Герцшпрунга - Ресселла диаграмма. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Герцшпрунга - Ресселла диаграмма - графич. изображение зависимости абс. звёздная величина - спектральный класс звёзд. Вместо спектрального класса в качестве координаты на графике могут использоваться показатель цвета или эффективная температура звезды, а вместо абс. звёздной величины - светимость звезды. Спектральный класс и показатель цвета определяются в основном температурой звезды. Следовательно, положение звезды на диаграмме Герцшпрунга - Ресселла характеризует соотношение между её важнейшими наблюдаемыми параметрами - температурой и светимостью. Это соотношение зависит от хим. состава, массы и возраста звёзд, поэтому исследование диаграммы Герцшпрунга - Ресселла. является важнейшим источником сведений об эволюции звёзд.

Рис. 1. Положение на диаграмме Герцшпрунга - Ресселла стационарных звёзд, расстояния до которых известны.

Название диаграммы Герцшпрунга - Ресселла связано с именами Э. Герцшпрунга (E. Hertzsprung), к-рый в 1905-07 построил первую диаграмму видимая звёздная величина - показатель цвета для звёзд в скоплениях Плеяды и Гиады, и Г. Ресселла (H. Russell), который в 1914 опубликовал первую диаграмму спектральный класс - абс. звёздная величина.

На рис. 1 и 2 приведены диаграммы Герцшпрунга - Ресселла для звёзд с известными расстояниями до них и спектральными классами. Абсолютное большинство звёзд находится в пределах полосы, пересекающей диаграмму по диагонали. Эту полосу наз. главной последовательностью (ГП) или последовательностью нормальных карликов. Вторая по населённости область - красных гигантов и сверхгигантов, светимости и радиусы к-рых на неск. порядков превосходят светимости и радиусы звёзд ГП тех же спектральных классов. В верх. части диаграммы с ГП смыкается область немногочисл. сверхгигантов, к-рая пересекает всю диаграмму Герцшпрунга - Ресселла. Между ГП и ниж. частью области гигантов расположены субгиганты, а примерно на 10 звёздных величин ниже ГП - белые карлики .Примечательно существование т. н. провала Герцшпрунга - области между ГП и гигантами, в которой кол-во звёзд на неск. порядков ниже, чем в соседних областях.

Рис. 2. Положение на диаграмме Герцшпрунга - Ресселла нестационарных звёзд различных типов.

Рис. 3. Эволюционные треки звёзд на стадиях, предшествующих термоядерному горению гелия (в звёздах с массой

) или углерода (при

) в ядрах звёзд; штриховая линия - главная последовательность звёзд.

Эволюция звёзд описывается на диаграмме Герцшпрунга - Ресселла кривыми - зволюц. треками (рис. 3), зависящими в основном от массы и исходного хим. состава звезды. Населённость отд. областей диаграммы Герцшпрунга - Ресселла определяется временем, к-рое звёзды, перемещаясь по диаграмме Герцшпрунга - Ресселла в ходе своей эволюции, проводят в данной области, и светимостями, к-рые они при этом имеют. На ГП находятся звёзды на стадии горения водорода в ядре, к-рая занимает ок. 90% всего времени жизни звезды, а красные гиганты и сверхгиганты - это в основном звёзды на стадиях горения в их ядре гелия и последующих ядерных реакций. Продолжительность этих стадий составляет ок. 10% времени жизни звезды. При построении диаграммы Герцшпрунга - Ресселла могут сказываться т. н. эффекты селекции. Например, если диаграмма Герцшпрунга - Ресселла строится для звёзд, отобранных до определ. звёздной величины, то массивные яркие сверхгиганты, видимые на больших расстояниях, представлены полнее, чем значительно более многочисленные, но очень слабые белые карлики.

Большинство пульсирующих звёзд - цефеиды ,звёзды типов RR Лиры,

Щита, RV Тельца, W Девы, переменность к-рых обусловлена одним и тем же механизмом (см. Пульсации звёзд ), на диаграмме Герцшпрунга - Ресселла расположены в очень узкой "полосе нестабильности" (рис. 1).

Рис. 4. Диаграмма показатель цвета - абсолютная звездная величина звёзд нескольких рассеянных звездных скоплений и одного шарового скопления (МЗ). Точка, где звёзды скопления сворачивают с главной последовательности, указывает возраст звёзд скопления.

