скачать книгу бесплатно
– Мы об этом уже договорились!
– Так начинать?
– Да, да…
– Ну, что ж…
…согласно современной общепринятой теории, прародителями звезд являлись и являются гигантские молекулярные облака, состоящие в основном из молекул водорода…
…облака колоссальной массой, объемом в десятки, а то и в сотни кубических световых лет, из которых могут образоваться не только отдельные звезды, но и скопления, а иногда и группы скоплений звезд…
В этих насыщенных материей «звездных колыбелях» отдельные молекулы, как принято сейчас считать, под воздействием множества как внутренних, так и внешних причин, могут начать концентрироваться…
…например, как заверяют современные ученые, такое возможно, если в этой звездной колыбели вспыхнула сверхновая звезда…
– Сверхновая звезда?
– …и если начинается процесс гравитационной конденсации, то в этих облаках благодаря гравитационной неустойчивости появляются сгустки холодного газа…
…а сами эти гигантские облака рано или поздно распадаются на фрагменты…
…на большие, объемом в несколько десятков световых лет, фрагменты…
…но молекулярный газ в этих отдельных фрагментах, под воздействием сил гравитации, все также продолжает концентрироваться…
На этом этапе эволюции, который может длиться ни один десяток миллионов лет, такие фрагменты звездных колыбелей современные ученые называют сжимающимися туманностями…
…а в ходе дальнейшей конденсации в них газа они окончательно обосабливаются, в этих туманностях сгустки холодного газа начинают потихоньку сливаться, в результате чего со временем формируются уже так называемые протозвезды…
Через много-много миллионов лет концентрация молекулярного газа в этих протозвездах оказывается столь высока, что они становятся непрозрачными для всех видов излучений, кроме инфракрасного…
…а ведь при сжатии энергия гравитации переходит в тепловую энергию, поэтому протозвезды начинают разогреваться…
…вот только инфракрасное излучение, проходящее сквозь них, уносит излишки теплоты, так что давление внутри протозвезд какое-то время не увеличивается, во всяком случае, в научной среде есть такое мнение…
Но однажды, в результате продолжающегося сжатия, они становятся непрозрачными уже и для инфракрасного излучения…
…и они начинают постепенно разогреваться изнутри…
Сжатие замедляется…
…появляется внутреннее давление…
…но температура и давление в центре протозвезд все равно продолжают повышаться…
…и наступает миг, когда при колоссальном давлении и температуре в миллионы градусов (К) между атомными ядрами сила электростатического отталкивания исчезает, и ядра атомов начинают соединяться…
…начинаются термоядерные реакции, в результате которых ядра атомов водорода, грубо говоря, превращаются в ядра атомов гелия…
– ?
– …а слияния легких ядер в более тяжелые сопровождаются выделением энергии, колоссальным выделением энергии…
Сжатие прекращается…
…и в центре протозвезды появляется звезда…
…а если быть точнее, то звезда-карлик…
Доходчиво объясняю?
– Вполне, но только почему новорожденные звезды называются карликами?
– Только из-за их относительно малых по сравнению со звездами-гигантами размеров…
– А откуда же тогда берутся звезды-гиганты?
– Диаметр современных звездных колыбелей, как сейчас считается, может составлять от 50 до 300 световых лет, но, признаюсь тебе честно, я не могу тебе сказать, каков диаметр протозвезд…
…потому что протозвезды – это, по мнению ученых, довольно крупные и очень высококонцентрированные газопылевые облака сферической формы, которые вращаются вокруг своей оси, и в которых концентрация материи увеличивается к центру…
…но в них термоядерные реакции еще не начались, а у… этих образований нет четких границ…
…поэтому здесь можно лишь предположить, что немало протозвезд за мгновенье до того, как в их центральных областях начнутся термоядерные реакции, в объеме могут быть намного больше нынешнего объема Солнечной системы…
…то есть гравитационное поле такого объекта, из которого позже родится довольно массивная звезда, на мой взгляд, может удерживать в своем плену атомы и молекулы различных химических элементов, а также частичек космической пыли на расстоянии в несколько световых лет…
– ?
