Зірки-гіганти

Результати визначення зоряних діаметрів виявилися воістину вражаючими. Астрономи не підозрювали раніше, що у Всесвіті можуть бути такі зірки-гіганти. Першою зіркою, справжні розміри якої вдалося визначити (1920 р.), була яскрава зірка сузір'я Оріона, що носить арабську назву Бетельгейзе. Її діаметр перевищує діаметр орбіти Марса! Інший зіркою-гігантом є Антарес, найяскравіша зірка в сузір'ї Скорпіона: її діаметр приблизно в півтора рази більший від діаметра земної орбіти. У ряді відкритих поки що зоряних гігантів треба поставити і так звану Дивну "Світу", зірку в сузір'ї Кіта, діаметр якої в 330 разів більший за діаметр нашого Сонця. Зазвичай зірки-гіганти мають радіуси від 10 до 100 сонячних радіусів та світність від 10 до 1000 світностей Сонця. Зірки зі світністю більшою, ніж у гігантів, називаються надгіганти та гіпергіганти.

Зірки-гіганти мають цікаву фізичну будову. Розрахунок показує, що подібні зірки, незважаючи на жахливі розміри, містять непропорційно мало речовини. Вони важчі за наше Сонце всього в кілька разів; а оскільки за обсягом Бетельгейзе, наприклад, більший від Сонця в 40000000 разів, то густина цієї зірки має бути нікчемною. І якщо речовина Сонця в середньому за густиною наближається до води, то речовина зірок-гігантів у цьому відношенні схожа на розріджене повітря. Зірки-гіганти, за словами одного астронома, "нагадують величезний аеростат малої густини, значно меншої, ніж щільність повітря".

Зірка стає гігантом після того, як весь водень, доступний реакціям в ядрі зірки, був використаний. Зірка, початкова маса якої є приблизно 0,4 сонячних мас, стане зіркою-гігантом. Це відбувається тому, що речовина всередині таких зірок сильно змішана шляхом конвекції, і тому водень продовжує брати участь у реакції до тих пір, поки не витратить всю масу зірки, в цій точці вона стає білим карликом, що складається переважно з гелію. Якщо зірка є масивнішою, ніж ця нижня межа, то коли вона використає весь водень, доступний в ядрі для реакції, ядро почне стискатися. Тепер водень реагує з гелієм в оболонці навколо багатого на гелій ядра і частина зірки за межами оболонки розширюється і охолоджується. У цьому місці своєї еволюції світність зірки залишається приблизно незмінною і температура її поверхні знижується. Зірка починає ставати червоним гігантом. У цій точці температура зірки, вже, як правило, червоного гіганта, залишатиметься приблизно постійною, тоді як її світність і радіус істотно збільшаться, а ядро продовжить стискатися, підвищуючи свою температуру.

Якщо маса зірки була нижчою приблизно 0,5 сонячних мас, вважається, що вона ніколи не досягне температур, необхідних для синтезу гелію. Тому вона залишатиметься червоною зіркою-гігантом із синтезом водню, поки не почне перетворюватися на гелієвий білий карлик.