Диаграмма Герцшпрунга

Диаграмма Герцшпрунга - Рассела

диаграмма спектр светимость

Астрономия - самая древняя наука о Вселенной, изучающая расположение, движение, структуру, происхождение и развитие небесных тел. Эта наука возникла из-за практических потребностей человека. Ещё в глубокой древности люди заметили связь между движением небесных тел и периодическим изменением погоды. В те времена астрономия была перемешана с астрологией. Земледельцы определяли наступление времён года по расположению звёзд и созвездий. Кочевые племена ориентировались по Солнцу и звёздам. Астрономия успешно развивалась в Древнем Вавилоне, Египте, Китае и Индии. К началу 19 века у людей появились очень огромные знания о космосе. Люди уже знали, что им нужно классифицировать эту информацию. В начале 20 века датский астроном Эйнар Герцшпрунг предложил независимо от Генри Рассела диаграмму, которую сейчас называют Диаграмма Герцшпрунга-Рассела.

Биография

Эйнар Герцшпрунг – датский астроном, родился 8 октября 1873 года. В Фредериксборге возле Копенгагена. Учился в Копенгагенском политехническом институте, в котором получил специальность инженера-химика. По окончанию института в 1898 в течении 3 лет работал в Петербурге. Вернувшись на родину, начал изучать астрономию и одновременно проводил фотографические наблюдения в обсерватории Копенгагенского университета и небольшой обсерватории “Урания”. Его исследования впечатлили директора небольшой Потсдамской обсерватории. Имя Герцшпрунга вошло в историю астрономии благодаря исследованиям 1905-1907 в Копенгагене и затем в Потсдаме, когда он построил диаграмму зависимости видимой звёздной величины от показателя цвета в скоплениях Плеяды и Гиады. Дал надёжные оценки расстояния до Малого Магелланова Облака, показав, что многие переменные звёзды в нём являются цефеидами, так же определил, что Полярная звезда является цефеидой. Умер Герцшпрунг 21 октября 1967 года в Роксилле. В честь астронома назван кратер на луне.

Генри Рассел – американский астроном, родился 25 октября 1877 года родился в Ойстер-Бей штат Нью-Йорк в семье священника. Учился в Принстонском университете. Позже сменил своего учителя К. Юнга на должности профессора вплоть до 1947 года. На протяжении долгого времени занимался исследованиями связи между спектрами звёзд и их светимостью с целью разобраться, как эволюционируют светила. В 1913 независимо от Герцшпрунга построил диаграмму, связывающую спектральные характеристики и светимость звёзд по результатам изучения снимков, полученных им на фотопластинках в обсерватории Принстонского университета. К сожалению астроном вывел неверное утверждение, что звёзды появляются в виде красных гигантов и со временем вырождаются в белых карликов. В 1913 – 1914 сформулировал концепцию звёздной эволюции, согласно которой источником энергии звезды является её гравитационное сжатие, позже в 1920 учёный пересмотрел свою теорию, предположив существование у звёзд иных источников энергии. В 1925 году был награждён Медалью Кэтрин Брюс. С 1947 работал в Гарвардской обсерватории. В честь учёного названа малая планета. Генри Рассел умер 18 февраля 1957 года в городе Принстон штат Нью-Джерси.

Диаграмма

Диаграмма Герцшпрунга-Рассела – диаграмма рассеяния, используемая в астрономии, которая представляет зависимость между абсолютной звёздной величиной и спектральным классом, либо между другими тесно связанными характеристиками. В верхней левой части диаграммы всегда оказываются яркие горячие звёзды, а в правой нижней холодные тусклые.

Точки, соответствующие звёздам, на диаграмме оказываются распределены не равномерно, а сосредоточены в 4 местах:
1 - Главная последовательность
2 - Сверхгиганты
3 - Гиганты
4 - Белые карлики

Главная последовательность – это область, образованная звёздами на стадии эволюции, в эту область попадают звёзды, у которых единственный источник энергии – это термоядерная реакция синтеза гелия из водорода, идущие в ядре. В этот момент возраст звезды считается нулевым и находится она на так называемой начальной главной последовательности. Когда звезда исчерпывает водород, то она становится немного ярче, и отходит от начальной главной последовательности. И когда в ядре не остаётся водорода, звезда покидает главную последовательность. На диаграмме Герцшпрунга-Рассела главная последовательность проходит по диагонали из верхнего левого угла в правый нижний угол. Таким образом, значения масс, размеров, температур и светимостей тесно связаны между друг другом и лежат в широком диапазоне.

Сверхгиганты – наиболее яркие и массивные звёзды, их светимость может превышать светимость солнца в миллионы раз, а радиус в тысячи. Эти звёзды занимают верхнюю правую часть диаграммы Герцшпрунга-Рассела и составляют 1 класс светимости. У них наблюдается сильный звёздный ветер и практически все они переменны. Сверхгиганты являются самыми молодыми и короткоживущими звёздами. Они отличаются от менее массивных звёзд ходом своей эволюции. Сверхгиганты способны поддерживать в своих недрах такие термоядерные реакции, для которых необходимы высокие температуры и плотности, и синтезировать тяжёлые элементы, вплоть до железа. Когда звезда коллапсирует, выделяется большое количество энергии и наблюдается взрыв сверхновой 2 типа, а от звезды остаётся нейтронная звезда или чёрная дыра.

Гиганты – звёзды с большим радиусом и высокой светимостью. Обычно гиганты имеют радиусы от 10 до 100 солнечных радиусов и светимости от 10 до 1000 светимостей солнца. В Йеркской спектральной классификации такие звёзды имеют спектральные классы 2 и 3. Сам термин звезда-гигант ввёл датский астроном Эйнар Герцшпрунг в 1906 году. После стадии главной последовательности, когда звезда израсходовала водород в ядре, и некоторого его сжатия, в нём начинается реакция горения гелия.

Белые карлики – звёзды, состоящие из электронной плазмы, лишённые источников термоядерной энергии и светящиеся благодаря своей тепловой энергии, постепенно остывая в течении миллиардов лет. Ближайший известный белый карлик – Сириус В, находящийся на расстоянии 8,6 световых лет. В настоящее время белые карлики занимают от 3 до 10 % звёздного населения нашей галактики. Белые карлики образуются в процессе эволюции звёзд, чья масса недостаточна для становления нейтронной звездой, а именно не превышают 10 масс солнца.

Характеристики

Всего на диаграмме имеется 5 характеристик:
   1 – Температура звёзд
   2 – Светимость звёзд
   3 – Абсолютная звёздная величина
   4 – Спектральные классы
   5 – Диаметры

Температура звёзд – от температуры звезды зависит её цвет, самые горячие звёзды — белого и голубого цвета, их температура от 7500 до 60000 ℃. Температура жёлтых звёзд от 5000 до 7500 ℃. Температура красных звёзд — от 2000 до 3500 ℃.

Светимость звёзд – в астрономии светимость - это полная энергия, излучаемая астрономическим объектом в единицу времени.

Абсолютная звёздная величина – физическая величина, характеризующая блеск астрономического объекта для наблюдателя, находящегося на некотором стандартном расстоянии от объекта. Использование абсолютной звёздной величины позволяет сравнить действительную, а не наблюдаемую светимость объекта.

Спектральные классы – спектральный класс звезды определяется по наличию и интенсивности различных линий поглощения в спектре звезды, которые возникают в результате переходов электронов между определёнными уровнями энергии.

Диаметры - звёзды имеют диаметры от тысячи до миллиарда километров. На диаграмме диаметры звёзд сравниваются с диаметром Солнца.