Путеводитель по звёздам: от нашего Солнца до экзотических гипотез сколько типов звёзд есть считая гипотетические

Звёзды — это не просто далёкие светящиеся точки. Они — фундаментальные строительные блоки Вселенной, гигантские термоядерные реакторы, которые производят свет, тепло и тяжёлые элементы, необходимые для жизни. В зависимости от их массы, температуры, химического состава и стадии эволюции, звёзды делятся на множество типов. Некоторые из них мы можем наблюдать и изучать, другие же пока остаются лишь в смелых научных гипотезах.

Основные типы звёзд (наблюдаемые):

Это те типы звёзд, которые мы наблюдаем и изучаем:

• Звёзды главной последовательности: Это самая распространённая категория, к которой относится и наше Солнце. Они находятся в стабильной фазе своей жизни, превращая водород в гелий в своих ядрах. Их подразделяют по спектральным классам в зависимости от температуры и цвета (O, B, A, F, G, K, M, где O - самые горячие и синие, M - самые холодные и красные).
• Красные гиганты и сверхгиганты: Звёзды на поздних стадиях эволюции, которые расширились и стали намного больше и ярче.
• Белые карлики: Остатки звёзд, похожих на Солнце, после того как они сбросили свои внешние слои. Они очень плотные и медленно остывают.
• Нейтронные звёзды: Сверхплотные остатки массивных звёзд после взрыва сверхновой. Они состоят в основном из нейтронов.
  • Пульсары: Быстро вращающиеся нейтронные звёзды, которые излучают радиоволны или другое электромагнитное излучение с регулярными интервалами.
  • Магнетары: Нейтронные звёзды с чрезвычайно сильными магнитными полями.
• Коричневые карлики: Объекты, которые слишком массивны, чтобы быть планетами, но недостаточно массивны, чтобы поддерживать термоядерный синтез водорода, как настоящие звёзды. Иногда их называют "несостоявшимися звёздами".
• Голубые гиганты и сверхгиганты: Очень горячие, массивные и яркие звёзды с коротким сроком жизни.

Гипотетические типы звёзд:

Эти типы основаны на теоретических моделях и пока не были однозначно обнаружены, или для их формирования требуются условия, которые ещё не появились во Вселенной:

• Чёрные карлики: Конечная стадия эволюции белых карликов, которые полностью остыли и перестали излучать свет. Считается, что Вселенная недостаточно стара, чтобы они уже существовали.
• Голубые карлики: Гипотетическая стадия, в которую могут превратиться красные карлики после того, как исчерпают большую часть своего водорода. Также считается, что Вселенная недостаточно стара для их появления.
• Тёмные звёзды (на ранних этапах Вселенной): Предполагаемые первые звёзды, которые могли быть сформированы из тёмной материи, или же это были обычные звёзды, аккрецирующие тёмную материю, что делало их холоднее и больше.
• Кварковые звёзды: Предполагаемые сверхплотные объекты, более плотные, чем нейтронные звёзды, где материя существует в виде свободных кварков.
• Электрослабые звёзды: Ещё более экзотические гипотетические звёзды, где коллапс предотвращается давлением излучения, возникающего при электрослабом горении.
• Объекты Торна-Житков (Thorne-Żytkow Objects): Гипотетические гибридные звёзды, где нейтронная звезда находится внутри красного сверхгиганта.
• Блицзары: Гипотетические нейтронные звёзды, масса которых превышает критическую для коллапса , но которые временно поддерживаются быстрым вращением. Со временем, замедляясь, они должны коллапсировать.
• Бозонные звёзды: Гипотетические звёзды, состоящие из бозонов (например, фотонов или глюонов) вместо обычного вещества.
• Замёрзшие звёзды: Очень маломассивные звёзды с низкой температурой поверхности, которые могли бы образоваться в далёком будущем, когда металличность межзвёздной среды будет выше.

