Эволюция звезд.

Эволюция звезды – это изменения, происходящие в течение жизни звезды, включая ее рождение в межзвездной среде, истощение годного к использованию ядерного топлива и конечную стадию угасания. Звезды образуются в газопылевых облаках межзвездной среды скоплений. Вещество протозвезды уплотняется и коллапсирует, в результате чего высвобождается гравитационная энергия и ядро нагревается до тех пор, пока температура не станет достаточно высокой для поддержания ядерных реакций превращения водорода в гелий. Время протекания такого процесса сильно зависит от массы протозвезды. Так, для звезды массой в 10 солнечных масс требуется всего 300000 лет, что ничтожно мало по сравнению с 30 млн. лет для звезды с массой Солнца. Горение водорода в ядре продолжается до тех пор, пока не истощатся запасы топлива. В течение этой фазы звезда находится на главной последовательности диаграммы Герцшпрунга-Рессела. Как и ранее, здесь масштабы времени резко уменьшаются с увеличением массы.

Для Солнца время жизни на главной последовательности составляет 10 млрд. лет (около половины которого уже прошло), а для звезды в три раза более массивной - только 500 млн. лет. Когда при исчерпании всего топлива горение водорода в ядре прекращается, в структуре звезды происходят фундаментальные изменения, связанные с потерей источника энергии. Инертное ядро начинает быстро сжиматься, и в этом процессе высвобождается гравитационная энергия. Это приводит к нагреванию окружающих слоев водорода до той точки, когда вновь возобновляется горение водорода, но уже не в ядре, а окружающей его оболочке. Выделение энергии вызывает "отталкивание" внешних слоев звезды, которые уходят все дальше и дальше. Звезда становится красным гигантом. При расширении газ охлаждается, но увеличение размера приводит к тому, что светимость звезды остается более или менее постоянной. В это время гелиевое ядро продолжает сжиматься, пока в нем не достигается температура в сотни миллионов градусов, достаточно высокая для того, чтобы запустить процесс превращения гелия в углерод и кислород. Начинается горение гелия. Дальнейшая судьба звезды (после того, как весь гелий в ядре будет израсходован) зависит от ее массы. В массивных звездах каждый раз, когда очередной вид топлива истощается, происходит повышение температуры, достаточное для того, чтобы загорелось новое, более тяжелое топливо. В результате может возникнуть такая ситуация, что центральное ядро становится железным, а вокруг него в последовательных оболочках одновременно горят кремний, кислород, углерод, гелий и водород. В конце концов, когда у звезды образовалось железное ядро с массой примерно равной солнечной массе, новые реакции горения становятся невозможными. На этой стадии сжатие ядра продолжается до тех пор, пока не произойдет катастрофический взрыв сверхновой. Оставшееся "голое" ядро становится нейтронной звездой. В звездах с меньшей массой (таких, как Солнце) центральная температура никогда не становится достаточно высокой, чтобы зажечь водород и гелий во внешних концентрических оболочках. Развивается неустойчивость, которая приводит к отделению внешних слоев звезды от ядра. Образуется расширяющаяся газовая оболочка, называемая планетарной туманностью, которая постепенно рассеивается в пространстве. Существенная часть массы большинства звезд, вероятно, теряется в виде звездного ветра, что особенно выражено на еще более поздних стадиях эволюции. Оставшееся ядро охлаждается и сокращается, становясь все более плотным, пока не достигнет примерно размеров Земли. Вещество вырождается. Образуется белый карлик, который не имеет внутреннего источника энергии и поэтому продолжает охлаждаться. Эволюционное изменение звезды можно продемонстрировать с помощью эволюционного трека на диаграмме Герцшпрунга-Рессела. Диаграммы Герцшпрунга- Рессела, построенные для звездных скоплений, иллюстрируют влияние массы на скорость эволюции звезд. Их можно использовать и для определения возраста скопления.

Дата добавления: 2015-09-05