиганты относятся к I классу. Их разделили на две группы:

  • Ia – яркие сверхгиганты или гипергиганты;
  • Ib – менее яркие сверхгиганты.

По своему спектральному типу в Гарвардской классификации эти звезды занимают промежуток от O до M. Голубые сверхгиганты представлены классам O, B, A, красные – K, M, промежуточные и плохо изученные желтые – F, G.

Красные сверхгиганты

Крупные звезды покидают главную последовательность, когда в их ядре начинается горение углерода и кислорода, – они становятся красными сверхгигантами. Их газовая оболочка вырастает до огромных размеров, распространяясь на миллионы километров. Химические процессы, проходящие с проникновением конвекции из оболочки в ядро, приводят к синтезу тяжелых элементов железного пика, которые после взрыва разлетаются в космосе. Именно красные сверхгиганты обычно заканчивают жизненный путь светила и взрываются сверхновой. Газовая оболочка звезды дает начало новой туманности, а вырожденное ядро превращается в белого карлика. и – крупнейшие объекты из числа умирающих красных светил.

Голубые сверхгиганты

В отличие от красных, доживающих долгую жизнь гигантов, – это молодые и раскаленные звезды, превосходящие своей массой солнечную в 10-50 раз, а радиусом – в 20-25 раз. Их температура впечатляет – она составляет 20-50 тыс. градусов. Поверхность голубых сверхгигантов стремительно уменьшается из-за сжатия, при этом излучение внутренней энергии непрерывно растет и повышает температуру светила. Результатом такого процесса становится превращение красных сверхгигантов в голубые. Астрономы заметили, что звезды в своем развитии проходят различные стадии, на промежуточных этапах они становятся желтыми или белыми. Ярчайшая звезда Ориона – – отличный пример голубого сверхгиганта. Ее внушительная масса в 20 раз превышает Солнце, светимость выше в 130 тыс. раз.

Ригель и туманность IC 2118, которую он освещает.

Голубой сверхгигант - тип сверхгигантских (I класс светимости) спектральных классов O и B.

Общие характеристики

Это молодые очень горячие и яркие звёзды с температурой поверхности 20 000-50 000 °C. На диаграмме Герцшпрунга - Рассела расположены в верхней левой части. Их масса находится в пределах 10-50 солнечных масс (), максимальный радиус достигает 25 солнечных радиусов (). Эти редкие и загадочные звезды - одни из самых горячих, крупнейших и самых ярких объектов в изученной области .

Из-за огромных масс они имеют относительно короткую продолжительность жизни (10-50 миллионов лет) и присутствуют только в молодых космических структурах, таких как рассеянные скопления, рукава спиральных и неправильные галактики. Они практически не встречаются в ядрах спиральных и эллиптических галактик или в шаровых скоплениях, которые, как полагают, являются старыми объектами.

Несмотря на их редкость и их короткую жизнь, голубые сверхгиганты часто встречаются среди звёзд, видимых невооружённым глазом; свойственная им яркость компенсирует их малочисленность.

Взаимопревращение сверхгигантов

Гамма Ориона, Алгол B и Солнце (в центре).

Голубые сверхгиганты - это массивные звёзды, находящиеся в определённой фазе процесса «умирания». В этой фазе интенсивность протекающих в ядре звезды термоядерных реакций снижается, что приводит к сжатию звезды. В результате значительного уменьшения площади поверхности увеличивается плотность излучаемой энергии, а это, в свою очередь, влечёт за собой нагрев поверхности. Такого рода сжатие массивной звёзды приводит к превращению красного сверхгиганта в голубой. Возможен также обратный процесс - превращения голубого сверхгиганта в красный.

В то время как звёздный ветер от красного сверхгиганта плотен и медленен, ветер от голубого сверхгиганта быстр, но разрежён. Если в результате сжатия красный сверхгигант становится голубым, то более быстрый ветер сталкивается с испущенным ранее медленным ветром и заставляет выброшенный материал уплотняться в тонкую оболочку. Почти все наблюдаемые голубые сверхгиганты имеют подобную оболочку, подтверждающую, что все они ранее были красными сверхгигантами.

