VY CANIS MAJORIS: ODKRYCIE, CHARAKTERYSTYKA, STRUKTURA, POWSTAWANIE I EWOLUCJA - ARTE - 2025

VY Canis Majoris to gwiazda konstelacji Canis Majoris lub Can Mayor, w której znajduje się również Syriusz. VY Canis Majoris znajduje się około 4900 lat świetlnych od Ziemi i jest widoczny w lornetkach i teleskopach, wykazując charakterystyczny czerwony kolor.

Pierwsze obserwacje VY Canis Majoris (VY CMa) pochodzą z początku XIX wieku. Wynikają one z francuskiego astronoma Josepha DeLalande w 1801 roku, który sklasyfikował ją jako gwiazdę 7mag.

Rysunek 1. VY Canis Majoris w konstelacji Oriona, jest gwiazdą o promieniu tysiące razy większym niż Słońce, otoczona jest mgławicą składającą się z materii, którą nieustannie rzuca sama gwiazda. Źródło: Wikimedia Commons. Judy Schmidt.

Dzięki ulepszeniom w konstrukcji teleskopów astronomowie na początku XX wieku szybko zdali sobie sprawę, jak wyjątkowy jest VY CMa, dzięki jego zmiennej jasności i osłoniętej złożoną mgławicą, pełną skupisk i kondensacji.

Z tego powodu przez pewien czas uważano, że to raczej układ gwiezdny. Ten pomysł jest obecnie wykluczony, chociaż niektórzy astronomowie twierdzą, że jest przynajmniej jeden towarzysz.

Obserwacje wskazują, że VY CMa jest niezwykle jasna i ma wyjątkowe rozmiary, tysiące razy większe niż Słońce. Do tego stopnia, że ​​gdyby zajęła jej miejsce, gwiazda sięgnęłaby po orbitę Saturna.

VY CMa jest zdecydowanie w bardzo niestabilnym stadium, które poprzedza koniec swojego życia, ponieważ gwiazda szybko zrzuca swoje zewnętrzne warstwy i wyrzuca je w przestrzeń, gdzie rozprzestrzeniają się wokół niej jak mgławica.

Dlatego astronomowie nie wykluczają możliwości wybuchu supernowej w VY CMa w krótkim czasie.

cechy

Astronomowie są bardzo zainteresowani badaniem tak wyjątkowej gwiazdy jak VY CMa, ponieważ zawarte w niej informacje mają decydujące znaczenie w badaniu ewolucji gwiazd.

VY CMa charakteryzuje się tym, że należy do gwiazd o największym promieniu i jest również jedną z najbardziej świecących. Jest również jedną z najbardziej masywnych z czerwonych nadolbrzymów, gwiazd, które przebyły już długą drogę w swoim gwiezdnym życiu.

VY CMa jest również fascynująca, ponieważ oczekuje się, że jej dni nagle się zakończą, w wyniku dużej eksplozji supernowej. Spójrzmy na kilka bardziej interesujących szczegółów:

Lokalizacja

VY CMa jest widoczny z Ziemi w gwiazdozbiorze Wielkiego Psa, w pobliżu Syriusza i konstelacji Oriona. Znajduje się między 3900 a 4900 lat świetlnych od Ziemi.

Nie jest łatwo precyzyjnie określić odległość, po pierwsze dlatego, że gwiazda nie jest blisko, a po drugie, ponieważ nieustannie wypluwa materię. Dlatego jest otoczona mgławicą (patrz rysunek 1), co utrudnia dostrzeżenie atmosfery gwiazdy i utrudnia dokonanie dokładnych szacunków.

Rysunek 2. Konstelacja Can Major i VY CMa zakreślona na czerwono w pobliżu NGC 2362, gromady otwartej wypełnionej młodymi gwiazdami i tworzącymi się gwiazdami. Źródło: Wikimedia Commons. Canis_major_constellation_map.png: Torsten Bronger. Dzieło pochodne: Kxx.

Zmienność

Już w 1931 roku było już faktem, że VY CMa doświadczał znacznych zmian w swojej jasności, tak że została opisana jako gwiazda zmienna o długim okresie czasu.

Chociaż jest bardzo jasny, jego absolutna wielkość waha się między -9,5 a -11,5. Porównaj Syriusza o jasności -1,6mag ze Słońcem, najjaśniejszym obiektem widzianym z Ziemi, przy -26,7mag.

Aby zidentyfikować gwiazdy zmienne, astronomowie przypisują im nazwę składającą się z jednej lub dwóch wielkich liter, po których następuje nazwa konstelacji, w której się znajdują.

