18.4: Mchoro wa H-R
- Page ID
- 175433
Malengo ya kujifunza
Mwishoni mwa sehemu hii, utaweza:
- Tambua sifa za kimwili za nyota zinazotumika kutengeneza mchoro wa H—R, na ueleze jinsi sifa hizo zinatofautiana kati ya makundi ya nyota
- Jadili tabia za kimwili za nyota nyingi zinazopatikana katika maeneo tofauti kwenye mchoro wa H—R, kama vile radius, na kwa nyota kuu za mlolongo, mas
Katika sura hii na Kuchambua Starlight, tulielezea baadhi ya sifa ambazo tunaweza kuainisha nyota na jinsi hizo zinavyopimwa. Mawazo haya yanafupishwa katika Jedwali\(\PageIndex{1}\). Pia tumewapa mfano wa uhusiano kati ya sifa mbili hizi katika uhusiano wa moleku-luminosity. Wakati sifa za idadi kubwa ya nyota zilipimwa mwanzoni mwa karne ya ishirini, wanaastronomia waliweza kuanza utafutaji wa kina zaidi wa ruwaza na mahusiano katika data hizi.
| Tabia | Mbinu |
|---|---|
| Joto la uso |
1. Kuamua rangi (mbaya sana). 2. Pima wigo na kupata aina ya spectral. |
| Kemikali utungaji | Tambua mistari ipi iliyopo katika wigo. |
| Mwangaza | Pima mwangaza unaoonekana na fidia kwa umbali. |
| Upeo wa radial | Pima mabadiliko ya Doppler katika wigo. |
| Mzunguko | Pima upana wa mistari ya spectral. |
| Misa | Pima kipindi na kasi ya radial curves ya nyota spectroscopic binary. |
| Kipenyo |
1. Pima jinsi nuru ya nyota inavyozuiwa na Mwezi. 2. Pima curves mwanga na mabadiliko Doppler kwa eclipsing nyota binary. |
Ili kusaidia kuelewa aina gani za mahusiano zinaweza kupatikana, hebu tuangalie kwa ufupi data mbalimbali kuhusu wanadamu. Ikiwa unataka kuelewa wanadamu kwa kulinganisha na kulinganisha tabia zao-bila kuchukua ujuzi wowote wa awali wa viumbe hawa wa ajabu—unaweza kujaribu kuamua ni sifa gani zinazokuongoza katika mwelekeo mzuri. Kwa mfano, unaweza kupanga njama urefu wa sampuli kubwa ya binadamu dhidi ya uzito wao (ambayo ni kipimo cha wingi wao). Mpango huo umeonyeshwa kwenye Kielelezo\(\PageIndex{1}\) na ina baadhi ya vipengele vya kuvutia. Kwa njia tuliyochagua kuwasilisha data zetu, urefu huongezeka zaidi, wakati uzito huongezeka upande wa kushoto. Angalia kwamba binadamu si nasibu kusambazwa katika grafu. Pointi nyingi huanguka pamoja na mlolongo unaoendelea kutoka upande wa kushoto wa juu kwenda kulia chini.
Tunaweza kuhitimisha kutoka kwenye grafu hii kwamba urefu wa binadamu na uzito ni kuhusiana. Kwa ujumla, wanadamu warefu zaidi hupima zaidi, ilhali wale mfupi hupima chini. Hii ina maana kama wewe ni ukoo na muundo wa binadamu. Kwa kawaida, ikiwa tuna mifupa makubwa, tuna mwili zaidi kujaza sura yetu kubwa. Siyo hesabu halisi-kuna aina mbalimbali ya tofauti - lakini siyo mbaya kwa ujumla utawala. Na, bila shaka, kuna baadhi ya tofauti kubwa. Mara kwa mara unaweza kuona short binadamu ambaye ni overweight sana na hivyo kuwa zaidi ya chini kushoto ya mchoro wetu kuliko mlolongo wastani wa watu. Au unaweza kuwa mrefu sana, skinny mtindo mfano na urefu kubwa lakini uzito ndogo, ambao watakuwa kupatikana karibu na haki ya juu.
