Что показывает диаграмма герцшпрунга рассела

Диаграмма Герцшпрунга-Рассела

Диаграмма Герцшпрунга — Рассела, для наиболее известных звезд

Помните раздел о видах звезд в детской энциклопедии? Большинству известна эта картинка: ряд звезд с Солнцем посередине, увеличивающихся по размеру слева направо. Это, пусть и в упрощенном виде, диаграмма Герцшпрунга-Рассела — одна с основополагающих классификационных астрономических систем. Подобно другим популяризированным научным теориям, диаграмма ГР дала человечеству куда больше, чем просто наглядную демонстрацию классификации космических светил. С ее помощью астрономы смогли упорядочить один с центральных процессов во Вселенной — эволюцию звезд.

Путь к истине

Вывели диаграмму Герцшпрунга-Рассела в начале двадцатого века — переломный период для астрономии. Вместо описания космических объектов, протоколирования их движения и периодических явлений, астрономы задались новым вопросом — почему все происходит именно так?

Построение диаграммы стало результатом одним из множества логических экспериментов, проводимых в то время. Американцу Норрису Расселу и датчанину Эйнару Герцшпрунгу одновременно пришла в голову идея. Что будет, если выстроить звезды в одну систему координат, где их положение по вертикальной оси зависело бы от силы свечения, а по горизонтальной — от температуры? Если бы звезды распределились по системе равномерно, никакого открытия не было бы. Но любое отклонение от порядка показало бы закономерность в устройстве светил, объясняющая многие загадки.

Так и случилось. Если сила свечения по оси Y будет расти снизу вверх, а температура по оси X — справа налево, то звезды делятся на три четко выраженные группы — последовательности, как их именуют астрофизики:

Разделение на последовательности не было самоцелью создания диаграммы. Выявленная закономерность между энергией и излучением звезды, связанная с протеканием внутреннего термоядерного процесса, стала иллюстрацией самой наглядной динамики во Вселенной — эволюции звезд.

Жизненный путь звезды

Диаграмма Герцшпрунга — Рассела

Фотография красного сверхгиганта Бетельгейзе

Немного истории

С диаграммой Герцшпрунга-Рассела связан небольшой курьез — как это часто случалось в науке, ее вывели двое ученых одновременно. Американец Рассел изучал долгое время закономерности развития звезд, и создал концепцию диаграммы в 1909 году — ее так и называли «диаграммой Рассела» Однако, Герцшпрунг в Дании, независимо от коллеги, вывел в точности такую же систему, и даже опубликовал плоды своего труда в 1905 году. Поскольку печать он вышел в тематическом журнале о фотографии и на немецком языке, о его первенстве мир узнал только в 1930-х годах. Тогда к названию и добавили имя Герцшпрунга.

Похожие статьи

Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!

Источник

Диаграмма Герцшпрунга — Рассела

Диаграмма Герцшпрунга — Рассела

Диаграмма Герцшпрунга — Рассела (варианты транслитерации: диаграмма Герцшпрунга — Рессела, Расселла, или просто диаграмма Г-Р или диаграмма цвет — звездная величина) показывает зависимость между абсолютной звёздной величиной, светимостью, спектральным классом и температурой поверхности звезды. Неожиданным является тот факт, что звёзды на этой диаграмме располагаются не случайно, а образуют хорошо различимые участки.

Была предложена в 1910 независимо Эйнером Герцшпрунгом (Дания) и Генри Расселом (США). Диаграмма используется для классификации звёзд и соответствует современным представлениям о звёздной эволюции.

Диаграмма даёт возможность (хотя и не очень точно) найти абсолютную величину по спектральному классу. Особенно для спектральных классов O — F. Для поздних классов это осложняется необходимостью сделать выбор между гигантом и карликом. Однако определённые различия в интенсивности некоторых линий позволяют уверенно сделать этот выбор. [1]

Около 90 % звёзд находятся на главной последовательности. Их светимость обусловлена ядерными реакциями превращения водорода в гелий. Выделяется также несколько ветвей проэволюционировавших звёзд — гигантов, в которых происходит горение гелия и более тяжёлых элементов. В левой нижней части диаграммы находятся полностью проэволюционировавшие белые карлики.

