Сколько лет живут звезды


Звёздное небо над головой часто казалось людям неизменным. С точки зрения человеческой жизни это практически так и есть. Посмотрев на Большую Медведицу в детстве и старости, мы не почувствуем разницы. Но изменения всё же происходят. Только очень медленно.

Как и всё на свете, ночные светила рождаются, живут какое-то время, а после умирают. Звёзды — раскалённые газовые шары, в недрах которых протекают термоядерные реакции и рождается энергия. За счёт этой энергии мы и живём.

Превращение водорода в гелий — главная термоядерная реакция в жизни звёзд © Wikipedia

Главным топливом для реакций в звёздных ядрах является водород. На так называемой стадии главной последовательности — самой долгой и стабильной в жизни звезды — он превращается в гелий. Именно на этом этапе уже четыре с половиной миллиарда лет находится Солнце. И будет — ещё столько же.


Потом водород в центре нашей звезды закончится, и она раздуется до неимоверных размеров (почти до земной орбиты), превратившись в красного гиганта. Внутри звезды будут происходить более скоротечные и бурные процессы. Вскоре после этого (по космическим меркам, конечно) она сбросит свою оболочку, закончив активную жизнь белым карликом. Он будет теплиться в космическом пространстве многие миллиарды лет, медленно остывая.

Через пять миллиардов лет Солнце станет красным гигантом. Жизнь на раскалённой Земле будет невозможна. © Ron Miller

Мы все знаем, что Солнце — огромное. Его и Землю в сравнении можно представить как арбуз и арбузную косточку. Но бывают звёзды, которые значительно меньше Солнца или намного больше его.


Казалось бы, в огромных звёздах много водорода, а значит, он будет долго гореть, а сами звёзды — долго жить. Но на деле — всё с точностью до наоборот. Термоядерные реакции на то и термоядерные, что для их протекания нужны высокие температуры и давления. Большие массивные светила куда эффективнее в этом плане, чем их меньшие собратья. В таких условиях водород сгорает намного быстрее, и даже запасов гигантов надолго не хватает.

Продолжительность жизни звёзд в зависимости от их масс

Например, если звезда будет массивнее Солнца всего в полтора раза, продолжительность её жизни сократится в пять раз — до 2 миллиардов лет! Наиболее массивные звёзды с массами в десятки солнечных живут считанные миллионы лет.

Для появления жизни на Земле понадобились сотни миллионов лет, а для появления разума — четыре с половиной миллиарда. Выходит, что на планетах у звёзд с массами выше 3-4 солнечных жизнь может не успеть появиться даже при благоприятном стечении обстоятельств.


Зато красные карлики — меньшие из звёзд — могут существовать десятки и даже сотни миллиардов лет, очень медленно переваривая своё термоядерное горючее. Именно к этому типу относятся самые старые звёзды нашей Вселенной.

Источник: zen.yandex.ru

Астрофизика уже достаточно продвинулась в изучении эволюции звезд. Теоретические модели подкреплены надежными наблюдениями, и несмотря на наличие некоторых пробелов, общая картина жизненного цикла звезды давно известна.

 

 

Рождение

 

Все начинается с молекулярного облака. Это огромные области межзвездного газа, достаточно плотные для того, чтобы в них сформировались молекулы водорода.

 

Затем происходит событие. Возможно, оно будет вызвано ударной волной от взорвавшейся рядом сверхновой, а может и естественной динамикой внутри молекулярного облака. Однако исход один – гравитационная неустойчивость приводит к формированию центра тяжести где-то внутри облака.

 

Поддаваясь соблазну гравитации, окружающее вещество начинает вращаться вокруг этого центра и наслаивается на его поверхность. Постепенно образуется уравновешенное сферическое ядро с растущей температурой и светимостью – протозвезда.


 

Газопылевой диск вокруг протозвезды вращается все быстрее, из-за ее растущей плотности и массы все больше частиц сталкиваются в ее недрах, температура продолжает расти.

 

Как только она достигает миллионов градусов, в центре протозвезды происходит первая термоядерная реакция. Два ядра водорода преодолевают кулоновский барьер и соединяются, образуя ядро гелия. Затем – другие два ядра, потом – другие… пока цепная реакция не охватит всю область, в которой температура позволяет водороду синтезировать гелий.

 

Энергия термоядерных реакций затем стремительно достигает поверхности светила, резко увеличивая его яркость. Так протозвезда, если обладает достаточной массой, превращается в полноценную молодую звезду.

