Zvezde velikanke (orjakinje): definicija, lastnosti in razredi
Zvezda velikanka je zvezda z veliko večjim polmerom in svetilnostjo kot zvezda glavnega zaporedja z enako površinsko temperaturo. Takšne zvezde se na Hertzsprung–Russellovem diagramu premaknejo iz območja glavnega zaporedja proti desni (hladnejše površine) in navzgor (večja svetilnost), kar pomeni, da so večje in bolj svetle od svojih prejšnjih stanj.
Zvezde velikanke imajo do nekaj stokrat večji premer od Sonca in so od 10 do nekaj tisočkrat svetlejše od Sonca. Ne trajajo tako dolgo kot večina zvezd glavnega zaporedja. Zvezde, ki so še vedno bolj svetle od orjakinj, imenujemo nadorjakinje in hiperorjakinje.
Vročo, svetlečo zvezdo glavnega zaporedja lahko imenujemo tudi orjakinja.
Zvezde orjaškega razreda so zelo raznolike, za prepoznavanje posameznih tipov pa se pogosto uporabljajo podrazdelitve. Astronomi uporabljajo izraze, kot so: podorjakinje, svetle orjakinje, rdeče orjakinje, rumene orjakinje in modre orjakinje.
Lastnosti velikank
- Polmer in svetilnost: Velikanke imajo znatno večji polmer kot Sonce (od nekajkrat do nekaj sto krat) in posledično večjo skupno svetilnost (tipično od ~10 do ~10^4 L☉).
- Površinska temperatura: Kljub veliki svetilnosti imajo pogosto nižjo površinsko temperaturo kot vroče zvezde glavnega zaporedja; zato so mnoge velikanke rdeče ali rumene. Modre velikanke obstajajo pri višjih temperaturah in večjih masah.
- Površinska gravitacija: Zaradi velikega polmera je površinska gravitacija nizka; to se kaže v spektru kot ožje absorpcijske črte in posebne razmerje moči posameznih linij.
- Evolucijsko stanje: Velikanke so v fazi po izčrpanju vodika v jedru — energijo oddajajo zaradi zgorevanja vodika v ovojnih plasteh ali zaradi zgorevanja težjih elementov v jedru (odvisno od mase in faze: rdeči velikan, horizontalna veja, AGB ipd.).
- Variabilnost in izguba mase: Mnoge velikanke so spremenljivke (npr. Mira tip) in prehajajo skozi obdobja močne izgube mase, pri čemer lahko tvorijo prah in močne zvezdne vetrove.
Evolucija in razredi
Ko zvezda porabi večino vodika v jedru, se jedro skrči in segreje, okoli njega pa se začne zgorevati vodik v ovojnem sloju. Zvezda se razširi in ohladi površino — tako nastane velikanka. Natančna pot in končni izid sta odvisna od začetne mase:
- Nizko- in srednjemasne zvezde (do ~8 M☉): Postanejo rdeče velikanke, pozneje lahko vstopijo v fazo asimptotične velikiške veje (AGB), močno izgubijo maso, tvorijo planetarno meglico in na koncu ostanejo kot beli pritlikavci.
- Masivne zvezde (> ~8 M☉): Po fazi velikanke ali nadorjakinje lahko dalje grajujejo težje elemente, na koncu pa končajo življenje v supernovi in pustijo za seboj nevtronske zvezde ali črne luknje. Te zvezde se običajno uvrščajo med nadorjakinje ali hiperorjakinje.
Spektralno in luminositetno se velikanke razvrščajo z Yerkesovo (luminositerno) klasifikacijo: razred IV so podorjakinje, III so običajne velikanke, II so svetelke ali podnadorjakinje, I pa označuje orjakinje/nadorjakinje. Hiperorjakinje so ločen motiv z zelo velikimi izbruhi mass loss in ekstremno svetlostjo.
Opazovanje in identifikacija
Velikanke se razlikujejo od zvezd glavnega zaporedja tudi po spektralnih značilnostih: nižja površinska gravitacija vodi do ožjejših absorpcijskih črt in drugačnih relativnih jakosti nekaterih linij (npr. linije ioniziranih elementov). Astronomi zato z merjenjem spektra in primerjavo z referenčnimi razredi določijo luminositni razred in tako razločijo med glavnim zaporedjem, podorjakinjami, velikankami in orjakinjami.
Primeri in zanimivosti
- Znane rdeče velikanke: Arcturus in Aldebaran sta primeri sorazmerno bližnjih in opaznih rdečih velikank v ozvezdjih Volarja oziroma Bika.
- Velikanke pogosto prispevajo k kemijskemu obogatjenju galaksije skozi izgubo mase in nastanek prahu, kar vpliva na naslednje generacije zvezd.
- Nekatere velikanke v poznih fazah (AGB) proizvajajo težje elemente in s procesom s-izotopov sodelujejo pri nastanku elementov tja do Pb in Bi.
Skupaj: zvezde velikanke predstavljajo ključno stopnjo v življenjskem ciklu zvezd, z raznolikimi lastnostmi in pomembnimi posledicami za gibanje snovi in energije v galaksiji.
Diagram HR s poudarjenim pasom nestabilnosti spremenljivih zvezd.
Hertzsprungov-Russellov diagram z vrisanimi 23.000 zvezdami. Večina zvezd je na diagonali, ki poteka od zgornje leve (vroče in svetle) do spodnje desne (hladnejše in manj svetle), imenovane glavno zaporedje. Zgoraj in desno so velikanke. Sonce je v glavnem zaporedju in ni velikanka.
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je orjaška zvezda?
O: Zvezda velikanka je zvezda, ki ima veliko večji polmer in svetilnost v primerjavi z zvezdo glavnega zaporedja z enako površinsko temperaturo.
V: Kako velike so lahko orjaške zvezde v primerjavi s Soncem?
O: Velikanske zvezde imajo lahko do nekaj stokrat večji premer od Sonca.
V: Kako svetle so orjaške zvezde v primerjavi s Soncem?
O: Velikanke so lahko od 10 do nekaj tisočkrat svetlejše od Sonca.
V: Ali orjaške zvezde trajajo dlje kot večina zvezd glavnega zaporedja?
O: Ne, orjaške zvezde ne trajajo tako dolgo kot večina zvezd glavnega zaporedja.
V: Kaj so nadorjakinje in hiperorjakinje?
O: Zvezde, ki so še vedno bolj svetle od orjakinj, imenujemo nadorjakinje in hiperorjakinje.
V: Ali lahko vročo, svetlo zvezdo glavnega zaporedja imenujemo orjakinja?
O: Da, vročo, svetlečo zvezdo glavnega zaporedja lahko imenujemo tudi orjakinja.
V: Katere so nekatere podrazdelitve zvezd velikank?
O: Nekatere podrazdelitve zvezd velikank so podvelikanke, svetle velikanke, rdeče velikanke, rumene velikanke in modre velikanke.
