Звезды: их строение, жизнь и смерть| предыдущая |
Главная последовательность
Главная последовательность (ГП) - наиболее населенная область на диаграмме Гецшпрунга - Рессела (ГР). Основная масса звезд на диаграмме ГР расположена вдоль диагонали на полосе, идущей от правого нижнего угла диаграммы в левый верхний угол. Эта полоса и называется главной последовательностью.
Нижний правый угол занят холодными звездами с малой светимостью и малой массой, начиная со звезд порядка 0.08 солнечной массы, а верхний левый угол занимают горячие звезды, имеющие массу порядка 60-100 солнечных масс и большую светимость (вопрос об устойчивости звезд с массами больше 60-120Мsun остается открытым, хотя, по-видимому, в последнее время имеются наблюдения таких звезд).
Фаза эволюции, соответствующая главной последовательности, связана с выделением энергии в процессе превращения водорода в гелий, и так как все звезды ГП имеют один источник энергии, то положение звезды на диаграмме ГР определяется ее массой и в малой степени химическим составом.
Основное время жизни звезда проводит на главной последовательности и поэтому главная последовательность - наиболее населенная группа на диаграмме ГР (до 90% всех звезд лежат на ней).
Главная последовательность
Основные соотношения, справедливые для звезд главной последовательности
- Радиус, R (см.)
- Радиус фотосферы звезды
- Светимость, L (эрг/c)
- Полное электромагнитное излучение звезды в единицу времени
- Эффективная температура, Teff (К)
- Такая температура фотосферы, которая обеспечит полную светимость звезды по Планковскому закону чернотельного излучения.
Светимость звезды пропорциональна ее эффективной температуре и площади поверхности.
,где 
- постоянная Стефана-Больцмана.
Зависимость масса-светимость для главной последовательности
Для звезд главной последовательности существует апроксимационное соотношение, известное как зависимость масса-светимость. Это соотношение было выведено из наблюдательного определения масс и светимостей звезд главной последовательности, но оно также подтверждается расчетами звездных моделей для звезд ГП. Светимость звезды грубо пропорциональна ее массе в степени 3.5 или 4:
Таким образом, звезда в два раза массивней Солнца имеет светимость в 11 раз большую, чем Солнце. Наиболее массивные звезды главной последовательности примерно в 60 раз массивней Солнца. Это соответствует светимости почти в миллион раз больше солнечной.
Для наиболее массивных звезд L~M.
Время жизни на главной последовательности
Звезды проводят большую часть своей жизни на главной последовательности. В общем, более массивные звезды живут более быстрой жизнью, чем менее массивные. Казалось бы, что звезды, имеющие большее количество водорода для горения должны были бы расходовать его дольше, но это не так, потому что они используют свои ресурсы быстрее.
Оценим время жизни звезды на ГП. Упрощенно, оно равно отношению энергии, которая может быть излучена к выделению звездой энергии в единицу времени (это светимость L).
Энергия, излучаемая звездой за время t, равна произведению светимости на это время:
Согласно уравнению Эйнштейна:
Комбинируя эти два выражения, получаем:
учитывая закон масса-светимость, получаем:
или в солнечных единицах:
Таким образом, если расчетное время жизни Солнца на главной последовательности составляет 1010 лет, то звезда в 10 раз массивней Солнца будет жить в 1000 раз меньше т.е. 107 лет. Так как для наиболее массивных звезд L~M, то по мере увеличения их массы время жизни перестает увеличиваться и стремится к величине ~3.5 млн. лет, что очень мало по космическим масштабам.
Поверхностная температура, светимость и время жизни для звезд главной последовательности
Таблица звезд главной последовательности
|
спектральный класс
|
звезда
|
температура (К)
|
светимость (L/Lsun)
|
масса (M/Msun)
|
радиус (R/Rsun)
|
| O9.5 |  Ориона С |
33,000 | 30,000 | 18.0 | 5.90 |
| B0 | Южного Креста |
30,000 | 16,000 | 16.0 | 5.70 |
| B2 | Спика | 22,000 | 8,300 | 10.5 | 5.10 |
| B5 | Ахернар | 15,000 | 750 | 5.40 | 3.70 |
| B8 | Регул | 12,500 | 130 | 3.50 | 2.70 |
| A0 | Сириус А | 9,500 | 63 | 2.60 | 2.30 |
| A2 | Фомальгаут | 9,000 | 40 | 2.20 | 2.00 |
| A5 | Альтаир | 8,700 | 24 | 1.90 | 1.80 |
| F5 | Процион | 6,400 | 4,0 | 1.35 | 1.20 |
| G0 |  Центавра A |
5,900 | 1.45 | 1.08 | 1.05 |
| G2 | Солнце | 5800 | 1.000 | 1.00 | 1.00 |
| G5 |  Кассиопеи |
5,600 | 0.70 | 0.95 | 0.91 |
| G8 |  Кита |
5,300 | 0.44 | 0.85 | 0.87 |
| K0 | Поллукс | 5,100 | 0.36 | 0.83 | 0.83 |
| K2 |  Эридана |
4,830 | 0.28 | 0.78 | 0.79 |
| K5 | Центавра B |
4,370 | 0.18 | 0.68 | 0.74 |
| M2 | Лаланд 21185 | 3,400 | 0.03 | 0.33 | 0.36 |
| M4 | Росс 128 | 3,200 | 0.0005 | 0.20 | 0.21 |
| M6 | Вольф 359 | 3,000 | 0.0002 | 0.10 | 0.12 |
Строение звезд главной последовательности
И.Миронова
| предыдущая |
|
Публикации с ключевыми словами:
Сверхновые - звезды - сверхгигант - нейтронные звезды - красный гигант - бурый карлик - диаграмма Герцшпрунга-Рессела - белый карлик - Эволюция звезд - термоядерные реакции - вырожденный газ - гидростатическое равновесие - конвекция - лучистый перенос - главная последовательность - эволюционный трек звезды - карлики
Публикации со словами: Сверхновые - звезды - сверхгигант - нейтронные звезды - красный гигант - бурый карлик - диаграмма Герцшпрунга-Рессела - белый карлик - Эволюция звезд - термоядерные реакции - вырожденный газ - гидростатическое равновесие - конвекция - лучистый перенос - главная последовательность - эволюционный трек звезды - карлики | |
См. также:
Все публикации на ту же тему >> | |
