Червоні гіганти

етап еволюції зір

Черво́ні гіга́нти — зорі пізніх спектральних класів (з температурою поверхні 3000—5000 К), що мають великий розмір (10—200 R) і високу світність (L=102—104 L)[1]. Являють собою пізній етап еволюції маломасивних зір (до 10 M), після вигоряння в їхньому ядрі водню й залишення ними головної послідовності[2]. На діаграмі Герцшпрунга — Рассела розташовані в правій верхній частині.

Ілюстрація будови Сонця та його можливого майбутнього як червоного гіганта, порівняння їх структури та розміру.

Складаються з невеликого ядра, в якому вигорів водень, тонкого шару навколо ядра, в якому горіння водню продовжується, і протяжної переважно водневої конвективної оболонки[1].

Карлики, гіганти й головна послідовність

Приблизно в другій половині XIX століття люди навчилися вимірювати розміри зір. Виявилося, що ці розміри дуже різноманітні. У зв'язку з цим виникла потреба якось класифікувати зорі за розмірами. Це сталося задовго до появи теорії еволюції зір й до побудови діаграми Герцшпрунга — Рассела.З'ясувалося, що в деяких спектральних класах існують дві великі групи зір, і в одній групі зорі помітно більші, ніж у другій. Маленькі зорі назвали карликами, а великі — гігантами. Так склалася термінологія, яка дожила до наших днів: червоні карлики й червоні гіганти, помаранчеві карлики й помаранчеві гіганти, жовті карлики й жовті гіганти. З зорями білого кольору все виявилося набагато складніше: різкої різниці в розмірах серед білих зір не спостерігалося[джерело?].Згодом Герцшпрунг і Рассел створили діаграму, на якій червоні, помаранчеві та жовті карлики лежать на головній послідовності, а саме в правій нижній її частині. Гіганти й надгіганти розташовані на кількох горизонтальних відгалуженнях у верхній частині діаграми. Звісно, на діаграмі Герцшпрунга — Рассела відкладається світність, а не розмір, однак для зір однієї й тієї ж температури (кольору) світність зростає пропорційно площі поверхні зорі. На діаграмі помітна різниця в світності (а значить — і в розмірах) між карликами й гігантами спектральних класів G, K, M.

На відміну від зір головної послідовності, червоні гіганти на діаграмі не лежать на якійсь одній лінії. Спочатку для них визначили дві послідовності — гігантів і надгігантів, але цього виявилося мало. Надгіганти теж розділилися на дві групи, так що довелося запровадити для них дві підпослідовності (Ia і Ib), а між надгігантами й звичайними гігантами втиснулася гілка яскравих гігантів (II-й клас світності). Недавно[коли?] відкрили новий клас зір, які перевищують надгігантів за розмірами й світністю. Для того, щоб позначити їх на діаграмі Герцшпрунга — Рассела (нульовий клас світності), довелося розширювати її вгору.

При детальному вивченні зір з'ясувалося, що існують зорі проміжного розміру між карликами й гігантами, хоча їх порівняно небагато. Вони отримали назву субгігантів (IV-й клас світності).

Гіганти спектрального класу K

Спектр гіганта спектрального класу K4.

Фізичні параметри

У таблиці подано усереднені значення параметрів.[3] Загалом, відповідні параметри окремо вибраної зорі даного спектрального класу можуть відрізнятися від поданих нижче.

КласB-VV-Rb-yMVBCTeff, °KR/RΟlog gVsin(i),
км/сек.
K01.030.770.600.2−0.375282142.53.0
K21.180.840.680.1−0.455055172.12.3
K31.290.960.800.1−0.534973212.0
K51.441.200.900.0−0.81462340-
K71.530.93−0.1−1.15438060-
Приклади: Альдебаран, Дубге А, Поллукс, Гамаль

Гіганти спектрального класу M

Спектр гіганта спектрального класу M0.


Фізичні параметри

У таблиці подано усереднені значення параметрів[3]. Загалом, відповідні параметри окремо вибраної зорі даного спектрального класу можуть відрізнятися від поданих нижче.

КласB-VV-Rb-yMVBCTeff, °KR/RΟlog gVsin(i),
км/сек.
M01.571.230.97−0.2−1.364212100-
M21.601.341.00−0.2−1.524076130-
M51.582.18−0.23923-
Приклади: Бета Пегаса

Червоні гіганти як індикатори відстані

Найяскравіші червоні гіганти мають приблизно однакову абсолютну зоряну величину (−3.0m±0.2m) і застосовуються як стандартні свічки для вимірювання космічних відстаней. Для ідентифікації червоних гігантів у зоряному складі галактики існує два шляхи:

  • Класичний — метод виділення краю зображень. При цьому зазвичай застосовують Собелівський фільтр. Початок провалу — шукана точка повороту. Іноді замість собелівського фільтра як наближену функцію беруть гаусіан, а функція виділення краю залежить від фотометричних похибок спостережень[4]. Однак, у міру ослаблення зорі ростуть і похибки методу. Відтак гранично вимірюваний блиск на дві зоряних величини гірший, ніж дозволяє апаратура.
  • Другий шлях — функції світності методом максимальної правдоподібності. Цей спосіб ґрунтується на тому, що функція світності відгалуження червоних гігантів добре апроксимується степеневою функцією:
    де a — коефіцієнт, близький до 0,3, m — видима зоряна величина.
    Основна проблема методу — розбіжність в деяких випадках рядів, що виникають в результаті роботи методу максимальної правдоподібності.

Див. також

Джерела