Wega, Deneb, Atair: необычное трио
Даже без специальных знаний о небе бросается в глаза поразительное расположение трех ярких звезд при взгляде на летнее и раннеосеннее вечернее небо: Вега в созвездии Лиры, Атаир в орле и Денеб в лебедь. Вместе они образуют «Летний треугольник». Хотя эти звезды одинаково ярки и светятся белым светом, каждая из них обладает уникальными свойствами.
Вега и Атэйр находятся на расстоянии 25 и 17 световых лет в нашем ближайшем соседстве Обе звезды спектрального класса А, т.е. имеют температуру поверхности около 8000 градусов Цельсия примерно в два раза больше нашего Солнца и примерно в два раза больше его массы. Оба все еще сжигают свои запасы водорода. Атаир примерно в 11 раз, а Вега примерно в 37 раз ярче Солнца из-за большей массы.
Обе звезды по-особому похожи. Это их высокая скорость вращения, которая составляет около десяти часов для обоих и четко сглаживает звезды в эллипсоиды. Это, в свою очередь, означает, что экваториальная поверхность находится дальше от центра масс звезды, чем поверхность полюса. Эта деформация вызывает интересный эффект: эффективная сила тяжести, т. е. сила тяжести, которую гипотетический наблюдатель «ощутил бы» в точке на поверхности звезды, на экваторе меньше, чем на полюсе. Однако эффективная гравитация также влияет на поток излучения звезды и температуру поверхности. Чем выше эффективная гравитация, тем горячее соответствующая область поверхности. По этой причине Вега примерно на 9900 градусов Цельсия горячее на полюсе, чем на экваторе примерно на 2300 градусов Цельсия.
Не зная этого физического факта, мы оценили бы Вегу как гораздо более горячую и классифицировали бы ее неправильно; наше понимание звездной структуры было бы ошибочным. Несколько лет назад в Веге было обнаружено больше инфракрасного излучения, чем можно было ожидать от звезды этого спектрального класса. Инфракрасный свет имеет более длинные волны, чем видимый свет, и невидим для человеческого глаза. Тем не менее, у нас есть повседневный опыт работы с инфракрасным излучением. Есть, например, тепловые лампы, которые помогают нам при простуде или просто тепловое излучение обогревателя.
Wega: больше, чем просто звезда
Из физических законов переноса излучения мы знаем, что такие звезды, как Вега, слишком горячие, чтобы излучать значительную часть своего света в инфракрасном диапазоне. Они светят в основном в более коротких длинах волн, а именно в оптическом и ультрафиолетовом диапазоне спектра. Если инфракрасный свет все еще измеряется, он не может исходить от поверхности звезды. Только пылинки в окрестностях звезды тогда могут рассматриваться как источник - более крупные скопления молекул, которые образовались в окрестностях звезды, т.е. -Энергетический ультрафиолетовый свет звезды выбрасывает эти пылинки размером в несколько микрометров.
Сегодня мы знаем, что Вега окружена пылевым диском над своим экватором, который простирается не менее чем на 80 астрономических единиц, т.е. более чем в 80 раз превышает расстояние от Земли до Солнца.. Это соответствует примерно одиннадцати световым часам. Астрономы теперь подозревают, что причиной этого пылевого диска являются столкновения между небольшими телами, которые вращаются вокруг звезды на большом расстоянии, подобно поясу Койпера во внешних пределах нашей Солнечной системы. Есть ли у У Wega тоже свои планеты, пока неясно
Денеб лучший
Хотя Атаир и Вега очень похожи, третья звезда Летнего треугольника, Денеб, сильно отличается. На самом деле, при температуре поверхности около 8100 градусов по Цельсию, она ненамного горячее Атаира и Веги (есть звезды в десять раз горячее). С этой точки зрения она не должна быть намного ярче двух других звезд. Следовательно, при одинаковой видимой яркости неба можно было бы предположить, что оно находится на одинаковом расстоянии, но это не так. Денеб находится примерно в 3000 световых годах от нас и, таким образом, почти в 200 раз дальше, чем, например, Атаир. Отсюда можно подсчитать, что Денеб на самом деле примерно в 250 000 раз ярче нашего Солнца и более чем в 2000 раз ярче Атаира. Энергия, которую излучает наше солнце примерно за три дня, Денеб доставляет за одну секунду.
Так в чем же причина такой резкой разницы, несмотря на то, что температуры поверхности всех трех звезд так похожи? Это диаметры звезд и соответствующие им поверхности разного размера. Денеб в 300 раз больше Солнца и, таким образом, примерно в 150 раз больше, чем Вега и Атаир. Это делает его «сверхгигантом». Если бы мы могли поместить ее туда, где находится солнце, она включала бы и орбиту Земли.
Кроме того, Денеб вращается относительно медленно, примерно за 80 дней, и поэтому не сплющен. Размер Денеба указывает на то, что он немного эволюционировал. Звезда израсходовала свое исходное топливо, водород, несколько десятков тысяч лет назад Давление внешнего излучения больше не может адекватно противодействовать гравитации, и звезда сжимается. Температура ядра увеличивается примерно до 100 миллионов градусов по Цельсию, прежде чем «пепел» от сгорания водорода, гелий, может воспламениться в ядре. Это продолжается после окончания фазы горения гелия в ядре через углерод и неон. В этих фазах водород горит только в оболочке звезды.
Эти процессы увеличивают давление газа внутри звезды. В результате она расширяется, что в свою очередь приводит к падению температуры во внешней области - звезда становится краснее Расширение заходит так далеко, что снова возникает равновесие между газом и излучением достигается давление с одной стороны и гравитация с другой стороны. Некоторые звезды в 1000 раз больше Солнца. Что произойдет с Денебом, зависит от того, сколько материи он потеряет из-за звездного ветра, который неизбежно возникнет во время Сверхгиганта: Денеб излучает звездный ветер в 100 000 раз более интенсивный, чем наше Солнце. На поздней стадии развития вокруг звезды может образоваться планетарная туманность.
Если потеря массы удерживается в определенных пределах, Денеб снова уменьшится, но впоследствии он может снова стать сверхгигантом. Он может пройти через этот процесс изменения несколько раз и соответственно отбрасывать материал. Например, астрономы продемонстрировали образовавшиеся слои в туманности Кольцо в созвездии Лиры. Однако в какой-то момент процесс горения в ядре прекращается, и оно внезапно коллапсирует Затем оставшийся звездный материал коллапсирует и упруго сталкивается с формирующейся в ядре нейтронной звездой - звезда взрывается как сверхновая.