Красный сверхгигант: самые большие звезды во Вселенной
И снова здравствуйте, друзья!
В прошлой статье я рассказывал о красных гигантах, ну а в этой я бы хотел рассказать вам о красных сверхгигантах.
Красные сверхгиганты являются одними из крупнейших звезд во Вселенной.
Обычно они в сотни-тысячи раз больше Солнца.
Красный цвет указывает на то, что у них низкая температура.
Красные сверхгиганты — холодные звезды, но очень яркие.
Факты и особенности красных сверхгигантов
Давайте начнем с некоторых горячих фактов о красных звездах-сверхгигантах!
- Термин «красный сверхгигант» описывает температуру и размер звезд этого типа. «Красный» означает, что это холодные звезды, а «сверхгигант» указывает на их огромный размер;
- Красные сверхгиганты имеют спектральные классы K и M. Звезды этого типа светятся от желто-оранжевого до красного цвета. Они примерно в 10-40 раз массивнее Солнца, а их температура на поверхности составляет от 3500 до 4500 К;
- Хотя они намного больше, красные сверхгиганты холоднее нашего Солнца. Наше Солнце, звезда главной последовательности G-типа (желтая), имеет температуру поверхности 5778 К;
- Солнце не станет красным сверхгигантом на более поздних стадиях своей жизни. Поскольку примерно через 5 миллиардов лет наше Солнце израсходует свое водородное топливо, оно выйдет из главной последовательности и вместо этого станет красным гигантом;
- Масса звезд главной последовательности определит, превратятся ли они в красных гигантов или красных сверхгигантов. Звезды с массой менее 8 солнечных станут красными гигантами. Массивные звезды, масса которых более чем в 8 раз превышает массу Солнца, превратятся в красных сверхгигантов;
- Красные звезды-сверхгиганты теряют массу из-за низкой поверхностной гравитации и высокой светимости. Чем массивнее звезда-сверхгигант, тем быстрее она теряет массу;
- В то время как звезды главной последовательности сжигают водород, сверхгиганты питаются гелием. Эти звезды будут продолжать сжигать более тяжелые элементы до тех пор, пока у них не образуется железное ядро. Когда это произойдет, звезда схлопнется сама в себя, что приведет к взрыву сверхновой;
- Водорода все еще много на поверхности красных звезд-сверхгигантов, даже несмотря на то, что водород в ядре уже истощен. Когда звезда вот-вот умрет, гелий также станет заметным на поверхности, как и водород.
Что такое Красная сверхгигантская звезда?
Красные сверхгиганты — это очень большие звезды, приближающиеся к поздним стадиям своей звездной жизни.
Хотя они имеют большие размеры, красный цвет указывает на то, что звезды этого типа имеют относительно низкую температуру поверхности.
Красные звезды-сверхгиганты помечены классом светимости Йеркса I (Yerkes class I).
Это означает, что они являются одними из самых ярких звезд.
Они сияют со светимостью от 1000 до сотен тысяч Солнц вместе взятых.
Они относятся к спектральным классам К и М.
Красные сверхгиганты в 10-40 раз массивнее Солнца.
Их радиус от нескольких сотен до 1500 раз больше, чем у Солнца.
Для сравнения, красные гиганты увеличиваются примерно в 200-800 раз по сравнению с нынешним размером Солнца.
Большинство красных сверхгигантов являются переменными звездами.
Это означает, что их степень яркости меняется и колеблется, как это видно на Земле.
Также эти звезды активно теряют массу.
Вокруг них были замечены туманности, поскольку они выбрасывают материал.
Красные сверхгиганты — редкие звезды с распространенностью всего около 0,001%.
Звезды Антарес в созвездии Скорпиона и Бетельгейзе в созвездии Ориона — известные примеры красных сверхгигантов, которых мы можем увидеть невооруженным глазом.
Красный сверхгигант против голубого сверхгиганта
Звезды-сверхгиганты занимают ту же полосу в верхней части диаграммы HR (диаграммы Герцшпрунга-Рассела).
Однако красные сверхгиганты отличаются от голубых сверхгигантов.
Хотя оба являются светящимися типами звезд с классом светимости I, голубые сверхгиганты намного горячее.
Эти звезды типа OB имеют температуру поверхности от 10 000 до 50 000 К.
Кроме того, они светятся примерно от 10 000 до миллиона солнечных светимостей.
Примером голубого сверхгиганта является яркая видимая невооруженным глазом звезда Ригель в созвездии Ориона.
Характеристики красной сверхгигантской звезды
Диаграмма Герцшпрунга-Рассела или диаграмма HR (как показано выше) представляет собой график, показывающий различные типы звезд.
Мы можем легко нанести звезды на этот график в зависимости от их величины и температуры.
Также, мы можем видеть красные сверхгиганты в верхней части этой диаграммы из-за их большого размера и собственной яркости.