Mchoro kama huo umepatikana kuwa muhimu sana kwa kuelewa maisha ya nyota. Mwaka wa 1913, mwanaastronomia wa Marekani Henry Norris Russell alipanga luminosities ya nyota dhidi ya madarasa yao ya spectral (njia ya kuonyesha joto lao la uso). Uchunguzi huu, na utafiti sawa wa kujitegemea mwaka 1911 na mwanaastronomia wa Denmark Ejnar Hertzsprung, ulisababisha ugunduzi muhimu sana kwamba joto na mwanga wa nyota zinahusiana (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)).
Henry Norris Russell
Wakati Henry Norris Russell alipohitimu kutoka Chuo Kikuu cha Princeton, kazi yake ilikuwa ya kipaji kiasi kwamba Kitivo kiliamua kuunda ngazi mpya ya shahada ya heshima zaidi ya “suma cum laude” kwa ajili yake. Wanafunzi wake baadaye walimkumbuka kama mtu ambaye mawazo yake yalikuwa mara tatu kwa kasi zaidi kuliko ya mtu mwingine. kumbukumbu yake ilikuwa hivyo phenomenal, anaweza kwa usahihi kunukuu idadi kubwa ya mashairi na limericks, Biblia nzima, meza ya kazi za hisabati, na karibu chochote alikuwa amejifunza kuhusu astronomia. Alikuwa na wasiwasi, mwenye nguvu, ushindani, muhimu, na akielezea sana; alijitahidi kutawala kila mkutano aliohudhuria. Katika muonekano wa nje, alikuwa mtindo wa zamani wa karne ya kumi na tisa ambaye alikuwa amevaa viatu vya juu vya juu vya rangi nyeusi na collars ya juu iliyopigwa, na kubeba mwavuli kila siku ya maisha yake. Majarida yake 264 yalikuwa na ushawishi mkubwa katika maeneo mengi ya astronomia.
Alizaliwa mwaka 1877, mwana wa waziri wa Presbyterian, Russell alionyesha ahadi ya mapema. Alipokuwa na umri wa miaka 12, familia yake ilimpeleka kuishi na shangazi huko Princeton ili aweze kuhudhuria shule ya juu ya maandalizi. Aliishi katika nyumba moja katika mji huo hadi kifo chake mwaka 1957 (kuingiliwa tu na kukaa kwa muda mfupi Ulaya kwa ajili ya kazi ya kuhitimu). Alipenda kueleza kwamba mama yake na bibi yake wa uzazi walikuwa wameshinda tuzo katika hisabati, na kwamba pengine alirithi vipaji vyake katika uwanja huo kutoka upande wao wa familia.
Kabla ya Russell, wataalamu wa astronomia wa Marekani walijitolea hasa kuchunguza nyota na kufanya orodha ya kuvutia ya mali zao, hasa spectra yao (kama ilivyoelezwa katika Kuchambua Starlight. Russell alianza kuona kwamba kutafsiri spectra ya nyota ilihitaji uelewa wa kisasa zaidi wa fizikia ya atomu, somo ambalo lilikuwa likiendelezwa na wanafizikia wa Ulaya katika miaka ya 1910 na 1920. Russell kujiingiza katika jitihada ya maisha ya kuhakikisha hali ya kimwili ndani ya nyota kutoka dalili katika spectra yao; kazi yake aliongoza, na iliendelea na, kizazi cha wanaastronomia, wengi mafunzo na Russell na washirika wake.
