Красные сверхгиганты — это самые яркие, короткоживущие и большие звезды во Вселенной. Однако они до сих пор плохо изучены современной наукой. Рассказываем, что уже точно известно об этом типе звезд, а какие факты пока под вопросом.
Что такое красные сверхгиганты?
Красный сверхгигант — массивная и очень большая звезда. Относится к спектральному классу K или M и классу светимости I. Типичными представителями красных сверхгигантов являются звезды Антарес и Бетельгейзе.
Описание красных сверхгигантов
- Характеристики
Красные сверхгиганты — самые большие по размеру звезды. Они обладают очень низкой эффективной температурой (3 000–5 000 K) и радиусом в 200–1 500 раз более радиуса Солнца. Поток энергии с единицы площади их поверхности мал — в 2–10 раз меньше, чем у Солнца. Светимость красных сверхгигантов в 500 тыс. превышает светимость Солнца.
Стадия красного сверхгиганта характерна для массивных (свыше 10 масс Солнца) звезд и длится от 10 до 100 миллионов лет. Часто звезды этого типа располагаются в кластерах.
Традиционное деление звёзд на красных гигантов и красных сверхгигантов условно, так как оно отражает только различие в радиусах и светимостях звезд при сходном внутреннем строении: все они имеют горячее плотное ядро и очень разреженную протяженную оболочку.
Согласно современной теории эволюции звезд, звезда попадает в область диаграммы Герцшпрунга — Рассела, занимаемую красными гигантами и красными сверхгигантами дважды.
- Свойства
Температура поверхности красных сверхгигантов колеблется от 3 500 до 4 500 Кельвинов. Из-за их размера им требуется невероятное количество энергии, что приводит в короткому (относительно других стадий звезд) жизненному циклу, который длится от 10–100 миллионов лет.
Сравнение с Солнцем
По сравнению с Солнцем Бетельгейзе во много раз больше. Если ее поместить в Солнечную систему, то это займет расстояние до Юпитера. При уменьшении своего диаметра будет граничить с орбитой Марса.
Яркость Бетельгейзе больше светила Земли в 100 000 раз. А возраст равен 10 миллиардам лет. В то время как Солнцу всего лишь около 5 миллиардов.
Ученые все чаще задумываются о поведении Бетельгейзе, потому что красный гигант ведет себя так же, как Солнце. Он имеет локализованные точки, где температура выше другой поверхности и места, где температура ниже.
Несмотря на то, что форма у Солнца сферическая, а у красного сверхгиганта в виде картофелины, это вызывает недоумение в ученых кругах.
Представители красных сверхгигантов
По яркости красный сверхгигант Бетельгейзе занимает 9 место в ночном небе. Блеск ее от 0,2 до 1,9 звездной величины изменяется в течении 2070 суток. Относится к спектральному классу m1-2 la lab.
Размер звезды:
- Радиус звезды равняется 600 диаметрам Солнца.
- А масса равна 20 массам Солнца.
- Объем в 300 миллионов раз превышает объем Солнца.
Атмосфера звезды разрежена, а плотность гораздо ниже Солнца. Угловой диаметр ее составляет 0,050 угловых секунд. Он меняется в зависимости от светимости гиганта.
Радиус астрономы измерили с помощью пространственного ИК интерферометра. Был высчитан период вращения звезды, который составляет 18 лет.
Появление звезд
Красные сверхгиганты являются частью жизненного цикла звезд с высокой массой. Когда ядро массивной звезды начинает разрушаться, температура повышается, что приводит к слиянию гелия. Быстрое слияния гелия дестабилизирует массивную звезду.
Огромное количество энергии выталкивает внешние слои звезды, что приводит к новому жизненному этапу – превращение в красного сверхгиганта. На этом этапе гравитационная сила звезды снова уравновешивается, а звезда теряет большую часть своей массы.
Красные сверхгиганты считаются самыми крупными звездами, но не самыми массовыми, с возрастом они будут продолжать терять массу.
Взрыв красных сверхгигантов
Красный гигант проходит последнюю стадию сжигания углерода. Зная о том, какие процессы происходят внутри светила, ученые могут рассказать будущее Бетельгейзе.
Например, при быстром взрыве внутри нее образуются железо, никель, золото. При медленном взрыве образуются газы — такие, как углерод, кислород, барий.
Ученые считают, что красный сверхгигант готов стать сверхновой. Еще несколько тысяч лет, а может, и раньше, и эта звезда взорвется, обрушив сброшенную энергию на близлежащие космические объекты, так как из нее выделится столько энергии, сколько Солнце выделяет за всю его жизнь.
Когда сверхгигант исчерпывают свое топливо, которое поддерживает жизнь. Гравитация побеждает, и ядро начинает разрушаться. В конечном итоге эти звезды заканчивают свою жизнь в виде сверхновой типа II.
В первую очередь такое количество энергии, выделившееся из Бетельгейзе, может нарушить работу спутников, мобильной связи и интернета на планете. Полярное сияние станет еще ярче.
Мало того, взрыв может привести к неблагоприятному воздействию на природу, что приведет к вымиранию некоторых видов животных и небольшому похолоданию. Но это все предположения.
Из остатков ядра звезды может образоваться нейтронная звезда или в случае массивных звезд создается черная дыра.
Температура красных сверхгигантов
Дайсукэ Танигути из Токийского университета в Японии и его коллеги впервые точно измерили температуру фотосферы красных сверхгигантов.
Ученые до недавнего времени не могли определить точную температуру фотосферы этих звезд — нижнего слоя их атмосферы, в котором образуется большая часть излучения звезды.
Чтобы измерить температуру красного сверхгиганта, нужно найти хорошо заметные участки фотосферы звезды, на спектр излучения которых не влияли верхние слои их атмосферы. Кроме того, нет какой-то одной конкретной линии поглощения, которая бы однозначно указывала на температуру поверхности подобных звезд.
Таким образом астрономы определили температуру фотосферы десяти близлежащих красных сверхгигантов. В частности для Бетельгейзе это 3344,85 градусов Цельсия, что меньше температуры фотосферы Солнца примерно в 1,68 раза.
Эти новейшие изменения, уверены астрофизики, помогут понять, какие процессы происходят в недрах подобных светил, а также сделать первые полноценные прогнозы по тому, насколько Бетельгейзе близка к превращению в сверхновую.
Читать далее
Физики создали аналог черной дыры и подтвердили теорию Хокинга. К чему это приведет?