рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Раздел Астрономия
/
Эволюция звезд

Реферат Курсовая Конспект

Выберите учебное заведение

Эволюция звезд

Эволюция звезд - раздел Астрономия, Предмет и цели курса Проблема Звездной Эволюции Принадлежит К Числу Фундаментальных Проблем. Решал...

Проблема звездной эволюции принадлежит к числу фундаментальных проблем. Решалось она в течение нескольких десятилетий. Были и неправильные пути. Так, наличие ГП на диаграмме ГР наталкивало на мысль о том, что звезды эволюционируют вдоль нее слева направо. Оказалось, что это не так.

Рассмотрим качественно эволюцию звезд. Оставляя пока в стороне вопрос о том. как они рождаются (см. § 48), считаем, что звезда уже зажглась, то естьона находится в равновесии. Предположим, что в начальный момент времени химический состав ее по радиусу однородный. Следовательно, рассматривается звезда на ГП. Поставим вопрос: как эволюционирует такой газовый шар? Какой трек опишет он на диаграмме спектр-светимость?

По мере выгорания водорода структура звезда со временем меняется. При этом принципиально важным оказывается следующее: будет ли происходить полное перемешивание вещества в звезде или нет? При полном перемешивании химический состав звезда все время остается однородным по радиусу. Разумеется, относительное количество водорода в каждой точке уменьшается, но оно меняется одинаковым образом в разных точках. Расчеты показывают, что такая звезда в процессе эволюции на диаграмме ГР сместилась бы влево от ГП.

Совершенно иная ситуация реализуется в том случае, если полного перемешивания в звезде не происходит. Со временем такая звезда становится неоднородной. В самом деле, условия для протекания ТЯР реализуются лишь в центральных частях звезды. Именно здесь водород, выгорая, превращается в гелий. Во внешних частях, где температура недостаточно высокая, ТЯР не идут, и химический состав здесь остается первоначальный. Неизменность химического состава внешних слоев звезды - крайне важное обстоятельство. К нему мы вернемся позже. Расчеты показали, что эволюция звезды без полного перемешивания радикально отличается от эволюции звезды с перемешиванием: на диаграмме ГР такая звезда описывает трек вправо от ГП (рис. 42).

Какой вариант реализуется в природе: с полным перемешиванием или без полного перемешивания? Ответ на этот вопрос дают наблюдения (см. ниже).

Итак, каков сценарий звездной эволюции? Что будет происходить со звездой после того, как водород в ядерной области выгорит и превратится в гелий? Очевидно, ТЯР прекратятся, так как температура недостаточная для возгорания гелия. В отсутствие источников энергии гидростатическое равновесие нарушится, и звезда сожмется. До каких пор? До тех пор, пока температура в некотором слое над гелиевым ядром не повысится до значения, при котором снова зажигается водород. Подчеркнем еще раз, что в гелиевом ядре реакции не идут, так как для этого требуется температура порядка или выше I0⁸ K. Раньше будут достигнуты условия, при которых в слое над гелиевым ядром загорится водород. Таким образом, энерговыделение обеспечивает слоистый источник. Со временем, по мере выгорания водорода в этой оболочке, она удаляется от центра, увеличивая тем самым массу гелиевого ядра. Когда слой, в котором происходит энерговыделение, подойдет достаточно близко к поверхности, верхние слои уже не смогут уравновесить давление изнутри, и они станут расширяться. Звезда "разбухнет". Светимость ее при этом практически не изменится, ведь энерговыделение не меняется. Но из-за увеличения радиуса падает поверхностная температура T_e звезды, т.е. Sp ее становится более красным. Таким образом звезда переходит в фазу гиганта (см. рис. 42).

Если скорость расширения внешних слоев больше параболической скорости, то звезда сбросит оболочку. На ее месте останется гелиевый шар. Расчеты показывают, что вещество в нем вырождено (в квантовом смысле,см. § 27).

Здесь стоит обратить внимание на следующее обстоятельство. Как только что было сказано, в процессе эволюции звезда теряет заметную часть своей массы, сбрасывая оболочку. Однако, как показали исследования, основная масса теряется звездой в результате стационарного (или квазистационарного) истечения вещества с поверхности звезды - так называемого звездного ветра (см. Задачу № 20). При этом в пространство рассеивается большое количество газа, богатого водородом, который мог бы послужить горючим для звезды.