Russell pia alifanya michango muhimu katika utafiti wa nyota za binary na upimaji wa raia wa nyota, asili ya mfumo wa jua, anga ya sayari, na upimaji wa umbali katika astronomia, kati ya nyanja nyingine. Alikuwa mwalimu mwenye ushawishi mkubwa na maarufu wa astronomia, akiandika safu juu ya mada astronomia kwa gazeti la Scientific American kwa zaidi ya miaka 40. Yeye na wenzake wawili waliandika kitabu cha mafunzo kwa ajili ya madarasa ya astronomia ya chuo kilichosaidia kuwafundisha wanaastronomia na mashabiki Kitabu hicho kiliweka eneo kwa aina ya kitabu ambacho sasa unachosoma, ambacho sio tu kinachoelezea ukweli wa astronomia lakini pia kinaelezea jinsi vinavyolingana pamoja. Russell alitoa mihadhara kote nchini, mara nyingi akisisitiza umuhimu wa kuelewa fizikia ya kisasa ili kufahamu kile kinachotokea katika astronomia.
Harlow Shapley, mkurugenzi wa Observatory ya Chuo cha Harvard, aitwaye Russell “mkuu wa wanaastronomia Russell alikuwa hakika kuonekana kama kiongozi wa uwanja kwa miaka mingi na alikuwa na ushauri juu ya matatizo mengi unajimu na wenzake kutoka duniani kote. Leo hii, mojawapo ya utambuzi mkubwa zaidi ambayo mwanaastronomia anaweza kupokea ni tuzo kutoka kwa Shirika la Astronomical la Marekani linaloitwa Tuzo ya Russell, iliyoanzishwa katika kumbukumbu yake.
Makala ya Mchoro wa H—R
Kufuatia Hertzsprung na Russell, hebu njama joto (au darasa spectral) ya kundi kuchaguliwa ya nyota karibu dhidi ya luminosity yao na kuona nini sisi kupata (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)). Mpango huo mara nyingi huitwa mchoro wa Hertzsprung—Russell, mchoro uliofupishwa H—R. Ni moja ya michoro muhimu zaidi na kutumika sana katika astronomy, na maombi ambayo kupanua mbali zaidi ya madhumuni ambayo awali ilikuwa maendeleo zaidi ya karne iliyopita.
Ni desturi ya kupanga mipangilio ya H—R kwa namna ambayo joto huongezeka kuelekea upande wa kushoto na kuelekea juu. Angalia kufanana na njama yetu ya urefu na uzito kwa watu (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)). Nyota, kama watu, hazisambazwa juu ya mchoro kwa random, kama wangekuwa kama walionyesha mchanganyiko wote wa mwanga na joto. Badala yake, tunaona kwamba nyota nguzo katika baadhi ya maeneo ya mchoro H - R. Wengi ni iliyokaa pamoja na mlolongo mwembamba unaoendesha kutoka upande wa kushoto wa juu (moto, yenye kuangaza sana) hadi chini ya kulia (baridi, chini ya mwanga). Bendi hii ya pointi inaitwa mlolongo kuu. Inawakilisha uhusiano kati ya halijoto na mwangaza unaofuatwa na nyota nyingi. Tunaweza kufupisha uhusiano huu kwa kusema kuwa nyota za moto huwa na mwanga zaidi kuliko zile zenye baridi.
Nyota kadhaa, hata hivyo, ziko juu ya mlolongo mkuu kwenye mchoro wa H—R, katika eneo la juu kulia, ambapo nyota zina joto la chini na mwangaza wa juu. Nyota inawezaje kuwa baridi mara moja, maana yake kila mita ya mraba kwenye nyota haitoi nishati hiyo yote, na bado inaangaza sana? Njia pekee ni kwa nyota kuwa ya kubwa—kuwa na mita nyingi za mraba juu ya uso wake kiasi kwamba jumla ya pato la nishati bado ni kubwa. Nyota hizi zinapaswa kuwa kubwa au supergiants, nyota za kipenyo kikubwa tulizozungumzia mapema.
