Життя і смерть зірок

Зірки, як і люди, народжуються і вмирають. Одним уготована старезна старість в образі тьмяного білого карлика, іншим - «загробне життя» у вигляді нейтронної зірки або чорної діри. Але як визначити, які метаморфози чекають ту чи іншу зірку, включаючи наше рідне Сонце?

Астрофізика вже досить просунулася у вивченні еволюції зірок. Теоретичні моделі підкріплені надійними спостереженнями, і незважаючи на наявність деяких прогалин, загальна картина життєвого циклу зірки давно відома.

Все починається з молекулярного хмари. Це величезні області міжзоряного газу, досить щільні для того, щоб в них сформувалися молекули водню.

Потім відбувається подія. Можливо, воно буде викликано ударною хвилею від вибухнула поруч наднової, а може і природною динамікою всередині молекулярного хмари. Однак результат один - гравітаційна нестійкість призводить до формування центру ваги десь всередині хмари.

Піддаючись спокусі гравітації, навколишню речовину починає обертатися навколо цього центру і нашаровується на його поверхню. Поступово утворюється врівноважене сферичне ядро ​​зі зростаючою температурою і світністю - протозвезда.

Газопилової диск навколо протозірки обертається все швидше, через її зростаючої щільності і маси все більше частинок стикаються в її надрах, температура продовжує рости.

Як тільки вона досягає мільйонів градусів, в центрі протозірки відбувається перша термоядерна реакція. Два ядра водню долають кулонівський бар'єр і з'єднуються, утворюючи ядро ​​гелію. Потім - інші два ядра, потім - інші ... поки ланцюгова реакція не охопить всю область, в якій температура дозволяє водню синтезувати гелій.

Енергія термоядерних реакцій потім стрімко досягає поверхні світила, різко збільшуючи його яскравість. Так протозвезда, якщо володіє достатньою масою, перетворюється в повноцінну молоду зірку.

Ні дитинства, ні отроцтва, ні юності

Все протозвезди, які розігріваються досить для запуску термоядерної реакції в своїх надрах, потім вступають в найтриваліший і стабільний період, який займає 90% всього часу їх існування.

Все, що з ними відбувається на даному етапі, це поступове вигоряння водню в зоні термоядерних реакцій. Буквальне «марнування життя». Зірка дуже повільно - протягом мільярдів років - буде ставати гаряче, стане рости інтенсивність термоядерних реакцій, як і світність, але не більше того.

Звичайно, можливі події, які прискорюють зоряну еволюцію - наприклад, близьке сусідство або навіть зіткнення з іншою зіркою, однак від життєвого циклу окремого світила це ніяк не залежить.

Є і своєрідні «мертвонароджені» зірки, які не можуть вийти на головну послідовність - тобто не здатні справлятися з внутрішнім тиском термоядерних реакцій.

Це маломасивні (менш 0,0767 від маси Сонця) протозвезди - ті самі, які називають коричневими карликами. Через недостатнє гравітаційного стиснення вони втрачають енергії більше, ніж утворюється в результаті синтезу водню. Згодом термоядерні реакції в надрах цих зірок припиняються, і все, що їм залишається, це тривалий, але неминуче охолодження.

На відміну від людей, найактивніша і цікава фаза в «життя» масивних зірок починається до кінця їхнього існування.

Подальша еволюція кожного окремого світила, яке сягнуло кінця головної послідовності - тобто точки, коли водню для термоядерного синтезу в центрі зірки вже не залишилося - безпосередньо залежить від маси світила і його хімічного складу.

Чим меншою масою володіє зірка на головній послідовності, тим більш тривалою буде її «життя», і менш грандіозним буде її фінал. Наприклад, зірки з масою менше половини від маси Сонця - такі, які називаються червоними карликами - взагалі ще жодного разу не «вмирали» з моменту Великого вибуху. Згідно обчислень і комп'ютерного моделювання, такі зірки через слабку інтенсивності термоядерних реакцій можуть спокійно спалювати водень від десятків мільярдів до десятків трильйонів років, а в кінці свого шляху, ймовірно, згаснуть так само, як коричневі карлики.

Зірки із середньою масою від половини до десяти мас Сонця після вигоряння водню в центрі виявляються здатні спалювати важчі хімічні елементи в своєму складі - спочатку гелій, потім вуглець, кисень і далі, наскільки пощастило з масою, аж до заліза-56 (ізотоп заліза, який іноді називають «попелом термоядерного горіння»).

Для таких зірок фаза, наступна за головною послідовністю, називається стадією червоного гіганта. Запуск гелієвих термоядерних реакцій, потім вуглецевих і т.д. кожен раз призводить до значних трансформацій зірки.

В якомусь сенсі це передсмертна агонія. Зірка то розширюється в сотні разів і червоніє, то знову стискається. Світність теж змінюється - то в тисячі разів збільшується, то знову зменшується.

В кінці цього процесу зовнішня оболонка червоного гіганта скидається, утворюючи видовищну планетарну туманність. У центрі залишається оголене ядро ​​- білий гелевий карлик з масою приблизно в половину сонячної і радіусом, приблизно рівним радіусу Землі.