Голубые сверхгиганты также разделяют эту полосу.
Однако красные сверхгиганты лежат в правой части диаграммы, потому что у них более низкие температуры.
Спектральный тип
Красные звезды-сверхгиганты имеют спектральные классы K и M с классом светимости I.
Звезды этого типа в 1000–800 000 раз ярче Солнца.
Масса
Красные сверхгиганты имеют массы от 10 до 40 масс Солнца.
Звезды главной последовательности с массой более 40 солнечных не остывают и не становятся красными сверхгигантами.
В зависимости от металличности некоторые из них могут эволюционировать и стать звездами Вольфа-Райе (Wolf–Rayet stars).
Радиус
Красные сверхгиганты намного больше Солнца, их радиус в сотни и тысячи раз больше солнечного.
Максимальный радиус красного сверхгиганта составляет 1500 солнечных радиусов по пределу Хаяши (Hayashi limit).
Температура
Температура поверхности красных сверхгигантов составляет от 3500 до 4500 К.
Это относительно ниже по сравнению с карликовыми звездами, такими как наше Солнце.
Срок жизни
Красные сверхгиганты имеют относительно короткую продолжительность жизни по сравнению с другими звездами из-за их размера.
Они потребляют свое топливо быстрее и имеют продолжительность жизни примерно от 3 до 100 миллионов лет.
Для сравнения, менее массивные звезды будут оставаться в фазе красного гиганта около миллиарда лет.
Жизненный цикл красных сверхгигантов
Звезды происходят из молекулярных облаков, называемых звездными яслями.
Со временем газ и пыль в этом облаке образуют узлы, которые в конечном итоге становятся очень молодыми звездами, называемыми протозвездами.
Эти объекты продолжают увеличиваться по мере того, как они набирают большую массу из родительского облака.
Объект, наконец, становится звездой, когда он питается от синтеза водорода в своем ядре.
К этому времени это уже звезда главной последовательности, как и Солнце.
Звезды главной последовательности, масса которых более чем в 8 раз превышает массу Солнца, станут красными сверхгигантами, когда они исчерпают свое водородное топливо.
Звезды с меньшей массой (от 0,5 до 8 масс Солнца) будут иметь вырожденное гелиевое ядро и войдут в асимптотическую ветвь гигантов (AGB) стадии красных гигантов.
Звезды AGB отличаются от красных сверхгигантов тем, что они эволюционируют по-разному.
Вместо взрыва сверхновой звезда AGB сбросит свои внешние слои и сформирует планетарную туманность.
Оставшееся ядро станет очень плотным остатком, называемым белым карликом.
Наше Солнце, которое является желтым карликом, недостаточно массивно, чтобы стать красным сверхгигантом.
Проведя 10 миллиардов лет на главной последовательности, оно начнет сжигать гелий и войдет в стадию красного гиганта.
Исчерпав свой запас водорода, звезды начинают сжигать водородную оболочку вокруг гелиевого ядра.
Очень массивные звезды, которые превратятся в красных сверхгигантов, будут подвергаться синтезу гелия в течение примерно одного или двух миллионов лет.
Большинство звезд среднего размера остановили бы синтез на углероде и кислороде. Однако красные сверхгиганты продолжают сжигать еще более тяжелые элементы.
Эти звезды продолжают двигаться вперед, пока не начнут сжигать кремний и, в конце концов, железо.
Для плавления железа требуется гораздо больше энергии, чем выделяется.
В результате этого быстрого коллапса произойдет сверхновая типа II.
Остаток сверхновой: черная дыра или нейтронная звезда
Взрыв сверхновой оставит после себя либо нейтронную звезду, либо черную дыру, в зависимости от начальной массы звезды.
Нейтронная звезда — это коллапс ядра сверхгигантской звезды, которая первоначально имела массу от 10 до 25 масс Солнца.
Это один из самых маленьких, но самых плотных объектов во Вселенной.
Только представьте, нейтронные звезды имеют радиус около 10 километров (6 миль), но имеют массу 1,4 Солнца!
Другими возможными остатками являются звездные черные дыры, которые образовались в результате гравитационного коллапса массивной звезды.
Черные дыры — это уникальные области пространства-времени с сильной гравитацией.
Гравитация настолько сильна, что ничто, попадающее в нее, не может ускользнуть, даже свет.
Первым прямым свидетельством существования черных дыр было изображение черной дыры в центре галактики Мессье 87.
Однако это сверхмассивная черная дыра — она не возникла в результате коллапса крупных звезд.
Известные красные сверхгиганты
Бетельгейзе
Бетельгейзе — красный сверхгигант, который отмечает правое плечо Ориона.
Хотя она называется Альфа Ориона в обозначении Байера, она уступает только Ригелю как самая яркая звезда в Орионе.