Pia kuna nyota katika kona ya chini kushoto ya mchoro, ambayo ina joto la juu na mwanga mdogo. Ikiwa wana joto la juu la uso, kila mita ya mraba kwenye nyota hiyo inaweka nishati nyingi. Je! Nyota ya jumla inawezaje kuwa hafifu? Lazima iwe kwamba ina eneo ndogo sana la uso jumla; nyota hizo zinajulikana kama vibete weupe (nyeupe kwa sababu, katika joto hizi za juu, rangi za mionzi ya sumakuumeme ambazo hutoa huchanganya pamoja ili kuzifanya zionekane buluu-nyeupe). Tutasema zaidi juu ya vitu hivi vya kushangaza kwa wakati. Kielelezo ni schematic H - R mchoro kwa sampuli kubwa ya nyota, inayotolewa na kufanya aina tofauti zaidi dhahiri.
Sasa, fikiria kwenye majadiliano yetu ya tafiti za nyota. Ni vigumu kupanga mchoro wa H—R ambao ni kweli unaowakilisha nyota zote kwa sababu nyota nyingi zimezimia kiasi kwamba hatuwezi kuziona zile zilizo nje ya jirani yetu ya karibu. Nyota zilizopangwa katika Kielelezo\(\PageIndex{3}\) zilichaguliwa kwa sababu umbali wao unajulikana. Sampuli hii inafuta nyota nyingi zenye kukata tamaa ambazo ziko karibu lakini hazijawahi kupimwa umbali wake, hivyo inaonyesha nyota chache za mlolongo kuu zenye kukata tamaa kuliko mchoro wa “haki” ungekuwa. Ili kuwa mwakilishi wa idadi ya stellar, mchoro wa H—R unapaswa kupangwa kwa nyota zote ndani ya umbali fulani. Kwa bahati mbaya, ujuzi wetu ni kamili kabisa kwa nyota ndani ya miaka 10 hadi 20 ya mwanga wa jua, kati ya ambayo hakuna giants au supergiants. Hata hivyo, kutokana na tafiti nyingi (na zaidi zinaweza kufanywa kwa darubini mpya, zenye nguvu zaidi), tunakadiria kuwa takriban 90% ya nyota za kweli kwa jumla (isipokuwa vijiti vya rangi ya rangi ya rangi ya rangi ya rangi ya rangi ya rangi ya rangi ya rangi ya rangi ya rangi ya rangi ya rangi ya rangi ya rangi ya rangi ya rangi ya rangi ya rangi ya rangi ya rangi ya rangi ya rangi ya rangi ya rangi ya rangi ya rangi ya rangi ya rangi ya rangi ya rangi ya samawi
Makadirio haya yanaweza kutumika moja kwa moja kuelewa maisha ya nyota. Ruhusu sisi mwingine mlinganisho wa haraka na watu. Tuseme tunachunguza watu kama wanaastronomia wanachunguza nyota, lakini tunataka kuzingatia mahali ambapo vijana wenye umri wa miaka 6 hadi 18. Timu za utafiti zinatoka nje na kuchukua data kuhusu wapi vijana hao hupatikana wakati wote wakati wa siku ya saa 24. Baadhi hupatikana katika chumba cha pizza cha ndani, wengine wamelala nyumbani, wengine ni kwenye sinema, na wengi wako shuleni. Baada ya kuchunguza idadi kubwa sana ya vijana, moja ya mambo ambayo timu huamua ni kwamba, wastani wa masaa 24, theluthi moja ya vijana wote hupatikana shuleni.
Wanawezaje kutafsiri matokeo haya? Je, inamaanisha kuwa theluthi mbili ya wanafunzi ni truants na theluthi iliyobaki hutumia muda wao wote shuleni? Hapana, ni lazima tukumbuke kwamba timu za utafiti zilihesabu vijana katika siku nzima ya saa 24. Baadhi ya timu za utafiti zilifanya kazi usiku, wakati vijana wengi walikuwa wamelala nyumbani, na wengine walifanya kazi mchana, wakati vijana wengi walikuwa njiani kutoka shule (na zaidi ya kufurahia pizza). Ikiwa utafiti huo ulikuwa mwakilishi wa kweli, tunaweza kuhitimisha, hata hivyo, kwamba ikiwa wastani wa theluthi moja ya vijana wote hupatikana shuleni, basi wanadamu wenye umri wa miaka 6 hadi 18 wanapaswa kutumia karibu theluthi moja ya muda wao shuleni.
