<< 5.2 Obrazovanie zvezd. | Oglavlenie | 5.4 Stacionarnye zvezdy >>
5.3 Protozvezdy.
Kachestvenno prosledim, kak proishodit kollaps molekulyarnogo
oblaka, razmer kotorogo udovletvoryaet kriteriyu neustoichivosti Dzhinsa.
Rassmotrim sfericheskoe oblako ideal'nogo gaza
s massoi 
. Ono budet szhimat'sya iz-za samogravitacii, esli
radius udovletvoryaet neravenstvu
K sostavlyaet sotni
astronomicheskih edinic.
Oblako nachinaet szhimat'sya v shkale svobodnogo padeniya
,
poskol'ku horoshaya prozrachnost' neitral'nogo veshestva
dlya fotonov pozvolyaet szhatiyu proishodit' prakticheski v izotermicheskom
rezhime.
Podstavlyaya radius iz (5.1), nahodim vremya svobodnogo szhatiya
kak funkciyu temperatury:
Energiya, vydelyaemaya pri gravitacinnom szhatii, vedet k uvelicheniyu
temperatury. Poka veshestvo ne yavlyaetsya plazmoi, ego neprozrachnost' mala,
i rozhdayushiesya fotony nizkih energii
svobodno vyhodyat iz oblaka, unosya chast' vydelyaemoi energii.
Po mere rosta plotnosti vremya svobodnogo padeniya ukorachivaetsya,
no rost plotnosti vedet k rostu neprozrachnosti (v osnovnom
iz-za poglosheniya IK-fotonov pyl'yu i molekulami)
poetomu izotermicheskoe szhatie postepenno smenyaetsya na
adiabaticheskoe.
Legko mozhno ocenit' radius,
do kotorogo mozhet szhat'sya oblako s dannoi massoi, iz usloviya zatraty
vydelyaemoi gravitacionnoi energii na dissociaciyu molekul i ionizaciyu
veshestva. Pust' veshestvo iznachal'no sostoit iz molekulyarnogo vodoroda.
Na dissociaciyu odnoi molekuly 
zatrachivaetsya
erg,
na ionizaciyu kazhdogo atoma vodoroda trebuetsya eshe 13.6 eV (
erg), to est' dlya prevrasheniya
1 g veshestva v plazmu nuzhno zatratit'
erg. Prisutstvie molekul geliya povyshaet etu ocenku
pochti v 2 raza. Iz usloviya
nahodim radius "neprozrachnoi" protozvezdy
Zametim, chto v processah dissociacii i ionizacii energiya zatrachivaetsya na razryv molekulyarnyh svyazei ili otryv elektronov ot atomov (fazovyi perehod 1 roda), a znachit pri adiabaticheskom szhatii rost temperatury pri prochih ravnyh usloviyah budet men'she. Eto oznachaet, chto pokazatel' adiabaty
budet men'she 5/3 (mozhet byt' poryadka 1), hotya
gaz ostaetsya vpolne ideal'nym. Raschety pokazyvayut,
chto temperatura takoi plazmy ne prevyshaet 
K.
Mozhno ocenit' i svetimost' protozvezdy na stadii szhatiya
v shkale svobodnogo padeniya.
Poskol'ku istochnikom energii sluzhit gravitacionnaya energiya szhimayushegosya
oblaka, to
Podstavlyaya (5.1), (5.2) poluchaem
(
erg/s - bolometricheskaya svetimost' Solnca).
Tak kak temperatura v centre vozrastaet, dlya chislovyh ocenok
podstavlyaem v etu formulu temperaturu ionizacii vodorodno-gelievoi
plazmy K. Eta ocenka pokazyvaet, chto pered tem, kak
stat' neprozrachnoi, protozvezda bukval'no "zagoraetsya" v techenie
korotkogo vremeni, a zatem opyat' "gasnet" iz-za rezkogo uvelicheniya
neprozrachnosti pri lavinoobraznoi ionizacii.
Dal'neishee szhatie sobstvenno neprozrachnoi (t.e. imeyushei fotosferu, kak
i Solnce) protozvezdy proishodit takzhe v dinamicheskoi shkale vremeni.