 

Сколько лет живут звезды

Область активного звездообразования N44 / ©ESO, NASA

 

 

Ни детства, ни отрочества, ни юности

 

Все протозвезды, которые разогреваются достаточно для запуска термоядерной реакции в своих недрах, затем вступают в самый продолжительный и стабильный период, занимающий 90% всего времени их существования.

 

Все, что с ними происходит на данном этапе, это постепенное выгорание водорода в зоне термоядерных реакций. Буквальное «прожигание жизни». Звезда очень медленно – в течение миллиардов лет – будет становиться горячее, станет расти интенсивность термоядерных реакций, как и светимость, но не более того.


 

Конечно, возможны события, которые ускоряют звездную эволюцию – например, близкое соседство или даже столкновение с другой звездой, однако от жизненного цикла отдельного светила это никак не зависит.

 

Есть и своеобразные «мертворожденные» звезды, которые не могут выйти на главную последовательность – то есть не способны справляться с внутренним давлением термоядерных реакций.

 

Это маломассивные (менее 0,0767 от массы Солнца) протозвезды – те самые, которые называют коричневыми карликами. Из-за недостаточного гравитационного сжатия они теряют энергии больше, чем образуется в результате синтеза водорода. Со временем термоядерные реакции в недрах этих звезд прекращаются, и все, что им остается, это продолжительное, но неизбежное остывание.

 

Сколько лет живут звезды

Коричневый карлик в представлении художника / ©ESO/I. Crossfield/N. Risinger

 

 

Неспокойная старость

 

В отличие от людей, самая активная и интересная фаза в «жизни» массивных звезд начинается к концу их существования.

 

Дальнейшая эволюция каждого отдельного светила, достигшего конца главной последовательности – то есть точки, когда водорода для термоядерного синтеза в центре звезды уже не осталось – напрямую зависит от массы светила и его химического состава.


 

Чем меньшей массой обладает звезда на главной последовательности, тем более продолжительной будет ее «жизнь», и менее грандиозным будет ее финал. Например, звезды с массой менее половины от массы Солнца – такие, которые называются красными карликами – вообще еще ни разу не «умирали» с момента Большого взрыва. Согласно вычислениям и компьютерному моделированию, такие звезды из-за слабой интенсивности термоядерных реакций могут спокойно сжигать водород от десятков миллиардов до десятков триллионов лет, а в конце своего пути, вероятно, потухнут так же, как коричневые карлики.

 

Сколько лет живут звезды

Авторское представление об экзопланете, вращающейся вокруг красного карлика GJ 1214 / ©ESO/L. Cal?ada

 

Звезды со средней массой от половины до десяти масс Солнца после выгорания водорода в центре оказываются способны сжигать более тяжелые химические элементы в своем составе – сначала гелий, затем углерод, кислород и далее, насколько повезло с массой, вплоть до железа-56 (изотоп железа, который иногда называют «пеплом термоядерного горения»).

 

Для таких звезд фаза, следующая за главной последовательностью, называется стадией красного гиганта. Запуск гелиевых термоядерных реакций, затем углеродных и т.д. каждый раз приводит к значительным трансформациям звезды.

 


В каком-то смысле это предсмертная агония. Звезда то расширяется в сотни раз и краснеет, то снова сжимается. Светимость тоже меняется – то в тысячи раз увеличивается, то снова уменьшается.

 

В конце этого процесса внешняя оболочка красного гиганта сбрасывается, образуя зрелищную планетарную туманность. В центре остается обнаженное ядро — белый гелиевый карлик с массой приблизительно в половину солнечной и радиусом, примерно равным радиусу Земли.

 

Белые карлики обладают судьбой, схожей с красными карликами – спокойное выгорание в течение миллиардов-триллионов лет, если, конечно, рядом нет звезды-компаньона, за счет которой белый карлик может увеличить свою массу.

 

Сколько лет живут звезды

Система KOI-256, состоящая из красного и белого карликов / ©NASA/JPL-Caltech

 

 

Экстремальная старость

 

Если звезде особенно повезло с массой, и она равна примерно 12 солнечным и более, то финальные стадии ее эволюции характеризуются значительно более экстремальными событиями.

 

Если масса ядра красного гиганта превышает предел Чандрасекара, равный 1,44 солнечной массы, то звезда не просто сбрасывают свою оболочку в финале, но высвобождает скопившуюся энергию в мощнейшем термоядерном взрыве – сверхновой.

 

В сердце остатков сверхновой, разбрасывающей звездное вещество с огромной силой на многие световые годы вокруг, остается в этом случае уже не белый карлик, а сверхплотная нейтронная звезда, радиусом всего в 10-20 километров.