Tunaweza kufanya kitu kama hicho kwa nyota. Tunaona kwamba, kwa wastani, 90% ya nyota zote ziko kwenye mlolongo mkuu wa mchoro wa H—R. Ikiwa tunaweza kutambua shughuli fulani au hatua ya maisha na mlolongo mkuu, basi inafuata kwamba nyota lazima zitumie 90% ya maisha yao katika shughuli hiyo au hatua ya maisha.
Kuelewa Mlolongo Kuu
Katika Sun: Nguvu ya Nyuklia, tulijadili Sun kama nyota mwakilishi. Tuliona kwamba nyota kama vile Jua “zinafanya kwa ajili ya maisha” ni kubadilisha protoni kuwa heliamu ndani ya ndani yao kupitia mchakato wa fusion ya nyuklia, hivyo kuzalisha nishati. Fusion ya protoni kwa heliamu ni chanzo bora, cha kudumu cha nishati kwa nyota kwa sababu wingi wa kila nyota huwa na atomi za hidrojeni, ambazo viini vyake ni protoni.
Mifano yetu ya kompyuta ya jinsi nyota zinavyobadilika baada ya muda zinaonyesha kwamba nyota ya kawaida itatumia takriban 90% ya maisha yake ikichanganya hidrojeni tele katika msingi wake kuwa heliamu. Hii basi ni maelezo mazuri ya kwa nini 90% ya nyota zote zinapatikana kwenye mlolongo kuu katika mchoro wa H—R. Lakini kama nyota zote kwenye mlolongo kuu zinafanya kitu kimoja (fusing hidrojeni), kwa nini zinashirikiwa pamoja na mlolongo wa pointi? Hiyo ni kwa nini wanatofautiana katika mwanga na joto la uso (ni nini tunachopanga kwenye mchoro wa H—R)?
Ili kutusaidia kuelewa jinsi nyota kuu za mlolongo hutofautiana, tunaweza kutumia mojawapo ya matokeo muhimu zaidi kutoka kwa tafiti zetu za nyota za mfano. Astrofizikia wameweza kuonyesha kwamba muundo wa nyota zilizo katika usawa na hupata nishati zao zote kutoka kwenye fusion ya nyuklia ni kabisa na ya pekee imedhamiriwa kwa kiasi mbili tu: masi ya jumla na muundo wa nyota. Ukweli huu hutoa tafsiri ya vipengele vingi vya mchoro wa H—R.
Fikiria kikundi cha nyota kinachotokana na wingu la “malighafi” ya kati ya nyota ambayo kemikali yake ni sawa na ya Jua (Tutaelezea mchakato huu kwa undani zaidi katika Kuzaliwa kwa Nyota na Ugunduzi wa Sayari nje ya mfumo wa jua, lakini kwa sasa, maelezo hayatatuhusishi.) Katika wingu kama hilo, clumps zote za gesi na vumbi ambazo huwa nyota zinaanza na kemikali sawa na hutofautiana kutoka kwa kila mmoja tu kwa wingi. Sasa tuseme kwamba tunahesabu mfano wa kila nyota hizi kwa wakati ambapo inakuwa imara na hupata nishati yake kutokana na athari za nyuklia, lakini kabla ya kuwa na muda wa kubadilisha muundo wake kwa kiasi kikubwa kutokana na athari hizi.
Mifano zilizohesabiwa kwa nyota hizi zinatuwezesha kuamua luminosities, joto, na ukubwa wao. Kama sisi njama matokeo kutoka mifano - hatua moja kwa kila nyota mfano - juu ya mchoro H - R, sisi kupata kitu kwamba inaonekana tu kama mlolongo kuu tuliona kwa nyota halisi.
