| << Mikrokvazary | | Oglavlenie | | Kak umirayut zvezdy >> |
KAK EVOLYuCIONIRUYuT ZVEZDY
|
Tol'ko chto rodivshayasya zvezda na 73-75% sostoit iz vodoroda i, proidya stadiyu gravitacionnogo szhatiya, svetitsya za schet togo, chto vodorod v ee central'noi chasti (v yadre) preterpevaet termoyadernoe prevrashenie v gelii, kotorogo iznachal'no poryadka 25%. Inogda govoryat, chto vodorod "gorit", "peregoraet" v gelii. No, razumeetsya, eto lish' obraznoe vyrazhenie, tak kak nikakogo kisloroda, trebuemogo dlya reakcii goreniya, v zvezdah ponachalu net. Sut' proishodyashego v tom, chto pod deistviem gravitacionnogo szhatiya nedra zvezdy (ili nedra protozvezdy, voznikshei iz gazopylevogo oblaka) nagrelis' do takoi temperatury, chto polozhitel'no zaryazhennye yadra vodoroda (protony) preodoleli vzaimnoe ottalkivanie, nachali na bol'shoi skorosti stalkivat'sya drug s drugom i slipat'sya v yadra geliya. Vydelivshayasya pri etoi termoyadernoi reakcii energiya tak razogrela yadro zvezdy, chto gravitacionnoe szhatie uravnovesilos' ogromnymi skorostyami chastic raskalennogo veshestva. Do teh por, poka vodorodnoe "toplivo" v yadre zvezdy ne konchitsya, ona budet ostavat'sya v otnositel'no stabil'nom polozhenii. Tem ne menee, kolichestvennye izmeneniya proishodit' budut. V yadre budet vozrastat' dolya geliya, ono budet stanovit'sya tyazhelee i kompaktnee, ot etogo budet vozrastat' ego temperatura, iz-za rosta temperatury termoyadernaya reakciya budet uskoryat'sya, ob'em vneshnih obolochek budet chut'-chut' uvelichivat'sya iz-za ih razogrevaniya, svetimost' zvezdy budet postepenno vozrastat' [Bete, Braun, 2000]. Chto-to vrode nachal'noi stadii vzryva v zamedlennoi s'emke! Parallel'no idut i drugie processy: haoticheskaya poverhnostnaya aktivnost' smenyaetsya korotkoperiodicheskoi i cherez milliard let ciklom tipa solnechnogo [Kacova, Livshic, 1998], vrashenie zvezdy vokrug osi neskol'ko zamedlyaetsya (sm. ocherk ob evolyucii Solnca), splyusnutost' padaet, zvezda ochen' medlenno teryaet massu (chasticy unosyatsya v vide zvezdnogo vetra), planety iz-za umen'sheniya massy zvezdy chut'-chut' otodvigayutsya ot nee. Eto samyi dolgii etap v zhizni zvezdy. Tak, naprimer, nashe Solnce prebyvaet v takom sostoyanii uzhe okolo 5 milliardov let i eshe takoe zhe vremya dolzhno menyat'sya lish' kolichestvenno. Takovy zvezdy Glavnoi posledovatel'nosti na diagramme "temperatura-svetimost'". Vse oni "szhigayut" svoi vodorod.
K koncu etogo perioda ves' vodorod v yadre zvezdy prevrashaetsya v gelii, i ego gorenie zdes' prekrashaetsya. Yadro vrode by mozhet ostyt', no, konechno, ne ostyvaet, a tol'ko szhimaetsya pod deistviem gravitacii. Davlenie v central'noi chasti zvezdy iz-za etogo szhatiya vozrastaet, i togda v prilegayushih k yadru sloyah tozhe dostigaetsya temperatura "goreniya" vodoroda. Termoyadernaya reakciya nachinaet idti vne yadra, v ego obolochke, postepenno zahvatyvaya vse bolee udalennye ot centra sloi. Vneshnie sloi ot etogo razogreva vo mnogo raz rasshiryayutsya, t.e. ob'em zvezdy i ee svetimost' vozrastayut. Zvezda stanovitsya gigantskoi. "Gorenie" vodoroda soprovozhdaetsya uvelicheniem massy gelievogo yadra, vse bystree i bystree rastut davlenie i temperatura v centre zvezdy.
V kakoi-to moment v samom centre gelievogo yadra, esli massa zvezdy dostatochno velika, dostigaetsya temperatura, pri kotoroi gelii "vspyhivaet", t.e. yadra geliya nachinayut prevrashat'sya v bolee tyazhelye yadra. V osnovnom, obrazuyutsya yadra ugleroda, no takzhe kakoe-to kolichestvo kisloroda i drugih elementov. Eti otnositel'no tyazhelye elementy skaplivayutsya v centre zvezdy, formiruya ee uglerodnoe yadro vnutri gelievogo yadra. Sloevoi istochnik termoyadernoi reakcii (vodorodnyi) na kakoe-to vremya otklyuchaetsya, i zvezda umen'shaetsya v razmerah.
