Cтраница 3
Согласно Сакманн и Вайдеманну, затем эта стадия эволюции закончится из-за потери массы, вызванной соответствующим ростом светимости. Их численные результаты впоследствии подтвердились в аналитических исследованиях Мадера: а именно, при наличии вращения могут образовываться значительно бблылие вырожденные ядра, чем без него; при данной плотности в центре светимость звезды сильно увеличивается, если степень дифференциального вращения в ядре достаточно высока. Позднее Махаффи и Хансен проделали новые расчеты взрывного загорания углерода в быстро вращающихся ядрах звезд. Начав с дифференциально вращающихся изотермических ядер ( с плотностями в центре от 2 - Ю9 до 1010 г / см и произвольно выбранным распределением момента количества движения), они установили, что из-за вращения значение плотности в центре, необходимое для образования связанного остатка, не снижается до нужного диапазона плотностей, в котором, как предсказывают современные расчеты эволюции, происходит взрывное загорание углерода. Судя по этим предварительным расчетам, проблему, которая сразу возникает пои объяснении сверхно-вь. [31]
Однако в конце концов в ядре звезды водорода больше не остается, выделение энергии прекращается и гравитационные силы начинают сжимать такое ядро. Теперь термоядерные реакции могут идти лишь в сравнительно тонком слое на границе ядра. Светимость звезды) и ее размеры должны при этом возрастать. Процесс эволюции звезды значительно ускоряется, и она превращается в красный гигант. Расчеты, показывают, что наше Солнце станет красным гигантом через 8 млрд. лет и будет оставаться им в течение нескольких сот миллионов лет. При этом светимость Солнца должна увеличиться в сотни раз, а радиус - в десятки раз по сравнению с современными. [32]
Отдельные случайные галактики не могут служить индикаторами расстояний, так как их светимости весьма различны. Имеются галактики, совокупная светимость звезд которых в десятки раз больше светимости нашей Галактики. Но есть и такие, которые светят в сотни раз слабее. Поэтому для проверки пропорциональности скорости расширения Вселенной расстоянию строят зависимость между видимой звездной величиной ярчайших галактик в скоплениях и красным смещением, характеризующим скорость удаления скопления. [33]
Величины радиусов звезд вычислены в этой таблице в предположении, что фотосфера ( расширяющаяся или сжимающаяся вместе со звездой) состоит из одних и тех же частиц газа. Если граница расширяющейся фотосферы совпадает с фронтом ударной волны, то изменение радиуса фотосферы будет большим, так как скорость скачка больше, чем измеряемая скорость частиц газа за скачком. Очевидно, что изменение светимости звезды за счет изменения площади фотосферы для цефеид может быть весьма значительным. Этот эффект усугубляется, когда перед фронтом ударной волны-границей фотосферы-имеется слой сравнительно холодного газа, который особенно много поглощает излучаемой энергии в моменты минимального радиуса фотосферы. [34]
Одно из главных проявлений уменьшения гравитационной постоянной со временем связано с эволюцией Звезд. Дело в том, что светимость звезд весьма сильно зависит от величины гравитационной постоянной. При уменьшении этой величины со временем должна уменьшаться и светимость звезд. [35]
Критерий Щ определяет период колебаний звезды. Эти колебания являются механическими. Вот почему мы используем вместо И 2 критерий П2, который не содержит светимости звезды. [36]
Одним из путей получения этой огромной энергии является тепловое движение, возникающее под воздействием очень высоких температур. Как установила астрофизика, а точнее, ее новейший раздел, лежащий на границе атомной физики и астрофизики - ядерная астрофизика, в недрах многих звезд имеют место температуры, необходимые для осуществления ядерных, вернее, термоядерных реакций. Осуществляющиеся в небесных телах в громадных масштабах термоядерные реакции являются основным источником не только энергии и светимости звезд, но и образования химических элементов. [37]
Обработка плоских изображений участков звездного неба целесообразна при небольшом угловом диаметре машинного кадра. В этом случае проективные искажения при образовании кадра незначительно искажают положения звезд на небесной сфере. Поскольку вероятность правильной идентификации увеличивается с ростом числа изображений звезд, то малые угловые размеры машинного кадра приводят к необходимости расширять диапазон светимостей анализируемых звезд. В результате значительно увеличиваются вероятности пропуска слабосветящихся ее звезд, а низкий порог по уровню яркости приводит также к росту вероятностей ложных отметок. В конечном счете малые угловые размеры машинного кадра приводят к низкой эффективности идентификации звезды, визируемой астродатчиком космического аппарата. [38]
Какой из вышеперечисленных объектов образуется, зависит от начальной массы звезды и от эффективности, с которой она теряет массу. Свидетельством того, что на конечных стадиях эволюции происходит значительная потеря массы, являются планетарные туманности, названные так потому, что при наблюдении в телескоп некоторые из них выглядят как планетные диски. Эти объекты состоят из горячей центральной звезды, окруженной расширяющейся оболочкой ионизованного газа, излучающего сильные запрещенные линии. Светимость центральной звезды лежит в интервале 102 - 104L0, а их эффективные температуры составляют 30 000 - 100 000 К. Скорости оболочек равны примерно 20 км / с, а размеры - 0 05 - 1 пс. Согласно общепринятой точке зрения, планетарная туманность образуется на конечных стадиях эволюции, когда звезда достигает верхней части ветви гигантов. В этой области диаграммы Герцшпрунга - Рессела находятся неустойчивые звезды и долгопериодические переменные, поэтому весьма правдоподобно, что на некоторой стадии такие звезды сбрасывают верхние слои, образуя планетарные туманности и горячие гелиевые звезды, обладающие всеми свойствами центральной звезды. Через короткое время - около 104 лет - эта звезда становится вырожденным белым карликом. В результате такой спокойной завершающей фазы эволюции, вероятно, образуется большинство белых карликов. [39]