По мере развития, звезда может несколько раз превращаться из красного сверхгиганта (медленный, плотный ветер) в голубой сверхгигант (быстрый, разрежённый ветер) и наоборот, что создаёт концентрические слабые оболочки вокруг звезды. В промежуточной фазе звезда может быть жёлтой или белой, как, например, Полярная звезда. Как правило, массивная звезда заканчивает своё существование взрывом , но очень небольшое количество звёзд, масса которых колеблется в пределах от восьми до двенадцати солнечных масс, не взрываются, а продолжают эволюционировать и в итоге превращаются в кислородно-неоновые . Пока точно не выяснено, как и почему образуются эти белые карлики из звёзд, которые теоретически должны закончить эволюцию взрывом малой сверхновой. Как голубые, так и красные сверхгиганты могут эволюционировать в сверхновую.

Так как значительную часть времени массивные звёзды пребывают в состоянии красных сверхгигантов, мы наблюдаем больше красных сверхгигантов, чем голубых, и большинство сверхновых происходит из красных сверхгигантов. Астрофизики ранее даже предполагали, что все сверхновые происходят из красных сверхгигантов, однако сверхновая SN 1987A образовалась из голубого сверхгиганта и, таким образом, это предположение оказалось неверным. Это событие также привело к пересмотру некоторых положений теории эволюции звёзд.

Примеры голубых сверхгигантов

Ригель

Самый известный пример - Ригель (бета Ориона), самая яркая звезда в созвездии Орион, масса которой приблизительно в 20 раз больше массы и его светимость примерно в 130 000 раз выше солнечной, а значит, это одна из самых мощных звёзд в Галактике (во всяком случае, самая мощная из ярчайших звёзд на небе, так как Ригель - ближайшая из звёзд с такой огромной светимостью). Древние египтяне связывали Ригель с Сахом - царём звёзд и покровителем умерших, а позже - с Осирисом.

Гамма Парусов

Гамма Парусов - кратная звезда, ярчайшая в созвездии Паруса. Имеет видимую звёздную величину в +1,7m. Расстояние до звёзд системы оценивается в 800 световых лет. Гамма Парусов (Регор) - массивный голубой сверхгигант. Имеет массу в 30 раз больше массы Солнца. Его диаметр в 8 раз больше солнечного. Светимость Регора - 10 600 солнечных светимостей. Необычный спектр звезды, где вместо тёмных линий поглощения имеются яркие эмисионные линии излучения, дал название звезде как «Спектральная жемчужина южного неба»

Альфа Жирафа

Расстояние до звезды примерно 7 тысяч световых лет, и тем не менее, звезда видна невооружённым глазом. Это третья по яркости звезда в созвездии Жирафа, первое и второе место занимают Бета Жирафа и CS Жирафа соответственно.

Дзета Ориона

Дзета Ориона (имеет название Альнитак) - звезда в созвездии Ориона, которая является самой яркой звездой класса O с визуальной звездной величиной +1,72 (в максимуме +1,72 и в минимуме до +1,79), левая и самая близкая звезда астеризма «Пояса Ориона». Расстояние до звезды - около 800 световых лет, светимость примерно 35 000 солнечных.

Тау Большого Пса

Спектрально-двойная звезда в созвездии Большого Пса. Она является наиболее яркой звездой рассеянного звёздного скопления NGC 2362, находясь на расстоянии 3200 св. лет от . Тау Большого Пса - голубой сверхгигант спектрального класса O с видимой звёздной величиной +4,37m. Звёздная система Тау Большого Пса состоит, по крайней мере, из пяти компонентов. В первом приближении Тау Большого Пса - тройная звезда в которой две звезды имеют видимую звёздную величину +4,4m и +5,3m и отстоят друг от друга на 0,15 угловых секунд, а третья звезда имеет видимую звёздную величину +10m и и отстоит от них на 8 угловых секунд, обращаясь с периодом 155 дней вокруг внутренней пары.

