25. Определение радиусов и масс звезд

Для понимания диаграммы ГР очень важным является вопрос о радиусах и массах звезд.

Непосредственно измерить радиусы звезд не удается, т.к. из-за громадных расстояний их видимые размеры оказываются меньше разрешающей способности телескопов. Поэтому радиусы звезд определяются косвенными методами. Есть три метода нахождения радиусов звезд.

1. С помощью интерферометрических методов.

2. По двойным звездам, если плоскость их орбиты лежит на луче зрения или близка к нему (как?).

3. Если известна светимость звезды L и поверхностная температура T_e , то с помощью закона Стефана-Больцмана (3.1) имеем:

.

Отсюда видно, что для фиксированного значения радиуса связь между логарифмами светимости звезды и температуры линейная. Если на диаграмме ГР провести линии, соответствующие тому или иному фиксированному значению радиуса, то получится схема, изображенная на рис. 21. Согласно этой схеме звезды главной последовательности имеют радиусы в пределах примерно от до , тогда как радиусы гигантов заключены в пределах от до и более. Этим и объясняются названия звезд  карлики и гиганты. Белые карлики имеют радиусы меньше .

Как определяются массы звезд? В условии Задачи №24 сказано, что спектральные исследования позволяют найти ускорение свободного падения (точнее ) на поверхности звезды (дело в том, что условия формирования линий определяются электронным давлением, а последнее связано с ускорением свободного падения). Если известна светимость звезды и поверхностная температура, то можно найти массу звезды.

Задача №30. Оценить точность определения массы звезды, расстояние до которой найдено методом спектральных параллаксов, если точность измерения ускорения свободного падения 50%.

Ответ: .

Как видно, точность определения массы одиночной звезды весьма низкая. Более точно определяются массы по двойным звездам с помощью законов Кеплера (как)? Результаты этих измерений также изображены на рис. 28. Из этого рисунка видно, что звезды верхней части ГП массивные. Их массы порядка и более. Звезды нижней части ГП - маломассивные. Их массы порядка а меньше . Массы звезд-гигантов умеренные. Если учесть, что они имеют большие радиусы, то можно думать, что гиганты представляют собой просто раздувшиеся звезды.

Исследования показали, что существует огромный разброс звездных радиусов. Встречаются звезды, радиусы которых в 10³ раз больше радиуса Солнца, и звезды с радиусами в 10³ раз меньше радиуса Солнца (нейтронные звезды имеют радиус порядка 10 км). Разброс в массах существенно меньше. Есть данные, указывающие на существование звезд с массой порядка . С другой стороны, если масса тела меньше (предел Кумара), то оно не может образовать звезду.