Эволюция взглядов о рождении звзд Содержание Введение 21.Рождение звзд 1.Эволюция взглядов о рождении звзд 31.2.Из чего образуются звзды 3.Жизнь черного облака 4.Облако становится звздой 92.Основные звездные характеристики 1.Светимость и расстояние до звзд 2.Спектры звзд и их химический состав 3.Температура и масса звзд 4.Связь основных звздных величин 5.Молодые звздные коллективы 133.Как устроена звезда и как она живт 154.Взрывающиеся звзды 1.Новые звзды 2.Сверхновые звзды 225.Конец жизненного пути звезды 1.Белые карлики, или будущее Солнца 2.Нейтронные звзды 3.Чрные дыры 28Заключение 29Литература 31 Введение Звзды Они восходили над динозаврами, над Великим Оледенением, над строящимися египетскими пирамидами.
Одни и те же звзды указывали путь финикийским мореплавателям и каравеллам Колумба, созерцали с высоты Столетнюю войну и взрыв ядерной бомбы в Хиросиме.
Одним людям виделись в них глаза богов и сами боги, другими - серебряные гвозди, вбитые в хрустальный купол небес, третьим отверстия, через которые струится небесный свет. Постоянство и непознаваемость звзд наши предки считали непременными условиями существования мира. Древние египтяне полагали, что, когда люди разгадают природу звзд, наступит конец света.
Другие народы верили, что жизнь на Земле прекратится, как только созвездие Гончих Псов догонит Большую Медведицу. Наверное, для них очень важно было сознавать, что в этом неверном и изменчивом мире остатся что-то неподвластное времени. Не удивительно, что любые изменения в мире звзд издавна считались предвестниками значительных событий. Согласно Библии, внезапно вспыхнувшая звезда возвестила миру о рождении Иисуса Христа, а другая звезда Полынь будет знаком конца света. В течение многих тысячелетий астрологи сверяли по звздам жизни отдельных людей и целых государств, хотя и предупреждали при этом, что роль звзд в предначертании судьбы велика, но не абсолютна.
Звзды советуют, а не приказывают, говорили они. Но шло время, и люди стали вс чаще смотреть на звезды с другой, менее романтической точки зрения. Антуан де Сент-Экзюпери сказал об этом Вы проинтегрировали орбиту звезды, о жалкий род исследователей, и звезда перестала быть для вас живым светилом1. Действительно, звзды стали рассматриваться как физические объекты, для описания которых вполне достаточно известных законов природы.
Астрономы не в состоянии проследит жизнь одной звезды от начала и до конца. Даже самые короткоживущие звзды существуют миллионы лет дольше жизни не только одного человека, но и всего человечества. Однако учные могут наблюдать много звзд, находящихся на самых разных стадиях своего развития только что родившиеся и умирающие.
По многочисленным звездным портретам они стараются восстановить эволюционный путь каждой звезды и написать е биографию. РОЖДЕНИЕ ЗВЗД Эволюция взглядов о рождении звезд. Рождение звзд процесс таинственный, скрытый от наших глаз, даже вооруженных телескопом. Лишь в середине ХХ в. астрономы поняли, что не все звзды родились одновременно в далкую эпоху формирования Галактики, что и в наше время появляются молодые звезды. В 60 - 70-е гг. была создана самая первая, ещ очень грубая теория образования звзд. Позднее новая наблюдательная техника инфракрасные телескопы и радиотелескопы миллиметрового диапазона значительно расширила наши знания о зарождении и формировании звзд. А началось изучение этой проблемы ещ во времена Коперника, Галилея и Ньютона.
Создав теорию всемирного тяготения, Исаак Ньютон подтолкнул многих любознательных людей к размышлениям о причинах эволюции небесных тел. Один из образованных и честолюбивых священников, доктор Ричард Бентли, стремившийся использовать научные достижения для обоснования бытия Бога, детально изучал труды Ньютона и время от времени обращался к великому физику с вопросами. В одном из писем Бентили спросил, не может ли сила тяготения объяснить происхождение звзд. Ньютон стал размышлять на эту тему и в ответном послании молодому священнику от 10 декабря 1692 г. изложил свой взгляд на возможность гравитационного скучивания космического вещества Если бы это вещество было равномерно распределению по бесконечному пространству, оно никогда не могло бы объединиться в одну массу, но часть его сгущалась бы тут, а другая там, образуя бесконечное число огромных масс, разбросанных друг то друга по всему этому бесконечному пространству.