Svetimost' protozvezdy na neprozrachnoi stadii opredelyaetsya balansom
vydelyaemoi
gravitacionnoi energii i sposobnost'yu vysvechivaniya energii s poverhnosti,
kotoraya, kak izvestno, maksimal'na dlya absolyutno
chernogo tela
, gde 
- effektivnaya
temperatura. Temperatura fotosfery zvezdy opredelyaetsya usloviem
prosachivaniya kvantov iz tolshi zvezdy naruzhu, t.e. neprozrachnost'yu zvezdnyh
nedr. Raschety pokazyvayut, chto u protozvezd energiya perenositsya
konvektivnymi dvizheniyami v obolochke (vozniknovenie konvekcii
svyazano s uvelicheniem neprozrachnosti s rostom plotnosti v usloviyah
ionizacii vodoroda i geliya), pri etom v fotosfere ustanavlivaetsya
universal'naya temperatura poryadka 3500 K. Na diagramme Gercshprunga-Ressela
zvezda evolyucioniruet vdol' t.n. konvektivnogo treka Hayashi,
kotoryi vpervye kolichestvenno
rasschital eto process, i sama stadiya szhimayusheisya
konvektivnoi protozvezdy nosit nazvanie stadii Hayashi.
Svetimost' protozvezdy na stadii Hayashi est' prosto
a vremya zhizni opredelyaetsya iz usloviya
Kak tol'ko temperatura i plotnost' v centre zvezdy dostatochno vozrastut, nachnutsya yadernye reakcii i protozvezda stanet normal'noi zvezdoi, nahodyasheisya na glavnoi poledovatel'nosti diagrammy Gercshprunga - Rassela.
Razumeetsya, real'naya kartina szhatiya protozvezd sushestvenno slozhnee. V chastnosti, my prenebregali effektami magnitnogo polya i vrasheniya, kotorye neizbezhno prisutstvuyut v astrofizicheskih usloviyah. Oba effekta prepyatstvuyut szhatiyu protozvezd.
Rol' vrasheniya dostatochno ochevidna. Iz zakona
sohraneniya momenta impul'sa oblaka s zadannoi massoi
pri szhatii
sleduet, chto
energiya vrasheniya pri szhatii vozrastaet kak
. Rost gravitacionnoi
energii proishodit medlennee,
,
a znachit pri nekotorom radiuse centrobezhnye sily ostanovyat szhatie.
Menee ochevidno vliyanie magnitnogo polya. V holodnyh molekulyarnyh
oblakah pole "vzaimodeistvuet" s neitral'nymi chasticami
posredstvom fizicheskogo processa, analogichnogo ambipolyarnoi
diffuzii v laboratornoi plazme. V otlichii ot poslednego sluchaya
(diffuziya legkih elektronov privodit k diffuzii tyazhelyh ionov
iz-za Kulonovskogo vzaimodeistviya), v mezhzvezdnoi srede
s magnitnym polem vzaimodeistvuyut tyazhelye iony, a svyaz'
s neitral'nymi atomami osushestvlyaetsya cherez stolknoveniya
atomov s ionami.
Harakternoe vremya diffuzii neodnorodnogo
magnitnogo polya iz mezhzvezdnogo oblaka za schet etogo processa
okazyvaetsya poryadka
gde
i 
koncentracii ionov i atomov vodoroda.
Raschety pokazyvayut, chto kosmicheskie luchi i
raspad radioaktivnyh yader podderzhivayut koncentraciyu
ionov na takom urovne (
),
tak chto vremya diffuzii magnitnogo polya poryadka
vremeni svobodnogo padeniya. Esli oblako podderzhivetsya v gidrostaticheskom
ravnovesii (naprimer, vrasheniem), to umen'shenie magnitnogo potoka
v oblake
iz-za dreifa ionov mozhet stat' ves'ma zametnym.
Na mikroskopicheskom urovne umen'shenie potoka magnitnogo polya svyazano s
effektivnym usileniem dissipacii polya iz-za stolknovenii ionov
s neitral'nymi atomami, kotorye umen'shayut provodimost'
kosmicheskoi plazmy.
<< 5.2 Obrazovanie zvezd. | Oglavlenie | 5.4 Stacionarnye zvezdy >>
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
zvezdy - Mezhzvezdnaya sreda - Kosmologiya - teoreticheskaya astrofizika - astrofizika
Publikacii so slovami: zvezdy - Mezhzvezdnaya sreda - Kosmologiya - teoreticheskaya astrofizika - astrofizika | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