– …а когда в центре протозвезды начинаются термоядерные реакции, то не вся материя протозвезды становится составной частью звезды-карлика, лишь какая-то ее часть…
…и начавшиеся термоядерные реакции не охватывают все области не только протозвезды, но и звезды-карлика…
– Извини?
– …а чтобы это осознать, ты просто посмотри на теоретическое строение Солнца…
– ?
– Согласно современным научным представлениям, Солнце – это типичный эволюционирующий желтый карлик, который, по словам современных ученых, находится примерно в середине своего жизненного цикла, и которому от рождения, как утверждают современные ученые, 4,6 миллиарда лет…
…но термоядерные реакции идут сейчас только в солнечном ядре, которое занимает лишь 20–25 % от радиуса Солнца, а все остальное – это оболочка, состоящая в основном из водорода, и которая разогрета до многих миллионов градусов…
…притом в том слое, который окружает солнечное ядро, водород настолько плотно сжат, что соседние протоны не могут поменяться местами, поэтому перенос энергии из ядра к наружным слоям происходит в основном благодаря переизлучению…
…и фотонам, рожденным в результате термоядерных реакций в ядре Солнца, нужно, как считается, от десяти тысяч до нескольких миллионов лет, чтобы достичь поверхности Солнца…
– Чего?
– Это сейчас неважно! Так вот, чем старше становится звезда и чем меньше в ее недрах остается водорода, тем больше становится гелиевое ядро и тем выше становится температура звезды…
…а чем выше становится внутренняя температура звезды, тем сильнее разогреваются ее внешние слои и тем больше звезды увеличиваются в размере…
…поэтому со временем звезды-карлики превращаются в гигантов…
…и нашей звезде, как говорят, где-то через 5 миллиардов лет суждено стать гигантом…
…красным гигантом…
– Красным гигантом?
– Ага, правда, не все звезды становятся гигантами…
…ведь судьба звезды во многом зависит от множества условий…
– Сможешь кратко и внятно объяснить, в чем там суть?
– Ну, смотри…
…считается, что термоядерные реакции могут начаться в газовых шарах, минимальная масса которых составляет где-то 0,08 от массы Солнца…
…и если маломассивная звезда одинока, а ее первоначальная масса составляет от 0,08 до… 0,83 солнечной массы, то когда она горит, вещество внутри такой звезды путем конвекции сильно перемешивается…
…из-за чего водород продолжает участвовать в термоядерных реакциях до тех пор, пока почти полностью не иссякнет…
Когда его запасы будут подходить к концу, то термоядерные реакции начнут угасать…
…а без энергии, рождающейся в процессе термоядерных реакций, давление в недрах такой звезды начнет падать, и под действием сил гравитации внешние слои звезды устремятся к центру…
Она начнет сжиматься, а заодно и разогреваться, и со временем она должна превратиться в голубого карлика…
…а потом она начнет постепенно остывать…
…и на заключительном этапе своего существования она станет так называемым вырожденным гелиевым карликом…
Какое-то время этот гелиевый карлик будет светить, но это свечение будет вызвано, согласно современным представлениям, тепловым свечением атомов…
– А…
– Кстати, термоядерные реакции в таких звездах, как считается, идут очень вяло, и еще ни одного голубого карлика обнаружить не удалось…
…а 85 % звезд нашей Галактики – это менее яркие звезды, чем Солнце…
…говорят, что в большинстве своем это эволюционирующие красные карлики, которые позже и должны переродиться в голубых карликов, а это, по словам современных ученых, говорит о том, что Вселенная зародилась недавно…
А Солнце, если тебе это интересно, хоть и считается типичным желтым карликом спектрального класса G2, но по сравнению с большинством современных звезд в нашей Галактике Солнце – довольно большая и яркая звезда…
– Пусть будет так, но ты лучше скажи, а если масса звезды будет чуточку больше 0,83 солнечной массы, то какова ее судьба?