После того, как водород в звездном остатке выгорит полностью, реакции прекратятся. Что произойдет со звездой дальше? Возможны два варианта. Если сброс массы на стадии горения водорода был значительным, так что масса гелиевого остатка оказывается меньше (это может случиться, если начальная масса звезды не превышала примерно), то равновесие такого остатка обеспечивается давлением вырожденного электронного газа, при этом ТЯР в нем не идут. В противном случае, звезда начинает сжиматься. До каких пор? Очевидно, до тех пор, пока температура в ее недрах не превысит 10⁸ K, и не загорится гелий. Это так называемая гелиевая вспышка звезды. Далее картина повторяется. Выгорание гелия в ядре приводит к образованию здесь углерода (3a-процесс: ). Последующий захват a-частицы углеродом трансформирует его в кислород (). В результате реакций горения гелия в ядре образуется углеродно-кислородное ядро. Если начальная масса звезды не превышает , то углеродно-кислородное ядро, образующееся после выгорания гелия, будет вырожденным. После этого гелий загорается в слоевом источнике.* Как и в предыдущем случае этот этап эволюции заканчивается сбросом оболочки. В результате остается вырожденный углеродно-кислородный остаток,

Наконец, если начальная масса звезды превышает примерно , то после выгорания гелия загорается следующий тип горючего: углерод и кислород. Реакции горения углерода и кислорода имеют взрывной характер и приводят к взрыву звезды (о деталях этого процесса см. ниже § 38).

На рис. 42 приведены эволюционные треки звезд различных масс на диаграмме Г-Р. Обратим внимание на то, что перескок на ветвь гигантов происходит достаточно быстро, за время, существенно меньшее времени, которое звезда проводит в стадии ГП или в стадии красного гиганта. Этим объясняется провал в численности звезд между главной последовательностью и ветвью гигантов. В самом деле, из-за быстрого перескока звезды из одной фазы в другую в переходной области их должно наблюдаться мало.

Рассматривать эволюцию звезд с не имеет смысла. Так как время выгорания водорода у них больше возраста Галактики. То есть, они практически не проэволюционировали.

В заключение этого параграфа оговоримся, что пока не существует завершенной в деталях картины эволюции звезд. Однако несомненно, что общая схема звездной эволюции (а в ряде случаев даже детали этого процесса) известны с достаточной степенью уверенности, что подкрепляется многочисленными наблюдательными данными.

Развернуть

Открыть в широком формате

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Предмет и цели курса

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ... ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ... Кафедра физики космоса...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Эволюция звезд

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

I. Предмет и цели курса
Предметом изучения настоящего курса являются планеты, звезды, Солнце как ближайшая звезда и Солнечная система, межзвездная среда, наша Галактика, другие галактики, крупномасштабная структура Вселен

Основные этапы развития представлений о строении Мира
В развитии наших представлений о картине Мира выделяются четыре этапа: I) древний; 2) средневековый; 3)новый и 4)новейший, или современный. В течение первого этапа был сделан ряд открытий.

В больших масштабах
Сейчас трудно определенно сказать, что побудило человека заинтересоваться звездами - практические потребности или любопытство. Скорее всего, и то и другое, хотя не исключено, что любопытство было п

Достоверность знаний о мегамире
Вопрос о достоверности наших знаний об устройстве природы в больших масштабах занимает особое место. Изучая космические объекты, приходится сталкиваться с громадными расстояниями и промежутками вре

Измерение расстояний до небесных тел
Проблема расстояний в астрофизике - проблема номер один. Ведь от ее решения зависят масштабы тех или иных объектов, следовательно, строение этих объектов и процессы, которые привлекаются для объясн

Законы Кеплера
Отталкиваясь от идеи Коперника о том, что планеты движутся по окружностям, Кеплер в течение длительного времени пытался подобрать параметры орбит так, чтобы они удовлетворяли наблюдательным данным

Движение Земли вокруг Солнца
Существуют три факта, которые непосредственно указывает на движение Земли вокруг Солнца. 1. Наблюдения показали, что угловое расстояние в полдень Солнца от экватора на одн

Солнечная система
Задача №10. Оценить отношение моментов импульса, связанных с вращением Юпитера вокруг Солнца и Солнца вокруг своей оси (табличные данные см. в Приложении 1).

Строение недр планет зонной группы
Каково строение недр планет? Наиболее изученной является Земля, поэтому естественно начать с описания недр Земли. По аналогии с Землей разрабатываются модели строения ПЗГ. Внутреннее строение недр

Химический состав Земли
Химический состав коры изучается непосредственно, информацию о составе недр Земли получают опять же с помощью сейсмических волн. Как? По зависимости r(r), а также упругих свойств среды от ра

Возраст Земли
Возраст Земли - это очень важный параметр. Знание его позволяет, в частности, сделать выбор между различными моделями эволюции Вселенной. Но как установить возраст Земли? Идея его определе

Внутреннее строение планет-гигантов
Как уже говорилось, изучать непосредственно недра планет-гигантов (ПГ) не представляется возможным. Основную роль в их исследовании играют теоретические методы, основанные на некоторых общих данных

Окраина солнечной системы
Что находится за пределами орбиты Плутона? Возможно, за пределами орбиты Плутона располагаются еще планеты. Так, в 1992 и 1993 гг. обнаружены еще две планеты, размеры которых оказались достаточно м

Температура поверхности Солнца
Температура излучающего тела определяется с помощью законов излучения (см. Приложение 1). Первый метод заключается в следующем. Получаем спектр излучающего тела. Затем, варьируя T в формуле

