Цвет звезды указывает на температуру ее поверхности. Звезды бывают разных цветов: от горячих голубых звезд до холодных красных. Самые холодные звезды имеют самую низкую температуру поверхности. Определение самых холодных цветных звезд требует понимания звездной классификации и температуры.
Астрономы классифицируют звезды по температуре, используя систему звездной классификации. Эта система присваивает звездам буквы на основе температуры их поверхности. Основные категории: O, B, A, F, G, K и M. Звезды расположены от самых горячих к самым холодным следующим образом:
| Спектральный тип | Температура (K) | Цвет |
|---|---|---|
| O | Более 30 000 | Голубой |
| B | 10 000-30 000 | Бело-голубой |
| A | 7 500-10 000 | Белый |
| F | 6000-7500 | Желто-белый |
| G | 5000-6000 | Желтый |
| K | 3500-5000 | Оранжевый |
| M | Менее 3500 | Красный |
Как показывает эта таблица, звезды O-типа самые горячие с температурой более 30000 К. С другой стороны, звезды M-типа самые холодные с температурой ниже 3500 К.
Самые холодные и тусклые звезды главной последовательности — красные карлики. Красные карлики относятся к спектральному классу M и имеют температуру поверхности ниже 3500 К. Самые холодные красные карлики могут иметь температуру около 2000–3000 К.
Некоторые ключевые факты о красных карликах:
– Они имеют красноватый цвет из-за своей низкой температуры.
– Они составляют около 70% звезд в нашей галактике Млечный Путь.
– У них очень долгая продолжительность жизни, которая может превышать триллионы лет.
– Они тусклые, их светимость составляет от 0,0001 до 0,0004 светимости нашего Солнца.
– Они имеют небольшую массу, обычно от 0,075 до 0,5 массы нашего Солнца.
– Примерами являются Проксима Центавра, TRAPPIST-1, Lacaille 8760 и Ross 128.
Хотя все красные карлики холодные, некоторые красные карлики даже холоднее других. Самые холодные красные карлики классифицируются как L-, T- и Y-карлики.
В дополнение к стандартной звездной классификации для звезд главной последовательности существует три специальных класса для самых холодных субзвездных объектов:
– L-карлики — холоднее M-карликов с температурой 1300–2400 К
– T-карлики — холоднее L-карликов с температурой 700–1300 К
– Y-карлики — еще холоднее T-карликов с температурой ниже 700 К
L-карлики — самые холодные звезды главной последовательности, в то время как T- и Y-карлики — это субзвездные объекты, иногда называемые коричневыми карликами. Коричневые карлики не обладают достаточной массой для ядерного синтеза, как звезды, но они горячее планет.
Вот обзор L-, T- и Y-карликов:
| Тип | Температура (K) | Характеристики |
|---|---|---|
| L-карлик | 1300-2400 | Очень красный цвет, обнаружен литий, сверхяркий |
| T-карлик | 700-1300 | Линии поглощения метана, поглощение молекулярного водорода |
| Y-карлик | <700 | Линии поглощения аммиака |
Как показывает эта таблица, Y-карлики с температурой ниже 700 К являются самым холодным типом коричневых карликов, обнаруженных на сегодняшний день.
Астрономы открывают коричневые карлики со все более низкими температурами. Вот некоторые из самых холодных коричневых карликов, обнаруженных на сегодняшний день:
– WISE 0855?0714 – Расчетная температура между 225-260 К, самый холодный известный коричневый карлик. Слишком слабый, чтобы быть замеченным в видимом свете.
– WISE J085510.83?071442.5 – Еще один карлик Y с приблизительной температурой 250 К. Вращается вокруг Солнца на расстоянии 7,2 световых лет.
– WISE J004701.06+680352.1 – Карлик AY с расчетной температурой ниже 300 К. Расположен примерно в 19 световых годах от Земли.
– WISE J1217+1626 – Карлик Y с расчетной температурой от 330 до 370 К. Примерно в 14 световых годах от Земли.
