Астрофизика на сайте Игоря Гаршина. Классификация и эволюция звезд 

Астрофизика и эволюция звезд

Главная > Естественные науки > Астрономия > Астрофизика
Звезда и её поле
Все, что существует на свете, когда-то было мечтой. (Карл Сендберг)

Если звёзды светят - значит это кому-то нужно. (Владимир Маяковский)

Разделы страницы о типах и эволюции звёзд:

Смотрите также страницу о космологии и физике мегамира.


Типы звёзд - этапы звёздной эволюции

Индикатором температуры фотосферы служит её цвет. Горячие звезды спектральных классов О и В имеют голубой цвет, звезды, похожие на Солнце, выглядят желтыми, а звезды спектральных классов К и М представляются красными. Спектральных классов семь: О, В, А, Ф, Ж, К, М. Спектр звезд хорошо описывается формулой Планка с соответствующим значением температуры.

В зависимости от спектрального класса температура плавно меняется от 50–40 тыс. К для звезд класса О и до 3 тыс. К для звезд класса М. Указание спектрального класса звезды аналогично указанию температуры её поверхности. Зная температуру (по спектральному классу) и светимость, можно оценить радиус звезды. Звезды различных спектральных классов вращаются с разной скоростью.

Звёзды массы порядка солнечной по мере исчерпаия запаса водорода разбухают и переходят в категорию красных гигантов, после чего их гелиевое ядро при сжатии разогревается и начинается горение гелия. Через некоторое время звезда сбрасывает оболочку, образуя планетарную туманность, а потом переходит в категорию белых карликов и далее остывает.

Эволюция звёзд

В  соответствии с этим "кругом жизни" звёзды делятся на следующие типы:

  1. Звёзды Главной последовательности
  2. Красные гиганты
  3. Голубые гиганты
  4. Сверхновые звёзды
  5. Нейтронные звёзды
  6. Белые карлики
  7. Красные карлики
  8. Коричневые карлики ("недозвёзды")
  • .

Зарождение звёзд и протозвёзды

Интересное мнение нашел в сети. "Расширяющиеся и удаляющиеся от центра галактики «рукава галактики» указывают на то, что выброшенные из центра галактики звёзды движутся не только за счёт сил, обеспечивающих их орбитальное и вращательное движение, но и за счёт реактивной результирующей силы, возникающей из-за выделения каждой из звёзд энергии от сжигания топлива, от окисления веществ звезды. Такой «рукав галактики» фактически является тепловым следом полёта звёзд."

Протозвезды – начальный этап эволюции всех звезд, характерной чертой которого является реакция термоядерного синтеза ядер гелия из ядер дейтерия (состоящих из протона и одного нейтрона), а не из ядер водорода, как в обычных звездах. Являются мощными источниками инфракрасного излучения.

Звёзды-гиганты

Красные гиганты

Звезды более массивные, чем Солнце, образуют Красные сверхгиганты. Для них открываются другие пути эволюции. Оценки, сделанные по идеализированной модели без учета вращения звезды и потери её массы на излучение, показали, что если масса звезды находится в интервале значений 1,2 Мс< М < 2,5 Мс, то давление вырожденного электронного газа в протон-электронной плазме не сможет удержать гравитационное сжатие на «уровне» Белого карлика. Электроны будут «впрессованы» в протоны, и появится нейтронный газ чрезвычайно высокой плотности. В этом случае формируется нейтронная звезда. Радиус нейтронных звезд имеет порядок 10 км при плотности вещества порядка 1011 кг/см3.

Красные гиганты-гибриды

Объекты Торна-Житков являются гибридами красных сверхгигантов и нейтронных звезд, которые внешне напоминают обычных красных сверхгигантов, таких как Бетельгейзе в созвездии Ориона. Однако они отличаются по химическому составу, который является результатом уникальных процессов в недрах самих звезд. Полагают, что эти объекты образуются в результате взаимодействия двух массивных светил – красного сверхгиганта и нейтронной звезды, сформировавшейся в результате взрыва сверхновой. По-видимому, в ходе эволюционного взаимодействия двух звезд более массивный красный сверхгигант поглощает нейтронную звезду, которая по спирали приближается к ядру красного сверхгиганта.

Голубые гиганты

Сверхновые звёзды

Эти звёзды характерны тем, что их яркость при вспышке увеличивается всего лишь за несколько суток на грандиозную величину и сравнима по силе со всеми остальными звёздами данной галактики. На этой стадии массивная звезда взрывом заканчивает свою эволюцию. Происходит сброс разреженной стремительно расширяющейся оболочки, а в центре остаётся сколлапсировавшееся (схлопнувшееся), исключительно плотное тело в виде нейтронной быстро вращающейся звезды — пульсара, либо даже «чёрной дыры». Эти взрывы служат основным поставщиком самых различных химических элементов и именно — тяжёлых, однако, до конца феномен сверхновой не разгадан. Ясно, что при вспышке выделяется колоссальное количество энергии, которая уносится нейтринным, электромагнитным, гравитационным и другими видами излучений.

Вспышки сверхновых звёзд в нашей Галактике сравнительно редкое событие. Считается, что одна вспышка в галактике случается в среднем примерно за 50—300 лет; 30 лет — нижний предел. В окрестностях Солнца сверхновые не взрывались давно — со времён Кеплера.

