Звезда это определение 2 класс


Из чего состоят звезды

Звезды это массивные скопления очень горячего газа и плазмы. Основные компоненты газа, из которого состоит звезда, это водород и гелий.

Газ не разлетается в стороны и не улетучивается за счет собственной гравитации.

Звезда, это как некий космический двигатель, который производит тепло и свет. Внутри звезды происходит постоянная ядерная реакция — превращение водорода в гелий, подобно водородной бомбе.

Как образуются звезды

Как образуются звезды 75% вещества во Вселенной — это водород, а 23% — гелий. Эти элементы существуют в гигантских космических пылевых облаках холодного молекулярного газа.

Согласно нынешней теории образования звезд, звезды рождаются как скопления в гигантских газовых облаках.

Газ крутится в пространстве в космических пылевых облаках, называемых туманностями. Со временем гравитация заставляет эти облака конденсироваться. По мере того как они становятся меньше, облака вращаются быстрее из-за сохранения углового момента — того же самого принципа, который заставляет вращающегося фигуриста ускоряться, когда она тянет руки.


Большая часть массы собирается в центре. Быстрое вращение облака заставляет его сглаживаться в протопланетный диск. Газ облака нагревается, когда он попадает внутрь под действием собственной силы тяжести.

Когда газ достигает температуры около 15 миллионов градусов по Цельсию, ядра водорода начинают сливаться в ядра гелия, зарождается новая звезда.

Молодые звезды на этом этапе называются протозвездами. Протозвезда в центре облака нагревается от гравитационного коллапса водорода и гелия и становится все более горячей. По мере своего развития они накапливают массу из облаков вокруг них и превращаются в так называемые звезды главной последовательности.

Сколько всего звезд

Никто не знает, сколько звезд существует. В нашей Вселенной, вероятно, содержится более 100 миллиардов галактик, и каждая из этих галактик может иметь более 100 миллиардов звезд.

Тем не менее, в ясную, темную ночь небо Земли раскрывает нам не более чем 3000 звезд, которые можно увидеть невооруженным глазом.

Звезды светятся


Звезды производят свой собственный свет и энергию процессом, называемым ядерным синтезом. Когда это происходит, создается огромное количество энергии, заставляя звезду нагреваться и сиять. Светимость звезды зависит от количества энергии, вырабатываемой звездой, и от того как далеко от Земли она находится.

Цвет звезд

Звезды бывают разных размеров и цветов. Цвет звезд зависит от их температуры и размера.

Более горячие звезды излучают белый или синий свет, тогда как более холодные испускают оранжевый или красный свет.

Размеры звезд

Размеры звезд сильно различаются. Их классифицируют в диапазоне от карликов до сверхгигантов. У супергигантов может быть радиус в тысячу раз больше, чем у нашего собственного солнца.

Звезды исчезают

Каждая звезда не вечна. Со временем она исчезает, но на это уходит миллионы и миллиарды лет.

Чем больше масса звезды, тем короче будет ее продолжительность жизни. Самые массовые и самые горячие звезды исчерпывают свое энергоснабжение в течение нескольких миллионов лет, в то время как карликовые звезды могут продолжать гореть многие миллиарды лет.

Источник: hvatalkin.ru

 

Окружающий мир 2 класс


Звёздное небо

Еще в древности люди начали изучать таинственное и прекрасное звёздное небо. Они увидели на нём группы звёзд, которые и назвали созвездиями. Созвездия напоминали людям различные предметы, животных, мифических героев, за что и получили свои названия.

Эти рисунки из старинного звёздного атласа изображают созвездия, с которыми вы познакомились на уроке.Определи и с помощью учебника подпиши их названия.

определить созвездия

С помощью рисунков учебника соедини точки так, чтобы получились схемы созвездий Кассиопея, Лебедь, Орион.

схемы созвездий Кассиопея, Лебедь, Орион

Если бы звёзды были видны днём, то мы заметили бы, что Солнце в течение года бывает в "гостях" у разных созвездий. У каждого созвездия солнце "гостит" примерно один месяц.

Зодиак — это пояс из созвездий, вдоль которого Солнце движется в течение года.

Пронумеруй созвездия зодиака в порядке их "посещения" Солнцем. Начни с созвездия Овен.


