Еволюція зірок
На тему: "Еволюція зірок"
Є багато аргументів, що зірки утворюються шляхом конденсації міжзоряного середовища. Шляхом спостережень вдалося визначити, що зірки виникали у час і виникають донині.
Головною проблемою в еволюції зірок є питання про виникнення їхньої енергії, завдяки якій вони світяться і випромінюють величезну кількість енергії. Раніше висувалося багато теорій, покликаних виявити джерела енергії зірок. Вважали, що безперервним джерелом зоряної енергії є безперервне стиснення. Це джерело звичайно хороше, але не може підтримувати відповідне випромінювання протягом довгого часу. У середині XX століття було знайдено відповідь це питання. Джерелом випромінювання є термоядерні реакції синтезу. В результаті цих реакцій водень перетворюється на гелій, а енергія, що звільняється, проходить крізь надра зірки, трансформується і випромінюється у світовий простір (варто відзначити, що чим більше температура, тим швидше йдуть ці реакції; саме тому гарячі масивні зірки швидше сходять з головної послідовності).
Тепер уявімо виникнення зірки…
Почала конденсуватися хмара міжзоряного газопилового середовища. З цієї хмари утворюється досить щільна газова куля. Тиск усередині кулі поки що не в змозі врівноважити сили тяжіння, тому він стискатиметься (можливо в цей час навколо зірки утворюються згустки з меншою масою, які в результаті перетворюються на планети). При стисканні температура підвищується. Таким чином, зірка поступово сідає на головну послідовність. Потім тиск газу всередині зірки врівноважує тяжіння і протозірки перетворюється на зірку.
Рання стадія еволюції зірки дуже не велика і зірка в цечас занурений у туманність, тому протозірку дуже важко виявити.
Після того, як від зірки відокремлюється оболонка, відкриваються її дуже гарячі внутрішні шари, а оболонка тим часом відходить все далі. Через кілька десятків тисяч років оболонка розпадеться і залишиться тільки дуже гаряча і щільна зірка, поступово остигаючи вона перетвориться на білий карлик. Поступово остигаючи вони перетворюються на невидимі чорні карлики. Чорні карлики - це дуже щільні і холодні зірки, розміром трохи більше Землі, але мають порівнянну масу з масою сонця. Процес остигання білих карликів триває кілька сотень мільйонів років.
Якщо маса зірки від 1,2 до 2,5 сонячної, то така зірка вибухне. Цей вибух називається спалахом надновим. Зірка, що спалахнула, за кілька секунд збільшує свою світність у сотні мільйонів разів. Такі спалахи відбуваються дуже рідко. У нашій Галактиці вибух наднової відбувається приблизно раз на сто років. Після такого спалаху залишається туманність, яка має велике радіовипромінювання, а також дуже швидко розлітається, і так звана нейтронна зірка (про це трохи пізніше). Крім величезного радіовипромінювання, така туманність буде ще джерелом рентгенівського випромінювання, але це випромінювання поглинається атмосферою землі, тому може спостерігатися лише з космосу.
Існує кілька гіпотез про причину вибухів зірок (наднових), проте загальновизнаної теорії поки що немає. Є припущення, що це відбувається через надто швидкий спад внутрішніх шарів зірки до центру. Зірка швидко стискається до катастрофічно невеликого розміру близько 10 км, а щільність її у стані становить 1017 кг/м3, що близько до щільності атомного ядра. Ця зірка складається з нейтронів (при цьому електрони, як би вдавлюються в протони), саметому вона називається «НЕЙТРОННОЇ». Її початкова температура близько мільярда кельвінів, але надалі вона швидко остигатиме.
Ця зірка через її невеликий розмір і швидке охолодження довгий час вважалася неможливою для спостереження. Але через деякий час було виявлено пульсари. Ці пульсари й виявилися нейтронними зірками. Названо вони так через короткочасне випромінювання радіоімпульсів. Тобто. зірка хіба що «блимає». Це відкриття було зроблено випадково і нещодавно, саме у 1967 року. Ці періодичні імпульси обумовлені тим, що при дуже швидкому обертанні повз наш погляд постійно миготить конус магнітної осі, яка утворює кут з віссю обертання.
Пульсар може бути виявлений тільки для нас умовах орієнтування магнітної осі, а це приблизно 5% їх загальної кількості. Частина пульсарів немає у радіо туманностях, оскільки туманності порівняно швидко розсіюються. Через сотню тисячі років ці туманності перестають бути видимими, а вік пульсарів обчислюється десятками мільйонів років.
