Что больше звезда или планетная система
Строение Вселенной
Перед тем, как узнать о строении Вселенной, нужно определиться с тем, что именно вы понимаете под этим понятием. У слова Вселенная, как ни странно, есть два значения. Первое – философское, объединяющее под собой все сущее и состоящее из пространства и времени. Второе – материальное, это астрономическая Вселенная, которая описывает не абстрактное «все», а конкретные объекты, небесные тела, звездные скопления, астероиды, космический мусор, и даже нас с вами. Вот об этом мы сегодня и поговорим.
Если углубиться в точечную структуру астрономической Вселенной, то окажется, что по большей части она состоит из водорода – на 75%. На втором месте находится гелий, занимающий около 23%, а остальные 2 приходятся на все остальные элементы, включая кислород и углерод.
Кроме плотности, структуры, температуры и некоторых других характеристик, мы мало что можем сказать о Вселенной. Например, мы не знаем ее точного размера или формы. Непонятно даже, есть ли они у нее. То же самое можно сказать и про массу, которая ко Вселенной вообще не применяется.
Из чего состоит Вселенная
Итак, со структурой разобрались, теперь можно поговорить о более детальном строении мироздания. Начнем с самых больших объектов и будем двигаться к самым маленьким.
Состав Вселенной
Самые громадные области Вселенной – это далеко не галактики, как может показаться на первый взгляд. (Галактики даже не входят в топ-3, но об этом позже). Самые большие зоны – это пустоты или войды. Да, большую часть Вселенной составляет пустота, вы все правильно поняли. Войды – это такие участки космоса, в которых нет вообще ничего, даже галактических скоплений. Эти участки могут быть громадными: около 30 парсек. Но есть еще и супервойды, которые простираются на 150 мегапарсек и, скорее всего, занимают около половины всей Вселенной. Говоря слово «пустота», мы подразумеваем, что там нет звезд, планет и прочих небесных тел. Но по-прежнему присутствует вакуум, который на самом деле не такой уж и пустой.
Следующими по размеру после войдов являются галактические нити. Как вы уже, наверное, догадались по названию, это структура представляет собой нить из галактик. Ее длина в среднем составляет около 70-80 мегапарсек. Нити простираются между войдами и могут образовывать собой что-то вроде стен, состоящих из сверхскоплений. Кстати о них.
Сверхскопления галактик – следующая по величине структура во Вселенной. Она включает в себя группы и скопления галактик, которые вытягиваются по длине примерно на 10-50 мегапарсек. В редких случаях длина может достигать 100 мегапарсек, а толщина – 1. В отличие от нитей, сверхскопления состоят из нескольких волокон, которые переплетаются между собой, образуя единую структуру. А между этими волокнами располагаются пустоты.
Сверхскопления галактик
Далее идут скопления галактик, которые представляют собой галактические системы общим размером около 100 световых лет и массой больше тысячи масс Солнца. Скопления галактик бывают правильными, неправильными и промежуточными. Первые также называют регулярными, они имеют округлую форму и увеличивают густоту галактик от краев к центру. Вторые – иррегулярные, их форма может быть произвольной, а концентрация галактик, наоборот, уменьшается к центру.
Помимо скоплений, есть еще и группы галактик. Формально это одно и то же, просто группами называют объединения до ста «участников», а скоплениями – больше ста. Но в плане строения разницы между ними нет.
Наконец-то мы подобрались к чему-то более знакомому – галактики. Это структуры, состоящие из групп звездных систем, космической пыли и межзвездного газа. Газ заполняет собой пространство между звездами и является крайне разряженным веществом с плотностью менее атома на кубический сантиметр. Ну а пыль – это просто пыль, частицы которой настолько маленькие, что вы их даже не увидите. Самые крупные из них составляют десятую долю миллиметра в диаметре. Все галактики удалены от нас на огромные расстояния, кроме той, в которой мы находимся, конечно же. Они бывают разными: эллиптическими, спиральными, карликовыми и так далее. Они все различаются по массе и размерам. Например, диаметр самой большой из всех известных нам галактик IC 1101 составляет 600 килопарсек.
Спиральная галактика NGC 4414
Все галактики состоят из звездных скоплений. Это группа звездных систем с общим происхождением, которые движутся в гравитационном поле галактики как одна цельная структура. Вы можете знать их как созвездия.
Звездные системы представляют собой одну звезду или целую группу вместе с их планетными системами, объединенных друг с другом гравитацией.
