Таємничий Всесвіт. Зорі

Зоря - масивне гаряче космічне тіло, яке випромінює світло і має всередині джерело енергії. У її надрах відбуваються або відбувалися екзотермічні термоядерні реакції.  
Хоча всі зорі мають  однаковий вигляд, але їхні фізичні характеристики: світність, температура, радіус, густина — суттєво різняться між собою.   Сонце за своїми параметрами належить до жовтих зір, які перебувають у стані рівноваги і не змінюють своїх розмірів протягом мільярдів років.

У космосі існують зорі-гіганти, які у тисячі разів більші, ніж Сонце, і зорі-карлики, радіус яких менший, ніж радіус Землі. 

Для визначення відстаней до зір астрономи вимірюють річні паралакси, які пов’язані

з орбітальним рухом Землі навколо Сонця.

   Відстань від Землі до зорі визначається з прямокутного трикутника CBS:

r = 1a.o./sinp   Відстань до зір вимірюють у світлових роках, але астрономи ще використовують одиницю парсек (пк), для якої річний паралакс p = 1" (парсек — скорочення від паралакс-секунда).

1 пк ≈ 3,26 св. року.    
За допомогою наземної та орбітальної астрономічної апаратури визначено паралакси понад 100000 зір. 
Характеристикою блиску зорі є видима зоряна величина. Вона залежить як від світності зорі, так і від відстані до неї.  Дуже потужна зоря, але віддалена, тьмяніша, ніж порівняно близька зоря, яка випромінює не так інтенсивно.  

Абсолютна зоряна величина (М) - зоряна величина, яку мала б зоря, перебуваючи від спостерігача на відстані 10 пк (32,6 св.р.).  

За світністю зорі поділяються на надгіганти, гіганти та карлики.  Надгігантами є, наприклад, слабка на вигляд дзета Скорпіона (m=4,9; M=-9,4), яка випромінює в 480000 разів потужніше, ніж Сонце; зоря Бетельгейзе (альфа Оріона, m=0,42; M=-6,1), потужніша за наше світило в 21300 разів.  

Світність Альдебарана та Арктура у 100 разів більша, ніж сонячна. Це гіганти. Сонце належить до карликових зір. Є зорі значно слабші, наприклад, найближча до нас Проксима Кентавра випромінює енергії у 18000 разів менше, ніж Сонце.  Карликових зір у природі значно більше, ніж гігантів та надгігантів. Із 40 найближчих до Землі зір лише три потужніші, ніж Сонце. 
Розміри зір також різноманітні. Надгіганти в тисячі разів більші за Сонце, а діаметри нейтронних зір дорівнюють кільком десяткам кільметрів. Наприклад, радіус зорі Бетельгейзе (R=4,65 а.о.) майже дорівнює радіусу орбіти Юпітера . 

Світність зір залежить не тільки від розмірів, але й від нагрітості їхніх поверхонь.  За незначним винятком, температура зір лежить у межах від 2500 до 30000 К.  Сучасна класифікація зоряних спектрів називається Гарвардською й використовується дотепер О - В - A - F- G - K - M.  Класи О, В, А називають ранніми, або гарячими; F i G - сонячними; К, М - холодними, або пізніми. 
Від температури зорі залежить не тільки її спектр, а й колір. Холодніші зорі мають червоний колір, дуже нагріті - блакитні.  Білою виглядає зоря, яка з однаковою інтенсивністю випромінює світло всіх довжин хвиль. 
На початку ХХ ст. датський астроном Е.Герцшпрунг(1873-1967) та американський астроном Г.Рессел(1877-1957) незалежно один від одного проводили дослідження світності та спектрів зір.  Виявлену закономірність зручно подати на діаграмі "спектр - світність" ( або діаграмі Герцшпрунга - Рессела). Якщо на вертикальній осі відкласти світність L (або абсолютну зоряну величину М), на горизонтальній - спектральний клас (або температуру Т), зорі зображати точками, то виявиться, що вони розташуються не хаотично, а утворюють певні лінії (смуги) чи послідовності. 

Якщо дві зорі видно поряд на небесній сфері, але насправді між ними величезні відстані й жодного зв'язку немає, тоїх називають оптично-подвійними. Прикладом є пара Міцар та Алькар із сузір'я Великої Ведмедиці.
Кратними (фізичними подвійними) називають системи двох зір, які об'єднані силами всесвітнього тяжіння й обертаються навколо спільного центра мас. У Галактиці близько половини зір об'єднані в кратні системи.  Якщо кількість зір перевищує 10, то говорять про зоряне скупчення.

 Якщо подвійність можна помітити в телескоп, то такі зорі називають візуально-подвійними.  Існують зорі, подвійність яких можна виявити лише за допомогою спектрограм, бо їх компоненти розташовані так близько, що навіть у найпотужніший телескоп неможливо виявити бінарність цих об'єктів. Ці зорі називають спектрально-подвійними.
  Якщо візуально нероздільні компоненти регулярно закривають один одного, що спричиняє періодичну зміну потоку випромінювання, яке надходить до нас, то такі подвійні зорі називають затемнювано-подвійними.
Окрім фізичних зоряних пар, у природі існують потрійні,чотирикратні та інші зорі.
Науковці вважають, щоу Всесвіті близько 30% зір одинарні 50% - подвійні, 20% - входять у системи з кратністю 3 і вище.

Фізичні змінні зорі - це зорі, зміна блиску яких зумовлена процесами, що відбуваються у їхніх надрах. Фізичні змінні зорі поділяються на групи:
1) пульсуючі;
2) спалахуючі : нові та наднові.
Найвідомішими серед пульсуючих змінних зір є цефеїди, які дістали назву від однієї з найтиповіших представниць - зорі дельта Цефея. Її змінність було відкрито ще 1784 року англійським астрономом Дж.Гудрайком.
Новими називають зорі, світність яких раптово зростає в тисячі й навіть мільйони разів. За кілька днів блиск зорі відчутно збільшується, а потім протягом кількох років зменшується до нормальних значень. Науковці з'ясували, що всі нові є подвійними системами. Білий карлик і звичайна зоря, трохи менша за Сонце, утворюють тісну пару.

Через надзвичайну близькість компонентів виникає потік газу з поверхні звичайної зорі на поверхню білого карлика. Маса й температура утвореної оболонки білого карлика зростають, і, коли вони досягають критичного значення, розпочинається термоядерний вибух ( в оболонці з  водню синтезується гелій). При цьому білий карлик "скидає" із себе оболонку, яка зі значною швидкістю (до 1000 км/с) розлітається в простір. Після спалаху процес перетікання речовини на білий карлик відновлюється.
Явище незрівнянно більшого масштабу - спалах наднової зорі. Адже її блиск під час спалаху збільшується на десятки зоряних величин упродовж кількох діб. У максимумі блиску світність наднових перевищує сонячну в мільярди разів.

Під час вибуху наднова скидає свою оболонку, яка далі розширюється зі швидкістю від 5000 до 20000 км/с та через деякий час спостерігається у вигляді туманності специфічної форми. Найвиразнішою серед них є Крабоподібна туманність у сузір'ї Тільця, яка є одним з найпотужніших джерел радіовипромінювання в нашій Галактиці. Загалом у Галактиці виявлено понад 100 спалахів наднових.