"Самая тяжелая звезда во Вселенной"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Департамент образования Москвы

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение города Москвы "Воробьёвы горы"

Московский колледж профессиональных технологий

Реферат

По дисциплине ОУД.08 Астрономия

"Самая тяжелая звезда во Вселенной"

Выполнила студентка группы ПДО-15 (1 курс)

Канцерова Марина Сергеевна

Москва 2020

Введение

Мириады звезд усеивают ночное небо. И человеку с Земли они кажутся совершенно одинаковыми. Ну а в некоторых частях неба, к примеру, в районе Млечного пути, звезды сливаются в светящиеся потоки.

Это потому, что во Вселенной невероятно огромное количество звезд. На самом деле, их настолько много, что даже знаний современных исследователей, которые были получены с помощью новейшего оборудования (к слову, оно позволяет заглянуть на территорию космоса на 9 миллиардов световых лет) недостаточно. Сейчас в недрах космоса примерно 50 миллиардов звезд. И с каждым днем цифра только растет, ведь ученые не устают осваивать пространство и делать все новые открытия.

Все звезды Вселенной имеют разный диаметр. И даже наше Солнце не самая огромная звезда, впрочем, и не маленькая. У нее 1 391 000 километров в диаметре. Есть во Вселенной и звезды весомее, они получили название гипергиганты. Довольно долго самой большой звездой считалась VY, которая находится в созвездии Большого Пса.

Впрочем, к нашему времени самая большая звезда во вселенной уже успела потерять больше половины своей массы. То есть звезда стареет и ее топливо из водорода уже на исходе. Внешняя часть VY стала больше из-за того, что гравитация уже не может предупредить потерю веса. Ученые говорят, что когда топливо звезды иссякнет, то она, скорее всего, взорвется сверхновой и превратится в нейтронную звезду или черную дыру. Согласно наблюдениям, звезда теряет свою яркость, начиная с 1850 года.

Впрочем, изучение Вселенной ученые не оставляют ни на минуту.

Поэтому этот рекорд был побит.

Астрономы нашли в просторах космоса еще большую звезду. Открытие сделала группа британских ученых во главе с Полом Кроутером в конце лета 2010 года. Исследователи изучали Большое Магелланово Облако и нашли звезду R136a1. Невероятное открытие помог сделать космический телескоп НАСА "Хаббл". Звезда по своей массе больше нашего Солнца в 256 раз. А вот по яркости R136a1 превосходит небесное светило в десять миллионов раз. Такие фантастические цифры стали откровением для ученых, ведь считалось, что звезд, которые превышают массу Солнца больше чем в 150 раз, не существует. И продолжая исследовать скопления звезд в Большом Магеллановом Облаке, специалисты нашли еще несколько звезд, которые превысили этот рубеж. Ну а R136a1 оказалась настоящей рекордсменкой.

Самое интересное, что на протяжении всего своего существования звезды теряют свою массу. По крайней мере, такие заявления делают ученые. И R136a1 сейчас уже лишилась одной пятой своей первоначальной массы. Согласно расчетам, она была равна 320 массам Солнца.

Звезды гипергиганты

Солнце - не самая большая звезда во Вселенной. По сравнению с другими звездами его можно даже назвать маленьким. Но в масштабах нашей планеты Солнце поистине огромно. Его диаметр составляет 1.39 млн. км, в нем содержится 99.86% всей материи Солнечной системы, а внутри звезды можно поместить миллион таких же планет, как наша Земля.

Единственное и неповторимое для жителей Земли, Солнце всего лишь одна из миллиардов звезд, находящихся в нашей галактике Млечный путь, и за её пределами - в бескрайней Вселенной. Некоторые из этих звезд действительно огромны: они хорошо видны в электромагнитном диапазоне и оказывают значительное гравитационное воздействие на ближайшие небесные тела, что мы можем обнаружить их, даже если они находятся в миллионах световых лет от нашей планеты. Их размеры настолько велики, что человек просто не в состоянии представить себе столь гигантский объект, поэтому измеряют их не в километрах, а в солнечных радиусах и солнечных масса.

Звезды, значительно выделяющиеся среди других своей массой и величиной, относят к классу гипергигантов. Среди множества зафиксированных на бескрайних просторах вселенной гипергигантов особо можно выделить три из них.

UY Щита

UY Щита не поразит вас своей массой, которая составляет 10 солнечных, однако вы будете удивлены её колоссальными размерами - около 1500 солнечных радиусов. Расстояние до UY Щита составляет 9500 световых лет, и на таком удаление сложно сказать точный радиус звезды, но астрономы предполагают, что во время пульсаций он может увеличиваться до 2000 солнечных радиусов! Если бы такого гиганта поместили в центр Солнечной системе, то он бы поглотил все пространство, включая орбиту Юпитера вместе с самой планетой. Объем же этого гипергиганта в 5 млрд. раз превышает объем Солнца.