 

Однако если масса красного гиганта больше 30 солнечных масс (вернее, уже сверхгиганта), а масса его ядра превышает предел Оппенгеймера-Волкова, равный примерно 2,5-3 массам Солнца, то не образуется уже ни белый карлик, ни нейтронная звезда.

 

В центре останков сверхновой появляется нечто куда более впечатляющее – черная дыра, так как ядро взорвавшейся звезды сжимается настолько сильно, что коллапсировать начинают даже нейтроны, и больше уже ничто, включая свет, не может покинуть пределов новорожденной черной дыры – вернее, ее горизонта событий.

 

Особо массивные звезды – голубые сверхгиганты – могут миновать стадию красного сверхгиганта и также взорваться в сверхновой.

 

Сколько лет живут звезды

Сверхновая SN 1994D в галактике NGC 4526 (яркая точка в нижнем левом углу) / ©NASA

 

 

А что ждет наше Солнце?

 

Солнце относится к звездам средней массы, так что если вы внимательно читали предыдущую часть статьи, то уже сами можете предсказать, на каком именно пути находится наша звезда.

 

Однако человечество еще до превращения Солнца в красного гиганта ждет ряд астрономических потрясений. Жизнь на Земле станет невозможна уже через миллиард лет, когда интенсивность термоядерных реакций в центре Солнца станет достаточной, чтобы испарить земные океаны. Параллельно с этим условия для жизни на Марсе будут улучшаться, что в определенный момент может сделать его пригодным для обитания.


 

Примерно через 7 миллиардов лет Солнце разогреется достаточно, чтобы термоядерная реакция была запущена в его внешних областях. Радиус Солнца увеличится примерно в 250 раз, а светимость в 2700 раз – произойдет превращение в красного гиганта.

 

Из-за усилившегося солнечного ветра звезда на этом этапе потеряет до трети своей массы, однако успеет поглотить Меркурий.

 

Масса солнечного ядра за счет выгорания водорода вокруг него увеличится затем настолько, что произойдет так называемая гелиевая вспышка, и начнется термоядерный синтез ядер гелия в углерод и кислород. Радиус звезды значительно уменьшится, до 11 стандартных солнечных.

 

Сколько лет живут звезды

Солнечная активность / ©NASA/Goddard/SDO

 

Однако уже 100 миллионов лет спустя реакция с гелием перейдет на внешние области звезды, и та снова увеличится до размеров, светимости и радиуса красного гиганта.

 

Солнечный ветер на этой стадии станет настолько сильным, что унесет внешние области звезды в космическое пространство, и они образуют обширную планетарную туманность.

 

А там, где было Солнце, останется белый карлик размером с Землю. Сначала крайне яркий, но с течением времени все более и более тусклый.

 

Источник: naked-science.ru


Сколько лет живут звезды?

kosmos zemlya solnce zvezdy 6365 - Сколько времени живет звезда

Наша звезда — Солнце. Это газовый шарик класса G2V, как оценивают его астрономы. Многие задаются вопросом: Сколько лет живут звезды типа Солнца? На данный момент ученые оценивают возраст светила в 4,5 миллиарда лет. Наша Солнечная система довольно-таки молодая, надо сказать. Так что гибель СОлнца увидят лишь наши далекие потомки еще ой, как не скоро.

Но, знаем ли мы когда звезда родилась?
Космос совершенно не пустой и на 2³ можно встретить не менее одной молекулы вещества. первоначально они создают облако разреженного газа. После, за счет гравитационной неустойчивости, он сжимается в шар. Гравитационная энергия становится теплом, температура газа растет, после того как минуется отметка 20 миллионов градусов начинается реакция термоядерного синтеза, а сжатие заканчивается. Вуаля — звезда родилась!
Теперь термоядерная реакция будет проходить в новой звезде миллионы и миллиарды лет, а окрестности звезды будут насыщаться потоками исходящей от нее энергии.

Так сколь же живут звезды в космосе?

Все это время внутри звезды образуется гелий из слившихся ядер водорода, после чего гелий становится углеродом, а углерод — кислородом. Кислород перерождается в кремний, а тот уже в железо. И этот процесс идет ровно до тех пор, пока звезда снова не начинается сжиматься.
Красные карлики, которые по своей сти очень невелики и ничего кроме гелия породить не могут, все горят огромное количество лет.

Срок жизни звезды и ее дальнейшую судьбу решает ее изначальная масса. У нее есть три выхода: превратить в нейтронную звезду или пульсар, в черную дыру или белого карлика.