Виды диаграммы

Существует несколько видов диаграммы и их наименование не очень тщательно определено. В начале диаграмма показывала спектральный класс звезды по горизонтальной оси и абсолютную звездную величину по вертикальной. Спектральный тип сложно отображать на диаграмме, так как это не числовая величина и современные версии диаграммы представляют здесь цветовой индекс B-V звезд. Этот тип диаграммы часто называют «Диаграмма Герцшпрунга — Рассела» или «Цвет — звёздная величина» и часто используется наблюдателями. Если звёзды находятся на близких одинаковых расстояниях (например звёзды скоплений) то диаграмма часто используется для описания скопления и вертикальная ось становится просто звёздной величиной.

См. также

Примечания

Полезное

Смотреть что такое «Диаграмма Герцшпрунга — Рассела» в других словарях:

Диаграмма Герцшпрунга — Диаграмма Герцшпрунга Рассела (варианты транслитерации: диаграмма Герцшпрунга Рессела, Расселла, или просто диаграмма Г Р или диаграмма цвет звёздная величина) показывает зависимость между абсолютной звёздной величиной,… … Википедия

Диаграмма Герцшпрунга-Рассела — Диаграмма Герцшпрунга Рассела (варианты транслитерации: диаграмма Герцшпрунга Рессела, Расселла, или просто диаграмма Г Р или диаграмма цвет звездная величина) показывает зависимость между абсолютной звёздной величиной, светимостью,… … Википедия

Диаграмма Герцшпрунга—Рассела — Диаграмма Герцшпрунга Рассела (варианты транслитерации: диаграмма Герцшпрунга Рессела, Расселла, или просто диаграмма Г Р или диаграмма цвет звездная величина) показывает зависимость между абсолютной звёздной величиной, светимостью,… … Википедия

Диаграмма Герцшпрунга-Расселла — Диаграмма Герцшпрунга Рассела (варианты транслитерации: диаграмма Герцшпрунга Рессела, Расселла, или просто диаграмма Г Р или диаграмма цвет звездная величина) показывает зависимость между абсолютной звёздной величиной, светимостью,… … Википедия

Диаграмма Герцшпрунга — Рессела — Диаграмма Герцшпрунга Рассела (варианты транслитерации: диаграмма Герцшпрунга Рессела, Расселла, или просто диаграмма Г Р или диаграмма цвет звездная величина) показывает зависимость между абсолютной звёздной величиной, светимостью,… … Википедия

ГЕРЦШПРУНГА-РАССЕЛА ДИАГРАММА — ГЕРЦШПРУНГА РАССЕЛА ДИАГРАММА, диаграмма зависимости между и абсолютной ЗВЕЗДНОЙ ВЕЛИЧИНОЙ СПЕКТРАЛЬНОЙ КЛАССИФИКАЦИЕЙ, то есть между СВЕТИМОСТЬЮ звезд и температурой их поверхности или цветового показателя температуры. Яркость увеличивается… … Научно-технический энциклопедический словарь

Диаграмма Г-Р — Диаграмма Герцшпрунга Рассела (варианты транслитерации: диаграмма Герцшпрунга Рессела, Расселла, или просто диаграмма Г Р или диаграмма цвет звездная величина) показывает зависимость между абсолютной звёздной величиной, светимостью,… … Википедия

Диаграмма спектр — светимость — Диаграмма Герцшпрунга Рассела (варианты транслитерации: диаграмма Герцшпрунга Рессела, Расселла, или просто диаграмма Г Р или диаграмма цвет звездная величина) показывает зависимость между абсолютной звёздной величиной, светимостью,… … Википедия

Источник

Диаграмма Герцшпрунга — Рассела

Диаграмма Герцшпрунга — Рассела (варианты транслитерации: диаграмма Герцшпрунга — Рессела, Расселла, или просто диаграмма Г-Р или диаграмма цвет — звёздная величина, спектр — светимость) показывает зависимость между абсолютной звёздной величиной, светимостью, спектральным классом и температурой поверхности звезды. Звёзды на этой диаграмме располагаются не случайно, а образуют хорошо различимые участки.