пронумеруй созвездия зодиака

С помощью атласа-определителя "От земли до неба" узнайте названия двух ярких звёзд в созвездии Орион. На модели созвездия, изготовленной по заданию учебника, подпишите их. Найдите в атласе — определителе информацию об этих звёздах. Постарайтесь увидеть их на вечернем небе.

Две яркие звезды в созвездии Орион — Бетельгейзе, Ригель.

Бетельгейзе — вверху слева созвездия Орион горит красноватая звезда (её название переводится как "подмышка великана"). Интересно, что эта звезда по диаметру почти в 400 раз больше Солнца.

Ригель — внизу справа созвездия Орион сияет эта звезда (её название переводится как "нога"). Во всем созвездии она самая яркая.

 

Источник: okrugmir.ru

Что такое звезда


Звезда — это большой газовый шар, который удерживается в пространстве благодаря силам гравитации и внутреннему давлению.

Каждая звезда отличается тем, что в ее недрах происходят или происходили термоядерные процессы. Каждое из таких небесных тел представляет собой светящийся сгусток материи.

Звезда это определение 2 класс

Свет, излучаемый такими объектами, делает эти объекты видимыми для человеческого глаза, даже если они находятся на огромном расстоянии.

Звезда это определение 2 класс

Виды звезд

Классифицируют звезды в зависимости от температуры их поверхности. Они бывают:

  1. Красными. Температура поверхности у таких звезд находится в пределах 5-7 тысяч кельвинов.
  2. Желтыми. Их поверхность нагрета в пределах 5 000-7 500 К.
  3. Белыми. Температура поверхности — 7 500-30 000 К.
  4. Голубыми. Поверхность таких звезд раскалена до температуры 80 000 Кельвинов.

Такая классификация достаточно примитивна, ведь ученые астрономы говорят еще и о бело-голубых и оранжевых звездах.

Звезда это определение 2 класс

Любопытно, что цвет звезды определяется температурой ее поверхности. Однако температура внутри звезды гораздо выше.

Масса звезд бывает разной — от 0,07 массы Солнца (красные), до 50 масс Солнца (голубые гиганты).

Звездная величина

Звездная величина или блеск определяют яркость объекта, его светимость, с точки зрения земного наблюдателя. Это понятие характеризует поток энергии на единицу площади.

Чем меньше значение звездной величины — тем большая яркость у светила. У самых ярких звезд — первая звездная величина.

Ранее считалось, что самые «тусклые» звезды имеют 6-ую звездную величину. Однако это лишь предел зрения невооруженного глаза. С помощью телескопов видны звезды 19-ой величины.

Звездные величины могут иметь также и отрицательные значения. Например, у Солнца — -26,7, Луны в полнолуние — -12,74. Звезды Большой медведицы имеют 2-ую звездную величину.

Солнце — это звезда нашей системы

Ближайшая к нам звезда — это Солнце. Земля является одной из восьми планет солнечной системы, которые вращаются вокруг этого небесного светила. Благодаря солнечной энергии и свету, на нашей планете есть понятия «день» и «ночь», «тень» и «солнечная сторона».

Солнце находится от Земли на расстоянии 149,6 млн км. Именно это расстояние называют астрономической единицей. Масса Солнца составляет 1,99*1030 кг, это значение используются для выражения массы других небесных тел.


Звезда это определение 2 класс

В ядре нашей звезды происходят термоядерные реакции. Атомы водорода разрываются. Затем происходит слияние полученных частиц (протонов и нейтронов) в ядра атомов гелия.

Плотность газа внутри ядра намного выше плотности железа. Температура ядра Солнца составляет порядка 15 млн Кельвинов. Фотоны, излучаемые ядром, проходят радиационную и конвективную зону Солнца. Солнечный свет достигает Земли приблизительно за 8 минут.

Что такое созвездия

Любителям астрономии нравится находить на ночном небе различные созвездия. Но что такое созвездие? Это участок ночного неба, со всеми видимыми с Земли объектами на нем.

Таким образом, звезды, из которых состоит одно созвездие, не обязательно находятся рядом друг с другом. Они никак друг с другом не связаны и не обозначают область во Вселенной. Введено это понятие лишь для ориентирования в ночном небе.

Созвездие — это группа звезд, которые при проецировании на ночное небо находятся рядом.

