Žvaigždžių milžinės — apibrėžimas, klasifikacija ir savybės

Žvaigždžių milžinės — aiškus apibrėžimas, klasifikacija ir savybės: sužinokite skirtumus, evoliuciją ir ypatybes nuo raudonųjų iki mėlynųjų milžinių.

Žvaigždė milžinė - tai žvaigždė, kurios spindulys ir šviesis yra daug didesni nei pagrindinės sekos žvaigždės, turinčios tokią pačią paviršiaus temperatūrą.

Tokio apibrėžimo prasmė kyla iš to, kad spindulys ir šviesis nėra nepriklausomi parametrai: pagal Stefan–Bolcmano dėsnį žvaigždės ryškumas priklauso nuo jos spindulio ir paviršiaus temperatūros (L ∝ R²T⁴). Todėl žvaigždė, kurios temperatūra yra panaši į pagrindinės sekos žvaigždės, bet žymiai didesnis spindulys, bus žymiai šviesesnė ir priskiriama milžinių klasei. Milžinės dažnai turi gerokai mažesnį paviršinį gravitacinį pagreitį nei pagrindinės sekos žvaigždės, dėl to jų spektruose matomi siauresni ar specifiniai linijų profiliai, o atmosferos sluoksniai būna išplėtę ir retėjančios.

Žvaigždžių milžinių skersmuo iki kelių šimtų kartų didesnis už Saulės skersmenį ir nuo 10 iki kelių tūkstančių kartų ryškesnis už Saulę. Jos negyvena taip ilgai kaip dauguma pagrindinės sekos žvaigždžių. Žvaigždės, dar šviesesnės už milžines, vadinamos superdidvyriais ir hiperdidvyriais.

Dėl didelio spindulio ir mažo paviršinio tankio milžinės dažnai pasižymi intensyvesniu masės netekimu per žvaigždinį vėją, gali būti pulsacinės (pvz., Mira tipo arba Cepheidės), o vėlesnėse evoliucijos stadijose — formuoti planetinių dulkių apvalkalus ir sudaryti didelius apvalkalus bei plazmos zonas aplink save. Masyvesnės milžinės per trumpą laiko tarpą pereina per įvairias karštumo ir ryškumo stadijas, tapdamos superdidvyriais ar hiperdidvyriais prieš sprogimą supernova.

Klasifikacija

Milžinių klasės žvaigždžių yra labai įvairių, o tam tikriems tipams nustatyti dažnai naudojami skirstymai. Astronomai vartoja tokius terminus: subdidžiosios milžinės, ryškiosios milžinės, raudonosios milžinės, geltonosios milžinės ir mėlynosios milžinės.

• Luminosity classes: H. Russelas ir A. Morganas sukūrė spektrinių šviesio klasių sistemą (I–V): I — superdidvyriai (Ia, Iab, Ib), II — ryškiosios milžinės (bright giants), III — milžinės (giants), IV — submilžinės (subgiants), V — pagrindinės sekos žvaigždės. Pagal spektrą ir linijų stiprumą nustatomas ir žvaigždės lygis.
• Spalvinės / temperatūros rūšys: raudonosios milžinės (vėsios, didelis spindulys), geltonosios (tarpinės temperatūros, gali būti Cepheidės tipo kintamosios), mėlynosios milžinės (karštos, trumpą laiką gyvuojančios, dažnai masyvios).
• Evoliucinės stadijos: submilžinė → raudonasis milžinas ant Raudonosios milžinių šakos (RGB) → horizontali arba Helio degimo stadija → asimptotinė milžinių linija (AGB) → planetinė ūkas / baltasis nykštukas (mažesnėms masėms) arba supernova (masyvioms).