Дзета Кормы

Дзета Кормы в представлении художника

Дзета Кормы - ярчайшая звезда созвездия Кормы. Звезда имеет собственное имя Наос. Это массивная голубая звезда, имеющая светимость 870 000 светимостей Солнца. Дзета Кормы массивнее Солнца в 59 раз. Имеет спектральный класс O9.

Предполагается, что в ближайшие сотни тысяч лет Дзета Кормы будет постепенно остывать и расширяться, и пройдёт все спектральные классы: B, A, F, G, K, и M, по мере остывания. По мере этого основное излучение звезды перейдёт в видимый диапазон, и Наос станет одной из ярчайших звёзд будущего земного неба. Спустя 2 миллиона лет, Наос будет иметь спектральный класс M5, а его размеры будут гораздо больше текущей земной орбиты. Затем Наос взорвётся, став сверхновой звездой. Ввиду небольшого расстояния до Земли эта сверхновая будет гораздо ярче блеска полной , а ядро звезды сколлапсирует сразу в . Не исключено, что это будет сопровождаться сильным гамма-всплеском.

Как-то мне попалась на глаза статья "Гигантское магнитное поле звезды O-типа заполнено горячей плотной плазмой " и я задал вопрос в комментах: а есть ли возле этой звезды протопланетный диск или планеты? На что получил вполне ожидаемый мною ответ: нет.
На другой вопрос "почему?" мне сначала пытались втолковать, что мол огромное излучение и т.д. давно сдуло всю пыль из окрестностей звезды, а потом вообще передумали отвечать сказав, что мы пишем офактах, а думать о причинах это не наше дело.

Наблюдения, проведенные космической рентгеновской обсерваторией "Чандра", показали, что внутри необычайно большой магнитосферы массивной звезды O-типа NGC 1624-2 бушует шторм экстремальных звездных ветров и плотной плазмы, поглощающей рентгеновские лучи, прежде чем они успевают прорваться в пространство.
Результаты, полученные группой астрономов во главе с Вероникой Пети из Технологического института штата Флорида, могут помочь ученым лучше понять жизненные циклы некоторых массивных звезд, в которых происходит синтез тяжелых элементов для формирования следующих поколений богатых металлами звезд и планет. Статья с результатами работы исследователей публикуется в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Массивная звезда NGC 1624-2, принадлежащая к классу звезд типа O - самому горячему и яркому типу звезд во Вселенной, - имеет необыкновенно большую магнитосферу. Пети обнаружила, что магнитное поле звезды удерживает газ, истекающий из звезды, и этот газ поглощает своё же рентгеновское излучение. Мощные звездные ветры этой звезды в 3-5 раз быстрее, чем солнечный ветер, и, по меньшей мере, в 100 тысяч раз плотнее. Эти ветры яростно сопротивляются магнитному полю, а захваченные полем частицы создают огромный ореол горячей и очень плотной плазмы.
- Магнитное поле звезды не позволяет звездному ветру уйти от нее, и возникают эти большие потоки, которые сталкиваются на магнитном экваторе, создавая ударную волну нагретого до 10 000 000K газа и много рентгеновского излучения,- говорит Пети, работавшая в группе, которая обнаружила эту звезду в 2012 году,- Но магнитосфера звезды настолько большая, что почти 80% этого рентгеновского излучения поглощается, прежде чем оно успевает уйти в свободное пространство и достичь телескопа "Чандра".
Напряженность магнитного поля на поверхности NGC 1624-2 в 20 тысяч раз сильнее, чем на поверхности Солнца. Если бы эта звезда находилась в центре нашей Солнечной системы, петли плотной и горячей плазмы распространялись бы почти до орбиты Венеры.
Лишь одна из 10 массивных звезд имеет магнитное поле. В отличие от небольших звезд, подобных нашему Солнцу, у которых магнитные поля создаются внутренней "динамо-машиной", магнитные поля массивных звезд представляют собой реликт, оставшийся после какого-то события в раннем периоде жизни, возможно, от слияния с другой звездой.
Пети и ее коллеги надеются узнать о звезде NGC 1624-2 больше после получения в октябре этого года данных от космического телескопа "Хаббл", который должен проследить динамику ветров в магнитной "ловушке" звезды.

