§ 25.  СВЯЗЬ МЕЖДУ ФИЗИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ЗВЕЗД

1. Диаграмма «спектр светимость». В начале нынеш­него века голландский астроном Э. Герцшпрунг (1873—1967) и американский астроном Г. Рассел (1877—1957) независимо друг от друга обнаружили, что существует связь между спектрами звезд и их светимостями. Эта зависимость, полу­ченная  путем  сопоставления  данных  наблюдений,  представлена диаграммой (рис. 83): по горизонтальной оси отложены спектральные классы (или температуры) звезд, а по вер­тикальной — светимости (или абсолютные звездные вели­чины звезд).

Рис. 83. Диаграмма «спектр-светимость».

Каждойзвезде соответствует точка диаграммы, получив­шей название диаграммы «спектр — светимость» или диаграммы Герцшпрунга — Рассела (Г — Р). Если бы спектральные классы и светимости звезд оказались незави­симыми физическими характеристиками, то в расположении точек на диаграмме не было бы закономерностей. Но точки на диаграмме группируются в пределах нескольких обла­стей, названных последовательностями. Подав­ляющее большинство звезд принадлежит главной последова­тельности, простирающейся от горячих сверхгигантов до хо­лодных красных карликов. Рассматривая главную последова­тельность, можно заметить, что, чем горячее относящиеся к ней звезды, тем большую светимость они имеют. Об­особленно от главной   последовательности  в  разных  частях диаграммы сгруппированы гиганты,  сверхгиганты и белые карлики.

Диаграмма «спектр — светимость» показывает, что звез­ды данного спектрального класса не могут иметь произволь­ную светимость и, наоборот, звезды с определенной свети­мостью не могут иметь любую температуру. Диаграмма «спектр — светимость» отражает важную закономерность в мире звезд, основываясь на которой астрономы исследуют эволюцию звезд (§ 31).

Рис. 84. Диаграмма «масса-светимость».

2.Соотношение «масса — светимость». Существует связь между массой звезды и ее светимостью. Наглядное представление об этом дает диаграмма (рис. 84), по одной оси кото­рой отложены массы звезд, а по другой — их светимости (или абсолютные звездные величины). Из диаграммы видно, что, чем больше масса звезды, тем больше ее светимость. Светимость пропорциональна примерно четвертой степени массы звезды (L~m4).

3*. Вращение звезд различных спектральных классов. Вы знаете, что наше Солнце вращается вокруг оси, причем его вращение легко обнаружить по перемещению деталей фотосферы (например, пятен). Рассмотреть какие-либо де­тали хотя бы на ближайших звездах почти невозможно даже в самые крупные современные телескопы. Однако, ана­лизируя спектры звезд, удалось на основе эффекта Доплера доказать, что звезды тоже вращаются вокруг осей, и опреде­лить   скорости вращения. Некоторые звезды (преимущественно относящиеся к спектральным классам О и В) враща­ются с очень большой скоростью, достигающей на экваторе 200—400 км/с, т. е. в 100200 раз быстрее Солнца.