Вообще все во Вселенной началось с самых первых звезд, что появились после Большого Взрыва, так считают многие ученые. возраст Вселенной составляет почти 14 миллиардов лет, а некоторые светила могут прожить и триллионы лет, их должно быть довольно много на всех этапах эволюции Вселенной.
Например: в нашей галактике Млечный Путь более ста миллиардов звезд, а во Вселенной более ста миллиардов галактик. Если эти два числа помножить друг на друга — нам жизни не хватит,чтобы все звезды посмотреть и сосчитать, оценивая из возраст.

Одну из самых древних звезд астрономы нашли лет сто назад. Она называется совсем неромантично: HD140283.

mafusail - Сколько времени живет звезда

Ее можно разглядеть даже через мощный бинокль или слабый телескоп. Кстати ее неофициальное название — Мафусаил. Это по имени человека, который согласно Библии прожил почти тысячу лет.
МАфусаил чуть больше нашего Солнца и находится в созвездии Весы. Расстояние до него составляет 190 световых лет. его отнесли ко второму поколению звезд от Большого Взрыва с небольшим содержанием металлов. Появился он на свет через несколько миллионов лет после этого знаменательного события. первоначально ему дали 16 миллиардов лет, но тогда получается, что оно старше Вселенной и возраст урезали то 13,3 миллиардов.

В тех же Весах есть похожая звезда — но уже красный гигант — НЕ1523-0901. Ее нашил в 2007 году и вот она оценена как самая старая — ее возраст чуть младше Вселенной — на полмиллиарда лет. Кстати эта звезда находится от нас на расстоянии 7000 лет.

he1532 0901 - Сколько времени живет звезда

А в 2017 году астрономы из Австралии в Южном полушарии нашли самую древнюю звезду — еще старше предыдущей. Ну, атк они заявили. Расположена она в 6000 световых лет от нас и ее возраст равен возрасту Вселенной, а именно 13,7 миллиардов лет. Но, это не точно — анализ все еще идет.

На данный момент ученые продолжают искать звезду, равную возрасту Вселенной. Рано или поздно ее должны обнаружить, перебирая все эти светящиеся точки на небе. Наше Солнце совсем юное по сравнению с ними и ему еще жить и жить.

Надеемся на вопрос: сколько живут звезды в космосе мы ответили.

Источник: sapiski-oborotny.ru

Нас окружают звезды самого разного возраста. Солнце — сравнительно старая звезда, как и планеты, вращающиеся вокруг него. По оценкам геологов, возраст Земли — около 4,5 млрд. лет, возраст Солнца должен быть не меньшим. Возраст абсолютного большинства звезд нашей Галактики — такой же, как у Солнца, или больше. В то же время многие звезды образовались совсем недавно, а некоторые давно закончили свой жизненный путь. Процесс рождения и умирания звезд непрерывен.

Жизненный цикл Солнца
Жизненный цикл Солнца

Массивные звезды эволюционируют намного быстрее, чем звезды малых масс. Звезда очень большой массы успевает пройти весь свой жизненный путь и стать сверхновой за тот период, которого самым легким звездам хватает лишь для того, чтобы прийти на главную последовательность. Соотношение возраста и отпущенного звезде времени жизни можно рассматривать как показатель молодости или старости звезды. Самые молодые звезды мы наблюдаем в областях звездообразования, близ ярких газовых туманностей. Они находятся на стадии образования или только что образовались из газовой среды, «проклюнулись» из непрозрачных околозвездных «коконов», на их поверхность продолжает падать газовое вещество из окружающего пространства. Эти активные процессы проявляются в переменности блеска молодых звезд. Особенно точно определяется возраст звездных скоплений. Звездное скопление — это группа звезд различной массы, которые сформировались практически одновременно из вещества с почти одинаковым содержанием химических элементов.

Сравнив диаграмму Герцшпрунга — Рассела звездного скопления с теоретической последовательностью, т.е. последовательностью, которую должны образовывать на этой диаграмме звезды разной массы, но одного возраста и химического состава, астрофизики могут оценить возраст скопления.

