Для образования звезд требуется такая масса вещества, гравитационное давление которой могло бы обеспечить включение термоядерных реакций. Масса Солнца равна 2*(10^27) тонн и составляет 99,8% массы Солнечной системы; масса планет слишком мала, в их ядрах термоядерные реакции происходить не могут. Как Солнце ни велико по сравнению с Землей и планетами, в среде звезд оно считается желтым карликом.
Самые маломассивные звезды содержат 0,1 массы Солнца, самые большие - до 200 масс Солнца. Это данные наблюдений. Меньшие в звезды превратиться не могут и остаются коричневыми карликами. Звезды с промежуточными массами весьма устойчивы, так как силе гравитации противостит сила газового давления очень горячей плазмы.
В книге профессора МГУ академика И. С. Шкловского «Звезды, их рождение, жизнь и смерть», написаной с глубоким пониманием физических явлений и в то же время вполне доступно, увлекательно и романтично, в главе «Звезды излучают» приводится расчет:
если бы действовала только сила газового давления, звезда солнечной массы рассеялась бы за 10 суток (!),
а если бы действовала только сила гравитации, то звезда схлопнулась, рухнула бы на свой центр за 20 минут (!).
Далее приведу цитату из этой книги:
«А сейчас мы можем только сказать, что история существования любой звезды — это поистине титаническая борьба между силой гравитации, стремящейся ее неограниченно сжать, и силой газового давления, стремящейся ее «распылить», рассеять в окружающем межзвездном пространстве. Многие миллионы и миллиарды лет длится эта «борьба». В течение этих чудовищно больших сроков силы равны. Но в конце концов, как мы увидим дальше, победа будет за гравитацией. Такова драма эволюции любой звезды».
Превосходство одной из описанных сил в процессе «борьбы» приводит к различным видам нестационарности звезд и изменению их массы.
Эта замечательная книга привлекла к звездам многих будущих астрофизиков.
Предполагается, что самые первые звезды, образовавшиеся во Вселенной 10 миллиардов лет тому назад, могли иметь в сотни и даже тысячи раз большую массу, чем современные звезды. Большая масса создает в ядре звезды условия для быстрого протекания ядерных реакциций. Проэволюционировав всего за несколько сот тысяч лет, такие зведы взрывались как гиперновые, выбрасывая в окружающую среду химические элементы тяжелее гелия – продукт происходивших в них ядерных реакций. Поэтому следующие поколения звезд и наше Солнце содержат (небольшую) примесь тяжелых элементов. Наблюдающиеся гамма-всплески гигантской энергии, приходяшие к нам из ранних эпох, поддерживают это предположение.
Существует зависимость: чем больше в звезде химических элементов тяжелее гелия и непрозрачнее ее вещество, тем меньше масса звезды. Причину такой неочевидной на первый взгляд закономерности разъяснили на форуме научные струдники ГАИШ С. Попов и Д. Вибе.
«В отсутствии тяжелых элементов газ очень прозрачен, а значит, световое давление на него действует слабо. Ведь как возникает световое давление в атмосфере звезды? Атом поглотил квант, идущий из недр звезды, и переизлучил его в произвольном направлении. Атом получает импульс от кванта снизу, направленный вверх, плюс импульс отдачи, направленный произвольным образом. Если речь идет о фотосфере звезды, то квантов, приходящих снизу, гораздо больше, чем приходящих сверху.
Усредняя по всем атомам, получим, что газ испытывает силу, направленную вверх. Если фотонов много, эта сила может превысить силу гравитации, и газ с поверхности звезды попросту сдует световым давлением.
Но атомы газа поглощают свет только в узких линиях, для каждого элемента разных. Полностью ионизованный атом (голое ядро) свет поглотить не может вообще. Поэтому в чистой водородно-гелиевой плазме, нагретой достаточно сильно, свет вообще не будет поглощаться, и газ не будет чувствовать световое давление.
Добавка небольшого числа атомов углерода, кислорода и пр. резко увеличивает непрозрачность газа. Свет начинают перехватывать атомы именно этих элементов (и испытывать импульс, направленный вверх). Двигаясь сквозь окружающий газ, состоящий главным образом из водорода и гелия, эти атомы будут передавать ему свой импульс и способствовать сдуванию атмосферы».
Поэтому примесь тяжелых элеменов препятствует образованию сверхгигантских звезд.
Образование и эволюция звезд – очень сложные явления, так как совместно действуют непрерывно изменяющиеся условия, и способствующие, и препятствующие этому процессу. Во Вселенной непрерывно все движется, влияет друг на друга, изменяется. Звездообразованию способствуют: гравитация темного вещества, масса которого примерно в 10 раз превышает массу обычного, волны плотности различной природы, низкая температура среды, магниные поля (влияние которых пока не совсем ясно).
Препятстуют: высокая температура и зведный ветер вблизи горячих гигантских звезд, турбулентность вещества внутри облака, его быстрое вращение и другие (На нашем сайте материал «Как зажигаются звезды» от 29.08.2015 г.).
В нашей и других галактиках звезды больших масс встречаются редко. Чем «мельче» звезды, тем их больше. Звезд примерно такой же массы, как Солнце, в нашей Галактике многие сотни миллионов. Распределение количества звезд по их массам называется «функцией масс», а она зависит от условий образования звезд в межзвездной среде.
Огромные газопылевые комплексы, хоть и не однородны по плотности, настолько разрежены (в среднем 10^минус 24 г/см^3), что сконцентрироваться в звезды самостоятельно не могут. Уплотнения образуются под влиянием механических волн, перекатывающихся по межзвездной среде, например, при взрыве сверхновых.
В более плотных и холодных (10 град. К) молекулярных облаках возникают очаги звездообразования. Звезды рождаются целыми скоплениями. Сначала возникают более мелкие звезды, а самые большие, молодые голубые гиганты появляются последними. Они создают звездный ветер, который уплотняет вещество соседних регионов. Так области звездообразоваия распространяются, «бегут» по галактике.
Самые массивные, шаровые, скопления сохранились и в наше время,
а менее массивные рассыпались, создав звезды фона.
Какие из окружающих звезд образовались в одном скоплении с Солнцем? Этот вопрос заинтересовал создателя этого сайта профессора УлГУ Виктора Михайловича Журавлева. Да, очень хочется знать, но ответа на этот вопрос пока нет.
Конкретные характеристики фрагмента газопылевого облака, из которого сформировалось Солнце, такие как размер, масса, температура, напряженность магнитного поля, химический состав, скорость вращения, поступательного движения и, возможно, многие другие свойства, явились причиной того, что наше Солнце имеет именно такую массу.
- Войдите на сайт для отправки комментариев
- 4867 просмотров