Дополнения к Наблюдаемым Типам Звёзд

• Переменные звёзды: Это звёзды, яркость которых меняется со временем. Они делятся на множество подтипов в зависимости от причины изменения яркости (например, пульсирующие переменные, затменные переменные, катаклизмические переменные).
  • Цефеиды и переменные типа RR Лиры: Важные пульсирующие переменные, используемые для измерения расстояний в космосе.
  • Вспыхивающие звёзды: Красные карлики, которые могут внезапно и непредсказуемо увеличивать свою яркость.
• Двойные и кратные звёздные системы: Большинство звёзд в нашей галактике существуют не поодиночке, а в системах из двух или более звёзд, вращающихся вокруг общего центра масс. В таких системах могут происходить уникальные взаимодействия, влияющие на эволюцию звёзд (например, обмен массой).
  • Рентгеновские двойные: Системы, где одна из звёзд (часто нейтронная звезда) аккрецирует вещество со своего компаньона, испуская рентгеновское излучение.
• Сверхновые и гиперновые: Хотя это не совсем "типы" звёзд, а скорее события, они являются важными стадиями в жизненном цикле некоторых массивных звёзд и приводят к образованию нейтронных звёзд.
  • Сверхновые типа Ia: Взрывы белых карликов в двойных системах.
  • Сверхновые типа II: Взрывы массивных звёзд в конце их жизни.
• Звёзды Вольфа-Райе: Очень горячие, массивные и яркие звёзды, которые быстро теряют свою массу через мощный звёздный ветер. У них необычные спектры с сильными эмиссионными линиями.
• Сверхплотные звёзды главной последовательности / Субкарлики: Звёзды, которые имеют тот же спектральный класс, что и звёзды главной последовательности, но значительно тусклее и, соответственно, меньше. Они встречаются редко и обычно обладают низким содержанием тяжёлых элементов.
• Звёзды с аномальным химическим составом: Звёзды, у которых спектр показывает необычное количество определённых химических элементов, что может быть связано с их формированием или эволюцией.

Дополнительно к Гипотетическим Типам Звёзд

• Популяция III звёзд: Гипотетические первые звёзды во Вселенной, которые, как предполагается, состояли почти исключительно из водорода и гелия (без тяжёлых элементов) и были чрезвычайно массивными и короткоживущими. Их прямое наблюдение пока невозможно.

Нюансы и детали классификации звёзд

1. Протозвёзды: Мы говорили о наблюдаемых звёздах и их эволюции, но я не упомянул начальную стадию формирования звезды — протозвезду. Это ещё не полноценная звезда, а плотное ядро сжимающегося газопылевого облака, которое пока не начало термоядерный синтез. Это важный "тип", который предшествует звезде главной последовательности.

2. Эволюционные пути звёзд разной массы: Хотя я перечислил типы звёзд, я не подчеркнул, что масса является ключевым фактором, определяющим весь жизненный цикл звезды и её конечный тип.

   • Маломассивные звёзды (как Солнце) превращаются в красных гигантов, затем сбрасывают оболочки, образуя планетарные туманности, и становятся белыми карликами.
   • Массивные звёзды (голубые гиганты/сверхгиганты, звёзды Вольфа-Райе) заканчивают жизнь взрывом сверхновой, оставляя после себя нейтронные звёзды.
   • Коричневые карлики даже не достигают статуса настоящих звёзд. Это создаёт чёткие "пути" эволюции, которые определяют, к какому типу звезда будет принадлежать на разных этапах.

3. Понятие "металличности" (химический состав): Я упомянул звёзды с аномальным химическим составом и гипотетические звёзды Популяции III (состоящие только из водорода и гелия). Это подводит к важному понятию металличности в астрономии. "Металлы" в астрономии — это все элементы тяжелее водорода и гелия. Металличность звезды сильно влияет на её формирование, эволюцию и даже спектральный класс.

   • Звёзды Популяции I: Молодые звёзды с высокой металличностью (как Солнце).
   • Звёзды Популяции II: Старые звёзды с низкой металличностью, найденные в гало галактик и шаровых скоплениях.
   • Звёзды Популяции III: Гипотетические, самые первые звёзды с нулевой металличностью.

