Dangaus kūnų apibūdinimas gali būti labai painus. Tik žvaigždės turi tariamą, absoliutų dydį, šviesumą ir kitus parametrus. Su pastaruoju bandysime susitvarkyti. Koks yra žvaigždžių šviesumas? Ar tai turi ką nors bendro su jų matomumu naktiniame danguje? Koks yra Saulės šviesumas?
Žvaigždžių prigimtis
Žvaigždės yra labai masyvūs kosminiai kūnai, skleidžiantys šviesą. Jie susidaro iš dujų ir dulkių dėl gravitacinio suspaudimo. Žvaigždžių viduje yra tankus branduolys, kuriame vyksta branduolinės reakcijos. Jie priverčia žvaigždes spindėti. Pagrindinės šviestuvų charakteristikos yra spektras, dydis, spindesys, šviesumas, vidinė struktūra. Visi šie parametrai priklauso nuo konkrečios žvaigždės masės ir jos cheminės sudėties.
Pagrindiniai šių dangaus kūnų „konstruktoriai“yra helis ir vandenilis. Mažesniais kiekiais, palyginti su jais, gali būti anglies, deguonies ir metalų (mangano, silicio, geležies). Jaunos žvaigždės turi didžiausią vandenilio ir helio kiekį, o laikui bėgant jų proporcijos mažėja, užleisdamos vietą kitiems elementams.
Vajevidiniai žvaigždės regionai, aplinka labai „karšta“. Temperatūra juose siekia kelis milijonus kelvinų. Vyksta nuolatinės reakcijos, kurių metu vandenilis virsta heliu. Paviršiuje temperatūra yra daug žemesnė ir siekia tik kelis tūkstančius kelvinų.
Koks yra žvaigždžių šviesumas?
Susiliejimo reakcijas žvaigždžių viduje lydi energijos išsiskyrimas. Šviesumas taip pat vadinamas fizikiniu dydžiu, kuris tiksliai atspindi, kiek energijos dangaus kūnas pagamina per tam tikrą laiką.
Jis dažnai painiojamas su kitais parametrais, pvz., žvaigždžių ryškumu naktiniame danguje. Tačiau ryškumas arba tariamasis dydis yra apytikslė charakteristika, kuri jokiu būdu nėra matuojama. Jis daugiausia susijęs su šviestuvo atstumu nuo Žemės ir apibūdina tik tai, kaip gerai žvaigždė matoma danguje. Kuo mažesnis šios reikšmės skaičius, tuo didesnis jos tariamasis ryškumas.
Kitaip nei tai, žvaigždžių šviesumas yra objektyvus parametras. Tai nepriklauso nuo to, kur yra stebėtojas. Tai žvaigždės savybė, kuri lemia jos energetinę galią. Jis gali keistis skirtingais dangaus kūno evoliucijos laikotarpiais.
Apytikslis šviesumas, bet ne identiškas, yra absoliutus dydis. Tai reiškia žvaigždės ryškumą, matomą stebėtojui 10 parsekų arba 32,62 šviesmečio atstumu. Jis dažniausiai naudojamas žvaigždžių šviesumui apskaičiuoti.
Šviesumo nustatymas
Dangaus kūno skleidžiamas energijos kiekis nustatomas vatais (W), džauliais per sekundę(J/s) arba ergs per sekundę (erg/s). Yra keletas būdų, kaip rasti reikiamą parametrą.
Ją galima lengvai apskaičiuoti naudojant formulę L=0, 4(Ma -M), jei žinote absoliučią norimos žvaigždės vertę. Taigi, lotyniška raidė L reiškia šviesumą, raidė M yra absoliutus dydis, o Ma yra absoliutus Saulės dydis (4,83 Ma).
Kitas būdas apima daugiau žinių apie šviestuvą. Jei žinome jo paviršiaus spindulį (R) ir temperatūrą (Tef), tai šviesumą galima nustatyti pagal formulę L=4pR 2sT4ef. Lotyniškasis s šiuo atveju reiškia stabilų fizikinį dydį – Stefano-Boltzmanno konstantą.
Mūsų Saulės šviesumas yra 3,839 x 1026 vatų. Dėl paprastumo ir aiškumo mokslininkai paprastai lygina kosminio kūno šviesumą su šia verte. Taigi, yra objektų, tūkstančius ar milijonus kartų silpnesnių ar galingesnių už Saulę.
Žvaigždžių ryškumo klasės
Siekdami palyginti žvaigždes viena su kita, astrofizikai naudoja skirtingas klasifikacijas. Jie skirstomi pagal spektrus, dydžius, temperatūras ir kt. Tačiau dažniausiai, norint gauti išsamesnį vaizdą, vienu metu naudojamos kelios charakteristikos.
Yra centrinė Harvardo klasifikacija, pagrįsta šviestuvų skleidžiamais spektrais. Jame naudojamos lotyniškos raidės, kurių kiekviena atitinka tam tikrą spinduliavimo spalvą (O-mėlyna, B - b alta-mėlyna, A - b alta ir kt.).
To paties spektro žvaigždės gali turėti skirtingąšviesumo. Todėl mokslininkai sukūrė Yerk klasifikaciją, kurioje taip pat atsižvelgiama į šį parametrą. Ji atskiria juos pagal šviesumą, remdamasi absoliučiu jų dydžiu. Tuo pačiu metu kiekvienam žvaigždžių tipui priskiriamos ne tik spektro raidės, bet ir skaičiai, atsakingi už šviesumą. Taigi, paskirkite:
- hipergiantai (0);
- ryškiausi supergiantai (Ia+);
- ryškūs supergiantai (Ia);
- normalūs supergiantai (Ib);
- ryškūs milžinai (II);
- normalūs milžinai (III);
- subgiants (IV);
- pagrindinės sekos nykštukai (V);
- subnykštukai (VI);
- b altieji nykštukai (VII);
Kuo didesnis šviesumas, tuo mažesnė absoliučios vertės reikšmė. Milžinams ir supergigantams jis nurodomas minuso ženklu.
Ryšys tarp žvaigždžių absoliučios vertės, temperatūros, spektro ir šviesumo parodytas Hertzsprung-Russell diagramoje. Jis buvo priimtas 1910 m. Diagrama sujungia Harvardo ir Jorko klasifikacijas ir leidžia visapusiškiau apsvarstyti ir klasifikuoti šviestuvus.
Šviesumo skirtumas
Žvaigždžių parametrai yra stipriai tarpusavyje susiję. Šviesumą įtakoja žvaigždės temperatūra ir jos masė. Ir jie labai priklauso nuo žvaigždės cheminės sudėties. Žvaigždės masė tampa didesnė, kuo mažiau joje yra sunkiųjų elementų (sunkesni nei vandenilis ir helis).
Hipergiantai ir įvairūs supergigantai turi didžiausias mases. Tai yra galingiausios ir ryškiausios žvaigždės visatoje, tačiau tuo pat metu jos yra rečiausios. Nykštukai, priešingai, turi nedidelę masę iršviesumo, bet sudaro apie 90 % visų žvaigždžių.
Masyviausia šiuo metu žinoma žvaigždė yra mėlynasis hipergigantas R136a1. Jo šviesumas saulės šviesą viršija 8,7 milijono kartų. Kintamoji žvaigždė Cygnus (P Cygnus) žvaigždyne savo šviesumu lenkia Saulę 630 000 kartų, o S Doradus – 500 000 kartų. Vienos mažiausių žinomų žvaigždžių, 2MASS J0523-1403, saulės šviesumas yra 0,00126.