Именно так могли образовываться Солнце и неподвижные звзды.
С того времени идея Ньютона почти никем и никогда не оспаривалась. Но понадобилось три столетия, чтобы великая догадка стала наджной теорией, прочно опирающейся на наблюдения.
Что имел в виду Ньютон, говоря о веществе, распределнном в пространстве Действительно, межзвздное вещество было открыто сразу после изобретения телескопа. Газовые облака выглядят на небе как туманные пятнышки. Н. Пейреск в 1612 г. впервые упомянул о Большой туманности Ориона. По мере совершенствования телескопов были обнаружены и другие туманные пятна. В каталоге Шарля Мессье 1783 г. их описано 103, а в списках Уильяма Гершеля 1818 г. отмечено уже 2500 объектов не звздного вида. Наконец, в Новом общем каталоге туманностей и звздных скоплений Джона Дрейера 1888 г. значится 7840 незвздных объектов.
В течение трх столетий туманности, особенно спиральные, считались сравнительно близкими образованиями, связанными с формированием звзд и планет. Гершель, например, был абсолютно уверен, что он не только нашл множество облаков дозвздного вещества, но даже собственными глазами видит, как это вещество под действием тяготения постепенно изменяет свою форму и конденсируется в звзды.
Как позже выяснилось, некоторые туманности действительно связаны с рождением звзд. Но в большинстве случаев светлые туманные пятна оказались не газовыми облаками, а очень далкими звздными системами. Так что оптимизм астрономов был преждевременным и путь к тайне рождения звзд предстоял ещ долгий. В игру вступают физики. К середине ХIХ в. физики могли применить к звздам газовые законы и закон сохранения энергии. С одной стороны, они поняли, что звзды не могут светить вечно. Источник их энергии ещ не был найден, но, каким бы он ни оказался, вс равно век звезды отмерен и на смену старым должны рождаться новые звзды.
С другой стороны, те яркие и горячие облака межзвздного газа, которые смогли обнаружить астрономы в свои телескопы, явно не устраивали физиков как предполагаемое вещество будущих звзд. Ведь горячий газ стремится расширяться под действием внутреннего давления. И физики не были уверены, что гравитация сможет победить давление газа. Итак, что же победит давление или гравитация В 1902 г. молодой английский физик Джеймс Джинс впервые исследовал уравнения движения газа с учтом гравитации и нашл, что они имеют два решения.
Если масса газа и его тяготение слабо, а нагрет он достаточно сильно, то в нм распространяются волны сжатия и разрежения обычные звуковые колебания. Но если облако газа массивное и холодное, то тяготение побеждает газовое давление. Тогда облако начинает сжиматься как целое, превращаясь в плотный газовый шар звезду. Критические значения массы MJ и размера RJ облака, при которых оно теряет устойчивость и начинает неудержимо сжиматься коллапсировать, с тех пор называют джинсовскими. Однако во времена Джинса и даже гораздо позже астрономы не могли указать тот газ, из которого формируются звзды.
Пока они искали дозвздное вещество, физики наконец поняли, почему звзды светят. Исследования атомного ядра и открытие термоядерных реакций позволили объяснить причину длительного свечения звзд. Характеристики основных состояний межзвздного газа 3 Тип газаГод открытияТемпература, КПлотность, атомсм3MJ в массах СолнцаRJ, пкТплый192180000,2511082103Прохладный195 0804021037Горячий197031050,002510112105Х олодный19751010340,3 Оказалось, что чем массивнее звезда, тем ярче она светит и, значит, быстрее сжигает сво термоядерное горючее.
Максимальный возраст массивных звзд спектральных классов О и В составляет 10-30 млн. лет. Это очень мало в сравнении с возрастом других объектов Галактики. Следовательно, эти звзды родились совсем недавно и не могли далеко уйти от места своего рождения. Одно из таких мест туманность Ориона, где в течение нескольких лет появилось небольшое скопление звзд. На снимках 1947г. в этом месте была видна группа из трх звездоподобных объектов.