4. Специфические объекты внутри нейтронных звёзд/белых карликов:

   • Сверхзвуковые нейтронные звёзды/сверхяркие рентгеновские источники (ULX): Некоторые из них могут быть нейтронными звёздами, аккрецирующими вещество с необычайно высокой скоростью, или даже звёздами с промежуточной массой.

   
   

5. Различие между "типом" и "стадией": Иногда грань между "типом звезды" и "стадией её эволюции" размыта. Например, Красный гигант — это не столько "тип", сколько эволюционная стадия для звезды определённой массы. Однако в классификации мы их обычно выделяем как отдельные "типы" для удобства.

6. "Экзопланеты" и "коричневые карлики": Важно ещё раз подчеркнуть границу между коричневыми карликами и планетами. Коричневые карлики пытались зажечься, но не смогли. Планеты же формируются другим путём и никогда не достигают массы, необходимой для термоядерных реакций.

****

Дальнейшие уточнения и редкие/специфические типы звёзд

1. Субкоричневые карлики (планемо): Это объекты, которые по массе находятся между коричневыми карликами и крупными планетами. Иногда их называют "планетарными массами", и они формируются не как звёзды из коллапсирующих облаков, а скорее как планеты, но без звезды-хозяина, свободно дрейфующие в космосе. Их природа до сих пор активно изучается и является пограничной между звёздными объектами и планетами.

2. Звёзды до главной последовательности (TTS - T Tauri Stars, Herbig Ae/Be stars): Хотя я упомянул протозвёзды, звёзды до главной последовательности представляют собой следующий этап. Это молодые звёзды, которые уже сформировали ядро, но ещё не достигли стабильного термоядерного синтеза водорода. Они отличаются переменностью, сильными звёздными ветрами и часто окружены протопланетными дисками.

   • Звёзды типа T Тельца (T Tauri stars): Маломассивные звёзды до главной последовательности.
   • Звёзды Хербига Ae/Be: Более массивные звёзды до главной последовательности.

3. Звёзды-изгои (Runaway stars): Это обычные звёзды, которые были выброшены из своих звёздных скоплений или двойных систем с очень высокой скоростью, часто из-за гравитационного взаимодействия с массивными после взрыва сверхновой одной из звёзд-компаньонов. Хотя это не "тип" звезды в смысле её физических свойств, это важная категория по динамическим характеристикам.

4. Звёзды-бродяги (Stragglers): Это звёзды в звёздных скоплениях (особенно в шаровых), которые кажутся слишком горячими и яркими для своего возраста и массы, исходя из стандартных моделей эволюции. Предполагается, что они "украли" массу у звезды-компаньона или столкнулись с другой звездой, тем самым омолодившись.

5. Рентгеновские барстеры (X-ray bursters): Это подтип рентгеновских двойных систем, где происходит термоядерный синтез на поверхности нейтронной звезды, аккрецирующей вещество от звезды-компаньона, что приводит к внезапным вспышкам рентгеновского излучения.

6. Звёзды с аккреционными дисками (и их разнообразие): Многие из упомянутых типов (протозвёзды, белые карлики в двойных системах, нейтронные звёзды) могут окружать себя аккреционными дисками из газа и пыли, которые являются источником значительного излучения и влияют на динамику системы. Это не "тип" звезды, а важная особенность, которая определяет их наблюдаемые свойства.

7. Звёзды-супергиганты (как отдельная категория): Хотя я упомянул красных и голубых гигантов/сверхгигантов, иногда супергиганты выделяют как отдельный, промежуточный класс между гигантами и сверхгигантами, представляющий звёзды с огромными размерами и светимостью.

8. Массивные звёзды, коллапсирующие без сверхновой (Direct Collapse Black Holes): Это гипотетический путь образования, где очень массивная звезда коллапсирует напрямую, без видимого взрыва сверхновой. Хотя это событие, а не "тип звезды", оно является важным исходом для некоторых сверхмассивных звёзд.