– WD 0806-661B – Один из первых обнаруженных карликов Y с приблизительной температурой 300-345 К. Вращается вокруг белый карлик на расстоянии около 19 световых лет.
Эти ультрахолодные Y-карлики представляют собой самые низкотемпературные объекты, известные в настоящее время за пределами Солнечной системы. Объекты с более низкой температурой, вероятно, существуют, но до сих пор не были обнаружены.
Хотя Y-карлики включают самые холодные звезды и коричневые карлики, которые были фактически обнаружены, астрономы предположили, что могут существовать еще более холодные типы объектов:
– Черные карлики – ядра выгоревших звезд с температурами ниже Y-карликов. Пока не известно о существовании черных карликов.
– Объекты Q-класса – Гипотетические объекты холоднее Y-карликов, с температурой ниже примерно 150 К. Их состав неопределен.
– Объекты R-класса – Полностью теоретические объекты, для которых предсказано, что температура будет ниже 100 К. Объектов R-класса обнаружено не было.
– Объекты S-класса – Теоретические объекты, похожие на R-класс, но с другим химическим составом. На данный момент чисто гипотетические.
– Черные дыры с нулевой температурой – Черные дыры с теоретически нулевой температурой, самые холодные объекты, предсказанные физикой.
Возможно, эти предложенные сверххолодные объекты могут быть идентифицированы в будущем по мере совершенствования технологий наблюдения. Но на данный момент они остаются недоказанными и спекулятивными. Y-карлики продолжают отмечать нижний предел напрямую измеренных температур.
Астрономы используют несколько методов для измерения температур холодных звезд:
– Спектроскопия – Анализ звездного света выявляет такие свойства, как температура. Более холодные звезды излучают свет на более длинных волнах.
– Фотометрия – Измерение яркости звезд на разных длинах волн. Сравнение яркости на разных цветах указывает на температуру.
– Параллакс – Измерение расстояния до звезды позволяет астрономам вычислить ее внутреннюю светимость. Сочетание с фотометрией дает оценки температуры.
– Космический корабль – У некоторых близлежащих холодных карликов были измерены температуры напрямую с помощью космических аппаратов, таких как космические телескопы НАСА Spitzer и Hubble.
– Моделирование – Компьютерные модели могут предоставить оценки температуры на основе известных свойств массы и состава звезды.
Хотя более горячие звезды легче анализировать, достижения в области инфракрасной астрономии позволили обнаружить и измерить температуру более холодных красных, коричневых и белых карликов.
Температура поверхности звезды напрямую влияет на многие ее другие свойства, включая:
– Цвет – Температура определяет цвета от синего (горячего) до красного (холодного).
– Яркость – Более горячие звезды производят больше видимого и ультрафиолетового света. Более холодные звезды излучают больше инфракрасного света.
– Продолжительность жизни – Более горячие звезды сжигают топливо быстрее, чем холодные звезды. Красные карлики могут существовать триллионы лет.
– Обитаемость. Более холодные звезды с большей вероятностью могут содержать пригодные для жизни планеты, не перегревая их.
– Состав. Более холодные звезды содержат такие молекулы, как метан и аммиак, которые редко встречаются в горячих звездах.
Понимание звездных температур дает представление об эволюции звезды, ее истории и потенциальных планетных системах. Измерение самых холодных звезд расширяет границы методов астрономических наблюдений.
Самыми холодными звездами являются красные, коричневые и белые карлики со спектральными классами M, L, T и Y. Коричневые карлики с температурой ниже 700 К известны как Y-карлики. Самый холодный обнаруженный коричневый карлик — WISE 0855?0714 с предполагаемой температурой 225–260 К. Хотя теоретически были предложены объекты холоднее Y-карликов, ни один из них пока не был подтвержден наблюдениями. Измерение и изучение самых холодных звезд дает представление о таких свойствах, как их состав, эволюция и потенциальные обитаемые зоны. Достижения в области астрономических методов продолжают подталкивать к обнаружению все более холодных и тусклых объектов.