Была предложена примерно в 1910 году независимо Эйнаром Герцшпрунгом (Дания) и Генри Расселом (США). Диаграмма используется для классификации звёзд и соответствует современным представлениям о звёздной эволюции.

Диаграмма даёт возможность (хотя и не очень точно) найти абсолютную величину по спектральному классу. Особенно для спектральных классов O—F. Для поздних классов это осложняется необходимостью сделать выбор между гигантом и карликом. Однако определённые различия в интенсивности некоторых линий позволяют уверенно сделать этот выбор. [1]

Диаграмма Герцшпрунга — Рассела, для наиболее известных звезд

Содержание

Виды диаграммы

Шаблон:ДиаграммаГР Существует несколько видов диаграммы, и их наименование не очень тщательно определено. Вначале диаграмма показывала спектральный класс звезды по горизонтальной оси и абсолютную звёздную величину по вертикальной. Спектральный тип сложно отображать на диаграмме, так как это не числовая величина и современные версии диаграммы представляют здесь цветовой индекс B-V звёзд. Этот тип диаграммы часто называют диаграммой Герцшпрунга — Рассела или «цвет — звёздная величина», и он часто используется наблюдателями. Если звёзды находятся на близких одинаковых расстояниях (например звёзды скоплений), то диаграмма часто используется для описания скопления и вертикальная ось становится просто звёздной величиной.

Ниже главной последовательности, начиная примерно от её середины, к правому нижнему углу тянется так называемая «последовательность (или ветвь) субкарликов» (на первой иллюстрации к статье не показана). Субкарлики — это старые, маломассивные, бедные тяжёлыми элементами звёзды, составляющие сферическую компоненту звёздного населения Галактики. По современным воззрениям, они реликты времён самого начала звёздообразования, дожившие до наших дней благодаря малой массе: продолжительность их эволюции превышает время существования Вселенной. Более массивные «звёзды-пионеры» давно уже взорвались как сверхновые и обогатили вещество Вселенной тяжёлыми элементами.

См. также

Примечания

Выделить Диаграмма Герцшпрунга — Рассела и найти в:

Источник

Диаграмма Герцшпрунга — Рассела.

Хорошо разобраться в типах звёзд позволяет диаграмма Герцшпрунга — Рассела. Она показывает зависимость между абсолютной звездной величиной, светимостью, спектральным классом и температурой поверхности звезды. Неожиданным является тот факт, что звёзды на этой диаграмме располагаются не случайно, а образуют хорошо различимые участки. Диаграмма предложена в 1910 году независимо Э. Герцшпрунгом и Г. Расселом. Она используется для классификации звезд и соответствует современным представлениям о звездной эволюции.

Эйнар Герцшпрунг и Генри Рассел обнаружили существование зависимости между видом спектра и светимостью звёзд. В результате появился график, по одной оси которого откладывается спектральный класс, по другой — светимость.

По оси абсцисс (ось x) идут спектральные классы от горячих к холодным звёздам, а по оси ординат (ось y) — светимость в возрастающем порядке. На дополнительных осях — эквивалентный вариант, т.е. зависимость температуры от абсолютной звёздной величины.

Положение каждой звезды на диаграмме определяется её физической природой и стадией эволюции. С помощью этой диаграммы не сложно исследовать химический состав звёзд.

Верхняя часть диаграммы соответствует звёздам большой светимости, которые при данном значении температуры имеют большие размеры. К таким звёздам относятся гигантыисверхгиганты.

В нижней части всё наоборот — здесь находятся звёзды малой светимости, которые имеют незначительные размеры — карлики.

Диагональ, идущая слева направо вниз — главная последовательность. Около 90% всех звёзд находится на этой последовательности. Вдоль неё расположены звёзды, от самых горячих до наиболее холодных.