Fizinės ir observacinės savybės

• Spindulys ir tūris: milžinės turi labai didelį spindulį — tiek, kad jų paviršius gali būti šimtus kartų toliau nuo centro negu Saulės, o tūris yra milžiniškas.
• Temperatūra ir spalva: raudonosios milžinės turi žemas paviršiaus temperatūras (~2 000–4 000 K), geltonosios apie 4 000–6 000 K, mėlynosios ir karštosios — virš 10 000 K.
• Paviršiaus gravitacija: ženkliai mažesnė nei pagrindinėje sekos — tai paveikia spektrines linijas ir masės netekimo intensyvumą.
• Masės netekimas ir vėjas: daug milžinių praranda materiją per stiprius vėjus; AGB stadijoje formuojasi intensyvios dulkės ir molekuliniai apvalkalai.
• Pulsacijos ir kintamumas: kai kurios milžinės yra kintamosios žvaigždės (Mira, cepheidės), kurių ryškumas reguliariai kinta dėl pulsacijų.
• Aukšta šviesis: dėl didelio spindulio net ir vėsi raudonoji milžinė gali būti labai ryški bolometriškai.

Evoliucija

Milžinės atsiranda, kai žvaigždė išeina iš pagrindinės sekos dėl kuro (vandenilio) išeikvojimo branduolyje. Tolimesnė raida priklauso nuo pradinės masės:

• Mažesnės masės (iki ~8 M☉): jos tampa raudonaisiais milžinais, dega vandenilis apvalkale, vėliau įvyksta helio degimas branduolyje (kartais per helio „pliūpsnį“), po to — AGB stadija su masės netekimu ir galutiniu baltuoju nykštuku.
• Masyvesnės žvaigždės: pereina per įvairias karštesnes ir vėsesnes stadijas, gali virsti superdidvyriais ar hiperdidvyriais ir baigti savo gyvavimą supernova, palikdamos neutroninę žvaigždę arba juodąją skylę.

Stebėjimo metodai ir reikšmė

• Milžinių savybės nustatomos spektrine analizė, fotometrija, interferometrija (tiesioginis disko dydžio matavimas) ir asteroseizmologija (vidinių pulsacijų tyrimas).
• Cepheidės tipo žvaigždžių milžinės yra svarbūs kosminių atstumų rodikliai (periodo–šviesio ryšys), todėl milžinės vaidina pamatinį vaidmenį astronomijos matavimuose.
• Milžinių masės netekimas ir cheminis grąžinimas į tarpžvaigždinę terpę formuoja galaktinę chemiją ir ateinančių kartų žvaigždžių sudėtį.

Pavyzdžiai

Žinomi milžinių ir supermilžinių pavyzdžiai — Betelgeuse (raudonoji supermilžinė), Antares, Arcturus (oranžinė milžinė), Aldebaran (raudona milžinė), taip pat karštos mėlynos milžinės ir superdidvyriai, tokie kaip Rigel ar Deneb. Šios žvaigždės yra lengvai stebimos ir svarbios tiek profesionaliam, tiek mėgėjiškam stebėjimui.

Santrauka: milžinės — tai žvaigždės, kurių didelis spindulys ir didelis šviesis jas atskiria nuo pagrindinės sekos. Jos pasireiškia įvairiomis spalvomis, struktūromis ir evoliucinėmis trajektorijomis; jų tyrimai padeda suprasti žvaigždžių gyvavimo ciklus, galaktinę evoliuciją ir kosminių atstumų matavimus.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra milžiniška žvaigždė?

K: Kokio dydžio gali būti žvaigždės milžinės, palyginti su Saule?

K: Kokio ryškumo žvaigždės milžinės gali būti, palyginti su Saule?

K: Ar milžiniškos žvaigždės gyvuoja ilgiau nei dauguma pagrindinės sekos žvaigždžių?

K: Kas yra supergarsenybės ir hipergarsenybės?

K: Ar karšta, švytinti pagrindinės sekos žvaigždė gali būti vadinama milžine?

K: Kokie yra kai kurie milžinių klasės žvaigždžių poskyriai?

Paieška pagal raidę