О размерах и границах Начну издалека и с того, о чем я уже рассказывал.
На заключительной стадии своего существования, когда в центральных областях звезды окончательно "выгорает" ядерное топливо, термоядерная реакция начинается в примыкающих к ним слоях. В результате самые глубинные слои звезды перестают излучать энергию и начинают напоминать белый карлик, над которым в толще звездного вещества идут ядерные реакции.
Постепенно "выгоревший" центр растет, реакции распространяются все выше и выше, и звезда начинает расти в размерах. Ее поверхность увеличивается, а доля энергии, приходящаяся на единицу поверхности - уменьшается, и температура поверхности начинает падать. В результате максимум излучения звезды начинает смещаться в сторону красного цвета, соответствующего более низкой температуре. Даже самые горячие звезды спектрального класса О, голубые, с температурой поверхности более сорока тысяч градусов, начинают белеть, желтеть (температура 6000 градусов), потом становятся оранжевыми (температура 4000 градусов) и, наконец, красными. У многих звезд в конце жизни максимум излучения приходится на инфракрасную область, а температура поверхности падает до величин менее тысячи градусов.
Таким образом из обычных звезд типа Солнца в конце жизни формируются раздувшиеся красные гиганты, а из гигантских звезд - красные сверхгиганты. По размерам это - самые крупные звезды. Когда у крупных звезд в этой стадии масса "выгоревшего" и сжимающегося ядра превзойдет предел устойчивости - произойдет взрыв сверхновой звезды.
Но особенно удивительными являются звезды, представляющие собой последнюю стадию существования самых крупных и массивных звезд - гипергигантов. Их размеры оказываются потрясающими - в полторы и более тысяч раз больше диаметра Солнца.
Пример такой звезды - находящийся в полутора тысячах парсек от Солнца красный гипергигант VY Большого Пса. Имея массу примерно в сорок раз больше Солнечной, этот монстр превосходит Солнце по диаметру почти в 1800 раз. Точнее, диаметр гипергиганта составляет около 2,5 миллиарда километров, и он имеет размер орбиты Сатурна.
Соответственно, средняя плотность звезды шокирует - менее 0,00001 килограмма на кубометр, что является неплохим показателем для современных вакуумных насосов.
Тускло-красное чудовище имеет неплохую светимость - она превосходит солнечную в пятьсот тысяч раз.
Впрочем, это - еще не самая большая по размеру звезда. Красный гипергигант RSGC2-18 (она же 2MASS J18390238-0605106, DENIS J183902.4-060510, Gaia DR2 4253084565963481856, IRAS 18363-0607, MSX6C G026.1044-00.0283; обычно же ее называют Stephenson 2 DFK 1 или же просто Stephenson 2-18) имеет диаметр около трех миллиардов километров (2160 диаметров Солнца) и светимость 440 тысяч солнечных. Вот она, в центре - полюбуйтесь:
Но тут есть одна тонкость. А что, собственно, такое - диаметр такой звезды?
Если у приличной звезды более-менее понятно, что такое поверхность, то для подобных звезд, у которых средняя плотность в тысячи раз меньше плотности воздуха, а плотность внешних слоев меньше плотности воздуха в миллионы и десятки миллионов раз, понять, что такое поверхность, уже непросто. Если бы она была поближе, методами оптической интерферометрии ее еще можно было бы разглядеть в виде диска и договориться о том, начиная с какой яркости это еще звезда, а с какой - уже не звезда. А вот с большего расстояния...
Словом, общепринятого критерия определения границы звезды нет. И некоторые исследователи более или менее обоснованно настаивают на том, что диаметры гиперколоссов типа VY Большого Пса, VV Цефея или RSGC2-18 можно смело снижать в пару раз, потому что внешняя половина - это легкая нагретая дымка, которую, в сущности, и частью звезды неприлично назвать. Земная техника только недавно путем всяческих ухищрений научилась получать такой глубокий вакуум, как эта, простите, часть звезды.
Ну, а теперь посмотрим на фотографию любой гигантской галактики, особенно, эллиптической - и задумаемся о том же самом.
Вот, к примеру, ближайший к нам колосс галактического мира - М 87, она же - Дева А, о котором я не раз вспоминал:
Сразу возникают вопросы. Где она заканчивается? Как измерить ее размер?
Особенно актуальны вопросы, если посмотреть на джет, который я тоже упоминал, отходящий от галактики направо и вниз. Если сфотографировать галактику с большей экспозицией, так, чтобы свет от внешних слоев галактики запечатлелся на фотографии - то она будет выглядеть куда большей по размеру, и джета вообще не будет видно. А если сфотографировать ее с меньшей экспозицией, видимый размер галактики окажется куда более скромным, зато будут хорошо видны внутренние части яркого джета. Так что, с учетом того, что галактики умеют продолжаться в космос очень далеко, можно долго размышлять над снимками, сделанными могучим телескопом: а вот эти звездочки, которые дают почти невидимую дымку - это еще галактика, или уже за ее наблюдаемым краем?
И вот оказывается, что если с ответами на эти вопросы для звезд пока есть проблема, и размеры звезды - красного сверхгиганта можно определять по-разному, получая в каждом случае разный результат, то для галактик существует общепринятое определение их видимой границы. подчеркиваю - видимой. Наблюдаемой. Никак не реальной.
Причиной того, что такое определение дано именно для галактик, является то обстоятельства, что для изучения галактик ответ на вопрос, где ее видимое проявление заканчивается, является куда более актуальным, чем для случая звезд.
Определение видимой границы галактики можно изложить человеческим языком следующим образом:
За границу наблюдаемой галактики принимается то место, где на одну угловую секунду участка неба, занимаемого краем галактики, приходится яркость, соответствующая 25-й звездной величине при фотографировании через синий светофильтр В (вспомним
http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg77390#msg77390 - это светофильтр 445 нм). Там, где ярче, область считается принадлежащей оптически наблюдаемой области галактики, там где менее ярко - считается вне оптической зоны галактики.
Ну, а поскольку в науке ничего нельзя сказать просто, официальное определение оптического размера звучит так:
Оптическим размером галактики считается фотометрический размер изофоты 25-й звёздной величины с квадратной угловой секунды в стандартном фильтре B.
Согласитесь - сказано то же самое, но звучит куда красивее.
Обозначается эта величина D25.
Ну, а если Вы захотите узнать, насколько же яркой является эта самая граничная величина, то скажу просто - это в десятки раз менее ярко, чем обычное ночное безлунное и неподсвеченное небо.