Якщо маса зірки перевищує 2,5 сонячні, то наприкінці свого існування вона як би впаде в себе і буде розчавлена власною вагою. За лічені секунди вона перетвориться на крапку. Це явище отримало назву «гравітаційний колапс», а також цей об'єкт стали називати «чорною діркою».
З усього вище сказаного видно, що фінальна стадія еволюції зірки залежить від її маси, але при цьому необхідно враховувати неминучу нею втрату цієї маси і обертання.
У Всесвіті існує безліч різних зірок. Великі та маленькі, гарячі та холодні, заряджені та не заряджені. Спробуємо дати у цій статті класифікацію основних видів зірок.
Однією з класифікацій зірок є спектральнакласифікація. Відповідно до цієї класифікації зірки відносять у той чи інший клас відповідно до їх спектру. Спектральна класифікація зірок служить багатьом завданням зіркової астрономії та астрофізики. Якісний опис спектра, що спостерігається, дозволяє оцінити важливі астрофізичні характеристики зірки, такі як ефективна температура її поверхні, світність і, в окремих випадках, особливості хімічного складу.
Деякі зірки не потрапляють не до одного з класів цієї таблиці. Такі зірки називають пекулярними. Їх спектри не укладаються в температурну послідовність O-B-A-F-G-K-M. Хоча, часто такі зірки являють собою певні еволюційні стадії цілком нормальних зірок, або представляють зірки, не зовсім характерні для найближчих околиць Сонця (бідні на метали зірки, такі як зірки кульових скупчень і гало Галактики). Зокрема до зірок з пекулярними спектрами належать зірки з різними особливостями хімічного складу, що проявляється у посиленні чи ослабленні спектральних ліній деяких елементів. Види зірок
Добре розібратися у класифікації зірок дозволяє діаграма Герцшпрунга – Рассела. Вона показує залежність між абсолютною зоряною величиною, світністю, спектральним класом та температурою поверхні зірки. Несподіваним є той факт, що зірки на цій діаграмі розташовуються невипадково, а утворюють добре помітні ділянки. Діаграма запропонована в 1910 р. незалежно Е. Герцшпрунгом і Г. Расселом. Вона використовується для класифікації зірок і відповідає сучасним уявленням про зіркову еволюцію.
Більшість зірок знаходиться на так званій головній послідовності. Існування головної послідовності пов'язане з тим, що стадія горіння водню становить
90% часуеволюції більшості зірок: вигоряння водню в центральних областях зірки призводить до утворення ізотермічного гелієвого ядра, переходу до стадії червоного гіганта та догляду зірки з головної послідовності. Відносно коротка еволюція червоних гігантів призводить, залежно від їхньої маси, до утворення білих карликів, нейтронних зірок або чорних дірок.
Перебуваючи різних стадіях свого еволюційного розвитку зірки поділяються на нормальні зірки, зірки карлики, зірки гіганти. Нормальні зірки, і є зірки головної послідовності. До таких, наприклад, належить наше Сонце. Іноді такі нормальні зірки називають жовтими карликами.
Зірка можуть спостерігатися червоним гігантом у момент зіркоутворення та на пізніх стадіях розвитку. На ранній стадії розвитку зірка випромінює за рахунок гравітаційної енергії, що виділяється при стисканні, до того моменту поки стиснення не буде зупинено термоядерною реакцією, що почалася. На пізніх стадіях еволюції зірок, після вигоряння водню в їх надрах, зірки сходять з головної послідовності і переміщуються в область червоних гігантів та надгігантів діаграми Герцшпрунга – Рассела: цей етап триває
10% від часу «активного» життя зірок, тобто етапів їхньої еволюції, в ході яких у зоряних надрах йдуть реакції нуклеосинтезу.
Зірка гігант має порівняно низьку температуру поверхні, близько 5000 градусів. Величезний радіус, що досягає 800 сонячних та за рахунок таких великих розмірів величезну світність. Максимум випромінювання посідає червону та інфрачервону область спектра, тому їх і називають червоними гігантами.
Зірки карлики є протилежністю гігантів і включають кілька різних підвидів:
* Білий карлик - зірки, що проеволюціонували, з масою нещо перевищує 1,4 сонячних маси, позбавлені власних джерел термоядерної енергії. Діаметр таких зірок може бути в сотні разів менший за сонячний, а тому щільність може бути в 1 000 000 разів більша за щільність води.
* Червоний карлик - маленька і відносно холодна зірка головної послідовності, що має спектральний клас М або верхній К. Вони дуже відрізняються від інших зірок. Діаметр та маса червоних карликів не перевищує третини сонячної (нижня межа маси – 0,08 сонячної, за цим йдуть коричневі карлики).