Білі карлики мають долею, схожою з червоними карликами - спокійне вигоряння протягом мільярдів-трильйонів років, якщо, звичайно, поруч немає зірки-компаньйона, за рахунок якої білий карлик може збільшити свою масу.

Якщо зірці особливо пощастило з масою, і вона дорівнює приблизно 12 сонячним і більш, то фінальні стадії її еволюції характеризуються значно більш екстремальними подіями.

Якщо маса ядра червоного гіганта перевищує межу Чандрасекара, рівний 1,44 сонячної маси, то зірка не просто скидають свою оболонку в фіналі, але вивільняє накопичилася енергію в найпотужнішому термоядерному вибуху - наднової.

У серці залишків наднової, розкидає зоряне речовина з величезною силою на багато світлові роки навколо, залишається в цьому випадку вже не білий карлик, а надгуста нейтронна зірка, радіусом всього в 10-20 кілометрів.

Однак якщо маса червоного гіганта більше 30 сонячних мас (вірніше, вже надгіганта), а маса його ядра перевищує межу Оппенгеймера-Волкова, рівний приблизно 2,5-3 мас Сонця, то не утворюється вже ні білий карлик, ні нейтронна зірка.

У центрі останків наднової з'являється щось куди більш вражаюче - чорна діра, так як ядро ​​зірки, що вибухнула стискається настільки сильно, що коллапсировать починають навіть нейтрони, і більше вже ніщо, включаючи світло, не може покинути меж новонародженої чорної діри - вірніше, її горизонту подій.

Особливо масивні зірки - блакитні надгіганти - можуть минути стадію червоного надгіганта і також вибухнути в наднової.

А що чекає наше Сонце?

Сонце відноситься до зірок середньої маси, так що якщо ви уважно Новомосковсклі попередню частину статті, то вже самі можете передбачити, на якому саме шляху знаходиться наша зірка.

Однак людство ще до перетворення Сонця в червоного гіганта чекає ряд астрономічних потрясінь. Життя на Землі стане неможлива вже через мільярд років, коли інтенсивність термоядерних реакцій в центрі Сонця стане достатньою, щоб випарувати земні океани. Паралельно з цим умови для життя на Марсі будуть поліпшуватися, що в певний момент може зробити його придатним для проживання.

Приблизно через 7 мільярдів років Сонце розігріється досить, щоб термоядерна реакція була запущена в його зовнішніх областях. Радіус Сонця збільшиться приблизно в 250 разів, а світність в 2700 разів - відбудеться перетворення в червоного гіганта.

Через посилення сонячного вітру зірка на цьому етапі втратить до третини своєї маси, проте встигне поглинути Меркурій.

Маса сонячного ядра за рахунок вигоряння водню навколо нього збільшиться потім настільки, що станеться так звана гелієва спалах, і почнеться термоядерний синтез ядер гелію в вуглець і кисень. Радіус зірки значно зменшиться, до 11 стандартних сонячних.

Однак вже 100 мільйонів років тому реакція з гелієм перейде на зовнішні області зірки, і та знову збільшиться до розмірів, світності і радіусу червоного гіганта.

Сонячний вітер на цій стадії стане настільки сильним, що віднесе зовнішні області зірки в космічний простір, і вони утворюють велику планетарну туманність.

А там, де було Сонце, залишиться білий карлик розміром з Землю. Спочатку вкрай яскравий, але з плином часу все більше і більше тьмяний.

Lyudmila Timohina учень

• Активність: 105
• Репутація: 4
• Пол: Жінка

Lyudmila Timohina учень 3 роки тому

Спасибі, дуже просто і зрозуміло, а головне - перспектива. Кожному з нас потрібно намагатися контролювати свої термоядерні реакції, щоб своєчасно еволюціоніровать.Ми адже одне ціле і все, що пізнаємо на планеті Земля зраджуємо у Всесвіт.

+7 Відповісти Закрити

42ser sdhjzx учень

• Активність: 170
• Репутація: 1
• Пол: Чоловік

42ser sdhjzx учень 3 роки тому

Все це звичайно теорії, яким не обов'язково бути реальними. Сонце має діаметр 1,4 мл. км в центрі жахливий тиск при якому напевно все атоми просто розпадаються на частинки руйнується все електронні оболонки, ядра всіх елементів а всі частинки мають швидкістю і енергією. Так ось в ядрі напевно і утворюється цей "бульйон" з розпалися частинок, які мають енергію так як постійно в русі, енергія шукає виходу і рухається до поверхні сонця як вода в киплячій каструлі на поверхні утворюється у великій кількості найпростіший елемент водень, гелій поверхню сонця може мати шість тисяч градусів але в атмосфері сонця починають відбуватися реакції синтезу елементів з утворенням ще більшої температури. З випромінюванням сонце втрачає масу і якщо її вчасно можна було б поповнювати то сонце світило б вічно. А взагалі в космосі відбувається круговорот енергії і маси як води на землі і це завдяки силі гравітації.

+5 Відповісти Закрити

Олексій Іваницький учень

• Активність: 431
• Репутація: 11
• Пол: Чоловік

Олексій Іваницький учень 3 роки тому

Перспектівочка! А кому-то переживати! Благо, не довго.

+4 Відповісти Закрити