Герцшпрунга-Рессела диаграм­ма

ГЕРЦШПРУНГА-РЕССЕЛА ДИАГРАММА (диаграмма Герцшпрунга-Рассела), диаграмма, представляющая зависимость между спектральными классами звёзд или показателями цвета звёзд и их абсолютными звёздными величинами. Название Герцшпрунга-Рассела диаграммы связано с именами Э. Герцшпрунга, который в 1905 году обнаружил, что звёзды разделяются на две большие группы по их радиусам: карлики и гиганты, а также впервые построил (1911) диаграмму «показатель цвета - видимая звёздная величина» для звёзд в скоплениях Плеяды и Гиады, и Г. Рессела, который построил (1913) диаграмму «спектральный класс - абсолютная звёздная величина» для звёзд в окрестностях Солнца. На Герцшпрунга-Рассела диаграмме звёзды занимают не произвольные места, а группируются в определённых участках, образуя последовательности. При теоретических расчётах в качестве параметров Герцшпрунга-Рассела диаграммы используются эффективная температура звезды и логарифм светимости. На рисунке 1 показана Герцшпрунга-Рассела диаграмма для звёзд с надёжно определёнными расстояниями от Солнца. Большинство этих звёзд находится на главной последовательности, которая простирается от наиболее горячих и ярких звёзд в левом верхнем углу диаграммы к наиболее холодным звёздам наименьшей светимости (внизу справа). На стадии главной последовательности проходит основное время жизни звезды. При образовании звезды из межзвёздного вещества она, в зависимости от её массы, попадает на так называемую начальную главную последовательность; при этом чем массивнее звезда, тем больше у неё светимость, радиус и температура. На стадии главной последовательности в ядрах звёзд происходят ядерные реакции превращения водорода в гелий (водородный цикл). Чем массивнее звезда, тем быстрее она эволюционирует, перемещаясь на Герцшпрунга-Рассела диаграмме в красную область и увеличивая светимость. Наиболее массивные звёзды становятся сверхгигантами, которые, в зависимости от светимости, разделяют на яркие, нормальные и слабые сверхгиганты. Звёзды с массой, близкой к массе Солнца, проводят на главной последовательности около 10 миллиардов лет. В ходе эволюции такие звёзды отклоняются от начальной главной последовательности вверх и вправо, образуя последовательность субгигантов. В дальнейшем, после истощения водорода в ядре, звезда за время около 2-10% от времени нахождения на главной последовательности перемещается в область гигантов, в которой находится около 10% от времени жизни на главной последовательности. На стадии гиганта светимость звезды существенно увеличивается, а температура поверхности падает. В итоге звёзды на диаграмме перемещаются в более красную область, образуя последовательность (или ветвь) красных гигантов. Эволюция звёзд после стадии красного гиганта связана с ядерной реакцией, при которой гелий в ядре звезды превращается в углерод, кислород и азот (углеродно-азотный цикл). При некоторых условиях их светимость превосходит светимость нормальных гигантов; их называют яркими гигантами. После истощения гелия в ядре массивные звёзды заканчивают эволюцию вспышкой сверхновой, переходя в состояние нейтронной звезды или чёрной дыры. Звёзды с массой менее 1,3 массы Солнца становятся белыми карликами; их звёздные величины примерно на 10 звёздных величин слабее, чем у звёзд главной последовательности с той же температурой. Подавляющее большинство звёзд в окрестностях Солнца имеет сходные с Солнцем химический состав и кинематические характеристики. В Галактике они принадлежат к звёздам плоской составляющей.

Левее главной последовательности расположена последовательность субкарликов. В окрестностях Солнца этих звёзд немного, но из них состоит обширное гало нашей Галактики и, по-видимому, её центральное сгущение - балдж. Субкарликами является также основное население шаровых звёздных скоплений. На рисунке 2 показана Герцшпрунга-Рассела диаграмма для типичного шарового звёздного скопления М3. Субкарлики характеризуются пониженным содержанием элементов тяжелее гелия; в результате они несколько более горячие и более голубые, что и отражается на их положении на Герцшпрунга-Рассела диаграмма Часто говорят, что такие звёзды имеют пониженную металличность. Кроме металличности, они отличаются от звёзд галактического диска существенно большей дисперсией пространственных скоростей. Их называют также звёздами сферических составляющей. Субкарлики - очень старые звёзды, их возраст сравним с возрастом Галактики; те из них, которые имели массу, превышающую массу Солнца, уже давно закончили эволюцию и превратились в белые карлики. Поэтому на Герцшпрунга-Рассела диаграмме для звёзд с низкой металличностью голубых звёзд нет. Когда в ядре звезды с пониженной металличностью истощается водород, она переходит на ветвь красных гигантов, несколько более ярких, чем звёзды с солнечным содержанием химических элементов. На следующей стадии эволюции, когда в ядре гелий превращается в углерод, звёзды с дефицитом металлов располагаются на Герцшпрунга-Рассела диаграмма на особой последовательности, называемой горизонтальной ветвью. Итогом эволюции маломассивных звёзд с дефицитом металлов также являются белые карлики.

Исследование Герцшпрунга-Рассела диаграммы - важный источник сведений об эволюции звёзд; последовательности на ней отражают разные начальные условия при образовании звёзд и разные стадии их развития.

Лит. смотри при ст. Звёзды.

А. В. Миронов.