диаграмма Герцшпрунга — Рассела
диаграмма Герцшпрунга — Рассела

У очень молодых звездных скоплений (с возрастом около 1 млн. лет) правая нижняя часть наиболее «населенной» последовательности диаграммы Герцшпрунга — Рассела проходит выше теоретической главной последовательности. Это результат того, что самые маломассивные звезды молодых скоплений еще не достигли эволюционного этапа главной последовательности и только приближаются к ней справа. У более старых скоплений (десятки миллионов лет) становится заметным загиб вправо верхнего конца главной последовательности. Масса звезд вдоль главной последовательности убывает сверху вниз. Самые массивные звезды рассматриваемых скоплений уже завершают эволюционную стадию главной последовательности и начинают уходить с нее вправо. Место этого загиба обычно называют точкой поворота главной последовательности. Чем старше скопление, тем дальше точка поворота сдвигается вправо вниз (в сторону меньшей светимости и более низкой температуры поверхности звезд). У самых старых шаровых скоплений (около 10 млрд. лет и больше) на главной последовательности вообще нет ярких горячих звезд. Теоретики предсказывают, что Солнце останется на главной последовательности еще примерно 5— 6 млрд. лет, и если в шаровых скоплениях звезды солнечного типа уже отсутствуют на главной последовательности, значит, возраст таких скоплений (и возраст населяющих их звезд) должен превышать 10 млрд. лет.

Источник: light-science.ru

Первый жизненный цикл звезды: Молекулярные облака

Начнем с рождения звезды. Представьте себе огромное облако холодного молекулярного газа, которое может спокойно существовать во Вселенной без всяких изменений. Но вдруг недалеко от него взрывается сверхновая или же оно наталкивается на другое облако. Из-за такого толчка активируется процесс разрушения. Оно делится на небольшие части, каждая их которых втягивается в себя. Как вы уже поняли, все эти кучки готовятся стать звездами. Гравитация накаляет температуру, а сохраненный импульс поддерживает процесс вращения. Нижняя схема наглядно демонстрирует цикл звезд (жизнь, этапы развития, варианты трансформации и смерть небесного тела с фото).

Жизненный цикл звезды

Второй жизненный цикл звезды: Протозвезда

Материал сгущается плотнее, нагревается и отталкивается от гравитационного коллапса. Такой объект называют протозвездой, вокруг которого формируется диск материала. Часть притягивается к объекту, увеличивая его массу. Остальные же обломки сгруппируются и создадут планетарную систему. Дальше развитие звезды все зависит от массы.

Третий жизненный цикл звезды: Т Тельца

При попадании материала на звезду, высвобождается огромное количество энергии. Новый звездный этап назвали в честь прототипа – Т Тельца. Это переменная звезда, расположенная в 600 световых годах (недалеко от скопления Гиад).

Она может достигать большой яркости, потому что материал разрушается и освобождает энергию. Но в центральной части не хватает температуры, чтобы поддерживать ядерный синтез. Эта фаза длится 100 миллионов лет.

Четвертый жизненный цикл звезды: Главная последовательность

В определенный момент температура небесного тела поднимается к необходимой отметке, активируя ядерный синтез. Через это проходят все звезды. Водород трансформируется в гелий, выделяя огромный тепловой запас и энергию.

Энергия высвобождается как гамма-лучи, но из-за медленного движение звезды она падает с длиной волны. Свет выталкивается наружу и вступает в конфронтацию с гравитацией. Можно считать, что здесь создается идеальное равновесие.

Сколько она пробудет в главной последовательности? Нужно исходить из массы звезды. Красные карлики (половина солнечной массы) способны тратить топливный запас сотни миллиардов (триллионы) лет. Средние звезды (как Солнце) живут 10-15 миллиардов. А вот наиболее крупные – миллиарды или миллионы лет. Посмотрите, как выглядит эволюция и смерть звезд различных классов на схеме.

Жизненный цикл звезды

Пятый жизненный цикл звезды: Красный гигант

В процессе плавления водород заканчивается, а гелий накапливается. Когда водорода совсем не остается, все ядреные реакции замирают, и звезда начинает сжиматься из-за силы тяжести. Водородная оболочка вокруг ядра нагревается и зажигается, заставляя объект вырастать в 1000-10000 раз. В определенный момент и наше Солнце повторит эту судьбу, увеличившись до земной орбиты.

Температура и давление достигают максимума, и гелий сплавляется в углерод. В этой точке звезда сжимается и перестает быть красным гигантом. При большей массивности объект будет сжигать другие тяжелые элементы.

Шестой жизненный цикл звезды: Белый карлик

Звезда с солнечной массой не располагает достаточным гравитационным давлением, чтобы сплавить углерод. Поэтому смерть наступает с окончанием гелия. Происходит выброс внешних слоев и появляется белый карлик. Сначала он горячий, но через сотни миллиардов лет остынет.

Источник: v-kosmose.com


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.