Які зорі називають червоними гігантами?

Червоні гіганти – це величезні холодні зорі. Вони перевищують Сонце по діаметру в десятки і сотні разів, а по масі – від 1,5 до 15 (надгіганти – до 50) разів. Температура їх поверхні складає 3-4 тисячі градусів Кельвіна. Червоні гіганти мають складну внутрішню будову. Їх ядро багате гелієм з невеликою кількістю домішок важких елементів, але не є джерелом ядерної енергії, оскільки в ньому не відбувається ядерних реакцій.

Карлики, гіганти і головна послідовність

Коли люди навчилися вимірювати розміри зірок, виявилося, що ці самі розміри дуже різноманітні. У зв'язку з цим з'явилася потреба якось класифікувати зірки за розмірами. Було це задовго до появи теорії еволюції зірок і навіть ще до теореми Герцшпрунга-Рассела, тобто приблизно друга половина дев'ятнадцятого століття.
Так от, ще в цій сивій астрономічній давнині з'ясувалося, що для ряду спектральних класів існують дві великі групи зірок цього класу, і в одній групі зірки помітно більші ніж в іншій. Анітрохи не вагаючись, маленькі зірки назвали "карликами", а великі "гігантами". Так виникла термінологія яка дожила і до наших днів: червоні карлики і червоні гіганти, помаранчеві карлики і помаранчеві гіганти, жовті карлики і жовті гіганти ... Стоп. Тому що з білими зірками все виявилося набагато складніше: різкої різниці в розмірах серед білих зірок не спостерігалося.
Потім Герцшпрунг і Рассел намалювали свою діаграму, і виявилося, що червоні, помаранчеві та жовті карлики знаходяться на головній послідовності, а саме в правій нижній її частині. Гіганти і надгіганти затишно влаштувалися на кількох горизонтальних послідовностях в правому верхньому куті діаграми. Звичайно, на діаграмі Герцшпрунга-Рассела відкладається світимість, а не розмір, але, як ми пам'ятаємо, для зірок однієї і тієї ж температури (кольору) світимість зростає з площею поверхні зірки. На діаграмі легко помітна різниця в світимості (а значить, і в розмірах) між карликами і гігантами спектральних класів G, K, M.

Діаграма Герцшпрунга-Рассела

А от з білими зірками так не вийшло. Якщо ви подивитеся на діаграму, то побачите, що в області білих і блакитних зірок головна послідовність піднімається на один рівень світимості з послідовностями гігантів і майже досягає рівня світимості надгігантів. Білі та блакитні зірки головної послідовності настільки великі і потужні, що назвати їх карликами ну ніяк не виходить!
Тому білі і блакитні зірки головної послідовності так і називаються - зірки головної послідовності. Довгий термін, але нічого кращого не придумали.
Хоча про зірок головної послідовності в сукупності іноді кажуть "карлики". Але таке використання терміна все-таки незграбне і некоректне, по-перше через великі білі і блакитні зірки, а по-друге тому, що є зірки-карлики, які не перебувають на головній послідовності.
З гігантами теж виявилося не все гладко. На відміну від зірок головної послідовності, вони навідріз відмовилися влаштовуватися на одній рівній і гладкій лінії. Спочатку для них довелося намалювати дві послідовності - гіганти і надгіганти, але й цього виявилося мало. Надгіганти теж розділилися на дві групи, так що довелося вводити для них дві підпослідовності (Ia і Ib), а між надгігантами і звичайними гігантами втиснулася гілка "яскравих гігантів" (II). А зовсім недавно відкрили новий клас зірок, які перевищують за розмірами і світимістю надгігантів. Для того, щоб вмалювати їх послідовність (0) в діаграму Герцшпрунга-Рассела, довелося "збільшувати" її зверху - розширювати діапазон подібності.
Крім того, при детальному вивченні космосу з'ясувалося, що існують-таки зірки з проміжними розмірами між карликами і гігантами, хоча і порівняно небагато. Їх назвали субгіганти.
Білі зірки головної послідовності не називають карликами - вони для цього занадто великі. Але тим не менш, як ми знаємо, білі карлики існують. У них є своя послідовність на діаграмі Герцшпрунга-Рассела (VII) і зовсім свої спектральні класи, що не вкладаються в загальну класифікацію.
Послідовність білих карликів знаходиться лівіше і нижче головної послідовності. І простягається вона через діапазон температур, відповідний декільком класичним спектральним класам. Тобто виходить, що білі карлики можуть бути і жовтими, і помаранчевими, і навіть блакитними. І все одно вони будуть білими карликами, тому що цей термін застосовується до класу зірок, який визначається не температурою (вона може бути майже будь-якою), а спеціальною внутрішньою будовою, і насамперед величезною щільністю (наш знайомий Сіріус B має діаметр Землі і масу Сонця ).
Щодо блакитних карликів, то це поняття поки гіпотетичне, відноситься до теоретично можливого, але невідкритого поки типу зірок.
Отже, підіб'ємо підсумки: для жовтих, помаранчевих і червоних зірок поняття "карлик" і "зірка головної послідовності" збігаються; для білих і блакитних зірок вони дуже і дуже різняться.

