Astronet > 1.1 Vyrozhdenie veshestva v centre zvezdy u zvezd razlichnyh mass

po tekstam po klyuchevym slovam v glossarii po saitam perevod po katalogu

Evolyucionnaya astrofizika

<< 1 Evolyuciya zvezd posle 1.2 Rol' poteri massy >>

1.1 Vyrozhdenie veshestva v centre zvezdy u zvezd razlichnyh mass

Osnovnaya prichina, privodyashaya k razlichiyu evolyucii zvezd raznyh mass posle glavnoi posledovatel'nosti, kroetsya v razlichii fizicheskih uslovii v yadre zvezdy. Eti razlichiya, kak my seichas uvidim, svyazany s glavnym makroskopicheskim parametrom normal'noi zvezdy - ee polnoi massoi M.

Rassmotrim zvezdu srezu posle okonchaniya goreniya vodoroda v yadre, t.e. po proshestvii yadernogo vremeni t_n posle popadaniya zvezdy na glavnuyu poledovatel'nost'. V sootvetstvii s teoremoi viriala dlya zvezdy, sostoyashei iz ideal'nogo odnoatomnogo gaza, 2E_th+U=0, ee teplovaya energiya $E_{th} = 3/2 {\cal R} M{\bar T} \sim -1/2 U \sim GM^{5/3}\rho^{1/3}$ (zdes' $\cal R$ - universal'naya gazovaya postoyannaya). Tak kak zvezda prodolzhaet izluchat', ee polnaya energiya $E_{tot}=\frac{1}{2} U\sim -GM^{5/3}\rho^{1/3}$ umen'shaetsya (ostavayas' otricatel'noi!) i sootovetstvenno dolzhna uvelichivatsya srednyaya plotnost'. Esli by gaz vse vremya ostavalsya ideal'nym, temperatura i plotnost' v centre vozrastali pri szhatii do teh por, poka sozdadutsya usloviya dlya zagoraniya bolee tyazhelyh elementov v yadre zvezdy (sm. vyshe).

Odnako v real'nosti, kak bylo pokazano v osnovopolagayushih rabotah Chandrasekara, Faulera i dr., takoi scenarii, opisannyi vyshe, realizuetsya tol'ko dlya dostatochno massivnyh zvezd s polnoi massoi na glavnoi posledovatel'nosti ne menee 8-10 solnechnyh. Pri uvelichenii temperatury srednekvadratichnyi razbros impul'sov teplovyh elektronov $\Delta p_e\sim \sqrt{6m_ekT}$ , rasstoyanie mezhdu sosednimi elektronami $\Delta q_e\sim (m_p/\rho)^{1/3}$ , poetomu ob'em, zanimaemyi elektronom v fazovom prostranstve $(\Delta p_e\Delta q_e)^3\sim [T^{1/2}/\rho^{1/3}]^3\propto M^{1/2}R^{3/2}$ (ispol'zovali $\rho\sim M/R^3$ i virial'noe sootnoshenie $T\sim M/R$ ). V chislah imeem

$\begin{displaymath} (\Delta p_e\Delta q_e)^3 \approx 180 h^3 \left(\frac{M}{M_\odot}\right)^{1/2} \left(\frac{R}{R_\odot}\right)^{3/2} \end{displaymath}$

(2)

gde h - postoyannaya Planka. Otsyuda vidno, chto pri szhatii massy Solnca do razmerov $\sim 0.03 R_\odot$ sushestvennymi stanovyatsya kvantovye effekty vyrozhdeniya elektronov i gaz perestaet byt' ideal'nym.

Ostaetsya ponyat', chto proizoidet ``bystree'' - vyrozhdenie veshestva pri szhatii ili nachalo goreniya ocherednogo himicheskogo elementa v yadre zvezdy. Imenno eti fizicheskie faktory i opredelyat dal'neishuyu evolyuciyu. Legko kachestvenno pokazat', chto imenno polnaya massa zvezdy yavlyaetsya reshayushim faktorom. Dlya etogo rassmotrim bolee realistichnyi perehodnoi sluchai, kogda davlenie opredeleyaetsya ne tol'ko teplovymi dvizheniyami ideal'nogo Maksvell-Bol'cmanovskogo gaza, no i v sushestvennoi stepeni vyrozhdennym elektronnym gazom. V takom gaze