Наблюдения звездочетов за сверхновыми

На левой иллюстрации представлены наблюдения звездочетов за сверхновыми.

В 1998 году был открыт наложившийся на остаток сверхновой в Парусе ещё один остаток сверхновой, получивший обозначение RX J0852.0-4622[16]. Независимо от этого были обнаружены исходящие из этого участка неба гамма-лучи, являющиеся продуктом распада титана-44 (период полураспада примерно 60 лет)[17], указывающие, что вспышка должна была состояться относительно недавно (около 1200 года нашей эры), однако исторические свидетельства отсутствуют. Интенсивность потока гамма- и рентгеновских лучей указывают на то, что сверхновая вспыхнула относительно недалеко от Земли (200 парсек или 660 световых лет). [Не исключено, что эта вспышка произошла в невидимом для человеческого глаза диапазоне (в ультрафиолете)]

Звёзды-карлики

Нейтронные звёзды

Нейтронная звезда

Нейтронная звезда – конечный продукт вспышки сверхновой звезды, если в исходном состоянии ее масса не превышала 2,5 масс Солнца. При образовании нейтронной звезды гравитационные силы, образно говоря, впрессовывают электроны в протоны, превращая их в электрически нейтральные частицы. Обладает сильным магнитным полем и обнаруживает себя по мощному импульсному радиоизлучению в качестве пульсара.

Нейтронные звезды - один из конечных продуктов своей звёздной эволюции, которые состоят из нейтронной сердцевины и тонкой коры вырожденного вещества с преобладанием ядер железа и никеля. Характерные признаки — это малый размер (20-30 км в диаметре) при высокой средней плотности и огромной массе. Массы большинства известных нейтронных звезд близки к 1,44 массы Солнца, что равно значению предела Чандрасекара. Они испускают радиоимпульсы и быстро вращаются вокруг собственной оси.

Американские астрономы открыли самую тяжелую из нейтронных звезд. Астрономическое тело, названное PSR J1614-2230, расположено примерно в 3000 световых лет от Земли и достигает всего 19,3 километра в диаметре. При этом масса нейтронной звезды эквивалентна 1,97 массы Солнца.

Белые карлики

Белый карлик – это звезды с массами порядка массы Солнца и радиусами примерно в сто раз меньшими солнечного. Отличаются высокой плотностью протонэлектронной плазмы, в которой электронный компонент находится в вырожденном квантовом состоянии, препятствующем сжатию звезды. Многие белые карлики находятся в центрах планетарных туманностей.

Красные карлики

Маленькие красные карлики встречаются гораздо чаще всех остальных типов звезд. Красными карликами в нашей галактике являются 2/3 всех звезд. У более старых галактик их даже больше. Считается даже, что они составляют, по меньшей мере, 3/4 звёзд во Вселенной. И, практически, все красные карлики имеют планеты.

Коричневые карлики ("недозвёзды")

Коричневые карлики (также - бурые карлики, субзвёзды) – связующее звено между массивными планетами и малыми звездами. Это "неудавшиеся" звезды с массами, приблизительно в 15-70 раз превышающими массу Юпитера. В них происходят такие же термоядерные реакции, как и в звездах, но во время таких реакций коричневые карлики не выделяют большого количества тепла. Когда легкие элементы в их ядрах исчерпываются, коричневые карлики быстро остывают и становятся похожими на планеты. Их можно было бы также назвать «планетами-переростками», или просто «сверхпланетами».

Поскольку у этих звёзд недостаточное свечение, то телескопы, работающие в видимом диапазоне, не в состоянии их разглядеть. В нашей Галактике существует как минимум 25 миллиардов бурых карликов. Скорее всего, количество субзвезд в Млечном Пути может доходить до сотни миллиардов. Вычисления показывают, что на 2-3 звезды других классов приходится как минимум 1 коричневый карлик.

Весь Млечный Путь может содержать по примерным оценкам до 400 миллиардов звезд, поэтому количество коричневых карликов (100-200) одновременно впечатляет и разочаровывает. Дело в том, что бурые карлики недостаточно стабильны для поддержания среды, которую принято называть обитаемой зоной.

Класс Y – самый холодный класс коричневых карликов, температура его представителей ниже условной границы 226 °C, но они всё же испускают слабое инфракрасное излучение.

Другие виды карликовых звёзд (микрозвёзд)

Серые и черные дыры

Чёрные дыры

Существование черных дыр было предсказано более общими научными теориями (впервые — еще в конце XVIII века) и с тех пор многократно подтверждено расчетами. Но «вещественных доказательств» у ученых не было — а теперь есть.


Главная
Астрономия: Астрофизика | Космология | Уранография | Галактики | Звёзды | Солнечная система | Иноразум | Экзобиология | Уфология | Космонавтика
Близкие по теме страницы: Мегамир | Микромир | Астрология | Календари |
Другие полезные страницы: Эвристика и авторство | Гранты | Диссертантам | Академкнига
На правах рекламы (см. условия):    


© «Сайт Игоря Гаршина», 2002, 2005. Пишите письма (Письмо И.Гаршину).
Страница обновлена 17.04.2019
Я.Метрика: просмотры, визиты и хиты сегодня