Na hapa ni nini sisi kupata wakati sisi kufanya hivyo. Nyota za mfano zilizo na raia mkubwa ni za moto zaidi na zenye kuangaza zaidi, na ziko upande wa kushoto wa mchoro.
Nyota za mfano wa chini-kubwa ni za baridi zaidi na zenye mwanga mdogo, na zinawekwa kwenye haki ya chini ya njama. Nyota nyingine za mfano zote zinalala kwenye mstari unaoendesha diagonally kwenye mchoro. Kwa maneno mengine, mlolongo kuu hugeuka kuwa mlolongo wa raia wa stellar.
Hii ina maana ikiwa unafikiri juu yake. Nyota kubwa zaidi zina mvuto mkubwa na hivyo zinaweza kubana vituo vyao kwa kiwango kikubwa zaidi. Hii ina maana wao ni hottest ndani na bora katika kuzalisha nishati kutoka athari za nyuklia ndani ya ndani. Matokeo yake, wao huangaza na mwanga mkubwa zaidi na kuwa na joto la joto zaidi. Nyota zilizo na molekuli ya chini kabisa, kwa upande wake, ni baridi zaidi ndani na zisizo na ufanisi zaidi katika kuzalisha nishati. Kwa hiyo, wao ni mdogo zaidi na upepo kuwa baridi zaidi juu ya uso. Jua letu liko mahali fulani katikati ya mambo haya (kama unaweza kuona kwenye Mchoro\(\PageIndex{3}\)). Tabia za nyota kuu za mlolongo wa mwakilishi (ukiondoa vijana wa kahawia, ambazo si nyota za kweli) zimeorodheshwa katika Jedwali\(\PageIndex{2}\).
| Aina ya Spectral | Misa (Jua = 1) | Mwangaza (Jua = 1) | Joto | Radius (Jua = 1) |
|---|---|---|---|---|
| O5 | 40 | 7 × 10 5 | 40,000 K | 18 |
| B0 | 16 | 2.7 × 10 5 | 28,000 KM | 7 |
| A0 | 3.3 | 55 | 10,000 K | 2.5 |
| F0 | 1.7 | 5 | 7500 KM | 1.4 |
| G0 | 1.1 | 1.4 | 6000 K | 1.1 |
| K0 | 0.8 | 0.35 | 5000 K | 0.8 |
| M0 | 0.4 | 0.05 | 3500 K | 0.6 |
Kumbuka kwamba tumeona hii 90% takwimu kuja kabla. Hii ni nini hasa tulipata mapema tulipochunguza uhusiano wa wingi wa mwanga (Kielelezo\(18.2.6\) katika Sehemu ya 18.2). Tuliona kuwa 90% za nyota zote zinaonekana kufuata uhusiano; hizi ni 90% za nyota zote zinazolala kwenye mlolongo mkuu katika mchoro wetu wa H—R. Mifano zetu na uchunguzi wetu wanakubaliana.
Vipi kuhusu nyota zingine kwenye mchoro wa H—R- makubwa na supergiants, na vijiti vyeupe? Kama tutakavyoona katika sura chache zijazo, hizi ndizo nyota zenye mlolongo kuu zinazogeukia wakati zinavyokuwa na umri: Ni hatua za baadaye katika maisha ya nyota. Kama nyota hutumia mafuta yake ya nyuklia, chanzo chake cha mabadiliko ya nishati, kama vile kemikali yake na muundo wa mambo ya ndani. Mabadiliko haya yanasababisha nyota kubadilisha mwangaza wake na joto la uso ili isiwe tena kwenye mlolongo mkuu kwenye mchoro wetu. Kwa sababu nyota hutumia muda mdogo sana katika hatua hizi za baadaye za maisha yao, tunaona nyota chache katika maeneo hayo ya mchoro wa H—R.
