Какого цвета звезды? Руководство астронома по наблюдению за звездной радугой

Вы заметили, что Бетельгейзе единственная красноватая звезда в созвездии Ориона? Может быть, вы замечали другие звезды, которые светятся не белым цветом? Вы когда-нибудь задумывались, почему звезды разного цвета?

Если вы астроном на заднем дворе или хотите научиться фотографировать звезды, и мы заинтересовали вас, читайте дальше, чтобы узнать, что вызывает цвет звезд и как увидеть целую радугу звезд в ночном небе.

Почему звезды разного цвета?

Вы когда-нибудь добавляли соль в костер, чтобы изменить цвет пламени? Вы жгли разные вещества на химии в школе? Если да, то вы видели, что разные элементы горят разным цветом и интенсивностью.

Снова вспоминаем костер… самая горячая часть пламени сине-белая, а более холодная — оранжево-красная. Ну, то же самое и со звездами!

Вот две основные причины разного цвета звезд:

• Температура – более холодные звезды – красные, более теплые – оранжевые, желтые и белые.Самые горячие звезды светятся голубым светом
• Возраст – По мере старения звезда производит различные химические вещества, которые горят при разных температурах. Мы можем использовать цвет звезды, чтобы показать ее относительный возраст.

Звезды рождаются в газопылевых туманностях, состоящих из водорода и других элементов. Плеяды (M45) — отличный пример этого, который вы можете увидеть сами в телескоп.

Если у вас еще нет телескопа, ознакомьтесь с нашими обзорами телескопов.

Звезды в Плеядах преимущественно яркие и голубые, и считается, что они образовались за последние 100 миллионов лет, что составляет всего 2% от возраста нашего Солнца.

Смесь других элементов вносит свой вклад в цветовой спектр звезд, которые они создают. К сожалению, это не те детали, которые мы, астрономы на заднем дворе, можем увидеть, поскольку для этого вам нужно провести спектральный анализ.

Ученые также могут измерить движение звезды относительно нас, используя ее спектр. Если звезда удаляется от нас, ее видимый свет смещается в сторону красного конца спектра, поэтому это явление известно как «красное смещение».

Противоположным явлением является «синее смещение». Когда звезда движется к нам и ее свет смещается в сторону синего конца спектра.

Вы можете прочитать больше о спектральном анализе и измерении красных смещений в этой статье НАСА.

Давайте теперь обратимся к тому, что мы, домашние астрономы, можем определить для себя по цвету звезды: ее приблизительная температура и относительный возраст.

Какого цвета самые крутые звезды?

У самых холодных звезд температура поверхности составляет около 3000 градусов по Цельсию (5400 градусов по Фаренгейту), а у самых горячих — более 25000°C (45000°F).

Как мы отмечали выше, этот диапазон звездных температур соответствует диапазону цветов.

Самые крутые звезды на небе светятся красным. По мере повышения температуры поверхности цвета меняются на оранжевый и желтый. Самые горячие звезды светятся светло-голубым цветом, а самые горячие — более темным синим цветом.

Цвет звезд от самой горячей до самой холодной:

• Синий
• Глубокий синий белый
• Синий белый
• Белый
• Желтовато-белый
• Бледно-желтый оранжевый
• Светло-оранжевый красный

Классификация цветов звезд с помощью диаграммы Герцшпрунга-Рассела

Звездная классификация — отличный способ использовать цвет звезды для определения ее возраста. Точнее, мы используем их, чтобы увидеть, как долго находится звезда в своем жизненном цикле, то есть является ли она новой, среднего возраста или близка к смерти?

Существует несколько систем звездной классификации, но для простоты мы сосредоточимся на диаграмме Герцшпрунга-Рассела.

Диаграмма Герцшпрунга-Рассела показывает взаимосвязь цвета звезды и температуры (источник). Он также показывает нам, какие звезды самые большие, а какие меньше, а также где мы можем найти самые тусклые звезды.

Диаграмма Герцшпрунга-Рассела связывает температуру поверхности звезды, светимость и абсолютный величина.

Абсолютная величина измеряет яркость звезды на заданном расстоянии. Обычно, как астрономы, мы используем относительную величину, чтобы сказать, насколько яркая звезда, но это измеряется с нашего взгляда на Землю.

Ось X показывает температуру в градусах Кельвина (ничего не бывает холоднее 0°Кельвина, что равно -273,15°C или -459,67°F). На диаграмме H-R самые высокие температуры находятся слева, самые низкие — справа.