Планетная система – это все небесные тела, захваченные гравитацией звезды и вращающиеся вокруг нее. Наша Солнечная система тоже является такой структурой. Сюда входит сама материнская звезда, планеты, их спутники, астероиды, кометы и другие более мелкие объекты.
Звезда – небесное тело, достаточно большое для того, чтобы в его ядре начали протекать термоядерные реакции, выделяющие колоссальное количество энергии. Звезды разделяются на разные виды в зависимости от размера и температуры. Ближайшая к нам звезда – Солнце.
Звезды
Вокруг небесного светила в планетной системе вращаются планеты. Эти небесные тела имеют достаточную массу, чтобы обзавестись собственным гравитационным полем и очистить свою орбиту, но они все еще не настолько большие, чтобы запустить термоядерные реакции в ядре. В нашей системе насчитывается восемь планет, включая Землю.
Карликовые планеты также обладают своим гравитационным полем и могут принять форму шара, но они не способны очистить окрестности своей орбиты от различного мусора, так как слишком маленькие. Под данное определение подходит Плутон, который не так давно считался девятой планетой Солнечной системы.
Помимо всего прочего, в звездных системах еще есть спутники планет и более мелкие тела: астероиды, кометы, метеороиды и многое другое.
Может ли планета быть крупнее своей звезды?
Тут сразу надо определиться с одним важным понятием. Под словом «большой» в данном случае имеется в виду объем небесного тела, а не его масса. Минимальная масса звезды по нынешним представлениям составляет 8% от солнечной. Если объект легче, его относят к классу коричневых карликов. Считается, что ниже этого порога он не способен поддерживать процесс ядерного синтеза. Есть ли верхний предел для массы звезды? Теоретически это значение составляет 150 солнечных масс. После него имеющиеся модели предполагают потерю устойчивости со всеми вытекающими последствиями. Тем не менее, некоторые светила самим фактом своего существования опровергают это предположение. Например, самая массивная из известных нам звезд, R136a1 из созвездия Тарантул, примерно в 300 раз тяжелее Солнца.
При этом большая масса светила не означает крупного его размера. Нейтронные звезды, например, тяжелее Солнца в 10-29 раз, но могут быть ужаты всего до 30 км в поперечнике. Несмотря на крошечный размер, они могут удерживать вокруг себя огромную звездную систему, гораздо протяжённее нашей. Около них астрономами уже найдены планеты, однако современные методы обнаружения позволяют узнать лишь массу этих небесных тел, но не радиус. Тем не менее, будет вполне логично предположить, что в таких системах должны существовать объекты, которые гораздо крупнее столь крошечной звезды. Хотя бы потому, что в непосредственной близости от нас есть астероиды, имеющие более 100 километров в поперечнике, не говоря уже о планетах.
Итак, астрономы не могут точно указать систему, в которой планета крупнее своей звезды, но можно со стопроцентной уверенностью утверждать, что таковые существуют в космосе. Хотя бы потому, что некоторые светила имеют радиус приблизительно в 70000 км, а у самых крупных планет этот параметр больше в несколько раз. Наверное, читателю интересно узнать ответ на вопрос, какой из объектов этого типа является самым крупным? На данный момент это GQ Волка b. Экзопланета также была найдена методом прямого наблюдения, и это опять-таки означает, что учёные не могут с аптекарской точностью назвать её физические характеристики. По имеющимся оценкам, её радиус в 3 раза больше, чем у Юпитера. Другими претендентами на вершину пьедестала являются DH Tauri b и ROXs 42Bb.
«Там все гигантское: звезды, планета, расстояния»: астрономы нашли то, чего не может быть
Телескоп VLT увидел сверхгигантскую экзопланету в системе гигантских звезд
Система из двух близких звезд b Центавра, расположенная на расстоянии в 325 световых лет от Земли в южном созвездии Центавра (также известная как HR 5471, HIP 71865 и HD 129116), обладает массой, как минимум в шесть или даже в десять раз превосходящей массу Солнца, что делает ее самой массивной системой, вокруг которой вращается экзопланета, существование которой надежно подтверждено. До сих пор астрономы не находили планет у звезд, масса которых была хотя бы в три раза больше массы Солнца.
Система b Cen (AB)b и соотношение масс экзопланет и родительских звезд
European Southern Observatory
«Обнаружение планеты у b Центавра вызывает огромное удивление, поскольку полностью меняет наше представление о перспективах обнаружения планет у массивных звезд», — говорит Маркус Янсон, астроном из Стокгольмского университета в Швеции, ведущий автор нового исследования, опубликованного в журнале Nature.