Extremes ya Luminosities Stellar, Kipenyo, na Densities
Tunaweza kutumia mchoro wa H—R kuchunguza kiasi kikubwa cha ukubwa, mwangaza, na wiani unaopatikana kati ya nyota. Nyota kali sana sio tu ya kuvutia kwa mashabiki wa Kitabu cha Guinness of World Records; wanaweza kutufundisha mengi kuhusu jinsi nyota zinavyofanya kazi. Kwa mfano, tuliona kwamba nyota kubwa zaidi za mlolongo ni zenye kuangaza zaidi. Tunajua nyota chache zilizokithiri ambazo ni mara milioni zaidi ya kung'aa kuliko Jua, zikiwa na wingi unaozidi mara 100 za Jua. Nyota hizi zenye kuangaza, ambazo ziko upande wa juu kushoto wa mchoro wa H—R, zina moto mno, nyota za buluu sana za aina ya spectral O. hizi ni nyota ambazo zingekuwa zinajulikana zaidi katika umbali mkubwa angani.
Supergiants baridi katika kona ya juu ya mchoro wa H—R ni kama mara 10,000 kama mwanga kama Jua. Aidha nyota hizi zina kipenyo kikubwa sana kuliko ile ya Jua. Kama ilivyojadiliwa hapo juu, baadhi ya supergiants ni kubwa sana kwamba kama mfumo wa jua unaweza kuwa katikati katika moja, uso wa nyota ingekuwa uongo zaidi ya obiti ya Mars (angalia Kielelezo\(\PageIndex{5}\)). Tutahitaji kuuliza, katika sura zijazo, ni mchakato gani unaweza kufanya nyota kuenea hadi ukubwa mkubwa sana, na kwa muda gani nyota hizi “za kuvimba” zinaweza kudumu katika hali yao iliyopotoka.
Kwa upande mwingine, nyota za kawaida nyekundu, za baridi, za chini za mwanga kwenye mwisho wa mlolongo kuu ni ndogo sana na ni ndogo zaidi kuliko Jua. Mfano wa kibete hicho nyekundu ni Ross 614B, na joto la uso la 2700 K na 1/2000 tu ya mwanga wa Jua. Tunaita nyota hiyo kibete kwa sababu kipenyo chake ni 1/10 tu ule wa Jua. Nyota yenye mwangaza wa chini sana pia ina masi ya chini (karibu 1/12 ile ya Jua). Mchanganyiko huu wa masi na kipenyo unamaanisha kuwa umesisitizwa kiasi kwamba nyota ina wiani wa wastani takriban mara 80 ule wa Jua. Uzito wake lazima uwe wa juu, kwa kweli, kuliko ule wa imara yoyote inayojulikana iliyopatikana kwenye uso wa Dunia. (Pamoja na hayo, nyota imetengenezwa kwa gesi kwa sababu kituo chake kina moto sana.)
Nyota zenye kukata tamaa, nyekundu, kuu za mlolongo sio nyota za densiti kali zaidi, hata hivyo. Wafanyabiashara weupe, kwenye kona ya chini kushoto ya mchoro wa H—R, wana densities mara nyingi zaidi bado.
Wafanyabiashara Wazungu
Nyota kibete nyeupe ya kwanza iligunduliwa mwaka 1862. Inaitwa Sirius B, inaunda mfumo wa binary na Sirius A, nyota inayoonekana angavu zaidi angani. Ilipuuza ugunduzi na uchambuzi kwa muda mrefu kwa sababu mwanga wake wa kukata tamaa huelekea kupotea katika glare ya karibu Sirius A (Kielelezo\(\PageIndex{6}\)). (Kwa kuwa Sirius mara nyingi huitwa Nyota ya Mbwa—kuwa nyota angavu zaidi katika kundinyota ya Canis Meja, Mbwa Mkubwa—Sirius B wakati mwingine huitwa jina la Pup.)