Ночное небо разделено на 88 созвездий. Названия они получили в честь:

  1. Персонажей мифов (Андромеда, Персей, Кассиопея).
  2. Животных (Лев, Большая медведица, Малая Медведица, Большой Пес, Кит, Орел).
  3. Звезда это определение 2 класс

  4. Других объектов (Весы, Стрела, Лира).

Список созвездий и их границы на ночном небе были определены на заседании Международного астрономического съезда в 1922 году.

Ближайшая к Солнцу звезда

Самая близкая к Солнцу звезда находится в созвездии Центавр. Это созвездие южного полушария. Самая яркая звезда созвездия обозначается как α — «альфа».

Альфа созвездия Центавр — и есть ближайшая к нам звезда. Ее называют Проксима Центавра или Альфа Центавра. Она расположена на расстоянии 4,22 световых года.

Галактики — что это такое

Звезды, которые объединены в одно созвездие, не обязательно находятся рядом.

Однако есть слово, которое обозначает группу звезд, находящихся в одной области в космическом пространстве. Это — «галактика».

Если не брать во внимание нашу Галактику Млечный Путь, все другие находятся очень далеко. Все же невооруженным глазом можно рассмотреть четыре галактики на ночном небе: 2 в северном полушарии и 2 в южном. По некоторым данным, существуют 2 триллиона галактик.

Галактика Млечный путь имеет спиральную форму и выглядит как вихрь из звезд. Как вокруг звезды вращаются планеты, так и звезды в галактике вращаются вокруг ее центра.


Звезда это определение 2 класс

К примеру, нашему солнцу понадобится около 200 млн лет, чтобы пройти полный круг в галактике, хотя оно и движется со скоростью 940 тыс. км/час.

Звезда это определение 2 класс

Одна из ближайших и видимых с Земли галактик — Туманность Андромеды. Она имеет такую же, как и Млечный Путь спиральную форму. В галактиках есть старые звезды, средний и новые.

Источник: KtoNaNovenkogo.ru

Представления о звездах

В начале XX в. окончательно сформировалось представление о звездах как о раскаленных газовых шарах, заключающих в своих недрах источник энергии — термоядерный реактор, синтезирующий ядра гелия из ядер водорода. Впоследствии выяснилось, что в звездах рождаются и более тяжелые химические элементы.

Картина эволюции звезды усложняется вращением, иногда очень быстрым, при котором центробежные силы стремятся разорвать звезду. Некоторые светила обладают скоростью вращения на поверхности 500–600 км/с. Для Солнца же эта величина составляет около 2 км/с.


Даже такая относительно спокойная звезда, как Солнце, испытывает колебания с различными периодами, на его поверхности происходят вспышки и выбросы вещества. Активность некоторых других звезд несравнимо выше. Иногда на звездах происходят сильные взрывы. Когда взрываются самые массивные звезды, их блеск на короткий срок может превысить блеск всех остальных звезд галактики вместе взятых.

По современным представлениям, жизненный путь одиночного светила определяется его начальной массой и химическим составом. Теория звездной эволюции утверждает, что в телах массой меньше, чем семь–восемь сотых долей массы Солнца, долговременные термоядерные реакции идти не могут. Эта величина близка к минимальной массе наблюдаемых звезд. Их светимость меньше солнечной в десятки тысяч раз. Температура на поверхности подобных звезд не превосходит 2–3 тыс. градусов. Одним из таких тусклых багрово-красных карликов является ближайшая к Солнцу звезда Проксима в созвездии Центавра. Если же начальная масса «протозвездного» тела оказывается меньше 0,07–0,08 массы Солнца, в нем на короткое время происходят лишь быстротекущие термоядерные реакции с участием дейтерия. Такое тело называют уже не звездой, а коричневым карликом или субзвездным объектом. При начальной массе менее 13 масс Юпитера мы получим тело, неотличимое от планеты-гиганта, в котором никакие термоядерные реакции протекать не могут.

В звездах же большой массы термоядерные реакции протекают с огромной скоростью. Если масса рождающейся звезды превышает 50–70 солнечных масс, то после начала горения термоядерного топлива чрезвычайно интенсивное излучение своим давлением может просто сбросить излишек массы. Через несколько миллионов лет, а может быть, и раньше, эти звезды могут взорваться как сверхновые (т. е. взрывающиеся звезды с большой энергией вспышки).