Самые массивные звезды оказываются одновременно и самыми горячими, и эта система не является исключением: ее главная звезда — звезда так называемого B-типа, более чем в три раза горячее Солнца. Из-за своей высокой температуры она интенсивно излучает также в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах.
В видимом диапазоне объект имеет бело-голубой оттенок. Возраст звезд оценивается в 18 млн лет, они очень быстро вращаются вокруг общего центра масс. Большая масса и жар, исходящий от этого типа звезд, оказывают сильное влияние на окружающий газ, что в теории должно препятствовать образованию планет в подобных системах. Вообще, чем горячее звезда, тем больше энергии она излучает (и быстрее выгорает), в результате чего такие звезды быстрее избавляются от окружающего вещества, еще остававшегося со времен формирования системы. «Пространство возле звезд B-типа обычно оказывается весьма разрушительной и опасной средой, поэтому до сих пор считалось, что формирование больших планет возле них чрезвычайно затруднено», — утверждает Янсон.
Но новое открытие показывает, что планеты могут образовываться и в таких суровых условиях. «Планету в b Центавра окружает среда, которая полностью отличается от всего, что нам известно в своей Солнечной системе, — объясняет одна из соавторов статьи, Гаятри Вишванат, аспирантка Стокгольмского университета. — Это суровая среда, в которой преобладает сильное излучение и где все гигантское: гигантские звезды, гигантская планета, гигантские расстояния».
Действительно, новообнаруженная планета, обозначаемая как b Центавра (AB) b, или b Центавра b, также оказывается во многом самой-самой. Она в десять раз массивнее Юпитера, что делает ее одной из самых массивных из когда-либо обнаруженных планет. Более того, радиус ее орбиты оказывается одним из самых больших среди всех исследованных экзопланет, — она обращается вокруг своих звезд на расстоянии, в сто раз превышающем радиус орбиты Юпитера, — 560 астрономических единиц. И столь большое расстояние от пары центральных звезд может оказаться ключом к выживанию самой планеты.
Новое исследование стало возможными благодаря использованию передового инструмента VLT-SPHERE — Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch — спектрополяриметрическому высококонтрастному исследователю экзопланет с системой адаптивной оптики и коронографической установкой, установленному на Очень большом телескопе VLT Европейской южной обсерватории в Чили. Ранее с помощью этого инструмента уже были получены фотографии нескольких планет, вращающихся возле других звезд. Среди этих снимков — первое в истории изображение двух планет, вращающихся возле звезды, похожей на Солнце.
Однако SPHERE не был первым инструментом, получившим изображение этой планеты. В рамках своего исследования группа астрономов изучила также архивные данные о системе b Центавра и обнаружила, что фактически первое изображение этой экзопланеты было получено более двадцати лет назад с помощью 3,6-метрового телескопа Европейской южной обсерватории, но в то время она не была признана планетой (ее сочли паразитным фоновым объектом). Теперь принадлежность планеты к системе двух звезд подтверждено ее движением по орбите вокруг них.
С появлением Чрезвычайно большого телескопа (ELT), который должен начать наблюдения в конце этого десятилетия, и с обновлением VLT астрономы, возможно, сумеют узнать еще больше об истории образовании и особенностях этой планеты. «Это будет интригующая задача: попытаться выяснить, как такая планета могла образоваться, что на данный момент остается загадкой», — заключает Янсон. «Более глубокое понимание процессов формирования планет может быть достигнуто путем изучения объектов во всем доступном пространстве параметров, включая самые крайние значения», — считают авторы статьи.
Маловероятно, что данная планета образовалась на своей орбите с помощью обычного механизма аккреции вещества на центральное ядро — скорее всего, она образовалась где-то в другом месте и попала на свою нынешнюю орбиту в результате каких-то динамических взаимодействий внутри системы, воздействия внешних звезд или же в результате гравитационной нестабильности. Интересно, что соотношение масс между планетой и звездами при всей гигантомании этой системы соответствует пропорции между массами Юпитера и Солнца и составляет 0,10-0,17%.
В чем разница между планетой и звездой?
Невооруженным глазом планеты и звезды представляют собой световые точки, которые трудно различить. Традиционно для отличия звезды от планеты используются два критерия.
Разница между планетой и звездой: производство энергии с помощью ядерной реакции
Почему звезды светят? Каждый атом состоит из ядра. Высокая температура и давление в ядре звезд вызывают столкновения между ядрами атомов водорода, которые могут слиться в новое ядро: это называется ядерным синтезом.
