Звезда расширяется, так как силы внутреннего давления преобладают над силами гравитации. Но с расширением звезды газ охлаждается, поэтому холодная звезда становится еще холоднее!
Как ни странно такое поведение, нечто подобное действительно происходит в ходе звездной эволюции. Мы уже видели, что в центральном ядре звезды, подобной Солнцу, температура достаточно высока для поддержания реакции синтеза гелия из водорода. Что произойдет, когда водород в ядре иссякнет? Из-за дефицита топлива термоядерный реактор на время "выключится". Это приведет к снижению выработки тепла и к падению давления в ядре, поэтому ядро сжимается и разогревается. Когда его температура повысится примерно до 100 миллионов градусов Цельсия, реактор снова оживет. Однако теперь топливом будет служить уже не водород, а гелий. При такой температуре три ядра гелия могут слиться и образовать ядро углерода. Тем временем для сохранения общего равновесия внешняя оболочка звезды расширится и звезда станет гигантом. Расширение оболочки ведет к охлаждению, так что поверхностная температура звезды упадет. Если температура на поверхности Солнца около 5500oС, то поверхностная температура звезды-гиганта может понижаться до 3500oС. Поэтому наше Солнце имеет желтоватый цвет, а цвет звезд-гигантов приближается к красному.
В ходе звездной эволюции процессы сжатия и расширения чередуются вновь и вновь. Пока есть топливо, звезда его сжигает. Когда его запасы иссякают, ядро сжимается и разогревается до тех пор, пока не достигнет температуры, достаточной для начала термоядерной реакции с новым топливом. В этой последовательности появляются ядра все более тяжелых элементов:
Гелий ъ Углерод ъ Кислород ъ Неон ъ Кремний ъ Железо
На каждом этапе для сохранения равновесия внешняя оболочка звезды расширяется все сильнее. Звезда-гигант становится все больше. Однако ядерная физика учит, что процесс синтеза не может продолжаться без конца, а прекращается на ядрах группы железа. Дальнейшее присоединение частиц к ядру железа уже не может привести к выделению энергии. К этому моменту температура ядра достигает около 10 млрд. градусов Цельсия, и звезда оказывается в катастрофическом положении. Гравитации, которая до сих пор регулировала равновесие горячей звезды, это уже не под силу. В звезде развиваются неустойчивости, вследствие которых внешняя оболочка может быть сброшена. Эта катастрофа наблюдается как вспышка сверхновой звезды.
Продуктами такого взрыва являются атомные ядра (синтезированные в звезде), электроны, нейтрино и излучения. Ядра атомов образуют потоки космических лучей, которые распространяются в нашей Галактике на огромные расстояния. Для нас, жителей Земли, было бы настоящей катастрофой, если бы взрыв сверхновой произошел на расстоянии, скажем, 100 световых лет. Порожденные этим взрывом космические лучи высоких энергий натворили бы страшных бед в земной атмосфере. Они могли бы, например, разрушить весь защитный слой озона и тем самым открыть все живое на Земле ультрафиолетовому излучению Солнца. К счастью, взрыв сверхновой -- довольно редкое явление. Частота таких взрывов по всей Галактике -- примерно одно событие в 100-300 лет. Поэтому вероятность взрыва сверхновой в наших окрестностях не дальше 100 световых лет в течение тысячи лет равна всего лишь одной миллионной.
При всей разрушительности взрыва сверхновой имеются данные, что это событие может в свою очередь стимулировать образование звезды из близлежащего газового облака. Химический состав Солнечной системы свидетельствует о том, что своим рождением она могла быть обязана взрыву сверхновой. Сталкиваясь с облаком межзвездного газа, ударные волны от таких взрывов могут способствовать началу сжатия. Не исключено, что Солнце и планеты сконденсировались из сжимающегося газового облака. Таким образом, звездные катастрофы могут играть и созидательную, а не только разрушительную роль*.