Для расчета Т3 по приведенной ф-ле нужно знать значения L и R. Однако радиусы R найдены прямым путем ( с помощью интерферометра или из наблюдений затменных двойных звезд) лишь для немногих звезд. Значит, трудность представляет также учет поглощения УФ - и ИК-излучений звезды атмосферой Земли. Поэтому светимость звезды обычно находят по видимой звездной величине посредством введения боломе-трич, поправок, к-рые для горячих звезд вычисляют теоретически, а для холодных оценивают эмпирически. [40]
Именно таким путем значительная часть ядер различных элементов рассеивается в межзвездном пространстве. В результате таких космических процессов происходят захват нейтронов и перестройка атомных ядер. Испускаемая при этом в пространство энергия достигает огромной величины - 1042 Дж и более. Старинные свидетельства о необычайных вспышках светимости звезд имеются в летописях и записях о природных явлениях в разных странах. Если усреднить те данные, о которых сохранились письменные свидетельства, то окажется, что такое событие происходит приблизительно раз в 300 лет. Помимо взрыва звезд известны случаи, когда в зависимости от массы звезды она либо сохраняется ( звезды с высокой плотностью), либо превращается в нейтронную звезду или черную дыру. [41]
Эволюционная последовательность определена, если заданы следующие параметры: М, J, химический состав ( X, У, Z) и распределение момента количества движения на единицу массы j ( m -), где т - - доля массы, заключенная в цилиндре радиуса со вокруг оси вращения. Функция y ( mj), которая в ходе эволюции остается неизменной и удовлетворяет критерию устойчивости Хейланда ( см. разд. В самом начале численных расчетов, когда экваториальный радиус соответствует Teff 5000 К, строится дифференциально вращающаяся политропа с показателем п 3 при помощи. Из уравнения состояния идеального газа определяют температуру на каждой уровенной поверхности. Затем вычисляют светимость на каждой уровенной поверхности, интегрируя ио этой поверхности поток, полученный из уравнения лучистого переноса. Во внешних областях модели светимость практически постоянна, так что в большинстве случаев полная светимость L звезды определяется хорошо. Строя набор таких дифференциально вращающихся политроп для убывающих значений экваториального радиуса, или, что эквивалентно, для возрастающих значений отношения т K / W, получают эволюционную последовательность. Интервал времени между двумя моделями последовательности находят из закона сохранения энергии: он равен разности полных энергий двух конфигураций, деленной на среднюю светимость. [42]
Излучение должно находиться в тепловом равновесии с оттекающим газом. Если звезду окружает только поле излучения, а вещество отсутствует, то применяется критическое решение уравнения звездного ветра [ см. обсуждение после формулы (53.6) ] с неограниченно возрастающей скоростью. В этом случае температура излучения определяет единственную величину самосогласованной скорости потери массы звезды. Точные численные модели ( ftato, 1980) показывают, что скорость потери массы очень сильно зависит от внешней температуры. Если эта температура примерно в 100 раз превышает эффективную температуру поверхности звезды, то испарение звезды происходит приблизительно за характерное время Кельвина - Гельмгольца - Cm / rL, где т, г и L - соответственно масса, радиус и светимость звезды. Для звезды солнечной массы это время составляет около 3 - Ю7 лет. [43]
ГП, пока не выгорит водород и не образуется гелиевое ядро. Для такой звезды за счет горения водорода время жизни увеличивается почти на три порядка, достигая - Ю10 лет. Аналогично горение очередного ядерного горючего замораживает звезду в нек-ром др. состоянии. Точку ( на ГРД), в к-рой происходит замораживание звезды, определяет зависимость скорости ядерных реакций данного горючего от темп-ры. Однако при росте темп-ры и плотности светимость звезды, являющаяся ф-цисй состояния, также возрастает. Поэтому по мере эволюции и образования все более тяжелых элементов в центр, ядре светимость растет почти монотонно. [44]
Например, на самом элементарном уровне можно утверждать, что каждая планета, обладающая заметным внутренним магнитным полем, имеет электропроводящее конвективное жидкое ядро. В случае звезд дело обстоит сложнее, так как в них может сохраняться первичное поле, которое прочно удерживается устойчивым проводящим ядром, источником лучистой энергии. Но существование активных звездных магнитных циклов говорит о действии активного динамо, т.е. присутствии в недрах звезд конвекции и неоднородного вращения. Галактики, подобные нашей, не могут сохранить первичное поле, поэтому поддержание галактического поля требует турбулентных движений и неоднородного вращения, которые, конечно, наблюдаются непосредственно. Таким образом, в случае Галактики направление рассуждений изменяется, приводя к утверждению, что наблюдаемые движения непосредственно объясняют имеющееся магнитное поле. Однако внутренние части планет и звезд недоступны наблюдениям. Мы делаем вывод о существовании конвекции и неоднородности вращения, основываясь на теории строения звезд, прямых же свидетельств этого нет, и нас ободряют лишь успехи теории в предсказании масс, радиусов и светимостей разнообразных звезд, хотя этого нельзя сказать в отношении испускаемого ими потока нейтрино. Существование активного магнитного звездного цикла говорит о том, что конвекция и неоднородное вращение поддерживаются вплоть до значительной глубины. [45]