UY Щита расположена на расстоянии почти десять тысяч световых лет от Солнечной системы, но благодаря тому, что звезда является одной из наиболее ярких среди обнаруженных, её можно без проблем увидеть с Земли в обычный любительский телескоп, а в особо благоприятных условиях невооруженным глазом. Кстати, если бы UY Щита не была окружена большим облаком пыли, то данная звезда была бы пятым самым ярким объект на ночном небе, тогда как сейчас - одиннадцатым.

UY Щита в созвездии Щита

NML Лебедя

Звезда NML Лебедя - настоящий рекордсмен с радиусом, равным 1650 солнечных радиус. Во время пульсаций звезды радиус может достигать около 2700 солнечных радиусов! Если поместить этот гипергигант в центр Солнечной системы, то его фотосфера выйдет далеко за пределы орбиты Юпитера, покрывая половину расстояния до Сатурна.

Фотография группы звезд Лебедь OB2

Звезда NML Лебедя, находящаяся в созвездии Лебедь на расстоянии 5300 световых лет от Земли - самая большая звезда, известная астрономии на текущий момент. Однако с уверенностью можно сказать, что дальнейшее исследование космоса принесет новые открытия и рекорды.

R136a1

Самая большая звезда не всегда будет самой тяжелой, и наоборот, самая тяжелая звезда вовсе не должна быть и самой большой. Это легко доказывает звезда под красивым названием R136a1. Расположенная в Большом Магеллановом Облаке на расстоянии 165 000 световых лет от Земли, её масса составляет 265 солнечных масс, что является абсолютным рекордом на данный момент, тогда как её радиус составляет "всего" 31 солнечный радиус. Огромные запасы топлива внутри этого гипергиганта и крайне высокая плотность вещества позволяют R136a1 испускать в 10 млн. раз больше света, чем Солнце, что делает её самой яркой и мощной из обнаруженных звезд на сегодняшний день.

Фотография звезды R136a1

Из-за массы, высокой светимости, накала поверхности и сильных звездных ветров, R136a1 причисляют к звездам класса Вольфа-Райе. Причислению в эту группу поспособствовал и состав светила, богатый тяжелыми элементами, особенно кислородом, углеродом и азотом. Однако R136a1 не совсем типичная звезда ВР. Большинство светил класса - это старые тяжелые звезды, в которых термоядерное "горение" перешло на гелий. А внутри R136a1 все еще длится ядерный синтез на основании водорода

Экстремальная яркость звезды R136a1

Главной особенностью R136a1 является невероятно сильная яркость - ее абсолютная светимость, по максимальным расчётам, достигает 8,7 миллиона солнечных яркостей! Большую яркость не имеет ни одна звезда в мире. За 5 секунд R136a1 выделяет столько же энергии, сколько наше Солнце излучает целый год!

В первую очередь стоит отметить, что общую яркость звезды определяют не только по спектру света, который видит человеческий глаз.

Болометрическая абсолютная звездная величина R136a1, которая включает в себя невидимые диапазоны излучения, составляет -12,5 (чем меньше показатель - тем ярче излучения), когда в видимом диапазоне абсолютная величина колеблется около -7,4. Но и видимой яркости R136a1 хватает, чтобы перебивать наше Солнце. Если звезда-рекордсмен заменит в Солнечной системе наше светило, она будет в два раза больше на небе, и почти в 100 тысяч раз ярче. И даже на расстоянии в десять парсек, R136a1 в ночном небе была бы размером в половину Луны.

Цифры цифрами - но что значит такая высокая светимость? Рассмотрим на примере нашей планетной системы. Если интенсивность излучения Солнца вырастет всего на десятую часть, жизнь на нашей планете станет возможной только на полюсах. При росте яркости в 40% Земля станет напоминать Венеру. Стоит ли говорить, что сделает с нашей планетой излучение R136a1, которое сильнее солнечного в сотни тысяч раз?

При этом мы не учитывали невидимые человеческим глазом спектры излучения, о которых было сказано выше - а на них приходится 99% от светимости звезды-гиганта. Звезда R136a1 больше всего энергии "вкладывает" в ультрафиолетовые и рентгеновские лучи. Это вызвано высокой температурой звезды - из-за нее цвет поверхности светила приобретает насыщенные голубые оттенки. Длина световой волны, покидающей такую среду, очень короткая - настолько, что свет покидает видимый диапазон. Более холодные звезды имеют белые, желтые и красные оттенки цвета. звезда яркость астрономия

Последствия высокой светимости

Уровень излучаемой R136a1 энергии чрезвычайно большой, настолько большой, что разрушает целый ряд физических взаимодействий, удерживающих баланс - и звезда становится очень неустойчивой.