Sisi sasa kupatikana maelfu ya dwarfs nyeupe. Jedwali\(\PageIndex{1}\) linaonyesha kuwa karibu asilimia 7 ya nyota za kweli (aina za spectral O—M) katika jirani zetu za mitaa ni wachanga weupe. Mfano mzuri wa kibete kizungu cha kawaida ni nyota iliyo karibu 40 Eridani B. joto lake la uso ni moto kiasi 12,000 K, lakini mwangaza wake ni 1/275 L tu Jua. Mahesabu yanaonyesha kwamba radius yake ni 1.4% tu ya Jua, au takriban sawa na ile ya Dunia, na kiasi chake ni 2.5 × 10—6 kile cha Jua. Masi yake, hata hivyo, ni mara 0.43 masi ya Jua, kidogo kidogo kuliko nusu. Ili kuunganisha wingi mkubwa katika kiasi kidogo sana, wiani wa nyota lazima uwe karibu mara 170,000 wiani wa Jua, au zaidi ya 200,000 g/cm 3. Kijiko cha nyenzo hii kitakuwa na wingi wa tani 50! Kwa msongamano mkubwa sana, jambo haliwezi kuwepo katika hali yake ya kawaida; tutachunguza tabia maalum ya aina hii ya suala katika Kifo cha Stars. Kwa sasa, tunaona tu kwamba vijana weupe wanakufa nyota, kufikia mwisho wa maisha yao ya uzalishaji na tayari kwa hadithi zao kuwa juu.
Mtaalamu wa fizikia wa Uingereza (na maarufu wa sayansi) Arthur Eddington (1882—1944) alielezea kibete nyeupe cha kwanza kinachojulikana hivi:
Ujumbe wa rafiki wa Sirius, wakati umeamua, ulikimbia: “Ninajumuisha nyenzo mara elfu tatu kuliko kitu chochote ulichowahi kuja. Tani ya nyenzo yangu itakuwa nugget kidogo unaweza kuweka katika mechi ya mechi.” Jibu gani mtu anaweza kufanya kitu kama hicho? Naam, jibu ambalo wengi wetu tulifanywa mwaka wa 1914 lilikuwa, “Funga; usizungumze uongo.”
Leo hii, hata hivyo wanaastronomia hawakubali tu kwamba nyota zenye mnene kama vijiti weupe zipo lakini (kama tutakavyoona) zimepata hata vitu vikali na vya wageni katika jitihada zao za kuelewa mageuzi ya aina mbalimbali za nyota.
Dhana muhimu na Muhtasari
Mchoro wa Hertzsprung—Russell, au mchoro wa H—R, ni njama ya mwanga wa stellar dhidi ya joto la uso. Nyota nyingi zinalala juu ya mlolongo mkuu, ambayo inaenea diagonally katika mchoro wa H—R kutoka joto la juu na mwangaza wa juu hadi joto la chini na mwanga mdogo. Msimamo wa nyota pamoja na mlolongo kuu unatambuliwa na wingi wake. Nyota za juu hutoa nishati zaidi na zina moto zaidi kuliko nyota za chini kwenye mlolongo mkuu. Nyota kuu za mlolongo hupata nishati zao kutokana na fusion ya protoni hadi heliamu. Kuhusu 90% ya nyota hulala kwenye mlolongo kuu. Tu kuhusu 10% ya nyota ni dwarfs nyeupe, na chini ya 1% ni giant au supergiants.
faharasa
- Mchoro wa H—R
- (Mchoro wa Hertzsprung—Russell) njama ya mwanga dhidi ya joto la uso (au aina ya spectral) kwa kundi la nyota
- mlolongo kuu
- mlolongo wa nyota juu ya mchoro Hertzsprung-Russell, zenye idadi kubwa ya nyota, kwamba anaendesha diagonally kutoka upande wa juu kushoto na kulia chini
- kibete nyeupe
- nyota yenye masi ya chini ambayo imechoka mafuta yake mengi au yote ya nyuklia na imeshuka kwa ukubwa mdogo sana; nyota hiyo iko karibu na hali yake ya mwisho ya maisha