Ось Y описывает светимость по сравнению с нашим Солнцем в логарифмической шкале, поэтому Солнце измеряет «1» по этой шкале. Звезды со светимостью 10^2 (то есть 10×10) производят в 100 раз больше энергии, чем наше Солнце. 10^4 — это в 10 000 раз больше энергии, чем у нашего Солнца, а 10^6 — в миллион раз больше энергии.

Если показатель степени отрицательный, например. 10^-2 это менее ярко, чем наше солнце. Так, например, звезды со светимостью 10^-4 имеют абсолютную величину в 10 000 раз слабее Солнца.

Светимость звезды — ее абсолютная величина — зависит от ее температуры и размера, т. е. если мы знаем светимость звезды и можем измерить ее температуру, мы можем вычислить и ее размер.

Видео ниже дает хорошее объяснение диаграммы Герцшпрунга-Рассела, если вы хотите понять больше.

Цвета звезд основной последовательности

Большинство звезд относятся к «главной последовательности» развития, которую вы можете увидеть в виде длинной линии, идущей от верхнего правого угла к нижнему левому на приведенной выше диаграмме Герцшпрунга-Рассела.

Звезды главной последовательности сжигают атомы водорода в своих ядрах, чтобы создать атомы гелия. Наше Солнце — пример звезды главной последовательности.

Диаграмма Герцшпрунга-Рассела также показывает, что самые холодные звезды на главной последовательности, то есть те, что в правой части диаграммы, наименее яркие.

Это показывает нам, что яркие, горячие голубые звезды, как правило, моложе, потому что они очень быстро сжигают свой водород и, как правило, живут недолго.

Более красные и холодные звезды — наоборот. Они гораздо медленнее превращают свой водород в гелий и могут существовать в таком состоянии очень долго. Наше собственное Солнце, довольно средняя звезда, судя по всему, прожило примерно половину своего десятимиллиардного срока жизни.

На самом деле, если вы изучите диаграмму, которая снова воспроизведена ниже для простоты, вы увидите, что приблизительный звездный возраст добавлен зеленым цветом вдоль линии Главной последовательности.

Ожидается, что самые яркие, самые горячие и голубые звезды будут «жить» 10^7 лет, что на нашем языке составляет 10 миллионов лет. На другом конце линии самые холодные, самые красные и самые тусклые звезды могут жить более 10^11 лет, или 100 миллиардов лет.

Когда звезда израсходовала свой водород, она покидает главную последовательность и становится звездой другого типа. Станет ли она карликом, гигантом или сверхгигантом, зависит от массы звезды.

Звезда с массой менее 0,25 массы нашего Солнца сожмется и станет карликовой звездой. Звезды с массой от 0,5 до 1 солнечной массы сначала резко расширятся и станут красными гигантами, а затем сожмутся до белых карликов. Это ожидаемая судьба нашего собственного солнца.

Звезда с массой до 100 солнечных масс, вероятно, воспламенит свой гелий, как только сожжет весь свой водород. Звезды такого размера могут продолжать сжигать все более и более тяжелые элементы, вплоть до углерода и железа, но даже они не могут двигаться дальше. В конце концов, они взрываются массивной сверхновой.

Это драматическая смерть, но она оставила нам несколько прекрасных достопримечательностей.

Крабовидная туманность, остаток сверхновой (источник)

Каждая из этих групп представляет собой классификацию звезд Моргана-Кинана, но есть и другие, такие как субкарлики и гипергиганты, которые вы можете увидеть на диаграмме ниже.

Кажется, достаточно теории. Давайте теперь обратимся к космосу и узнаем, какие разноцветные звезды вы видите.

Какого цвета звезды я могу увидеть?

В зависимости от того, какое сейчас время года, можно искать разные звезды.

В таблице ниже показаны лучшие цветные звезды, которые можно увидеть в каждое время года из северного полушария. Для нас «лучший сезон» означает, когда звезда находится выше всего на небе, но многие из этих звезд можно увидеть и в другие времена года (например, Полярис виден круглый год).

Чтобы увидеть, какие из них видны сегодня вечером, используйте планисферу, звездный атлас или любимую астрономическую программу.

Буквы в скобках показывают относительные размеры звезд: M для главной последовательности, D для карлика, G для гиганта и SG для сверхгиганта.