Понятие рождения и эволюции звёзд

Теория звездообразования  не только описывает его общий  ход, но и позволяет выделить факторы, которые могут замедлять или  стимулировать звездообразование. К замедляющим факторам относятся: незначительная масса протозвезды, высокая скорость вращения газопылевого облака, сильное магнитное поле и  др. Стимулирующими звездообразование  процессами являются: ударные волны, порожденные вспышками сверхновых звезд; ионизационные фронты; столкновение облаков; звездный ветер (поток плазмы от горячих звезд) и др. Например, если масса протозвезды очень  мала (менее 0,08 массы Солнца), то ее гравитационное сжатие происходит очень медленно, а температура в ядре никогда  не достигает значений, необходимых  для начала термоядерной реакции. Такие  протозвезды будут сжиматься  очень и очень долго (время  их гравитационного сжатия превышает  время жизни Галактики), постепенно превращаясь в так называемые черные карлики.

ГЛАВА 2. ПРОЦЕССЫ РАЗВИТИЯ И РОЖДЕНИЯ ГАЛАКТИК

2.1. Современные представления о процессах развития и происхождения галактик

В наше время имеются уже  довольно хорошо разработанные модели превращения огромного облака газа сначала в протогалактику, а затем  и в гаактику. Начнем с самого начала.

Во время эры излучения  продолжалось стремительное расширение космической материи, состоящей  из фотонов, среди которых встречались  свободные протоны или электроны  и крайне редко альфа частицы. (Не надо забывать, что фотонов было в миллиард раз больше чем протонов и электронов). В период эры излучения  протоны и электроны в основном оставались без изменений, уменьшалась  только их скорость. С фотонами дело обстояло намного сложнее. Хотя скорость их осталась прежней, в течении эры  излучения гамма фотоны постепенно превращались в фотоны рентгеновские, ультрафиолетовые и фотоны света. Вещество и фотоны к концу эры остыли уже настолько, что каждому из протонов мог, присоединится один электрон. При этом происходило излучение  одного ультрафиолетового фотона (или  же нескольких фотонов света) и, таким  образом, возник атом водорода. Это  была первая система частиц во Вселенной. С возникновением атомов водорода начинается звездная эра эра частиц, точнее говоря, эра протонов и электронов.

Вселенная вступает в звездную эру в форме водородного газа с огромным количеством световых и ультрафиолетовых фотонов. Водородный газ расширялся в различных частях Вселенной с разной скоростью. Неодинаковой была так же и его плотность. Он образовывал огромные сгустки, во много  миллионов световых лет. Масса таких  космических водородных сгустков была в сотни тысяч, а то и в миллионы раз больше, чем масса нашей теперешней Галактики. Расширение газа внутри сгустков шло медленнее, чем расширение разреженного водорода между самими сгущениями. Позднее из отдельных участков с помощью собственного притяжения образовались сверхгалактики и скопления галактик. Итак, крупнейшие структурные единицы Вселенной - сверхгалактики - являются результатом неравномерного распределения водорода, которое происходило на ранних этапах истории Вселенной.

2.2. Рождение галактик

Колоссальные водородные сгущения - зародыши сверх галактик и скоплений галактик - медленно вращались. Внутри их образовывались вихри, похожие на водовороты. Их диаметр  достигал примерно ста тысяч световых лет. Мы называем эти системы протогалактиками, т.е. зародышами галактик. Несмотря на свои невероятные размеры, вихри  протогалактик были всего лишь ничтожной  частью сверхгалактик и по размеру  не превышали одну тысячную сверхгалактики. Сила гравитации образовывала из этих вихрей системы звезд, которые мы называем галактиками. Некоторые из галактик до сих пор напоминают нам  гигантское завихрение.

Астрономические исследования показывают, что скорость вращения завихрения предопределила форму галактики, родившейся из этого вихря. Выражаясь  научным языком, скорость осевого  вращения определяет тип будущей  галактики. Из медленно вращающихся  вихрей возникли эллиптические галактики, в то время как из быстро вращающихся  родились сплющенные спиральные галактики.