Pierwsza znaleziona zmienna ma przypisaną literę R, następnej S i tak dalej. Gdy litery są gotowe, sekwencja zaczyna się od RR, RS itd., Tak że VY CMa jest numerem 43 wśród gwiazd zmiennych Can Major.

I dlaczego VY CMa lub inne gwiazdy doświadczają zmian w swojej jasności? Może tak być, ponieważ gwiazda zmienia swoją jasność w wyniku skurczów i ekspansji. Innym powodem może być obecność innego obiektu, który chwilowo go zaćmiewa.

Radio

Niektórzy astronomowie szacują promień VY CMa na nawet 3000 razy większy od promienia Słońca. Inne, bardziej ostrożne szacunki wskazują na rozmiar 600 promieni słonecznych, chociaż najnowsze pomiary wskazują na 1420 promieni słonecznych.

Fakt, że VY CMa jest otoczona mgławicą materii wyrzuconą przez tę samą gwiazdę, jest odpowiedzialny za zmienny promień gwiazdy. Liczba, która do tej pory jest wciąż przedmiotem dyskusji.

Przez pewien czas VY CMa była największą znaną gwiazdą. Obecnie przewyższa go UY Scuti (1708 promieni słonecznych) w konstelacji Tarczy i Westerlund 1-26 (według jednych 2544 promienie słoneczne, według innych 1500) w konstelacji Ara.

Masa

Niekoniecznie dlatego, że jest to duża gwiazda, jest to najbardziej masywna gwiazda ze wszystkich. Na podstawie temperatury i wielkości (bolometrycznej) szacuje się, że obecna masa VY CMa wynosi 17 ± 8 mas Słońca (masa Słońca to 1,989 × 10 ^ 30 kg).

VY CMa traci masę w tempie 6 × 10 ^ -4 mas Słońca każdego roku, nie licząc gwałtownych wyrzutów masy, które występują często. W ten sposób powstaje mgławica otaczająca gwiazdę.

Temperatura i jasność

Temperatura VY Canis Majoris szacowana jest na 4000 K, a jasność od 200 000 do 560 000 razy większa od Słońca. Jasność jest równoważna mocy (energii na jednostkę czasu) emitowanej przez gwiazdę w kosmos.

Jasność Słońca służy jako odniesienie i jednostka do pomiaru mocy obiektów astronomicznych. Jedna (1) jasność słoneczna wynosi 3828 × 10 ^ 26 watów.

Temperatura i jasność VY Canis Majoris umieszczają go w obszarze nadolbrzymów na diagramie klasyfikacji gwiazd HR.

Rysunek 3. Wykres HR gwiazd. Czerwone nadolbrzymy i hiperolbrzymy, takie jak VY Canis Majoris, znajdują się w prawym górnym rogu. Źródło: Wikimedia Commons.

Wykres HR lub Hertzsprunga-Russella to wykres jasności gwiazd w funkcji ich temperatury. Pozycja gwiazdy na tym diagramie wskazuje na jej stan ewolucyjny i zależy od jej masy początkowej.

Gwiazdy, które zużywają wodór, aby utworzyć hel w swoim jądrze, to te, które znajdują się w ciągu głównym (ciągu głównym), na przekątnej diagramu. Nasze Słońce jest tam, a Proxima Centauri znajduje się w prawym dolnym rogu, ponieważ jest zimniejsza i mniejsza.

Zamiast tego Betelgeuse, Antares i VY CMa opuścili główną sekwencję, ponieważ zabrakło im już wodoru. Następnie migrowali w kierunku linii ewolucyjnej czerwonego nadolbrzyma i hiperolbrzymów, w prawym górnym rogu diagramu.

Z biegiem czasu (oczywiście astronomiczne) gwiazdy takie jak Słońce stają się białymi karłami, przesuwając się w dół wykresu HR. A czerwone nadolbrzymy kończą swoje dni jako supernowe.

Struktura

Gwiazdy to w zasadzie ogromne kule gazu składające się w większości z wodoru i helu, którym towarzyszą ślady innych znanych pierwiastków.

Struktura gwiazd jest mniej więcej taka sama dla wszystkich: jądro, w którym zachodzą reakcje fuzji, warstwa pośrednia zwana płaszczem lub otoczką oraz warstwa zewnętrzna lub atmosfera gwiazdowa. Z biegiem czasu zmienia się grubość i właściwości tych warstw.

Istnieją dwie siły, które utrzymują spójność gwiazdy: z jednej strony przyciąganie grawitacyjne, które ma tendencję do jej ściskania, az drugiej ciśnienie generowane przez jądro w wyniku reakcji fuzji, które ją rozszerzają.

Rysunek 4. Gwiazda jest w równowadze hydrostatycznej, gdy grawitacja, która ma tendencję do jej ściskania, jest równoważona przez ciśnienie fuzji, które ją rozszerza. Źródło: F. Zapata.

