Когда мы смотрим на звёзды, то видим всего лишь светящиеся точки разной яркости. Некоторые из них имеют цвет – например, мы способны хорошо различать красные звёзды, как Бетельгейзе или оранжевые, как Альдебаран. Но размеры звёзд мы не можем увидеть, они все выглядят одинаково даже в самый крупный телескоп.
И всё же интересно узнать, какие бывают звёзды по размеру, от самых маленьких до самых больших. Среди известных учёным, конечно, же, ведь Вселенная огромна и у неё всегда найдётся что-нибудь удивительное, чего мы пока не знаем.
Для начала нужно понять, что есть некоторые физические пределы. Так, звезда должна иметь определённую массу, чтобы в ней могла идти термоядерная реакция. Если она будет слишком маленькой и лёгкой, то реакция не начнётся, и это будет уже не звезда, а планета. Если же масса слишком большая, то звезда будет излучать столько энергии, что гравитация не сможет удержать под её давлением собственную оболочку и просто взорвётся. Да и «сгорают» такие звёзды очень быстро.
Итак, давайте пройдём по порядку и посмотрим, какого размера звёзды вообще бывают.
Содержание:
Классификация звёзд
Чтобы лучше понять, о чём вообще речь, полезно сначала взглянуть на так называемую диаграмму Герцшпрунга-Рассела. Здесь учёные распределили известные звёзды в зависимости от их температуры и светимости.
Диаграмма Герцшпрунга-Рассела
И обнаружилось, что звёзды образовали отдельные группы, и в этих группах чётко прослеживается и зависимость от размера. Так, белые карлики стоят отдельно, а гиганты и сверхгиганты образовали собственные группы.
Но есть на этой диаграмме ещё и так называемая Главная Последовательность – диагональная полоса, в центре которой находится и наше Солнце. Сюда относится больше всего звёзд – они обычные, ничем особым не примечательные, этакие «середнячки». Нас же больше интересует нижняя и верхняя области диаграммы, где сосредоточены самые маленькие и самые большие звёзды.
На этой схеме показаны некоторые звёзды.
Кроме того, есть еще один очень любопытный тип звёзд – нейтронные, размер которых заслуживает внимания.
Солнце
Конечно же, в первую очередь нам нужно обратить внимание на Солнце. Ведь это ближайшая к нам звезда, к тому же лучше всех изученная и измеренная. Да и все прочие по размеру и по массе обычно сравнивают с Солнцем – оно служит неким эталоном.
Итак, Солнце – типичный жёлтый карлик, каких очень много даже в нашей галактике Млечный Путь. На небе мы его видим такого же размера, как и Луну, но в реальности оно, конечно, гораздо больше. Его диаметр по экватору – примерно 1 392 700 километров. Радиус, соответственно, вдвое меньше – почти 700 тысяч километров.
Размеры Солнца в сравнении с планетами Солнечной системы.
Надо заметить, что звёзды имеют большую массу и быстро вращаются, отчего немного сплюснуты между полюсами. Поэтому радиус звезды по экватору всегда несколько больше, чем по полюсам.
Что интересно – если по диаметру Солнца выставить такие планеты, как Земля, то их влезет в ряд 109 штук. А если насыпать внутрь, то в Солнце вместится 1 301 019 таких планет.
Теперь вы понимаете, насколько огромно Солнце, хотя оно и относится всего лишь к жёлтым карликам и по сути не представляет из себя ничего выдающегося – обычная рядовая звезда. Но ведь тем интереснее посмотреть на размеры других звёзд!
Коричневые карлики и их размер
Казалось бы, самые маленькие звёзды – это те, в недрах которых только-только возможно образование термоядерной реакции. К таким объектам относятся коричневые карлики. Их масса может составлять от 13 до 75 масс Юпитера, а размер – примерно как у Юпитера, то есть всего порядка 15 тысяч километров по радиусу.
Если коричневый карлик имел бы массу меньше 13 масс Юпитера, то в нём вовсе не началась бы термоядерная реакция и он был бы планетой. А при массе больше 75 юпитерианских он стал бы полноценной звездой.
На практике же объекты такого класса стоят между звёздами и планетами. Хотя у них и протекает термоядерная реакция, но их мощность небольшая, они постепенно сжимаются и перестают светить. Запасы водорода в них небольшие, и их хватает всего на несколько миллионов лет. Они не очень горячие – температура поверхности лишь от 1 до 2 тысяч градусов, и излучают они в основном в инфракрасном диапазоне. Некоторые коричневые карлики могут иметь собственные планеты.
Размер звезды, сравнимый с Юпитером – это, наверное, самый маленький из возможных? Нет, есть ещё меньше.
Нейтронные звёзды – самые маленькие из всех
Объект с массой Солнца и диаметром всего лишь в 10 – 20 км – вот что такое нейтронная звезда. Это удивительные объекты, которые, по сути, представляют собой сверхплотное ядро звезды – гиганта.