Бетельгейзе — переменная звезда с видимой величиной от 0,0 до 1,6.
Это 10-я самая яркая звезда на небе.
Она имеет спектральный класс M1–M2 Ia–ab.
Расположенная всего в 548 световых годах от нас, это одна из крупнейших звезд, которую мы можем увидеть невооруженным глазом.
Этот красный сверхгигант не только яркий, но и очень большой.
Она почти в 800 раз больше Солнца и в 16,5 раз массивнее.
Если бы она заняла место Солнца в Солнечной системе, Бетельгейзе достигла бы пояса астероидов и даже орбиты Юпитера.
Бетельгейзе всего около восьми миллионов лет, что намного моложе Солнца, которому 4,6 миллиарда лет.
Из-за своего большого размера она быстрее расходует топливо и, следовательно, имеет более короткую звездную жизнь.
Она сияет со светимостью 126 000 Солнц вместе взятых.
Этот красный сверхгигант будет продолжать раздуваться, пока полностью не сбросит свои внешние слои.
По мере приближения к концу своей жизни Бетельгейзе оставит после себя либо нейтронную звезду, либо черную дыру.
Антарес
Антарес — красный сверхгигант, одна из самых заметных звезд на небе.
Также называемая Альфа Скорпиона (α Скорпиона), это самая яркая звезда в созвездии Скорпиона.
Его часто принимают за красную планету Марс из-за его красного цвета.
Отсюда и его название Антарес, что означает «анти-Арес».
Если мы помним из мифологии, Марс — это римский аналог греческого бога Ареса.
Антарес называют «Сердцем Скорпиона», потому что она расположен в сердцевине небесного скорпиона.
С видимой величиной от 0,6 до 1,6 это 15-я самая яркая звезда на нашем ночном небе.
Радиус Антареса в 680 раз больше, чем у Солнца.
При таком размере она достигла бы орбит Марса или Юпитера, если бы заменила Солнце в центре Солнечной системы.
Антарес — переменная звезда, светимость которой равна 10 000 Солнц вместе взятым.
Хотя она намного больше, она холоднее нашего Солнца.
Этот красный сверхгигант имеет температуру около 3600 К, тогда как у Солнца около 5700 К.
Антарес — двойная звезда со звездой-компаньоном главной последовательности.
Эта звездная система находится примерно в 550 световых годах от нас.
UY Scuti
UY Scuti — очень крупная звезда, расположенная в южном созвездии Щита.
Радиус этого красного сверхгиганта в 1708 раз больше, чем у нашего Солнца.
Если бы она находилась в центре Солнечной системы, она достигла бы орбиты Юпитера.
UY Scuti — пульсирующая переменная с видимой величиной от 8,29 до 10,56.
Это означает, что ее не видно невооруженным глазом.
Несмотря на это, на самом деле это очень яркая звезда, сияющая примерно в 340 000 раз ярче Солнца.
Мы не можем видеть ее с Земли, потому что она закрыта пылью.
Она расположена недалеко от центра Млечного Пути в так называемой Зоне Избегания (Zone of Avoidance).
UY Scuti также называют гипергигантом, и это одна из крупнейших известных звезд.
На самом деле, внутри этой звезды мы могли бы уместить объем в 5 миллиардов солнц.
Наше Солнце, которое все еще является звездой главной последовательности, выглядело бы как маленькая точка, если бы его поместили рядом с этим сверхгигантом.
UY Scuti уже занимается синтезом гелия.
Когда запас тяжелых элементов иссякнет, эта звезда разрушится под действием собственной гравитации, что приведет к взрыву сверхновой.
Эта одиночная звезда находится примерно в 9500 световых годах от нас.
VY Canis Majoris (VY Большого Пса)
VY Большого Пса — экстремальная звезда.
Она настолько велика, что ее называют красным сверхгигантом и красным гипергигантом.
Она расположена на расстоянии почти 4000 световых лет в южном созвездии Большого Пса.
VY Большого Пса — переменная звезда с видимой величиной от 9,6 до 6,5.
Этот сверхгигант приближается к концу своей звездной жизни.
Она активно теряет массу и окружена околозвездной туманностью.
VY Большого Пса — одна из самых больших, массивных и ярких звезд в галактике Млечный Путь.
Окружающая туманность и пульсирующая природа этой звезды затрудняют определение ее точного размера.
По оценкам, радиус VY Большого Пса как минимум в 1500 раз больше радиуса Солнца.
Ее масса примерно в 17 раз превышает массу нашего Солнца.
Кроме того, она сияет со светимостью 270 000 Солнц.
Если бы это была центральная звезда в Солнечной системе, она простиралась бы дальше газового гиганта Юпитера.
Если у вас остались вопросы или вы хотите оставить комментарий по этой статье - напишите его в разделе комментариев ниже.
До скорых встреч! Заходите!