На звездах не обнаружено ни одного неизвестного химического элемента. Наиболее обильным элементом в них, как и во всей Вселенной, является водород. Приблизительно втрое меньше по массе содержится в них гелия. Доля остальных, тяжелых элементов невелика (около 2%), но от их количества во многом зависят и размер, и температура, и светимость звезды.

Основные характеристики звезд

Путь к познанию звезд лежит через измерения и сопоставление их свойств. Основная видимая характеристика светил — их яркость (блеск). Ее оценивают в так называемых звездных величинах (обозначается m). Разность в пять звездных величин соответствует отличию в видимой яркости ровно в 100 раз. Чем меньше звездная величина светила, тем оно ярче.

Для оценки блеска ярчайших небесных светил были введены нулевые и отрицательные звездные величины. Полная Луна имеет блеск около –11m (что в 10 тыс. раз ярче самой яркой звезды ночного неба — Сириуса), а Венера — до –4m. В бинокль могут быть видны звезды 10m, а крупнейшим телескопам доступны объекты 25–29m.

Другой важной характеристикой звезды, которая дает понятие о мощности ее излучения, является светимость. Для того чтобы вычислить светимость объекта, нужно знать, на каком расстоянии от нас он находится. Расстояние до далеких и недоступных нам звезд можно определить из геометрии, измерив направления на этот предмет с двух концов известного отрезка (базиса), а затем рассчитав размеры треугольника, образованного концами отрезка и удаленным предметом. Расстояния до звезд столь велики, что в качестве базиса используется расстояние между двумя точками земной орбиты, которые наша планета проходит с интервалом в шесть месяцев. Существуют и другие методы, с помощью которых расстояние до звезды можно получить косвенным путем, используя различные астрофизические или статистические соотношения.

Еще одна видимая характеристика звезды — ее цвет. Он зависит от температуры светила. Самые горячие звезды всегда голубого и белого цвета, менее горячие — желтоватого, холодные — красноватого. Цвет звезды зависит от того, на какой участок спектра приходится наибольшая энергия излучения. Сравнение звездных величин в разных интервалах спектра (например, в голубом и желтом) позволяет количественно охарактеризовать цвет звезды и оценить ее температуру.

Существуют разные методы определения размеров звезд, как теоретические, так и практические. Измерения показали, что самые маленькие звезды, наблюдаемые в оптических лучах, — так называемые белые карлики — имеют в диаметре всего несколько тысяч километров. Размеры же наиболее крупных — красных сверхгигантов — таковы, что, если бы можно было поместить подобную звезду на место Солнца, большая часть планет Солнечной системы оказалась бы внутри нее.

Самой важной характеристикой звезды является масса — она определяет практически все остальные ее свойства, а также особенности ее эволюции. Прямые оценки массы могут быть сделаны только на основании закона всемирного тяготения. Такие оценки удалось получить для звезд, входящих в двойные системы, измеряя скорости их движения вокруг общего центра масс. Другие, косвенные способы вычисления массы строятся не на законе тяготения, а на анализе тех звездных характеристик, которые так или иначе связаны с массой. Массы звезд заключены в пределах от 100 масс Солнца до 0,1 массы Солнца. Таким образом, по массам звезды могут различаться всего в тысячу раз — значительно меньше, чем по размерам или светимостям.

Основными характеристиками звезды являются масса, мощность ее излучения (светимость), радиус, температура и химический состав атмосферы. Зная эти параметры, можно рассчитать возраст светила. Звезды самой высокой светимости обладают наибольшей массой, и наоборот, маломассивные звезды светят очень слабо. Солнце по своим характеристикам занимает среднее положение, среди других звезд ничем особенно не выделяясь. В целом же перечисленные выше параметры изменяются в очень широких пределах и, кроме того, взаимосвязаны. Жизнь звезды довольно сложна. В течение своей истории она разогревается до очень высоких температур, а старея — остывает до такой степени, что в ее атмосфере начинают образовываться пылинки. Одна и та же звезда может раздуться до грандиозных размеров, сравнимых с размерами орбиты Марса, и сжаться до нескольких десятков километров. Светимость ее возрастает до миллионов светимостей Солнца и падает почти до нуля.