Установлено (как уже было сказано), что все звезды живут своей долгой и своеобразной жизнью. По крайней мере каждая из них когда-то родилась и когда-то умрет. В.А. Амбарцумян сформулировал дилемму, возникшую в современной звездной космогонии: что считать первичным при образовании светил -рассеянное ли (диффузное) вещество или какие-то плотные (сверхплотные образования). Хотя нет никаких прямых доказательств возникновения звезд из диффузного вещества (так же, как и прямо противоречащих этому факту), то обычно ссылаются на косвенные аргументы. В пользу образования звезд из межзвездного диффузного вещества говорят следующие доводы. В нашей Галактике мы не наблюдаем непосредственно никаких других, сколько-нибудь значительных по массе объектов, кроме звезд и диффузной материи. А так как формирование звезд продолжается -и это общепризнанный факт, -- то они могли возникнуть только из диффузного вещества.
Для обоснования противоположной гипотезы необходимо предположить, что существуют какие-нибудь неизвестные нам плотные "протозвезды". Если сравнить распределение звезд и диффузного вещества, то легко можно убедиться, что молодые звезды расположены главным образом в непосредственной близости от плоскости Галактики. То же самое характерно для диффузного вещества. Более того, в тех областях пространства, где расположены группы молодых, недавно возникших звезд, то есть в звездных ассоциациях, мы часто наблюдаем диффузные газовые туманности, которые следует тогда рассматривать как материал для продолжения процесса звездообразования или как остатки этого процесса.
Поскольку Галактика состоит из спиральных ветвей, вдоль которых и располагаются молодые звезды и звездные ассоциации, постольку гораздо легче предположить, что форма ветвей отражает распределение газа, из которого звезды возникли. Наблюдаемые газовые облака, по-видимому, располагаются вдоль тех же спиральных ветвей. Наконец, только диффузное тело большого первоначального объема может иметь большой момент вращения, каким обладают, например, широкие звездные пары, то есть те, составные части которых расположены далеко друг от друга. Вот вкратце аргументы В.А. Амбарцумяна в пользу гипотезы о возникновении звезд из диффузного вещества.
Сторонники противоположной точки зрения утверждают, что диффузное вещество и звезды возникают совместно из каких-то массивных образований неизвестного нам типа. Этим можно объяснить, что молодые звезды и диффузное вещество встречаются в Галактике большей частью совместно. Весьма часто мы непосредственно наблюдаем в Галактике явления расширения и рассеяния диффузного вещества. При этом иногда это диффузное вещество на наших глазах выбрасывается из звезд.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134
Как ни странно такое поведение, нечто подобное действительно происходит в ходе звездной эволюции. Мы уже видели, что в центральном ядре звезды, подобной Солнцу, температура достаточно высока для поддержания реакции синтеза гелия из водорода. Что произойдет, когда водород в ядре иссякнет? Из-за дефицита топлива термоядерный реактор на время "выключится". Это приведет к снижению выработки тепла и к падению давления в ядре, поэтому ядро сжимается и разогревается. Когда его температура повысится примерно до 100 миллионов градусов Цельсия, реактор снова оживет. Однако теперь топливом будет служить уже не водород, а гелий. При такой температуре три ядра гелия могут слиться и образовать ядро углерода. Тем временем для сохранения общего равновесия внешняя оболочка звезды расширится и звезда станет гигантом. Расширение оболочки ведет к охлаждению, так что поверхностная температура звезды упадет. Если температура на поверхности Солнца около 5500oС, то поверхностная температура звезды-гиганта может понижаться до 3500oС. Поэтому наше Солнце имеет желтоватый цвет, а цвет звезд-гигантов приближается к красному.
В ходе звездной эволюции процессы сжатия и расширения чередуются вновь и вновь. Пока есть топливо, звезда его сжигает. Когда его запасы иссякают, ядро сжимается и разогревается до тех пор, пока не достигнет температуры, достаточной для начала термоядерной реакции с новым топливом. В этой последовательности появляются ядра все более тяжелых элементов:
Гелий ъ Углерод ъ Кислород ъ Неон ъ Кремний ъ Железо
На каждом этапе для сохранения равновесия внешняя оболочка звезды расширяется все сильнее. Звезда-гигант становится все больше. Однако ядерная физика учит, что процесс синтеза не может продолжаться без конца, а прекращается на ядрах группы железа. Дальнейшее присоединение частиц к ядру железа уже не может привести к выделению энергии. К этому моменту температура ядра достигает около 10 млрд. градусов Цельсия, и звезда оказывается в катастрофическом положении. Гравитации, которая до сих пор регулировала равновесие горячей звезды, это уже не под силу. В звезде развиваются неустойчивости, вследствие которых внешняя оболочка может быть сброшена. Эта катастрофа наблюдается как вспышка сверхновой звезды.