Kiedy pojawia się brak równowagi, taki jak wyczerpanie się wodoru, panuje grawitacja i jądro gwiazdy zaczyna się zapadać, wytwarzając duże ilości ciepła.

Ciepło to jest przekazywane do sąsiednich warstw i powoduje nowe reakcje fuzji, które tymczasowo przywracają gwieździe równowagę. Ale w tym procesie najbardziej zewnętrzne warstwy rozszerzają się gwałtownie, a gwiazda pęcznieje, zmieniając się w czerwonego olbrzyma.

A jeśli początkowa masa gwiazdy była większa niż 8 mas Słońca, wówczas stała się nadolbrzymem lub hiperolbrzymem, jak VY Canis Majoris.

Hiperolbrzymy są rzadkością we wszechświecie, chyba że o tym wiemy. Jest niebieski, biały, żółty, czerwony … Różnica w kolorze wynika z temperatury, niebieskie są cieplejsze, a czerwone zimniejsze.

Gdy gwiazdy zbliżają się do końca swojej ewolucji, uzyskują strukturę warstwową cebuli, ponieważ podczas spalania cięższych pierwiastków pozostaje najbardziej zewnętrzna warstwa mniej gęstego pierwiastka spalonego wcześniej, jak widać na rysunku.

Dlatego w VY Canis Majoris wykryto związki chemiczne o najbardziej zróżnicowanym charakterze.

Rysunek 5. Warstwowa struktura gwiazdy w końcowym stadium ewolucji „cebuli”. Źródło: Europejskie Obserwatorium Południowe.

Formacja i ewolucja

Podobnie jak wszystkie gwiazdy, VY Canis Majoris musiało powstać dzięki grawitacji, która starała się skompresować gaz i kosmiczny pył w ogromną chmurę.

Tak się składa, że ​​temperatura rośnie, aż do uruchomienia reaktora jądrowego gwiazdy. Wówczas powstaje równowaga hydrostatyczna pomiędzy wspomnianymi wyżej siłami: grawitacja zagęszczająca i ciśnienie z jądra chcą rozszerzyć gwiazdę.

W tym miejscu i zawsze zgodnie ze swoją masą gwiazda znajduje się w ciągu głównym. W przypadku VY Canis Majoris powinien znajdować się po lewej stronie diagramu, w rejonie niebieskich olbrzymów, ale po wyczerpaniu wodoru przeszedł do ewolucyjnej linii hiperolbrzymów.

Jak już powiedzieliśmy, takie masywne gwiazdy często kończą swoje dni wybuchem supernowej. Ale mogą również doświadczyć utraty masy i stać się niebieskim olbrzymem, przynajmniej na krótki czas, kończąc swoje dni jako gwiazda neutronowa lub czarna dziura.

Porównanie ze słońcem

Poniższy rysunek przedstawia porównanie rozmiarów VY Canis Majoris i Słońca. Nie tylko różnią się one wielkością, masą i temperaturą, ale linie ewolucyjne obu są bardzo różne.

Rysunek 6. Porównawcza wielkość między Słońcem, w tym orbita Ziemi (w prostokącie) i VY Canis Majoris. Źródło: Wikimedia Commons.

Słońce ostatecznie wyrwie się z głównej sekwencji i stanie się czerwonym olbrzymem, rozprzestrzeniając się poza Ziemię. Ale przed nami jeszcze długa droga, ponieważ Słońce ma zaledwie połowę swojego życia jako stabilna gwiazda. Istnieje od około 4,603 miliarda lat.

Pozostało jeszcze ich wiele, ale ze względu na swoją masę Słońce zakończy swoje dni jako biały karzeł, podczas gdy VY Canis Majoris może to zrobić w znacznie bardziej spektakularny sposób.

Bibliografia

1. Amerykańskie Stowarzyszenie Obserwatorów Gwiazd zmiennych. VY Canis Majoris. Odzyskane z: aavso.org.
2. Carroll, B. Wprowadzenie do współczesnej astrofizyki. 2nd. Wydanie. Osoba.
3. Martínez, D. Gwiezdna ewolucja. Vaeliada. Odzyskane z: Google Books.
4. Paolantonio, S. Niezwykła gwiazda zmienna VY Canis Majoris. Odzyskane z: historiadelaastronomia.files.wordpress.com.
5. Rebusco, P. Fusion in the Universe: skąd pochodzi Twoja biżuteria. Odzyskane z: scienceinschool.org.
6. Wikipedia. Czerwony nadolbrzym. Odzyskane z: es.wikipedia.org.
7. Wikipedia. VY Canis Majoris. Odzyskane z: en.wikipedia.org.