Строение и эволюция звезд

Звезда — раскаленный газовый шар, состоящий из тех же химических элементов, что и наша планета. Поэтому к ним можно применять знания, полученные при экспериментах в физических лабораториях.

Наблюдения показывают, что большинство звезд устойчивы, не расширяются и не сжимаются в течение довольно длительных промежутков времени. Давление газа стремится расширить звезду, но в каждой точке ему противодействует другая сила — сила тяжести вышележащих слоев, пытающаяся ее сжать. Обе силы уравновешивают друг друга, что и приводит звезду к состоянию устойчивого равновесия. При этом давление, а, следовательно, и температура и плотность, возрастают к центру звезды.

Оценки температуры и плотности в недрах звезд получают теоретическим путем исходя из известной массы звезды и мощности ее излучения, на основании газовых законов физики и закона всемирного тяготения. Определенные таким образом температуры в центральных областях звезд составляют от 10 млн К для звезд легче Солнца до 30 млн К для гигантских звезд. Температура в центре Солнца — около 15 млн К. При таких температурах вещество в звездных недрах почти полностью ионизовано и газ состоит только из атомных ядер и отдельных электронов, а они занимают гораздо меньший объем, чем «целые» атомы. Поэтому вещество, плотность которого в центре Солнца в 100 раз превышает плотность воды, тем не менее, обладает всеми свойствами идеального газа.

Звезды образуются из космических газопылевых облаков. При сжатии под действием тяготения газового шара его внутренняя часть постепенно разогревается. Когда температура в центре достигнет примерно миллиона градусов, начинаются ядерные реакции и образуется звезда. Звезды большую часть своей жизни светят за счет совершающихся в них преобразований ядер водорода в ядра гелия. Такая реакция идет медленно и поддерживает свечение звезды на протяжении миллиардов лет. Для большинства звезд на долю водорода и гелия приходится не менее 98% массы.

В дальнейшем ядерные реакции создают в центре массивной звезды все более тяжелые элементы вплоть до железа. Синтез элементов тяжелее железа уже не приводит к выделению энергии. Лишенное источников энергии, ядро звезды быстро сжимается. Это может повлечь за собой взрыв — вспышку сверхновой. Иногда при взрыве звезда полностью распадается, но чаще всего, по-видимому, остается компактный объект — нейтронная звезда или черная дыра. Вместе с оболочкой взрыв уносит в межзвездную среду различные химические элементы, образовавшиеся в недрах звезды за время ее жизни и во время самого взрыва. Новое поколение звезд, рождающихся из межзвездного газа, будет содержать уже больше тяжелых химических элементов.

В звездах-карликах, массы которых меньше массы Солнца, конвективное ядро отсутствует. Водород в них горит, превращаясь в гелий, в центральной области, не выделяющейся из остальной части звезды наличием конвективных движений. В карликах этот процесс протекает очень медленно, и они практически не изменяются в течение миллиардов лет. Когда водород полностью сгорает, они медленно сжимаются и за счет энергии сжатия могут существовать еще очень длительное время.

Солнце и подобные ему звезды представляют собой промежуточный случай. У Солнца имеется маленькое конвективное ядро, но не очень четко отделенное от остальной части. Ядерные реакции горения водорода могут продолжаться более 10 млрд лет. Современный возраст Солнца — примерно 4,5–5 млрд лет, и за это время оно почти не изменило свой размер и яркость. После исчерпания водорода Солнце постепенно будет раздуваться, пока не превратится в красный гигант, сбросит чрезмерно расширившуюся оболочку и закончит свою жизнь плотным белым карликом. Но это случится не раньше, чем через 5 млрд лет.

Двойные и кратные звезды

С древнейших времен астрономам были известны звезды, которые видны на небе близко друг к другу. С началом эры телескопических наблюдений обнаружилось, что многие звезды, видимые невооруженным глазом как одиночные, в телескоп видны как двойные или даже как системы более высокой кратности.

Довольно быстро выяснилось, что звезды во многих из таких систем движутся вокруг общего центра масс, т. е. составляют физически связанные системы. Они получили название «визуально-двойные звезды».