Условия в недрах Солнца
Звезды, как и планеты, находятся в состоянии гидростатического равновесия. Чтобы убедиться в том, насколько точно выполняется это утверждение, сделаем следующие оценки. Предположим вначале, что гра

Проблема источников энергии Солнца
В чем заключается проблема? Оценим запас тепловой энергии Солнца ETO. Очевидно, что

Термоядерные реакции - источник энергии Солнца
Чтобы подойти к решению поставленного вопроса, оценим запас энергии Солнца . Для этого необходимо вспомнить известное

Активность Солнца
Как уже говорилось, глобальные характеристики Солнца практически не менялись на протяжении нескольких миллиардов лет. Однако локальные могут претерпевать временные флуктуации. Общей причиной зарожд

Звездная величина
Приемная аппаратура регистрирует освещенность Em , создаваемую той или иной звездой на Земле, т.е. количество энергии, падающей в единицу времени на единичную площадку в некотором

Спектры нормальных звезд
Спектр звезды, т.е. распределение энергии по длинам волн является наиболее полной характеристикой ее излучения. Если известен спектр звезды, то путем интегрирования по длине волны рассчитывается ос

Диаграмма спектр - светимость
В начале нашего века Герцшпрунг и Рессел установили связь между дифференциальными и интегральными характеристиками звезд, построив по результатам наблюдений диаграмму спектр - светимость (рис. 27;

Определение расстояний до удаленных звезд
Отвлечемся на короткое время от изучения строения звезд и обратимся к проблеме расстояний. Расстояния до удаленных звезд можно определить с помощью диаграммы Г-Р. В самом деле, спектральный класс з

Определение радиусов и масс звезд
Для понимания диаграммы Г-Р очень важным является вопрос о радиусах и массах звезд. Непосредственно измерить радиусы звезд не удается, т.к. из-за громадных расстояний их видимые размеры ок

Феноменологическая связь между параметрами для звезд ГП
После того, как были определены из наблюдений радиусы и массы звезд, встал вопрос: существует ли связь между светимостью звезды, ее массой и радиусом? Оказалось, что такая связь действительно сущес

Качественное рассмотрение проблемы
Выше получена связь между различными параметрами звезд на основе эмпирических данных. Поставим теперь такой вопрос: каковы модели строения звезд различных типов? Следует сразу оговориться: ответить

Математическая формулировка проблемы
Сформулируем уравнения, описывающие внутреннее строение звезд. Уравнение равновесия (2.3): . (4.13)

Применение методов подобия
Уравнения равновесия звезды для заданного химического состава , конкретного типа ТЯР и механизма переноса энергии можно решить численно с помощью компьютеров, и тем самым рассчитать структуру звезд

Внутреннее строение звезд
Звезда является весьма сложным природным объектом. Поэтому, как уже говорилось выше, рассчитать в деталях ее структуру можно, лишь привлекая компьютерные методы. Однако и в этом случае приходится с

Белые карлики
Задача №33. Из соображений подобия найти качественную связь между радиусом R u массой. MS звезды, вещество которой подчиняется уравнению состояния

Изохроны. Определение возрастов шаровых скоплений
Из рис. 42 видно, что положение той или иной звезды на диаграмме Г-Р определяется ее массой и временем, прошедшим от момента, когда звезда зажглась (на самом деле есть и другие факторы, влияющие на

Особенности эволюции тесных двойных звезд
Интерес к проблеме двойных звезд очень велик. Исследования их дают наиболее надежную информацию о массах и радиусах звезд, а также дополнительные сведения, которые позволяют более глубоко проверить

Физически переменные звезды
Задача №40. Из соображений размерности установить связь между периодом пульсации звезды и ее средней плотностью. Указание: независимыми размерностными константами, которые

Заключительные этапы эволюции звезд
Финал звездной эволюции определяется рядом факторов: массой звезды, ее вращением, магнитным полем, входит ли звезда в состав тесной двойной системы или нет, начальным химическим составом. В дальней

Белые карлики
Сама структура красного гиганта - вырожденное ядро в центре и раздувающаяся оболочка - подсказывает, как рождается белый карлик. Если звезда сбросит оболочку, то остаток будет иметь параметры белог

Сверхновые звезды
Задача №42. Из соображений размерности найти закон расширения оболочки сверхновой. Указание: считать, что расширение оболочки, есть следств

Нейтронные звезды
Задача №45.Оценить критические значения массы и радиуса звезды вещество которой полностью состоит из нейтронов. Указания: 1) принять, что п

Рентгеновские пульсары
Выше речь ила о радиопульсарах. Известны также рентгеновские пульсары (РП). То есть объекты, излучающие строго периодические импульсы в рентгеновском диапазоне. Запись излучения одного из них приве

Черные дыры
Задача №50.Рассчитать радиус rg звезды массы M, при котором свет не может от нее оторваться (Дж. Мичел, П. Лаплас). Оценить r