– Если масса новорожденной одинокой звезды чуть меньше массы Солнца, но не больше… трех с половиной солнечных масс, то со временем в ее центральной части сгорит весь водород, а в центре этой звезды сформируется плотное ядро, состоящее в основном из ядер атомов гелия, в котором уже не идут термоядерные реакции…
Без давления, рождающегося в ходе термоядерных реакций, внешние слои этой звезды под собственным же весом устремятся к центру звезды… или, если хочешь, звезда начнет сжиматься…
…отчего температура и давление в ядре этой звезды снова начнут повышаться, но, в отличие от стадии протозвезды, до гораздо более высоких уровней…
…и при температуре где-то в 100 миллионов градусов (К) начинаются термоядерные реакции с участием гелия…
…происходит так называемая гелиевая вспышка – взрывоподобное начало горения гелия, то есть с выделением большого количества энергии из ядер гелия образуются ядра углерода и даже кислорода…
Возобновившиеся на новом уровне термоядерные реакции становятся причиной значительного расширения атмосферы звезды, звезда разрыхляется, энергии-то много выделяется и она становится гигантом, красным гигантом, точнее говоря…
Но горение гелия в среднемассивных звездах весьма нестабильно, так как в их недрах возникают сильнейшие термические пульсации, отчего такие звезды называются переменными или пульсирующими звездами…
…а механизм пульсации довольно прост: выделяющаяся при термоядерном синтезе углерода энергия разогревает внешние слои звезды, в результате чего ее блеск начинает расти и она раздается в объеме…
…но увеличение объема звезды, как бы странно это не звучало, приводит и к заметному ускорению охлаждения ее атмосферы, площадь-то охлаждения увеличивается…
…поэтому блеск звезды начинает уменьшаться, а пройдя некий максимальный уровень роста, объем звезды начинает сокращаться…
…сжатие же звезды, естественно, приводит к разогреву ее недр, а звезда заново начинает ярче сиять и снова расширяется…
Как долго такая карусель будет происходить со звездой? Считается, что этот период в бытие звезд может длиться до нескольких десятков миллионов лет…
…но однажды, при очередном сжатии, когда температура в очередной раз повышается, а от этого в термоядерных реакциях начинают участвовать новые слои гелия, происходит мощный взрыв, из-за которого атмосфера звезды сбрасывается, превращаясь в так называемую планетарную туманность…
…а в центре этой планетарной туманности появляется вырожденное оголенное ядро звезды, в котором термоядерные реакции прекращаются и оно, остывая, превращается в уже знакомый тебе вырожденный гелиевый белый карлик, если первоначальная масса звезды не превышала 0,85 солнечных масс…
…либо, если масса была больше 0,85 солнечных масс, в так называемый вырожденный углеродно-кислородный белый карлик, которого от дальнейшего сжатия избавляет давление вырожденного электронного газа…
– А что такое электронный газ? И как он может сдерживать материю в проэволюционировавших звездах от дальнейшего сжатия?
– Ну, представь себе атом, вернее, планетарную модель атома…
– Гм…
– В центре атома находится положительно заряженное ядро, состоящее из протонов и нейтронов…
…а вокруг ядра, на колоссальных для микромира расстояниях, движутся отрицательно заряженные электроны…
…и скорость их движения столь высока, а траектории столь причудливы, что предсказать, где будут находиться электроны в следующее мгновенье – невозможно…
…поэтому и принято считать, что ядра атомов окружены оболочками, электронными оболочками, в сферах которых в любое следующее мгновение могут появиться электроны…
– Брр…
– Атомы могут присоединять или отдавать электроны, становясь отрицательно или положительно заряженными ионами, а незанятые электроны образуют так называемый электронный газ…
– Ау!