В XIX в., когда начались спектроскопические наблюдения, были открыты спектрально-двойные звезды. Хотя они могут быть видны как одиночные даже в самые крупные телескопы, в их спектре наблюдаются две системы линий поглощения, относящиеся к разным звездам, и эти линии из-за эффекта Доплера, вызванного обращением компонентов вокруг общего центра масс, периодически смещаются одна в красную сторону, другая — в фиолетовую. Спектрально-двойных звезд — большинство среди двойных, и только достаточно близкие или очень широкие пары видны как визуально-двойные.

По современным представлениям, большинство звезд входит в состав кратных и двойных систем, так что одиночные звезды (в том числе и наше Солнце) — скорее исключение из правила. Это связано с особенностью процесса образования звезд в плотных холодных газопылевых облаках — в общем случае гравитационное сжатие приводит к разделению (фрагментации) облака на отдельные сжимающиеся части, движущиеся вокруг общего центра масс, а одиночные звезды, по-видимому, выбрасываются из скопления молодых звезд при гравитационном взаимодействии с другими членами скопления.

Самыми интересными с астрофизической точки зрения оказались тесные двойные системы. Так называются пары звезд настолько тесные, что приливные силы искажают форму поверхности одной звезды, а в некоторых случаях и обеих звезд. Из-за этого звезда становится вытянутой. При этом возникает совершенно новый физический процесс: обмен массами между звездами. Во время него частицы с поверхности наиболее искаженной приливами звезды (большего радиуса, но не обязательно большей массы) перетекают с «гребня» приливного горба и присоединяются ко второй звезде, увеличивая ее массу. В широких парах обмен массами невозможен.

Из-за возможности переноса масс эволюция тесных двойных звезд сильно отличается от эволюции одиночных. До обмена масс компоненты двойной системы эволюционируют независимо, причем быстрее эволюция происходит у более массивной звезды. Когда более массивная звезда увеличивает свой радиус в процессе эволюции, приливные силы со стороны второго компонента начинают искажать ее форму, и при некотором критическом размере звезды начинается перенос массы с более массивной звезды на менее массивную. При этом может произойти «смена ролей» — изначально менее массивная звезда становится более массивной и эволюционирует быстрее своего компаньона.

Наиболее яркие проявления обмена массами происходят в тесных двойных системах, одним из компонентов которых является компактная звезда — остаток звездной эволюции (белый карлик, нейтронная звезда или черная дыра). Падающий на них газовый поток закручивается в плотный диск (так называемый аккреционный диск), разогревается до огромных температур и излучает в жестком ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах. Так возникают рентгеновские двойные звезды.

Их несколько разновидностей: это рентгеновские пульсары или рентгеновские барстеры — если газ падает на нейтронные звезды, взрывные переменные (новые звезды, карликовые новые и т. д.) — если газ падает на белый карлик, или же так называемые микроквазары — рентгеновские двойные с релятивистскими струями типа объекта SS 433 — если газ падает на черную дыру. На поздних стадиях эволюции от массивных тесных двойных систем могут остаться пары нейтронных звезд или даже черных дыр.

Переменные звезды

Переменными называются звезды, блеск которых меняется по причинам, связанным с процессами в самой звезде. В настоящее время в нашей Галактике известно около миллиона переменных звезд, и количество переменных, обнаруженных в других галактиках, тоже очень велико.

Переменные звезды различаются массой, размерами, возрастом, причинами переменности и подразделяются на несколько больших групп. Одна из них — пульсирующие звезды, изменения блеска которых обусловлены колебаниями размеров, приводящими и к изменениям температуры.

К ним принадлежат так называемые мириды — красные гиганты, меняющие блеск на несколько звездных величин с периодами от нескольких месяцев до полутора лет. Также к пульсирующим переменным относятся переменные типа Т Тельца — звезды высокой светимости и умеренной температуры (желтые сверхгиганты), которые периодически сжимаются, разогреваясь, и расширяются, охлаждаясь. При этом энергия излучения то поглощается звездным газом, ионизуя его, то опять выделяется, когда при охлаждении газа ионы захватывают электроны, излучая при этом световые кванты, в результате чего блеск цефеиды меняется, как правило, в несколько раз с периодом в несколько суток.