Продуктами такого взрыва являются атомные ядра (синтезированные в звезде), электроны, нейтрино и излучения. Ядра атомов образуют потоки космических лучей, которые распространяются в нашей Галактике на огромные расстояния. Для нас, жителей Земли, было бы настоящей катастрофой, если бы взрыв сверхновой произошел на расстоянии, скажем, 100 световых лет. Порожденные этим взрывом космические лучи высоких энергий натворили бы страшных бед в земной атмосфере. Они могли бы, например, разрушить весь защитный слой озона и тем самым открыть все живое на Земле ультрафиолетовому излучению Солнца. К счастью, взрыв сверхновой -- довольно редкое явление. Частота таких взрывов по всей Галактике -- примерно одно событие в 100-300 лет. Поэтому вероятность взрыва сверхновой в наших окрестностях не дальше 100 световых лет в течение тысячи лет равна всего лишь одной миллионной.
При всей разрушительности взрыва сверхновой имеются данные, что это событие может в свою очередь стимулировать образование звезды из близлежащего газового облака. Химический состав Солнечной системы свидетельствует о том, что своим рождением она могла быть обязана взрыву сверхновой. Сталкиваясь с облаком межзвездного газа, ударные волны от таких взрывов могут способствовать началу сжатия. Не исключено, что Солнце и планеты сконденсировались из сжимающегося газового облака. Таким образом, звездные катастрофы могут играть и созидательную, а не только разрушительную роль*.
Установлено (как уже было сказано), что все звезды живут своей долгой и своеобразной жизнью. По крайней мере каждая из них когда-то родилась и когда-то умрет. В.А. Амбарцумян сформулировал дилемму, возникшую в современной звездной космогонии: что считать первичным при образовании светил -рассеянное ли (диффузное) вещество или какие-то плотные (сверхплотные образования). Хотя нет никаких прямых доказательств возникновения звезд из диффузного вещества (так же, как и прямо противоречащих этому факту), то обычно ссылаются на косвенные аргументы. В пользу образования звезд из межзвездного диффузного вещества говорят следующие доводы. В нашей Галактике мы не наблюдаем непосредственно никаких других, сколько-нибудь значительных по массе объектов, кроме звезд и диффузной материи. А так как формирование звезд продолжается -и это общепризнанный факт, -- то они могли возникнуть только из диффузного вещества.
Для обоснования противоположной гипотезы необходимо предположить, что существуют какие-нибудь неизвестные нам плотные "протозвезды". Если сравнить распределение звезд и диффузного вещества, то легко можно убедиться, что молодые звезды расположены главным образом в непосредственной близости от плоскости Галактики. То же самое характерно для диффузного вещества. Более того, в тех областях пространства, где расположены группы молодых, недавно возникших звезд, то есть в звездных ассоциациях, мы часто наблюдаем диффузные газовые туманности, которые следует тогда рассматривать как материал для продолжения процесса звездообразования или как остатки этого процесса.
Поскольку Галактика состоит из спиральных ветвей, вдоль которых и располагаются молодые звезды и звездные ассоциации, постольку гораздо легче предположить, что форма ветвей отражает распределение газа, из которого звезды возникли. Наблюдаемые газовые облака, по-видимому, располагаются вдоль тех же спиральных ветвей. Наконец, только диффузное тело большого первоначального объема может иметь большой момент вращения, каким обладают, например, широкие звездные пары, то есть те, составные части которых расположены далеко друг от друга. Вот вкратце аргументы В.А. Амбарцумяна в пользу гипотезы о возникновении звезд из диффузного вещества.
Сторонники противоположной точки зрения утверждают, что диффузное вещество и звезды возникают совместно из каких-то массивных образований неизвестного нам типа. Этим можно объяснить, что молодые звезды и диффузное вещество встречаются в Галактике большей частью совместно. Весьма часто мы непосредственно наблюдаем в Галактике явления расширения и рассеяния диффузного вещества. При этом иногда это диффузное вещество на наших глазах выбрасывается из звезд.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134