К 1954г. некоторые из них стали продолговатыми, а к 1959г. эти продолговатые образования распались на отдельные звзды. Впервые в истории человечества люди наблюдали рождение звзд, буквально на глазах этот беспрецедентный случай показал астрономам, что звзды могут рождаться за короткий интервал времени, и казавшиеся ранее странными рассуждения о том, что звзды обычно возникают в группах, или звздных скоплениях, оказались справедливыми.
Ещ Гершель обнаружил на фоне Млечного Пути тмные провалы, которые он н... американский астроном Барт Бок обнаружил на фоне светлых туманностей N... Это очень разреженный газ примерно один атом в кубическом сантиметре п... Астрономы подозревали, что при относительно высокой плотности и низкой... Именно при таких условиях возникают неустойчивые к гравитационному сжа...
Молекулярные облака устроены значительно сложнее, чем знакомые нам обл... Снаружи молекулярное облако покрыто толстым слоем атомарного газа, пос... В разных частях облака плотность газа различается в тысячу во столько ... Но пока облако прозрачно для излучения, оно легко остывает и сжатие не... В будущем из каждого фрагмента образуется звезда, а все вместе они сос...
Если для определения видимой величины астрономия располагает вполне на... В соответствии с этим основная часть излучения звезд спектральных клас... Так как звезды излучают приблизительно как абсолютно черные тела соотв... Утверждение, что одиночная звезда с той же светимостью и цветом имеет ... Возникает важный вопрос являются ли эти характеристики независимыми Ок...
Большой интерес представляют не только индивидуальные молодые звзды, н... Ассоциации недолговечны через 10-20 млн. В действительности они рождаются не реже скоплений, просто разрушаются... Но если тмной летней ночью внимательно посмотреть на небо, можно замет... Их происхождение не вызывает споров предками таких скоплений являются ...
Чтобы понять, как эволюционирует звезда, как меняются с течением време... Чем больше звезда, тем большую е часть составляет конвективное ядро. Остальная часть звезды сохраняет при этом равновесие. Источник энергии... По мере превращения водорода в гелий молекулярная масса вещества ядра ... И за это время оно почти не изменило своего размера и яркости.
в Большом Магеллановом Облаке, то после вспышки она действительно исче... Самые далекие из известных ныне сверхновых находятся в галактиках, рас... Однако все данные говорят о том, что сверхновые 2-го типа вспыхивают в... Во-вторых, нейтронизация вещества захват электронов протонами с образо... Описанная схематическая картина взрыва сверхновой 2-го типа позволяет ...
Конец жизненного пути звезды. Учитывая, что масса ядра звезды пропорциональна е полной массе М, путм... лет. Средняя плотность вещества в нм часто превышает 109 кгм3 тонну на куби... Их рождение сопровождается грандиозным небесным явлением вспышкой свер...
Это происходит за время около 10 млн. Однако строение материи при столь высоких плотностях известно плохо. Но в любом случае он не превышает трх масс Солнца. Чрные дыры Термин чрная дыра был весьма удачно введн в науку американс... Удивительно, но самые экзотические с точки зрения образования и физиче...
Заключение За период немногим более двух столетий представление о звздах изменилось кардинально.
Из непостижимо далких и равнодушных светящих точек на небе они превратились в предмет всестороннего физического исследования. Как бы отвечая на упрк де Сент-Экзюпери, взгляд учных на эту проблему выразил американский физик Ричард Фейнман Поэты утверждают, что наука лишает звзды красоты. Для не звзды просто газовые шары. Совсем не просто. Я тоже любуюсь звздами и чувствую их красоту. Вот только кто из нас видит больше.
Благодаря развитию наблюдательных технологий астрономы получили возможность исследовать не только видимое, но и не видимое глазу излучение звзд. Сейчас уже многое известно об их строении и эволюции, хотя немало остатся и непонятного. Ещ впереди то время, когда исполнится мечта создателя современной науки о звздах Артура Эддингтона и мы наконец сможем понять такую простую вещь, как звезда1.
Литература Энциклопедия для детей. Т.8. Астрономия. 2-е изд испр. Глав. ред. М.Д. Акснова.
М. Аванта, 1998. И.С. Шкловский. Звезды их рождение, жизнь и смерть. М. Наука, 1997. И.С. Шкловский. Вселенная, жизнь, разум. М. Наука, 1976.