Существуют так называемые взрывные (катаклизмические) звезды — пример сложных процессов в тесных двойных звездных системах, где расстояние между компонентами ненамного превосходит их размеры. В результате взаимодействия компонентов вещество из поверхностных слоев менее плотной из звезд начинает перетекать на другую звезду, на поверхности которой накапливается много богатого водородом вещества и резко начинаются термоядерные реакции. Тогда наблюдается вспышка новой звезды. В видимой области спектра блеск при этом возрастает не менее чем на шесть звездных величин, а иногда и гораздо сильнее.

Явление сверхновой звезды имеет совсем иную природу: вероятно, это один из последних этапов жизни звезды, когда она катастрофически сжимается, лишившись основных источников термоядерной энергии.

Особая группа переменных — самые молодые звезды, сравнительно недавно (по космическим масштабам) сформировавшиеся в областях концентрации межзвездного газа. Это так называемые переменные типа Т Тельца, которые часто меняют блеск беспорядочным образом, но иногда у них прослеживается и периодичность, связанная с вращением вокруг оси. Существуют переменные, у которых блеск неожиданно падает, на несколько (до восьми) звездных величин, а потом медленно, в течение недель или даже месяцев, восстанавливает свое значение. Это так называемые звезды типа R Северной Короны, которых на сегодня известно всего два-три десятка. В их атмосферах практически отсутствует водород, зато много гелия и углерода.

Переменные звезды, описанные выше, меняют свой блеск из-за сложных физических процессов в их недрах или на поверхности либо в результате взаимодействия в тесных двойных системах. Это примеры физически переменных звезд. Однако найдено немало звезд, переменность которых объясняется геометрическими эффектами.

Очень часто геометрическая переменность сочетается с физической. Так, многие красные карлики — пятнистые переменные и в то же время принадлежат к одному из самых распространенных типов физически переменных — вспыхивающим звездам. Вспышки таких звезд похожи на некоторые виды солнечных вспышек, только гораздо мощнее. Иногда во время вспышки, длящейся считаные минуты, блеск звезды возрастает на несколько звездных величин.

Взрывающиеся звезды

К взрывающимся относятся редкие новые и чрезвычайно редкие сверхновые звезды. Явления новых и сверхновых звезд имеют различную природу.

Во время вспышки новой ее блеск увеличивается в десятки тысяч раз. Все новые звезды являются компонентами тесных двойных систем, в которых одна звезда — как правило, звезда главной последовательности типа нашего Солнца, а вторая — обычно компактный, размером в сотую долю радиуса Солнца, белый карлик. Орбита такой двойной системы настолько тесна, что нормальная звезда сильно деформируется приливным воздействием компактного соседа. Газ из атмосферы этой звезды может свободно перетекать на белый карлик, образуя вокруг него аккреционный диск. Вещество в диске тормозится вязким трением, нагревается, вызывая свечение, и, в конце концов, достигает поверхности белого карлика, на которой образуется тонкий плотный слой газа с постепенно увеличивающейся температурой.

За характерное время от нескольких лет до многих столетий температура и плотность этого поверхностного слоя вырастают до столь высоких значений, что столкновения быстрых протонов горячего газа начинают приводить к термоядерной реакции синтеза гелия. Но, в отличие от центральных частей Солнца и других звезд, где эта реакция протекает достаточно медленно, на поверхности белого карлика она носит взрывообразный характер. Термоядерный взрыв на поверхности белого карлика приводит к сбросу накопившейся оболочки, разлет и свечение которой мы и наблюдаем как вспышку новой звезды. Несмотря на огромную выделенную энергию, разлетающаяся оболочка не оказывает заметного воздействия на соседнюю звезду, и та продолжает поставлять топливо для следующего взрыва.

Регулярно вспыхивающие источники рентгеновского излучения, у которых второй компонент тесной двойной системы — не белый карлик, а еще более компактная нейтронная звезда радиусом всего около 10 км, называются рентгеновскими барстерами, а если вторым компонентом является черная дыра, то будет наблюдаться рентгеновская новая.