Важную роль играют диаграммы Герцшпрунга - Ресселла звёздных скоплений, звёзды к-рых сформировались из вещества практически одного и того же хим. состава и имеют одинаковый возраст. При построении этих диаграмм нет необходимости знать абс. звёздные величины, можно использовать визуальные звёздные величины, т. к. все звёзды скопления находятся на практически одинаковом расстоянии от Солнца. Более того, совмещая ГП звёзд скопления со стандартной ГП, можно осуществить абс. калибровку диаграмм Герцшпрунга - Ресселла звёзд скопления. На рис. 4 показана схематически комбинированная диаграмма Герцшпрунга - Ресселла нескольких типичных рассеянных звёздных скоплений и одного шарового скопления. Во всех скоплениях есть звёзды ГП, однако начинается она при разных абс. звёздных величинах. Положение точки поворота ГП и светимость ярчайших звёзд ГП характеризуют возраст скопления. Яркие массивные звёзды, находящиеся в верх. части ГП, исчерпывают свои термоядерные источники энергии быстрее звёзд малых масс и поэтому раньше покидают ГП. Отсутствие их на ГП показывает, что они либо ушли в область красных гигантов, либо закончили эволюцию, превратившись в нейтронные звёзды или белые карлики. Следовательно, чем ниже расположена точка поворота, тем больше возраст скопления. Сравнение диаграмм Герцшпрунга - Ресселла скоплений показывает, в каком направлении изменяются температуры и светимости звёзд со временем, и позволяет использовать диаграммы Герцшпрунга - Ресселла скоплений для проверки теории эволюции звёзд.

Шаровые скопления, звёзды к-рых отличаются от звёзд рассеянных скоплений в первую очередь большим возрастом и хим. составом, имеют и несколько иные диаграммы Герцшпрунга - Ресселла. Из-за меньшего обилия металлов в звёздах ГП шаровых скоплений лежат ниже ГП рассеянных скоплений. В шаровых скоплениях звёзды-гиганты более ярки, хорошо представлены субгиганты и можно выделить звёзды горизонтальной ветви между ГП и гигантами (горизонтальную ветвь образуют звёзды малых масс с малым обилием металлов на стадии истощения гелия в ядре звезды). На пересечении горизонтальной ветви с полосой нестабильности расположены пульсирующие звёзды типа RR Лиры. Диаграммы Герцшпрунга - Ресселла звёзд шаровых скоплений показывают, что это старейшие объекты Галактики, т. к. с их ГП сейчас уходят звёзды, возраст к-рых более 10¹⁰ лет.

Результаты расчётов эволюции звёзд позволяют воспроизвести все детали диаграмм Герцшпрунга - Ресселла скоплений в зависимости от химического состава и возраста и объяснить эволюционный статус большинства образующих их звёзд.

Литература по диаграмме Герцшпрунга - Ресселла

Знаете ли Вы, почему "черные дыры" - фикция?
Согласно релятивистской мифологии, "чёрная дыра - это область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света (в том числе и кванты самого света). Граница этой области называется горизонтом событий, а её характерный размер - гравитационным радиусом. В простейшем случае сферически симметричной чёрной дыры он равен радиусу Шварцшильда".
На самом деле миф о черных дырах есть порождение мифа о фотоне - пушечном ядре. Этот миф родился еще в античные времена. Математическое развитие он получил в трудах Исаака Ньютона в виде корпускулярной теории света. Корпускуле света приписывалась масса. Из этого следовало, что при высоких ускорениях свободного падения возможен поворот траектории луча света вспять, по параболе, как это происходит с пушечным ядром в гравитационном поле Земли.
Отсюда родились сказки о "радиусе Шварцшильда", "черных дырах Хокинга" и прочих безудержных фантазиях пропагандистов релятивизма.
Впрочем, эти сказки несколько древнее. В 1795 году математик Пьер Симон Лаплас писал:
"Если бы диаметр светящейся звезды с той же плотностью, что и Земля, в 250 раз превосходил бы диаметр Солнца, то вследствие притяжения звезды ни один из испущенных ею лучей не смог бы дойти до нас; следовательно, не исключено, что самые большие из светящихся тел по этой причине являются невидимыми." [цитата по Брагинский В.Б., Полнарёв А. Г. Удивительная гравитация. - М., Наука, 1985]
Однако, как выяснилось в 20-м веке, фотон не обладает массой и не может взаимодействовать с гравитационным полем как весомое вещество. Фотон - это квантованная электромагнитная волна, то есть даже не объект, а процесс. А процессы не могут иметь веса, так как они не являются вещественными объектами. Это всего-лишь движение некоторой среды. (сравните с аналогами: движение воды, движение воздуха, колебания почвы). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.