Эта реакция вызывает превращение водорода в гелий, что приводит к потере массы звезды. Именно это преобразование лежит в основе световой энергии. Звезда производит энергию, теряя часть своей массы.
Это преобразование стало возможным благодаря очень большой массе звезд. Считается, что звезда по меньшей мере в 75 раз превышает массу Юпитера, самой большой планеты Солнечной системы, которая в 319 раз превышает массу Земли.
Мерцание звезд, которые мы видим на небе, можно объяснить их экстремальным расстоянием, из-за которого их свет преломляется потоками горячего и холодного воздуха, которые проносятся через земную атмосферу.
Процесс образование
Звезда рождается из облака газа, который сжимается под действием силы тяжести, вызывая в то же время, значительное повышение температуры. С другой стороны, планета образована из пыли и газа, вращающихся вокруг звезды, которая конденсируется вокруг ядра, состоящего из камня, льда и воды. Некоторые планеты твердые. Марс или Земля имеют металлическое ядро. Другие планеты, такие как Юпитер и Сатурн, газообразные.
Коричневые карлики
Узнаем что больше: звезда или планета в различных звездных системах
Звезда
Астрономы называют так тело, в котором происходят термоядерные реакции. Это гигантские шары из газа, источающие немыслимое количества света и тепла. Образованы они гравитационным сжатием газа и пыли, наполняющими просторы космоса. В глубинах звезд при температурах в несколько миллионов Кельвинов водород в термоядерных реакциях преобразуется в гелий.
Все планеты в звездных системах обращаются вокруг звезды. В нашей системе планеты движутся по орбите в ту же сторону, в какую Солнце вращается вокруг своей оси.
Рождение звезды
Однако это не все данные, имеющиеся у ученых всего мира, касающиеся звезд. Уже давно известно, что больше: звезда или планета. Кроме этого, выяснено, каким образом возникают звезды. А рождаются они из межзвездного газа. Под воздействием собственной тяжести облако этого вещества медленно сжимается. В этом процессе гравитационная энергия перерастает в тепловую. После того как температура в центре достигает миллионов Кельвинов, сжатие прекращается, вместо этого начинается нуклеосинтез. Это самый долгий этап жизни звезды, продолжающийся до тех пор, пока в ядре не иссякнут запасы топлива. Когда водород в центре преобразовывается в гелий, горение продолжается на окраине гелиевого ядра.
Структура звезды в этот период меняется. Степень светимости возрастает, внешние слои выходят за обычные рамки, тогда как внутренние сжимаются еще сильнее. Яркость звезды падает. После естественного снижения температуры поверхности звезда называется уже красным гигантом. В этой фазе она пребывает относительно недолгое время.
Примером звездообразования в наше время можно считать газовое скопление неподалеку от созвездия Орион. Этот комплекс простирается почти на всю площадь созвездия, включая в себя массу молекулярного и нейтрального газа, пыли и нескольких туманностей. Звезды тут образовываются уже в течение многих миллионов лет и до настоящего времени.
Планета
Известно, что одновременно со звездой из того же облака пыли развиваются планеты, поэтому давно не секрет, что больше: звезды или планеты. Вообще, планетами называют небесные тела, которые обращаются вокруг звезды. Эти объекты имеют достаточную массу, чтобы приобрести округлую форму, но все же недостаточные размеры для того, чтобы в них начались термоядерные реакции. Эти тела очищают орбитальное пространство от планетезималей.
Ранее ученые не были уверены в существовании планет у других звезд, однако сегодня открыто большое количество этих тел, названных экзопланетами. Обнаружить их присутствие исследователи смогли только при помощи мощнейшего космического телескопа.
Даже самые большие небесные тела, вращающиеся вокруг звезды, намного меньше (в разы или сотни раз), чем центральный объект системы. В конце концов, если бы было иначе, не планеты бы вращались вокруг звезды, а как раз наоборот. Но это противоречит всем законам Вселенной.
Вывод
Исходя из информации, которую выяснили ученые об устройстве не только нашей, но и других звездных систем, ответ на вопрос о том, что больше: звезда или планета, очевиден. Меньшие тела вращаются вокруг большего. Планеты вращаются вокруг звезды, значит, звезда намного превосходит их по размеру и массе.
Кроме того, на вопрос о том, что больше: звезда, или планета, или спутник, ответ будет тем же. За исключением уточнения, что спутник сначала вращается вокруг своей планеты, а уже потом оба этих тела крутятся вокруг своей звезды.