ЭВОЛЮЦИЯ ЗВЕЗД

Вселенная состоит на 98% из звезд. Они же являются основным элементом галактики.
Вселенная состоит на 98% из звезд. Они же являются основным элементом галактики.
«Звезды – это огромные шары из гелия и водорода, а также других газов. Гравитация тянет
их внутрь, а давление раскаленного газа выталкивает их наружу, создавая равновесие. Энергия звезды содержится в ее ядре, где ежесекундно гелий взаимодействует с водородом».

Жизненный путь звезд представляет собой законченный цикл – рождение, рост, период относительно спокойной активности, агония, смерть, и напоминает жизненный путь отдельного организма.
Жизненный путь звезд представляет собой законченный цикл – рождение, рост, период относительно спокойной активности, агония, смерть, и напоминает жизненный путь отдельного организма.
Астрономы не в состоянии проследит жизнь одной звезды от начала и до конца. Даже самые короткоживущие звёзды существуют миллионы лет – дольше жизни не только одного человека, но и всего человечества. Однако учёные могут наблюдать много звёзд, находящихся на самых разных стадиях своего развития, - только что родившиеся и умирающие. По многочисленным звездным портретам они стараются восстановить эволюционный путь каждой звезды и написать её биографию.

Рождение звезды
Звезды возникают постоянно. Сначало это простые облака газа и пыди в космическом пространстве. Как только подобные сгустки вещества начинают собираться вместе, возникающая сила притяжения усиливает этот процесс. В центре такого образования газ становиться горячее и плотнее, и в конце концов его температура и давление повышаются настолько сильно, что начинается процесс ядерного синтеза. Его начало знаменует собой рождение новой звезды. Нередко множество звезд возникает вблизи друг от друга, в гигантском облаке. Тогда они образуют семейство звезд, которое называется скоплением

Светимость
Одни звезды светят более мощно, другие – слабее. Мощность излучения звезды называется светимостью. Светимость – это полная энергия, излучаемая звездой за 1 секунду.
Светимость звезды характеризует поток энергии, излучаемой звездой по всем направлениям, и имеет размерность мощности Дж/с или Вт.
Светимость определяется, если известны видимая величина и расстояние до звезды.
Светимости других звезд определяют в относительных единицах, сравнивая со светимостью Солнца.
Известны звезды, излучающие в десятки тысяч раз меньше, чем Солнце. А звезда S Золотой Рыбы, видимая только в странах южного полушария Земли как звездочка 8-й звездной величины (не видимая невооруженным глазом!), в миллион раз ярче Солнцаю. По светимости звезды могут отличаться в миллиард раз.
Среди звезд очень высокой светимости выделяют гиганты и сверхгиганты. Большинство гигантов имеет температуру 3 000–4 000 К, поэтому их называют красными гигантами.
Сверхгиганты, например, Бетельгейзе – самые мощные источники света. Звезды, имеющие маленькую светимость, называются карликами.

Температура. Температура определяет цвет звезды и ее спектр. Так, например, если температура поверхности слоев звезд
3-4тыс. К., то ее цвет красноватый,
6-7 тыс. К. - желтоватый.
свыше 10-12 тыс. К. - белый или голубоватый цвет.
Химический состав. Химический состав наружных слоев звезд, откуда к нам "непосредственно" приходит их излучение, характеризуется полным преобладанием водорода.
На 2 месте находится гелий,
3 - железо, фосфор.
Радиус звезды. Поверхность звезды равна 4 R 2 . Если известны температура и светимость звезды, то можно вычислить ее радиус.
Все звезды стареют и умирают, но продолжительность каждой отдельной звезды определяется ее массой.

Масса звезд
Масса определяет весь жизненный путь звезды.
Массу можно оценить для звезд, входящих в двойные звездные системы, если известны большая полуось орбиты а и период обращения T. В сущности говоря, астрономия не располагала и не располагает в настоящее время методом прямого и независимого определения массы изолированной звезды. И это серьезный недостаток нашей науки о Вселенной. Для звезд установлено, что чем больше масса, тем выше светимость звезды. Эта зависимость нелинейна: например, с увеличением массы вдвое светимость возрастает более чем в 10 раз.
Массы звезд заключены в пределах от 0,1 масс Солнца до нескольких десятков масс Солнца.
Сравнения масс и светимостей для большинства звезд выявили следующую зависимость: светимость приблизительно пропорциональна четвертой степени массы.