На самом деле это наблюдение очень интересно, т.к. не вписывается в текущие теории эволюции звёзд и образования планет и если подумать, то оно даёт ответы сразу на многие вопросы астрофизики. Давайте я сначала разложу по пунктам то, что не сходится:
1. это молодая звезда, а значит она должна быть окружена плотным облаком пыли, в котором родилаь, как и другие молодые звёзды, которого нет;
2. это большая звезда (голубой гигант), а значит и облако осколков должно быть большим, его просто невозможно не заметить;
3. рентгеновское излучение звезды и её звёздный ветер практически полностью тормозится собственной магнитосферой и поглощается плазмой, не вырываясь за её пределы, а значит они не могут сдуть протопланетный диск и причины его отсутствия другие.

Всё это произошло ещё до выхода новости об обнаружении движения в протопланетном диске звезды, о котором я писал в прошлый раз тут: " ", доказывающем, что протопланетный диск создаёт сама звезда. Ну а теперь всем и так будет понятно, почему вокруг таких звёзд нет планет - звёздное вещество просто не может вырваться и улететь от звезды. Оно постоянно варится в её магнитосфере и хотя звезда молодая и активная, пространство вокруг неё практически стерильно.
Это наблюдение добавляет очередной кирпичик в мою теорию происхождения звёзд и планет, а мне плюсик в карму.

Есть ещё несколько выводов, которые подтверждаются этим наблюдением. Вот смотрите, меня всегда удивляло поведение сверхновых: горит себе звезда, пускай и не долго по вселенским меркам, но всё-таки сотни миллионов лет, а потом вдруг взрывается. Да у неё были сотни миллионов причин взорваться сразу после появления, если верить в то, что внутри идёт термоядерная реакция, однако она ждёт какого-то своего часа. Опять же что-то не очень понятное творится с пределом массы Чандрасекара, который неоднократно нарушался. Почему?
Теперь же всё очень аккуратно становится на свои места - звезда не может взорваться сразу, т.к. не накопила критической энергии, а этот предел зависит не столько от массы звезды, сколько от её возраста. Для современных моделей это парадокс - чем старше звезда, тем меньше энергии она излучает, остывает и ничего взорваться не должно, однако в данном случае мы видим наглядное объяснение и называется оно - термос.
В начальный период существования звезда горячая, но её атмосфера ещё не такая плотная и огромный поток излучения уносит много энергии. Однако со временем магнитное поле уплотняет атмосферу тяжёлыми элементами, излучение не может её преодолеть, энергия миллионы лет накапливается вокруг звезды и в какой-то момент достигает критической отметки.

Второй момент, который не давал мне покоя, это последствия взрыва. Ведь звезду не разрывает на части, она светит и дальше, а разлетается только её оболочка. Как такое может быть, если причиной взрыва является перегрев ядра из-за термоядерной реакции, а сама звезда это всего лишь водородная плазма? Теперь же очевидно, что взрыв происходит только на поверхности и в атмосфере звезды, где и накапливается вся эта энергия. Ядро тут совсем не при чём и практически не страдает, потому что оно твёрдое и вовсе не из водорода. Но об этом позже.

Со временем всё всегда становится просто и понятно, тема происхождения планет скоро перестанет вызывать вопросы и ставить учёных в тупик, она станет обыденностью, но у меня есть ещё пара отличных новостей, в которых можно поискать зерно истины, а значит ещё не всё кончено;)