Существование главной последовательности связано с тем, что стадия горения водорода составляет

90% времени эволюции большинства звезд: выгорание водорода в центральных областях звезды приводит к образованию изотермического гелиевого ядра, переходу к стадии красного гиганта и уходу звезды с главной последовательности. Относительно краткая эволюция красных гигантов приводит, в зависимости от их массы, к образованию белых карликов, нейтронных звезд или черных дыр.

Находясь на различных стадиях своего эволюционного развития звезды подразделяются на нормальные звезды, звезды карлики, звезды гиганты. Нормальные звезды, это и есть звезды главной последовательности. К таким, например, относится наше Солнце. Иногда такие нормальные звезды называются желтыми карликами.

На диаграмме выше подписаны некоторые самые знаменитые звёзды, в том числе наше Солнце. Диаграмму Герцшпрунга-Рассела можно представить в следующем упрощённом виде:

3. Спектральная классификация звёзд.

Изучение различных типов звёзд показало, что температура большинства из них заключена в пределах от 2000 до 60 000 К кельвинов. Также было установлено, что изменение температуры меняет состояние атомов и молекул в атмосфере звёзд, что отражается в их спектрах. С учётом видов спектральных линий и их интенсивности строится спектральная классификация звёзд.

Современная спектральная классификация звёзд была создана в двадцатые (20-е) годы двадцатого (ХХ) века в Гарвардской обсерватории (США). В ней спектральные типы принято обозначать большими буквами латинского алфавита в порядке, соответствующем убыванию температуры:

Для запоминания этой последовательности астрономами было придумано мнемоническое правило. В оригинале оно звучит так: Oh, Be A Fine Girl, Kiss Me. В русском эквиваленте вариант такой: Один Бритый Англичанин Финики Жевал Как Морковь.

Звёзды, принадлежащие классу О, являются очень горячими, с температурой 30—60 тыс. К. При такой высокой температуре наибольшая интенсивность излучения приходится на ультрафиолетовую область спектра. Поэтому такие звёзды имеют ярко выраженный голубой оттенок. Типичным представителем данного класса является Хека — Лямбда Ориона.

К классу В относятся звёзды, температура которых колеблется в пределах 10—30 тыс. К. Они имеют голубовато-белый цвет. А типичным представителем класса является звезда Спика, находящаяся в созвездии Девы.

Звёзды белого цвета, с температурой поверхности 7500—10 000 К относятся к классу А.Их яркими представителями являются звёзды Вега и Сириус.

Классу Fпринадлежат звёзды, температура которых лежит в диапазоне 6000—7500 К. Они имеют жёлто-белый цвет. Знаменитые звёзды — Порцион в созвездии Малого Пса и Канопус в созвездии Киля.

Жёлтые звёзды, с температурой поверхности 5000—6000 К относятся к классу G. Известным представителем этого класса является наше Солнце.

Звёзды, принадлежащие классу К, обладают оранжевым цветом. А температура их поверхности заключена в пределах 3500—5000 К. К этому классу относятся звёзды Арктур в созвездии Волопаса и Альдебаран в Тельце.

И, наконец, класс М. К нему относятся холодные звёзды с минимальной температурой равной 2000—3500 К. Их цвет — ярко-красный, иногда тёмно-оранжевый. К этому классу относится знаменитая звезда Бетельгейзе в созвездии Ориона.

По мере усовершенствования методов наблюдения за звёздами и их спектрами Гарвардская спектральная классификация дополнялась и расширялась. Так, например, буквой Qстали обозначать спектральные классы новых (молодых) звёзд.

Спектры планетарных туманностей причислили к классу Р. А буквой W или WR стали обозначать спектры звёзд типа Вольфа — Райе — это очень горячие звёзды, температура превышает звёзды O класса и достигает 100 000 К.

