Эволюция звезд
1. Стадия протозорі и главной последовательности. Как показывают исследование, в межзвездной среде есть протяжные газово-пылевые комплексы с массами в тысяче и десятки тысяч масс Солнца, размерами 10-100 пк (30-300 св.г.) и температурой несколько десятков кельвинов. Такие комплексы гравитационное неустойчивые и со временем дробятся на отдельные фрагменты. Именно из таких фрагментов вследствие гравитационного сжатия образовываются протозорі.
В начале процесса формирования протозорі пылевые частички и газовые молекулы падают к центру тучи, потенциальная энергия гравитации переходит в кинетическую, а кинетическая, вследствие столкновений частичек, - в тепловую. Таким образом, значительная часть гравитационной энергии сжимания тратится на нагревание вещества. Газ и пилинки быстро трансформируют эту энергию в инфракрасное излучение, которое свободно оставляет газово-пылевой комплекс. Поэтому протозорі являются мощными источниками инфракрасного излучения.
В процессе формирования ядра со значительно большей плотностью, чем в окружающей туче, протозоря становится непрозрачной для собственного инфракрасного излучения, и температура ее недр начинает стремительно возрастать. Энергия от центральных до внешних зон переносится путем конвекции.
Когда температура ядра достигает нескольких миллионов кельвинов, включаются первые термоядерные реакции «выгорание» лития, берилію, бора. Но газового давления, которое существует при таких температурах, недостаточно для прекращения сжимания.
І только через сотни миллионов лет для будущих карликовых звезд, когда температура в центре в процессе дальнейшего сжимания достигает приблизительно 10 млн. К, начинаются термоядерные реакции преобразования водорода на гелий с выделением огромного количества энергии. Отныне сила газового давления, которое поддерживается высокой температурой, уравновешивает силы гравитации, и сжимания прекращается. Протозоря достигает стана гравитационного равновесия и превращается в молодую звезду, которая соответственно своей массе и светимости занимает определенное место на главной последовательности диаграммы спектр-светимость.
Что большая масса новорожденной звезды, то высшая температура в ее недрах (а итак, и на поверхности), большая ее светимость и тем выше она располагается на главной последовательности. Звезда находится на ней до тех пор, пока весь водород в центральных ее частях не превратится на гелий и не образуется гелиевое ядро. Для Солнца этот процесс длится 10 млрд. лет, а для звезды массой М
лет
Например, для голубого гиганта с массой в 17 раз большей за солнечную и температурой на поверхности 28 000 К время пребывания на главной последовательности равняется 8 млн. лет, а для красного карлика с массой 0,5 солнечной и температурой поверхности 3 000 К - 80 млрд. років.
Таким образом, на главной последовательности звезда проводит основную часть своего «жизнь», срок которого определяется ее начальной массой. Массивная голубая звезда с большими запасами водородного топлива живет на« много меньше времени, чем маленький красный карлик с его мизерными запасами. Ведь интенсивность термоядерных реакций в недрах массивной звезды намного высшая, чем у холодного красного карлика.
2. Отход звезды от главной последовательности. Как уже известно, после выгорания водорода в центре звезды вокруг гелиевого ядра образовывается тонкий сферический енерговиділяючий пласт. Он разделяет звезду на две зоны - выгоревшее ядро и внешнюю оболочку. Физические процессы в двух зонах звезды разворачиваются по-разному.
В меру исчерпания водорода эта прослойка каждый раз дальше отодвигается от центральной зоны, увеличивая размеры и массу ядра.
Красные гиганты. В очень толстой оболочке звезды энергия путем конвекции переносится к поверхностным пластам. Мощные конвективні течения выносят в атмосферу продукты сгорания (в частности углерод и прочие), которые, переходя в молекулярный стан, интенсивно поглощают излучения из глубин, из-за чего атмосфера становится непрозрачной. Под действием значительного давления излучения изнутри оболочка начинает разбухать, достигая сотен и даже тысяч радиусов Солнца завтовшки. Для звезды с массой Солнца такой процесс начинается, когда масса гелиевого ядра достигает 0,4Мu.
Через исполинские размеры поверхности температура звезды постепенно снижается, и она, передвигаясь по правую сторону поперек главной последовательности, постепенно смещается в правый верхний угол диаграммы спектр-светимость. При этом звезды-гиганты класса В 4-В с массой свыше 10Мu превращаются у сверхгигантов, зрении классов А 5-БЫ5 с массой 2,5-10Мu становятся гигантами, а звезды более поздний спектральных классов и меньшей массы (например, Солнце) становятся субгігантами.
Вернуться назад