Эволюция звезд

В видимой части Вселенной наблюдается ~1021звезд. Звезды имеют разные размеры от 0.01 до 50 М С. Они излучают разное количество энергии в единицу времени и обладают различной светимостью. Первоначально в звезде, как это происходит в нашем Солнце «выгорает» водород. Макроскопические процессы, связанные с действием сил тяготения связаны с ядерными механизмами, проводящими к выделению энергии в результате слияния ядер. На первом этапе сливаются ядра водорода. После сгорания водорода начнет выгорать гелий. Ядра гелия сливаются, образуя более тяжелые ядра углерода кислорода и т.д. После окончания термоядерного горения звезды ее судьба может развиваться по

трем сценариям эволюции в зависимости от массы звезды. При этом, например, наше Солнце, которое относится к желтым карликам, превратится в красный гигант.

Белый карлик. Если масса ядра звезды не превышает 1.4 М С, то после окончания процессов термоядерного горения она начнет сжиматься под действием сил гравитации до тех пор, пока не уравновесится внутренним давлением. В этом случае возникает белый карлик (рис. 5.5). Плотность вещества в нем в миллион раз плотнее воды. Остывая, он может существовать миллиарды лет.

Рис. 5.5. Белый калик, перетягивающий вещество со звезды

Нейтронные звезды. Если масса звезды больше 1.4 М С, то внутренне давление в звезде не может противостоять гравитационному сжатию. Звезда сжимается до такой степени, что электроны плазмы «вдавливаются в протоны». Ее радиус при массе равной массе Солнца составляет всего 12.6 км. Нейтронная звезда представляет собой намагниченный волчок, который вращается вокруг оси, не совпадающей с осью магнита. Вдоль магнитной оси вылетает вещество, в основном электроны. Обладая большим ускорением, электроны излучают электромагнитные волны в узком конусе (рис. 5.6). Конус вращается подобно лучу вращающегося прожектора. Излучение в некотором направлении пространства происходит с определенной частотой. Поэтому нейтронные звезды называют пульсарами. Если бы наше Солнце сжалось до размеров нейтронной звезды, то оно испускало бы радиовол-

ны с частотой 1000 Гц. В настоящее время известно примерно полторы тысячи пульсаров, большинство из которых – радиопульсары, а небольшая часть – рентгеновские источники. Скорость вращения пульсаров очень велика, у некоторых из них она достигает 0.1 скорости света. Одно время астрономы принимали импульсное излучение пульсаров за сигналы внеземных цивилизаций.

Черные дыры. Если масса звезды превышает 3 М С, то гравитационный коллапс приводит к образованию загадочных объектов – черных дыр. В них внутреннее давление не способно противостоять гравитационному сжатию. Черной дырой называют космический объект, у которого вторая космическая скорость равна скорости света. Это означает, что свет не может покинуть черную дыру. Если Землю и Солнце сжать до плотности черной дыры, то они будут иметь радиус соответственно 0.88 и 2.97 см. При приближении к черной дыре время замедляется, а на границе ее, которую называют горизонтом событий, останавливается. Определить существование такого объекта можно по двойным звездным объектам, один из которых – черная дыра. Два объекта, один из которых невиден, вращаются относительно общего центра масс. Другой способ – это испускание рентгеновского излучения межзвездным газом, падающим на черную дыру. Астрофизиками установлено примерно 200 объектов, которые могут быть идентифицированы, как черные дыры (рис. 5.7).

Рис. 5.6. Изображение нейтронной звезды (пульсара)