В 1995 году были впервые были обнаружены звёзды, температура которых не превышала 2000К — коричневые карлики. Так появились спектральные классы L, Ти Y. Причём класс Y появился относительно недавно — в августе 2011 года. К нему относятся ультрахолодные коричневые карлики, с температурой 300—500 К.

Тонкие различия внутри каждого класса дополнительно подразделяют на 10 подклассов — от 0 (самые горячие) до 9 (самые холодные). Лишь спектральный класс O делится на меньшее количество подклассов: от 4 до 9,5. Например, наше Солнце принадлежит к спектральному классу G2.

Типы звёзд

Протозвезда.Это то, что мы видим до появления полноценной звезды. Протозвезда представляет собой скопления газа, рухнувшего от молекулярного облака. Эволюционная фаза занимает примерно 100 000 лет. Дальше гравитация набирает силу, и заставляет образование разрушаться. Гравитация накаляет газ и вынуждает его выделять энергию.

Звёзды типа Т Тельца.Этот момент идет перед переходом в звезду главной последовательности. Наступает в завершении протозвезды, когда энергию дарит только разрушающая ее гравитационная сила. У таких звезд еще нет достаточного нагрева и давления, чтобы активировать процесс ядерного синтеза. На звездах типа Т Тельца можно заметить огромные пятна, вспышки рентгеновского излучения и мощные порывы ветров. Эта стадия охватывает 100 000 миллионов лет.

Красный гигант.Когда звезда полностью израсходует внутреннее топливо, то больше не может создавать внешнее давление, а значит не противодействует внутреннему. Звезда сжимается, а оболочка вокруг ядра воспламеняется, продлевая ей жизнь, но увеличивая в размере. Звезда трансформируется в красного гиганта и может быть в 100 раз крупнее, чем представитель в главной последовательности. Когда не остается водорода, начинает гореть гелий и даже более тяжелые элементы. На этот этап уходит несколько сотен миллионов лет.

Красный карлик.Это наиболее распространенный вид. Перед нами звезда главной последовательности с низкой массой, из-за чего значительно уступает в температуре Солнцу. Но выигрывает за счет продолжительности жизни. Дело в том, что им удается расходовать топливо в медленных темпах, поэтому отличаются значительной экономией. Наблюдения говорят, что такие объекты способны просуществовать до 10 триллионов лет. Наименьшие экземпляры достигают всего 0.075 раз солнечной массы, но могут набирать и 50%.

Нейтронные звёзды.Когда звезда в 1.35-2.1 раз больше солнечной массы, то не завершает существование в виде белого карлика, а освещает небо взрывом сверхновой. После этого остается ядро, которое и выступает нейтронной звездой. Это очень интересный объект, так как всецело представлен нейтронами. Дело в том, что мощная гравитационная сила сжимает протоны и электроны, формирующие нейтроны. Если масса звезды была еще больше, то перед нами развернется черная дыра.

Сверхгигант.Наиболее крупные звезды называют сверхгигантами. Они в десятки раз больше солнечной массы, но им не так уж и повезло: чем больше размер, тем короче жизнь. Они стремительно расходуют внутреннее топливо (несколько миллионов лет). Поэтому проживают короткую жизнь и умирают как сверхновые.

Цефеида.Цефеиды – звезды, пережившие эволюцию из главной последовательности к полосе неустойчивости Цефеиды. Это обычные радио-пульсирующие звезды с заметной связью между периодичностью и светимостью. За это их ценят ученые, ведь они являются превосходными помощниками в определении дистанций в пространстве. Они также демонстрируют перемены лучевой скорости, соответствующие фотометрическим кривым. У более ярких наблюдается длительная периодичность. Классические представители – сверхгиганты, чья масса в 2-3 раза превосходит солнечную. Они пребывают в моменте сжигания топлива на этапе главной последовательности и трансформируются в красных гигантов, пересекая линию неустойчивости цефеид.