Сверхновая — это взрыв звезды, когда большая часть ее массы разлетается со скоростью от 10 000 км/с и выше, а остаток сжимается (коллапсирует) в сверхплотную нейтронную звезду или в черную дыру. Сверхновыми на конечном этапе своей эволюции могут стать звезды, начальная масса которых превышает 8–10 солнечных. При вспышках сверхновых рождаются нейтронные звезды и черные дыры, а сброшенное при взрыве вещество обогащает межзвездную среду химическими элементами тяжелее железа, основная масса которых образуется в результате взаимодействия ядер более легких элементов со свободными элементарными частицами в процессе взрыва. При взрыве любой сверхновой освобождается огромное количество энергии — порядка 1046 Дж. Основная энергия взрыва уносится не фотонами, а нейтрино — быстрыми частицами с очень малой массой покоя.

Сверхновые звезды принято разделять на две большие группы — сверхновые I и II типа, которые имеют различную природу. В спектрах сверхновых I типа нет линий водорода; зависимость их блеска от времени (кривая блеска) и светимость в максимуме примерно одинаковы. В случае сверхновых I типа происходит термоядерный взрыв белого карлика либо взрыв ядра массивной звезды, которая успела потерять водородную или водородно-гелиевую оболочку.

Сверхновые II типа, напротив, имеют богатый водородными линиями оптический спектр; формы их кривых блеска разнообразны; блеск в максимуме сильно различается от одной звезды к другой. Сверхновые II типа вспыхивают в результате коллапса ядер массивных звезд. На разных этапах жизни таких звезд в их ядрах происходили термоядерные реакции, при которых сначала водород превращался в гелий, затем гелий — в углерод и так далее до образования элементов «железного пика» — железа, кобальта и никеля, атомные ядра которых имеют максимальную энергию связи в расчете на одну частицу. Присоединение новых частиц к атомному ядру элемента тяжелее железа потребует значительных затрат энергии, а потому термоядерное горение «останавливается» на элементах железного пика, ядро теряет устойчивость, начинает быстрое сжатие, и происходит взрыв.

Белые карлики, нейтронные звезды и черные дыры

Звезды живут долго, но не вечно. Рано или поздно термоядерное топливо заканчивается, выделение энергии уже не способно противодействовать гравитации, стремящейся как можно сильнее сжать звезду, и она переходит в новое состояние: становится в зависимости от массы белым карликом, нейтронной звездой или черной дырой.

Масса белого карлика не может превышать некоторого критического значения, величина которого — примерно 1,4 массы Солнца. Вырожденные звезды бывают не только белыми, но и красноватого цвета. В последние годы при помощи самых современных астросейсмологических методов удалось «заглянуть» внутрь белых карликов и узнать, что их вещество со временем не только остывает, но и кристаллизуется.

Если масса звездного остатка превышает критическое значение 1,4 массы Солнца, то его сжатие продолжается. При очень высокой плотности электроны, соединяясь с протонами, образуют нейтральные частицы — нейтроны. Вскоре уже почти вся звезда состоит из одних нейтронов, которые настолько тесно прижаты друг к другу, что огромная звездная масса сосредоточивается в очень небольшом шаре радиусом несколько километров, и сжатие останавливается. Плотность этого шара — нейтронной звезды — чудовищно велика даже по сравнению с плотностью белых карликов: она может превышать 10 млн т/см3.

Во внешнем слое нейтронной звезды ядра вещества могут образовывать твердую кристаллическую структуру. Тогда звезда покрывается жесткой коркой, подобной земной коре, но только в невообразимое число раз плотнее. При замедлении вращения пульсара в этой твердой корке создаются напряжения. Когда они достигают определенной величины, корка начинает раскалываться. Это явление называется звездотрясением. Такими звездотрясениями объясняются скачкообразные изменения периодов некоторых пульсаров.

Если масса исходной звезды настолько велика, что даже образование нейтронной звезды не остановит гравитационного коллапса, то образуется черная дыра — объект с такой огромной силой тяготения, что он притягивает даже испущенный им самим свет. Гипотеза о существовании таких объектов была выдвинута еще в XVIII в. На сегодняшний день мы имеем множество косвенных свидетельств, подтверждающих существование черных дыр.

Кандидаты в сверхмассивные черные дыры — с массами в миллионы и даже миллиарды солнечных масс — скрываются в ядрах большинства галактик. Особенно убедительные доказательства в пользу их реальности получены по наблюдениям движения звезд вблизи центра нашей Галактики.

Источник: SiteKid.ru


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.