Эволюция звезд

       При массе более 1,4 массы Солнца стационарное состояние звезды без внутренних источников энергии становиться  невозможным, так как давление не может уравновесить силу тяготения. В таких звездах начинается гравитационный коллапс – неограниченное падение вещества к центру. В случае, когда внутреннее давление и другие причины все же останавливают коллапс, происходит мощный взрыв – вспышка сверхновой с выбросом значительной части вещества звезды в окружающее пространство с образованием газовых туманностей.

       Но  если масса умирающей звезды более  чем в 3 раза превышает массу Солнца, то уже ничто не может предотвратить  гравитационный коллапс, такая звезда как бы взрывается внутрь, неизбежно  превращаясь в черную дыру. 
 
 
 
 
 
 
 
 

5. Сверхновые  и нейтронные звезды, черные дыры.

       Сверхновые  звезды.

       Сверхновые  звезды – это такие звезды, блеск которых при вспышке в течение нескольких суток увеличивается на столько, что становится сравнимым с яркостью всех звезд галактики и может даже превосходить ее.

       Взрыв сверхновой – гигантский по силе взрыв  старой звезды, вызванный коллапсом  ее ядра. Под воздействием силы тяготения  вещество звезды начинает ускоренно  двигаться к ее центру, сначала  медленно, а затем все быстрее  и быстрее. Масса ядра растет, и  в нем еще больше нарастает  гравитационное поле. В результате ядро ускоряется быстрее, чем оболочка. Высокое давление сбрасывает оболочку – звезда взрывается. Взрыв сопровождается кратко временным испусканием огромного количества нейтрино. Обладающие только слабым взаимодействием, эти нейтрино тем не менее раскидывают наружные слои звезды в космическом пространстве и образуют клочья облаков расширяющегося газа. При вспышке сверхновой звезды выделяется чудовищная энергия (порядка 10⁵²эрг).

       Вспышки сверхновых имеют фундаментальное  значение для обмена веществом между  звездами и межзвездной средой, для  распространения химических элементов  во Вселенной, а также для рождения первичных космических лучей.

       Часть массы взорвавшейся сверхновой звезды может остаться в виде сверхплотного  тела – нейтронной звезды или черной дыры.

       Нейтронные  звезды.

       Нейтронная  звезда – это гидростатически равновесная звезда, состоящая в основном из нейтронов. Она имеет много свойств, общих со свойствами ядра атома. Образно ее даже можно назвать гигантским атомным ядром. Но между ними много различий. Атомное ядро – это квантово-механическая система, единство которой обеспечивается ядерными силами, сильным взаимодействием. А единство нейтронной звезды обеспечивается балансом между сжимающей ее силой тяготения и давлением, направленным от центра звезды к ее поверхности.

       Типичная  нейтронная звезда имеет радиус 18 – 10 км. Плотность нейтронной звезды очень  высока, соизмерима с плотностью атомных  ядер – 10¹⁵г/см³. Ядро нейтронной звезды состоит из сверхтекучей нейтронной жидкости, сверхпроводящих протонов и вырожденных электронов, а верхний слой – твердая кора из железа. Благодаря сверхтекучей нейтронной жидкости в такой звезде распространяются волны плотности, подобные порывам ветра на поле, покрытом травами. Температура такой звезды около 1 млрд. градусов. Но нейтронные звезды очень быстро остывают, светимость их слабеет.

       Черные  дыры.

       Черная  дыра – это область пространства, в которой поле тяготения настолько  сильно, что вторая космическая скорость (параболическая скорость) для находящихся  в этой области тел должна превышать  скорость света, т.е. из черной дыры ничто  не может вылететь – ни излучение, ни частица, ибо в природе ничто  не может двигаться со скоростью, большей скорости света. Границу области, за которую ничто не выходит, даже свет, называют горизонтом черной дыры.

       Свойства  черной дыры крайне не обычны:

• Возможность гравитационного захвата черной дырой тел, прилетающих из бесконечности;
• Фундаментальное замедление времени.

       Размеры черных дыр могут быть различными: от массы галактики (10⁴⁴г) до песчинки массой 10^-5г. продолжительность жизни черной дыры пропорциональна кубу ее радиуса. Черная дыра массой в 10 масс Солнца испариться за 10⁶⁹лет. Это значит, что массивные черные дыры, образовавшиеся на ранних стадиях эволюции Вселенной, и сейчас существуют, причем, возможно, даже в пределах Солнечной системы. Их пытаются обнаружить с помощью гамма-телескопов. А маломассивные черные дыры, теряя массу, разогреваются и излучают еще сильнее. В конце концов они должны взорваться и полностью исчезнуть, породив мощную вспышку жесткого гамма-излучения. Например, такая вспышка черной дыры с массой 10⁹г за 0,1с будет эквивалентна энергии взрыва миллиона водородных бомб! 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

6. Заключение.

       Звезды эволюционируют, и их эволюция необратима, так как все в природе находится в состоянии беспрерывного изменения. Внешние характеристики звезды меняются в течение всей ее жизни. Грандиозные неравновесные процессы происходят в пульсирующих звездах — цефеидах. В недрах звезд происходят мощные термоядерные процессы, обеспечивающие выделение огромного количества энергии. В конечные этапы жизни звезд в них возникают некие упорядоченные состояния, которые не могут быть описаны классической физикой. В нейтронных звездах и белых карликах вещество переходит в новые квантовые состояния, которые ограничивают энергетические потери. Обнаружить эти изменения – вот основная задача теории звездной эволюции.    
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

7. Приложения.

        Рисунок 1. Модель массивной звезды главной последовательности. 
 

       Рисунок 2. Эволюция звезд.  

         Рисунок 3. Диаграмма Герцшпрунга – Рассела.     

       «Представляет основную группу звезд с обозначением их цвета и относительных размеров. Относительные количества звезд в каждой части диаграммы не совсем соответствуют действительности. Большинство звезд находятся в области основного состояния, протянувшись из верхнего левого угла в правый нижний, увеличиваясь в количестве по мере приближения к тусклому красному окончанию. Над основным состоянием находятся многие гиганты, например Альдебаран и несколько сверхгигантов; крошечные, тусклые белые карлики расположены внизу».  
 
 
 
 
 

   Рисунок 4. Путь звезды размера Солнца на диаграмме Герцшпрунга – Рассела.

                «lg (L\L₀) – спектральный состав излучения, lg T_{Ef –} интенсивность свечения. Жирная линия – главная последовательность, пунктирная линия – путь звезды, стрелками указаны кризисные точки».           
 
 
 
 
 
 
 
 
 

8. Список  литературы.
1. В.А.Бронштэн, «Гипотезы о звездах и вселенной», М., Издательство «Наука», 1974г., 384с.
2. Дубицева Т.Я., «Концепции современного естествознания», Издательство «ЮКЭА», 1997г., 832с.
3. В.М.Котляков, «Анатомия кризисов», М., «Наука», 1999г., 238с.
4. Д.Леви, «Звезды и планеты: энциклопедия окружающего», М., Издательство «Белый город», 1998г., 288с.
5. В.М.Найдыш, «Концепции современного естествознания: Учебник., Изд. 2-е, перераб. и доп., М., Альфа-М; ИНФРАМ-М, 2005г., 622с.
6. И.С.Школовский, «Звезды: их рождение, жизнь и смерть», 3-е изд., перераб., М., Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1984г., 384с.
7. Хабер Х., «Звезды», М.: «Слово», 1998. – 127с.