Размеры и плотность звёзд

Почти все звёзды даже в крупнейшие телескопы выглядят точками, поэтому их размеры обычно не измеряют, а вычисляют. Светимость звезды зависит от двух величин: площади её поверхности и температуры. Каждый квадратный метр поверхности излучает тем сильнее, чем она горячее («Излучение чёрного тела»). Если две звезды одной температуры отличаются светимостью в 100 раз, значит, площадь поверхности одной в 100 раз больше, а радиус — в 10 раз.

Как измеряют напрямую

• Интерферометр. В 1920 году Альберт Майкельсон и Фрэнсис Пиз впервые измерили угловой диаметр звезды, отличной от Солнца, — Бетельгейзе: 0,047 угловой секунды. Сегодня интерферометры объединяют несколько телескопов и даже рисуют карты поверхности ближайших гигантов («Бетельгейзе»).
• Затмения и покрытия. Когда звезда в двойной системе заходит за соседку или Луна закрывает звезду, по длительности угасания находят размер.
• Транзиты. Проход планеты по диску звезды тоже связывает размеры звезды и планеты («Как ищут экзопланеты»).

От Сатурна до орбиты Юпитера

Размеры звёзд различаются в десятки тысяч раз. Самая маленькая из известных настоящих звёзд, EBLM J0555−57Ab, имеет радиус 0,084 солнечного — чуть меньше Сатурна. Тем не менее она в 85 раз тяжелее Юпитера, и в её ядре горит водород. На другом краю — красные сверхгиганты: Бетельгейзе и Антарес в сотни раз больше Солнца, а радиус VV Цефея A оценивают примерно в 1200 солнечных. Поставь такую звезду на место Солнца, и её поверхность прошла бы за орбитой Юпитера.

Массы при этом различаются куда меньше: от 0,08 до более чем 200 масс Солнца (самая массивная известная звезда R136a1 в Большом Магеллановом Облаке оценивается в 170–230 масс Солнца, и такие оценки зависят от моделей) («Красные карлики»). Поэтому самые большие звёзды — самые разреженные: средняя плотность красного сверхгиганта в тысячи раз меньше плотности воздуха у поверхности Земли. Красные карлики, наоборот, плотнее воды в десятки раз. В целом средние плотности звёзд различаются в 10²²–10²³ раз.

Белые карлики и нейтронные звёзды

Самые плотные звёзды — мёртвые. В 1844 году Фридрих Бессель заметил, что яркий Сириус движется по волнистой линии, и предсказал у него невидимого спутника. В 1862 году Элвин Кларк увидел его в телескоп. Сириус B оказался горячим, но тусклым: при массе около солнечной он размером с Землю. Чайная ложка его вещества весила бы несколько тонн. Атомы там раздавлены, и электроны держат вес звезды за счёт квантовых законов («Белые карлики»). Нейтронные звёзды ещё плотнее: масса больше солнечной при диаметре около 20 км, плотность как у атомного ядра («Нейтронные звёзды»).

Читайте также

• Диаграмма Герцшпрунга — Рассела
• Излучение чёрного тела
• Эволюция звёзд
• Белые карлики