Pri dal'neishem razogrevanii v centre zvezdy (esli zvezda dostatochno massivna) posledovatel'no nachinayutsya reakcii "goreniya" ugleroda s obrazovaniem neona, "goreniya" neona s obrazovaniem kisloroda, "goreniya" kisloroda s obrazovaniem kremniya i sery, "goreniya" kremniya s obrazovaniem zheleza. V nebol'shom kolichestve obrazuyutsya i drugie elementy. Zvezda prevrashaetsya v mnogosloinuyu "lukovicu", v centre kotoroi nahoditsya zheleznoe yadro, poverh nego - sloi kremniya i sery, dalee - sloi kisloroda, neona, ugleroda, geliya, vodoroda... V kazhdom sloe idut svoi termoyadernye reakcii, i zvezda "razduvaetsya" do ogromnyh razmerov. Tol'ko zheleznaya "serdcevina" ne vstupaet v dal'neishuyu "peredelku" svoih atomnyh yader. Delo v tom, chto yadra zheleza prochnee drugih atomnyh yader, i pri dal'neishem sinteze energiya ne vydelyalas' by, a pogloshalas' [Bete, Braun, 2000].
Zheleznoe yadro vyrastaet do kakogo-to predela, a potom okazyvaetsya razdavleno svoei sobstvennoi massoi, padaet samo na sebya (inymi slovami - veshestvo yadra padaet vnutr' nego). Eto privodit k vspyshke sverhnovoi zvezdy, t.e. zvezda vzryvaetsya, a ostatki ee yadra perehodyat v stol' specificheskoe sverhplotnoe sostoyanie (neitronnaya zvezda, chernaya dyra), chto v obychnom smysle zvezdoi uzhe ne yavlyayutsya. Detali zvezdnoi "smerti" rassmatrivayutsya v sleduyushei glave, a dannye stranicy celesoobrazno posvyatit' specifike razvitiya zvezd v zavisimosti ot ih massy.
Delo v tom, chto daleko ne kazhdaya zvezda prohodit vse opisannye etapy. Sdelat' "kar'eru", posledovatel'no pobyvav vodorodnoi, gelievoi, uglerodnoi, neonovoi, kislorodnoi i, nakonec, kremnievoi zvezdoi udaetsya tol'ko tem "schastlivchikam", kotorye rodilis' osobenno massivnymi. Ostal'nye hot' i zhivut dol'she, no v "kar'ernom" smysle "shodyat s distancii" gorazdo ran'she, prevrashayas' v belye karliki. Tak, naprimer, nashemu Solncu, vodorodnoi zvezde, suzhdeno "dosluzhit'sya" tol'ko do gelievoi stadii, posle chego pridetsya sbrosit' obolochku i "vyiti na pensiyu".
Chem massivnee zvezda, tem bystree ona prohodit stadiyu za stadiei. Nashe Solnce "zanyato" szhiganiem vodoroda v yadre uzhe pochti 5 milliardov let i budet zhech' ego tam stol' zhe dolgo, posle chego na 6,4 milliarda let "zaimetsya" vodorodom v obolochke yadra. Na szhiganie geliya v yadre ono "potratit" pochti poltora milliarda let, posle chego zakonchit zhizn' belym karlikom. A vot zvezda, kotoraya v 25 raz massivnee Solnca, mozhet prozhit' lish' sem' s polovinoi millionov let, t.e. v 2 tysyachi raz men'she Solnca! 7 millionov let ona budet rashodovat' vodorod, primerno 500 tysyach let - gelii, 600 let - uglerod, 1 god - neon, 6 mesyacev - kislorod, 1 sutki - kremnii, posle chego zheleznoe yadro v techenie 1 sekundy upadet samo na sebya, chto privedet k gibeli zvezdy. Situaciyu mozhno predstavit' v vide pravila: esli zvezda v 10 raz massivnee, ona evolyucioniruet v 1000 raz bystree [Bete, Braun, 1985]. Nizhe v kachestve primera privoditsya takzhe evolyuciya zvezdy massoi v 18 solnc (sm. razdel "Interesnye zvezdy drugih galaktik").
Navernoe, chitatel' uzhe zametil, chto kazhdyi posleduyushii period v zhizni zvezdy vo mnogo raz koroche predydushego. Yadro vse vremya szhimaetsya, prichem so vse vozrastayushei skorost'yu, i, v konce koncov, stremitel'no padaet na sebya. Chto zhe kasaetsya vneshnih sloev zvezdy, to oni pochti vse vremya rasshiryayutsya, prichem tozhe so vse vozrastayushei skorost'yu, i, nakonec, razletayutsya vo vse storony. Situaciya napominaet zamedlennuyu kinodemonstraciyu vzryva. Zvezdy, takim obrazom, esli rassmatrivat' ih v bol'shih masshtabah vremeni, - eto nestabil'nye struktury. No v masshtabah chelovecheskoi zhizni oni vpolne stabil'ny, esli eto, konechno, ne neonovye i ne kislorodnye zvezdy.
Opisannuyu kartinu mozhno detalizirovat' nekotorymi ukazaniyami. Kogda zvezda prohodit stadiyu goreniya vodoroda i geliya v obolochke, ona nestabil'na. Imeet znachenie skorost' postupleniya vodoroda i geliya v tonkii sloi s sootvetstvuyushei temperaturoi, i pri ischerpanii "topliva" gorenie vremenno prekrashaetsya. Krome togo, termoyadernaya reakciya v kakom-libo iz sloev privodit k rasshireniyu zvezdy i padeniyu davleniya, a potomu drugoi sloi gasnet, t.e. nablyudayutsya poperemennye vspyshki goreniya vodoroda i geliya [Klochkova, Panchuk, 2002]. Zvezda v etom neustoichivom sostoyanii nahoditsya na asimptoticheskoi vetvi gigantov. Eto fizicheski peremennaya zvezda.
| << Mikrokvazary | | Oglavlenie | | Kak umirayut zvezdy >> |
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
zvezdy - zvezdoobrazovanie
Publikacii so slovami: zvezdy - zvezdoobrazovanie | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