Поэтому титул самой тяжелой звезды будет оставаться за R136a1 недолго - по крайней мере, в космических масштабах. Излучение звезды и ее температура настолько сильны, что преодолевают силу гравитации, сдерживающую материю R136a1 вместе. Это порождает мощные звездные ветры, скорость которых достигает 2,5 тысячи километров в секунду. Ежегодно R136a1 теряет 0,0005 солнечной массы в год - в миллиард раз больше, чем наше светило!

Масса и большая мощность излучения также влияют на механизм доставки энергии звезды из глубин наружу. В массивных звездах, от ядра и почти до самой поверхности излучение поднимается при помощи конвекции - процесса перемещения более горячего вещества в верхние слои. Такой же механизм у обычного кипения воды. Но так как энергия R136a1 чрезвычайно высока, конвекция вырывает атомы гелия и азота из ядра и выбрасывает их наружу в виде протуберанцев и солнечного ветра. Именно поэтому состав спектра R136a1 схож со спектром звезд Вольфа-Райе, хотя фактический состав и физические процессы у них разнятся.

Темное будущее самой яркой звезды

Если произвести несложные расчеты, становится ясно - за 1,7 миллиона лет своего существования R136a1 потеряла материала весом в 50 Солнц. Если так продолжится и дальше, звезда просуществует в текущем режиме еще 2 миллиона лет, ужавшись в величине до 70-80 масс Солнца.

Однако все не так просто как кажется. Ученые строят прогнозы развития звезд, базируясь на наблюдениях за Солнцем и ближайшими светилами. Стоит отметить, что предсказывать будущее развитие в астрономов получается хорошо - особенно когда это касается звезд Главной последовательности, или типичных гигантов.

Но с этот подход R136a1 не работает - столь массивная звезда является беспрецедентной в астрономии. Имеет значение не только масса, которая превышает предел при натуральном формировании звезды - то есть, при сборе материала из туманности. Сила излучения R136a1 буквально рвет ее на части. Астрономы предполагают, что R136a1 могла образоваться только впоследствии слияния двух или нескольких звезд меньших размеров - недаром скопление R136 считается очень тесным.

Сценарии смерти R136a1

Поэтому астрофизикам остается только гадать о дальнейшей эволюции звезды. Однако текущий опыт ученых позволяет сказать точно - R136a1 в конце своей жизни взорвется сверхновой. Дело в том, что любая звезда, в которой загорелся гелий и образовалось массивное ядро из углерода, кислорода и элементов потяжелее, не сможет просто отделаться от сил гравитации и превратиться в медленно охлаждающийся остов, белый карлик. Накопившейся энергии необходимо вырваться наружу.

Как уже наверняка знают наши читатели, после сверхновой светило превращается либо в нейтронную звезду, либо в черную дыру. Что из этого ждет R136a1? Так как ее ядро будет не просто углеродно-кислородным, а даже железным, она сможет стать только черной дырой - масса остатки R136a1 будет намного больше верхнего предела для нейтронной звезды. Обычно превращение в черную дыру происходит без видимого взрыва. Однако громадная R136a1 сможет выбросить наружу немало изотопа никеля 56Ni. Это вызовет вспышку громадной светимости, гиперновую - ее можно будет увидеть даже с Земли.

К счастью, эта гиперновая произойдет на безопасном расстоянии от нас. Ибо похожая вспышка, произошедшая 450 миллионов лет назад на расстоянии 6 тысяч световых лет, уничтожила 60% живших на планете существ. Это событие известно также как ордовикско-силурийское вымирание.

Заключение

Глядя на ночное небо, покрытое дрожащими точками далёких звёзд. Очень трудно осознать огромную разницу в их размерах, достигающую многих порядков. Две соседних точки могут оказаться как малыми телами, так и Галактиками. Находящимися друг от друга на миллионах световых лет. Астрономам известны поразительные монстры и совсем крошки как самая маленькая звезда. Рядом с которыми даже наша планета выглядит не такой уж песчинкой.

Одним из популярных сегодня способов подачи информации является составление рейтингов - выяснение самого высокого в мире человека, самой длинной реки, самого старого дерева и т.д. Существуют такие рейтинги и в мире астрономии - науки о звездах.

Список литературы

1. http://www.vseznaika.org/kosmos/samaya-bolshaya-zvezda-vo-vselennoj/ - Соцэнципклопедия.

2. http://milogiya2007.ru/news/Samaya-tyazhelaya-zvezda.html "- Новости науки

3. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BA%D1%80%D1%83%D0%BF%D0%BD%D0%B5%D0%B9%D1%88%D0%B8%D1%85_%D0%B7%D0%B2%D1%91%D0%B7%D0%B4 - Википедия

4. Ирина Позднякова "Большой атлас Вселенной - 2017,ЭКСМО

5. Сергей Попов "Суперобъекты. Звезды размером с город" - Альпина Диджитал, 2016

Размещено на Allbest.ru