В результате силы тяготения  очень медленно вращающийся вихрь  сжимался в шар или несколько  сплюнутый эллипсоид. Размеры такого правильного гигантского водородного облака были от нескольких десятков до нескольких сотен тысяч световых лет. Нетрудно определить, какие из водородных атомов вошли в состав рождающейся эллиптической, точнее говоря эллипсоидальной галактики, а какие остались в космическом пространстве вне нее. Если энергия связи сил гравитации атома на периферии превышала его кинетическую энергию, атом становился составной частью галактики. Это условие называется критерием Джинса. С его помощью можно определить, в какой степени зависела масса и величина протогалактики от плотности и температуры водородного газа.

Протогалактика, которая  вообще не вращалась, становилась родоначальницей  шаровой галактики. Сплющенные эллиптические  галактики рождались из медленно вращающихся протогалактик. Из-за недостаточной  центробежной силы преобладала сила гравитационная. Протогалактика сжималась  и плотность водорода в ней  возрастала. Как только плотность  достигала определенного уровня, начали выделятся и сжимается  сгустки водорода. Рождались протозвезды, которые позже эволюционировали в звезды. Рождение всех звезд в  шаровой или слегка приплюснутой галактике происходило почти  одновременно. Этот процесс продолжался  относительно недолго, примерно сто  миллионов лет. Это значит, что  в эллиптических галактиках все  звезды приблизительно одинакового  возраста, т.е. очень старые. В эллиптических  галактиках весь водород был исчерпан сразу же в самом начале, примерно в первую сотую существования  галактики. На протяжении последующих 99 сотых этого периода звезды уже не могли возникать. Таким  образом, в эллиптических галактиках количество межзвездного вещества ничтожно.

Спиральные галактики, в  том числе и наша, состоят из очень старой сферической составляющей ( в этом они похожи на эллиптические  галактики) и из более молодой  плоской составляющей, находящейся  в спиральных рукавах. Между этими  составляющими существует несколько  переходных компонентов разного уровня сплюснутости, разного возраста и скорости вращения. Строение спиральных галактик, таким образом, сложнее и разнообразнее, чем строение эллиптических. Спиральные галактики кроме этого вращаются значительно быстрее, чем галактики эллиптические. Не следует забывать, что они образовались из быстро вращающихся вихрей сверхгалактики. Поэтому в создании спиральных галактик участвовали и гравитационная и центробежная силы.

Если бы из нашей галактики  через сто миллионов лет после  ее возникновения улетучился весь межзвездный  водород, новые звезды не смогли бы рождаться, и наша галактика стала  бы эллиптической.

Но межзвездный газ  в те далекие времена не улетучился, и, таким образом гравитация и  вращение могли продолжать строительство  нашей и других спиральных галактик. На каждый атом межзвездного газа действовали  две силы - гравитация, притягивающая  его к центру галактики и центробежная сила, выталкивающая его по направлению  от оси вращения. В конечном итоге  газ сжимался по направлению к  галактической плоскости. В настоящее  время межзвездный газ сконцентрирован  к галактической плоскости в  весьма тонкий слой. Он сосредоточен прежде всего в спиральных рукавах и  представляет собой плоскую или  промежуточную составляющую, названную  звездным населением второго типа.

На каждом этапе сплющивания  межзвездного газа во все более утончающийся диск рождались звезды. Поэтому в  нашей галактике можно найти, как старые, возникшие примерно десять миллиардов лет назад, так и звезды родившиеся недавно в спиральных рукавах, в так называемых ассоциациях  и рассеянных скоплениях. Можно сказать, что чем более сплющена система, в которой родились звезды, тем  они моложе.

Вселенная развивается и  в наше время. В спиральных галактиках рождаются и умирают звезды. Вселенная  продолжает расширятся.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гуревич Л.Э., А.Д. Чернин «Происхождение галактик и звезд». Издательство, Наука, 1993;
2. Ефремов Ю.Н. В глубины Вселенной. М.: УРСС, 2003
3. Засов А.В., Э.В. Кононович. Астрономия. Москва, Просвещение, 1993
4. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания: Учебник. –Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Альфа-М; ИНРА-М, 2005.
5. Ходж П. . Галактики. Москва, Наука, 1992 .