При огромной массе плотность вещества такой звезды чудовищно велика – она в несколько раз больше плотности ядра атома. Если взять всего лишь чайную ложку её вещества, то она будет весить миллиард тонн! Но у нейтронной звезды есть ещё и внутренне ядро, плотность которого ещё выше. Процессы там идут очень любопытные, не как в обычных звёздах. Их гравитация на поверхности и сила магнитных полей огромны, так как огромная масса сконцентрирована в небольшом объёме.
Размер нейтронной звезды — всего пара десятков километров.
Несмотря на малые размеры, нейтронные звёзды горячие – от 100 тысяч до миллиона градусов на поверхности. А ещё они очень быстро вращаются – некоторые делают несколько сотен оборотов в секунду. Они направленно и сильно излучают в различных радиодиапазонах, в том числе в рентгеновском, и если это происходит в нашем направлении, то учёные обнаруживают пульсар. Это, по сути, быстро вращающаяся нейтронная звезда, которая излучает в нашу сторону.
Нейтронные звёзды — самые маленькие из всех. Но если вы считаете, что они недостойны считаться «нормальными» звёздами, потому что представляют собой их остатки, то давайте посмотрим среди них.
Размеры белых карликов
Когда красный гигант сбрасывает оболочку, остаётся его ядро, которое начинает сжиматься и очень горячее. Это белый карлик – очень маленькая плотная звезда. Её масса может быть чуть меньше или больше солнечной, но размер меньше в десятки раз.
Здесь можно найти что-то общее с нейтронными звёздами, у них примерно такой же вес, но размер ещё меньше. Дело в том, что у белого карлика меньше плотность, хотя она тоже огромна по нашим меркам – один кубический сантиметр вещества может весить десятки тонн.
Для белых карликов существует так называемый предел Чандрасекара. Это значит, что если его масса при образовании превышала солнечную в 1.4 раз и больше, то он коллапсирует и превратится в нейтронную звезду. Если масса меньше, то останется белым карликом.
В среднем белые карлики меньше Солнца в 100 раз. То есть среднестатистическая звезда этого типа имеет радиус порядка 14 тысяч километров. Самые маленькие белые карлики по размеру сравнимы с планетой Земля., например, Сириус B.
Пройдут миллиарды лет и наше Солнце тоже станет белым карликом.
Какого размера красные карлики
Красные карлики – полноценные звёзды. Их масса – примерно втрое меньше, чем у Солнца, а температура поверхности около 3500 градусов. То есть они относительно холодные по сравнению с другими и их свет преимущественно в красном диапазоне, отчего эти звёзды и получили своё название.
Сравнительные размеры красных и коричневых карликов.
Размер красного карлика гораздо меньше солнечного. Самые маленькие из известных имеют радиус 11% и массу 8% солнечного. То есть радиус такого красного карлика – порядка 150 тысяч километров. Да, это немало в нашем понимании, но просто мизерная величина в звёздном масштабе. Но рядом с 10 – 20 км нейтронной звездой красный карлик колоссален. Даже белый карлик в 10 раз меньше красного.
С самыми маленькими звёздами разобрались. А какого же размера большие?
Какого размера самые большие звёзды
На диаграмме Герцшпрунга-Рассела самые большие звёзды расположены в правой верхней части. И мы видим, что они называются гипергигантами. Это на самом деле монстры в мире звёзд. Типичный гипергигант в 100-120 раз тяжелее Солнца, а по размеру в тысячи раз больше его.
Ещё недавно самым большим гипергигантом считалась звезда UY Щита – она в 1900 раз больше Солнца в максимальном расширении. Дело в том, что она пульсирует, поэтому размер её меняется. Внутрь этого монстра влезло бы 5 миллиардов таких звёзд, как Солнце, а диаметр измеряется в 2.4 миллиардов километров.
Звезда Стивенсон 2-18 по сравнению с Солнцем огромна.
Но сейчас лидер среди всех – Стивенсон 2-18 – красный гипергигант, который ещё больше, чем UY Щита. Находится в том же созвездии. Он в 2158 раз больше Солнца – 3 миллиарда километров в поперечнике! Это 10 астрономических единиц, то есть в 10 раз больше, чем расстояние от Земли до Солнца. Если бы эта звезда оказалась вместо Солнца, поверхность её оказалась бы чуть дальше орбиты Сатурна. Благодаря огромной площади поверхности, эта звезда излучает, как 440 000 Солнц.
Итог – какие бывают звёзды по размеру
Давайте подведём некоторые итоги. Итак:
- Самые маленькие – нейтронные звёзды, от 10 км в поперечнике и белые карлики — размером с планету Земля.
- Самые большие – гипергиганты. Самый крупный из известных имеет 3 миллиарда километров в диаметре.
Вот такой огромный разброс – от считанных километров до миллиардов. А между этими крайностями есть ещё много разных видов звёзд со своими уникальными свойствами. Да что там – каждая звезда уникальна по-своему и достойна изучения.