Чемпіони Всесвіту

Звичайно, ви хочете дізнатися, яких розмірів бувають зірки і які зірки у Всесвіті найбільші і найменші.
Зрозуміло, що найбільшу зірку треба шукати серед гіпергігантів, але яких? Однозначних залежностей, що пов'язують температуру і розмір, для гігантів немає, але в загальному і цілому відомо, що зірки розігріваються при стисненні і остигають при розширенні. Тому, швидше за все, найбільша зірка буде і однією з найхолодніших - червоним гіпергігантом.
Це дійсно так. Найбільша відома на сьогодні зірка - VY Великого Пса. Цей монстр Всесвіту в 2000 разів більше Сонця по діаметру, і порахуйте самі, у скільки разів за обсягом. За масою вона більша за Сонце тільки приблизно в 20 разів, так що можете собі уявити, яка у неї низька щільність. Світимість у неї завдяки гігантським розмірам приблизно 300 000 сонячних, незважаючи на те, що температура поверхні всього 3000 К. Знаходиться вона від нас в 5 тисячах світлових років, так що, ясна річ, видно її тільки в телескоп.

Малюнок ілюструє, на скільки разів VY Великого Пса більше Сонця.

На звороті ... відмінників прошу опустити руки, сьогодні ми не виходимо за межі головної послідовності, а то потім буде нецікаво. На звороті чемпіонку треба шукати серед червоних карликів, але тут виникають дві проблеми. По-перше, ці червоні карлики в більшості своїй схожі один на одного більше, ніж дві репродукції однієї картини, а по-друге, ці крихітні тьмяні сутності спробуй виміряй з достатньою точністю! Для прикладу можна навести один із самих крихітних відомих на сьогодні червоних карликів - Wolf424B (другий компонент системи, позначеної в каталозі Вольфа як 424, і іншої назви у неї немає). Радіус у нього 0,14 сонячних, маса - 0.13 сонячних (нижня можлива межа маси для нормальної зірки). Втім, перший компонент цієї системи, Wolf424A, тільки трішки побільше свого побратима і теж входить до числа самих маленьких відомих зірок.

Важкі і легкі

Істотно менше, ніж за розмірами. Існує верхня межа можливої ​​маси для зірки, пов'язана з гранично можливою ​​світимістю, яку називають межею Еддінгтона. Сер Артур Еддінгтон довів, що більш важка і яскрава зірка не може існувати, бо не виникне рівноваги гравітації і внутрішнього тиску, і зірка просто буде дуже нестійкою. Гранична маса зірок дорівнює приблизно 150 сонячних мас.

Всесвіт непогано демонструє правильність цього висновку: зірок з масою більше 150 не знайдено (маються оцінки в районі 175 сонячних мас, але вони вкрай неточні). Досить впевнено в числі чемпіонок Всесвіту за масою називають вже згадувану чемпіонку з світимістю Цю Кіля.

А нижня межа маси зірки, як уже згадувалося вище - 0.13 сонячних мас. Все, що трохи важче цієї межі - наші знайомі червоні карлики. Якщо маса зірки менше 0.13 сонячних мас, гравітація не зможе стиснути її досить сильно для того, щоб ядро ​​розігрілося достатньо для початку термоядерної реакції перетворення водню в гелій. Тобто такий об'єкт ніколи не зможе вийти на головну послідовність.

http://bolekhiv.if.ua/entertainment/interestingness/22-znayomtesya-zor-chastina-iii-karliki-gganti.html