§ 73. Радиусы звезд

Познакомимся теперь несколько ближе со свойствами некоторых звезд. В таблице XIV помещена сводка данных о наиболее ярких звездах северного полушария неба. Ознакомление с ней может вызвать известное удивление: все включенные в табличку звезды обладают светимостями большими, чем Солнце. Более того, холодная звезда Бетельгейзе излучает в 22 400 раз сильнее Солнца, а яркая, голубоватая звезда Ригель, даже в 81 000 раз! Может создаться впечатление, что все звезды ярче Солнца. Однако это не так, и для сравнения мы приведем таблицу XV, в которую включены данные о всех известных в настоящее время ближайших соседях Солнца, расстояния которых не превосходят 11 световых лет. Названия большинства из них читателю, конечно, незнакомы, так как блеск этих звезд очень мал; только четыре из них хорошо видны невооруженным глазом, а остальные можно наблюдать только в бинокль или телескоп. Из этой таблицы мы видим, что большинство ближайших соседей Солнца имеет светимость во много раз меньше единицы. Следовательно, Солнце - звезда средней светимости.

Таблица XIV. Яркие звезды

Таблица XV. Ближайшие соседи Солнца

Зная светимость и температуру внешних слоев звезды, можно оценить ее размеры. Примем приближенно, что фотосфера звезды излучает энергию как абсолютно черное тело. Известно, что такой излучатель испускает с каждого квадратного сантиметра поверхности энергию Е, выражаемую формулой

Е = σТ⁴

где σ - постоянная величина, а Т - эффективная температура.

Если радиус звезды равен R, то ее светящаяся поверхность равна S = 4πσR². Тогда болометрическая светимость L_b звезды выражается формулой

L_b = 4πσR²T². (7.8)

Применив ту же формулу к Солнцу, получим

L_bo = 4πσR_o²T_o².

Разделив эти равенства, находим

Приняв R_o = 1, L_bo =1 и Т_о = 6000^о имеем

По этой формуле можно вычислить значения радиусов звезд, что и было нами сделано в приведенных выше двух таблицах. Правда, эти вычисления носят оценочный характер, и полученные числа могут быть ошибочны до 25%. Дело в том, что в формулу (7.13) входит не визуальная звездная величина, а болометрическая (§ 36), которая не всегда известна с необходимой точностью.

Все же эти две таблицы весьма поучительны. В одной из них мы находим звезду Бетельгейзе, у которой радиус оказался в 2000 раз больше солнечного. Далее мы можем заметить, что у большинства звезд светимости различаются гораздо больше, чем радиусы. Так, например, существует звезда, у которой светимость составляет 1/575000 долю светимости Солнца; эта самая слабо светящаяся из известных звезд. И вместе с тем мы видим из второй таблицы, что большинство красных слабо светящихся звезд имеет радиусы, заключенные в пределах 0,07 - 0,2 солнечного. Здесь же мы находим две очень интересные звезды - Сириус В и Процион В. Это горячие звезды, у которых радиусы в десятки раз меньше солнечного, т. е. по своим размерам эти звезды сравнимы с Землей.

Такое разнообразие светимостей и размеров звезд ставит перед нами новую проблему: столь же ли разнообразны массы? Ответ на этот вопрос дают двойные звезды, к рассмотрению которых мы и переходим.