Двойные звёзды. Если говорить точнее, то понятие «двойная звезда» не отображает реальную картинку. На самом деле, перед нами звездная система, представленная двумя звездами, совершающими обороты вокруг общего центра масс. Многие совершают ошибку и принимают за двойную звезду два объекта, которые кажутся расположенными близко при наблюдении невооруженным глазом. Ученые извлекают из этих объектов пользу, потому что они помогают вычислить массу отдельных участников. Когда они передвигаются по общей орбите, то вычисления Ньютона для гравитации позволяют с невероятной точностью рассчитать массу. Можно выделить несколько категорий в соответствии с визуальными свойствами: затмевающие, визуально бинарные, спектроскопические бинарные и астрометрические. Затмевающие – звезды, чьи орбиты создают горизонтальную линию от места наблюдения. То есть, человек видит двойное затмение на одной плоскости (Алголь). Визуальные – две звезды, которые можно разрешить при помощи телескопа. Если одна из них светит очень ярко, то бывает сложно отделить вторую.

Вывод

На протяжении многих веков астрономия накапливала данные о звездах. На основании этих данных строятся различные классификационные системы. В данной работе мы перечислили типы звёзд, рассмотрели некоторые классификационные характеристики.

Звезда начинает свою жизнь как холодное разряжённое облако межзвёздного газа, сжимающееся под действием собственного тяготения и постепенно принимающее форму шара. При сжатии энергия гравитации переходит в тепло, и температура объекта возрастает. Когда температура в центре достигает 15—20 миллионов К, начинаются термоядерные реакции и сжатие прекращается. Объект становится полноценной звездой.

Астрономы вычислили, что звёзды сильно различаются по размерам. Самые большие звёзды называют гигантами, а самые маленькие – карликами. Солнце – небольшая звезда, но бывают звёзды и ещё меньше. Диаметр так называемых белых карликов более чем в сто раз меньше диаметра нашего Солнца.

В противоположность карликам существуют звёзды действительно колоссальных размеров, так называемые красные гиганты. Они больше нашего Солнца в сотни раз. Яркая красная звезда Бетельгейзе из созвездия Орион в 500 раз превосходит Солнце по размерам.

Многообразие звёзд во Вселенной неисчерпаемо, и возможно существуют еще звёзды или продукты их эволюции, которые не вошли в эту классификацию. Наука не стоит на месте, впереди нас ждет еще много открытий.

Источник

Главная последовательность расположена в окрестностях диагонали диаграммы Герцшпрунга — Рассела и проходит из верхнего левого угла (высокие светимости, ранние спектральные классы) в правый нижний угол (низкие светимости, поздние спектральные классы) диаграммы. Звёзды главной последовательности имеют одинаковый источник энергии («горение» водорода, в первую очередь, CNO-цикл), в связи с чем их светимость и температура (спектральный класс) определяются их массой:

где светимость L и масса M измеряются в единицах солнечной светимости и массы, соответственно. Поэтому начало левой части главной последовательности представлено голубыми звёздами с массами

50 солнечных, а конец правой — красными карликами с массами

Существование главной последовательности связано с тем, что стадия горения водорода составляет

90 % времени эволюции большинства звёзд: выгорание водорода в центральных областях звезды приводит к образованию изотермического гелиевого ядра, переходу к стадии красного гиганта и уходу звезды с главной последовательности. Относительно краткая эволюция красных гигантов приводит, в зависимости от их массы, к образованию белых карликов, нейтронных звёзд или чёрных дыр.

Участок главной последовательности звёздных скоплений является индикатором их возраста: так как темпы эволюции звёзд пропорциональны их массе, то для скоплений существует «левая» точка обрыва главной последовательности в области высоких светимостей и ранних спектральных классов, зависящая от возраста скопления, поскольку звёзды с массой, превышающий некий предел, заданный возрастом скопления, ушли с главной последовательности (см. рис., чётко видна точка ухода с главной последовательности на ветвь красных гигантов). Время жизни звезды на главной последовательности <\displaystyle \tau _<\rm >> в зависимости от начальной массы звезды M по отношению к современной массе Солнца <\displaystyle <\beginM_<\bigodot >\end>> можно оценить по эмпирической формуле:

Источник