$\begin{displaymath} P\approx \rho {\cal R} T + K_\Gamma\rho^{\Gamma} \end{displaymath}$

(3)

( $\Gamma=5/3$ dlya nerelyativistskogo i 4/3 dlya relyativistskogo vyrozhdennogo elektronnogo gaza). Usloviya gidrostaticheskogo ravnovesiya sfericheski-simmetrichnoi zvezdy trebuyut vypolneniya sootnosheniya

$\begin{displaymath} P_c/\rho_c = GM/R=GM^{2/3}\rho_c^{1/3} \end{displaymath}$

(4)

(kak i vyshe, opusheny strukturnye chislovye mnozhiteli). Iz etih sootnoshenii nahodim povedenie central'noi temperatury s rostom plotnosti:

$\begin{displaymath} {\cal R}T_c=GM^{2/3}\rho_c^{1/3}-K_\Gamma\rho^{\Gamma-1} \end{displaymath}$

(5)

Vidno, chto v zavisimosti ot massy, central'naya temperautra vedet sebya po-raznomu.

Esli vyrozhdenie nesushestvenno (pri bol'shih massah!), $T_c\propto \rho_c^{1/3}$ , kak my videli vyshe, temperatura vse vremya povyshaetsya i vozmozhno termoyadernoe gorenie lyubogo goryuchego. Pri malyh massah i $\Gamma > 4/3$ temperatura snizhaetsya do nulya pri uvelichenii plotnosti do

$\begin{displaymath} \rho_{cr}\approx \left(\frac{GM^{2/3}}{K_\Gamma}\right)^{1/(\Gamma-4/3)} \end{displaymath}$

(6)

Dlya takih konfiguracii v hode szhatiya dostigaetsya nekotoraya maksimal'naya temperatura, a s dal'neishim povysheniem plotnosti proishodit ohlazhdenie pri poddzherzhke gidrostaticheskogo ravnovesiya za schet vyrozhdennyh elektronov.

Kakaya iz etih situacii realizuetsya zavisit ot kriticheskoi massy, opredelyaemoi usloviem T_c=0 pri $\Gamma=4/3$ . Ochevidno, eta kriticheskaya massa est' predel'naya massa Chandrasekara dlya polnost'yu vyrozhdennogo relyativistskogo gaza

$\begin{displaymath} M_{Ch}=\left(\frac{K_{4/3}}{G}\right)^{3/2}Y_e^2\approx 5.83 M_\odot Y_e^2 \end{displaymath}$

(7)

(zdes' vosstanovlen faktor Y_e=n_e/n - chislo elektronov na barion, zaviyashii ot himsostava; dlya polnost'yu ionizovannogo chistogo geliya ili ugleroda Y_e=2).

Takim obrazom, esli polnaya massa zvezdy ne prevoshodit predela Chandrasekara $M\le 1.2 M_\odot$ , yadernoe gorenie ne dohodit do zaversheniya (gruppa zheleza), poskol'ku trebuemye dlya etogo vysokie temperatury ne dostigayutsya iz-za vyrozhdeniya. Konechnym produktom evolyucii takih zvezd dolzhny byt' belye karliki, sosotoyashie iz nesgorevshih C¹², O¹⁶

<< 1 Evolyuciya zvezd posle 1.2 Rol' poteri massy >>

Publikacii s klyuchevymi slovami: astrofizika - Evolyuciya zvezd - kvazary - Kosmologiya Publikacii so slovami: astrofizika - Evolyuciya zvezd - kvazary - Kosmologiya
Sm. takzhe: Pererabotka veshestva v Kassiopee A Kvazar v rannei Vselennoi Razlozhenie dalekogo sveta Formirovanie galaktik v magnitnoi Vselennoi NGC 7789: Roza Karoliny Chetyre izobrazheniya kvazara vokrug galaktiki-linzy "Effekty" Zel'dovicha, zapechatlennye na nashem nebe Vse publikacii na tu zhe temu >>

Mneniya chitatelei [4]

Versiya dlya pechati

Astrometriya - Astronomicheskie instrumenty - Astronomicheskoe obrazovanie - Astrofizika - Istoriya astronomii - Kosmonavtika, issledovanie kosmosa - Lyubitel'skaya astronomiya - Planety i Solnechnaya sistema - Solnce