Диаграмма Герцшпрунга-Рассела
Диаграмма Герцшпрунга-Рассела

Области звездообразования.
Области звездообразования.
Гигантские молекулярные облака с массами, большими 105 массы Солнца (их известно более 6 000 в Галактике)
Туманность Орел
в 6000 световых лет от нас
молодое рассеянное звёздное скопление в созвездии Змеи
тёмные области в туманности — это протозвёзды

Туманность Ориона
Туманность Ориона
светящаяся эмиссионная туманность с зеленоватым оттенком и находится ниже Пояса Ориона
можно видеть даже невооружённым глазом
в 1300 световых лет от нас, а величиной в 33 световых года

Гравитационное сжатие
Гравитационное сжатие
Сжатие - следствие гравитационной неустойчивости, идея Ньютона.
Позже Джинс определил минимальные размеры облаков, в которых может начаться самопроизвольное сжатие.
Имеет место достаточно эффективное охлаждение среды: высвобождающаяся энергия гравитации идет на излучение инфракрасного диапазона, уходящее в космическое пространство.

Протозвезда
Протозвезда
При увеличении плотности облака оно становится непрозрачным для излучения.
Начинается повышение температуры внутренних областей.
Температура в недрах протозвезды достигает порога термоядерных реакций синтеза.
Сжатие на какое-то время прекращается.

молодая звезда пришла на главную последовательность диаграммы Г-Р
начался процесс выгорания водорода - основного звездного ядерного топлива
сжатие практически не происходит, и запасы энергии больше не изменяются
медленное изменение химического состава в ее центральных областях, обусловленное превращением водорода в гелий
молодая звезда пришла на главную последовательность диаграммы Г-Р
начался процесс выгорания водорода - основного звездного ядерного топлива
сжатие практически не происходит, и запасы энергии больше не изменяются
медленное изменение химического состава в ее центральных областях, обусловленное превращением водорода в гелий
Звезда переходит в стационарное состояние

График эволюции типичной звезды
График эволюции типичной звезды

когда водород полностью выгорает, звезда уходит с главной последовательности в область гигантов или при больших массах - сверхгигантов
когда водород полностью выгорает, звезда уходит с главной последовательности в область гигантов или при больших массах - сверхгигантов
Гиганты и сверхгиганты

масса звезды < 1,4 массы Солнца: БЕЛЫЙ КАРЛИК
электроны обобществляются, образуя вырожденный электронный газ
гравитационное сжатие останавливается
плотность становится до нескольких тонн в см3
еще сохраняет Т=10^4 К
постепенно остывает и медленно сжимается(миллионы лет)
окончательно остывают и превращаются в ЧЕРНЫХ КАРЛИКОВ
масса звезды < 1,4 массы Солнца: БЕЛЫЙ КАРЛИК
электроны обобществляются, образуя вырожденный электронный газ
гравитационное сжатие останавливается
плотность становится до нескольких тонн в см3
еще сохраняет Т=10^4 К
постепенно остывает и медленно сжимается(миллионы лет)
окончательно остывают и превращаются в ЧЕРНЫХ КАРЛИКОВ
Когда все ядерное топливо выгорело, начинается процесс гравитационного сжатия.

Белый карлик в облаке межзвездной пыли
Белый карлик в облаке межзвездной пыли
Два молодых черных карлика в созвездии Тельца

масса звезды > 1,4 массы Солнца:
силы гравитационного сжатия очень велики плотность вещества достигает миллиона тонн в см3
выделяется огромная энергия – 10^45 Дж
температура – 10^11 К
взрыв Сверхновой звезды
большая часть звезды выбрасывается в космическое пространство со скоростью 1000-5000 км/с
потоки нейтрино охлаждают ядро звезды -
Нейтронная звезда
масса звезды > 1,4 массы Солнца:
силы гравитационного сжатия очень велики
плотность вещества достигает миллиона тонн в см3
выделяется огромная энергия – 10^45 Дж
температура – 10^11 К
взрыв Сверхновой звезды
большая часть звезды выбрасывается в космическое пространство со скоростью 1000-5000 км/с
потоки нейтрино охлаждают ядро звезды -
Нейтронная звезда

Крабовидная туманность
Крабовидная туманность

Взрыв сверхновой
Взрыв сверхновой

масса звезды > 2,5 массы Солнца
гравитационный коллапс
звезда превращается в Черную дыру
масса звезды > 2,5 массы Солнца
гравитационный коллапс
звезда превращается в Черную дыру