Астрономия – наука, которая занимается изучением небесных тел, их строением, структурой и развитием в частности, а также исследованием Вселенной как структуры в целом.
Звезда – так называют небесное тело, которое является массивным газовым шаром. Этот шар излучает свет и удерживается в состоянии равновесия силами собственной гравитации и внутренним давлением. В недрах звезды постоянно происходят (или уже произошли ранее) реакции термоядерного синтеза. К нашей планете ближайшей звездой является Солнце. Она представляет собою звезду спектрального класса G2.
Спектральные классы – так называется классификация звёзд по характеру спектра их излучения. В ней в первую очередь обращается внимание на температуру фотосферы.
Статья: Астрономия и звёздная эволюция
В настоящее время для классификации звезд используется так называемая основная(гарвардская) спектральная классификация. Она была разработана ещё в 1890 -1924 годах в Гарвардской лаборатории в США.
Звёздная эволюция - в астрономической науке так называют череду последовательных изменений звезды в течение всей её жизни, т. е на протяжении многих миллионов и миллиардов лет пока она излучает свет и тепло.
Звёзды и их жизненный цикл
Звёзды рождаются из гигантского молекулярного образования. Такие образования также называют колыбелями звёзд.
Протозвёздная фаза включает в себя быстрое сжатие имеющих массу частиц, которые составляют молекулярное облако. Таким образом, происходит гравитационный коллапс, в результате чего начинает происходить процесс формирования новой звезды.
Причиной такого процесса является выплеск энергии гравитации. В результате часть энергии сжимает молекулы газа и разогревает молекулярное материнское облако.
Впоследствии начинает пропадать прозрачность образования, что происходит постепенно. Этот процесс приводит к ещё большему нагреванию и повышению давления в центре образования.
Последней фазой образования звезды является аккреция вещества падающего на ядро. В итоге этого процесса происходит рост молодой зарождающейся звезды. Звезда становится видимой, после того как давление света, который она излучает, выметает всю пыль на окраины.
Аккреция – так называют процесс увеличения массы объекта путем гравитационного притяжения материи, в основном газа, из окружающего пространства.
Космическое детство звезды
В этот период жизни звезды делят на три типа:
- молодые светила малой массы (меньше 3)
- промежуточной массы (от 2 до 8)
- массой больше восьми солнечных единиц.
Молодые светила малой массы менее восьми солнечных единиц подвергаются конвекции.
Конвекцией называют вид теплообмена, с помощью которого осуществляется перенос энергии в виде струй и потоков. Этот процесс касается всех молодых звёзд
Промежуточный этап существования молодых звёзд характерен отсутствием явления конвекции и колоссальной силой светимости. Эта светимость способна замедлять или полностью останавливать процесс коллапса в ещё не до конца сформированных звёздах.
Звёзды в пору расцвета
В этот период звёзды обладают самыми различными характеристиками, что влияет на их цвет, массу и размер. Палитра цвета звёзд варьируется от оттенков голубого до темно-красного. Масса звёзд может быть, как намного меньше солнечной, так и на порядки больше её.
Напомним, что масса Солнца составляет около 1, 9885 на 10 в 30-ой степени кг, что в свою очередь составляет 332 940 масс нашей планеты Земля.
Основной жизненный цикл звёзд длится около десяти миллиардов лет. В дальнейшем в ядре звезды истощаются, а потом заканчиваются запасы водорода, из-за чего происходит остановка термоядерных реакций. В результате происходит сжатие звезды и последующий за ним коллапс, что приводит к началу термоядерных реакций уже с участием гелия.
Данный процесс в итоге приводит к резкому увеличению размеров звезды. Так появляются красные гиганты.
Последний жизненный этап звезд и их гибель
Для звёзд, чья средняя масса составляет от половины до десяти масс Солнца, следующая стадия после выгорания водорода, называется стадией красного гиганта.
Это происходит в результате значительных внутренних трансформаций, связанных с запуском гелиевых, углеродных и остальных термоядерных реакций.
Звезда в фазе красного гиганта то увеличивается в размере и краснеет, то снова становится меньше.
В результате с красного гиганта спадает внешняя оболочка и образуется планетарная туманность. А в центре ее мы можем наблюдать оставшееся обнажённое ядро. Это появился белый гелиевый карлик. Его масса составляет примерно половину солнечной и радиус примерно равный радиусу Земли. Белые карлики, как и красные гиганты, впоследствии могут жить и выгорать ещё в течении миллиардов, а то и триллионов лет. Но могут и увеличить свою массу, если рядом есть иная звезда.
Сверхновая звезда образуется, если предшествующая ей форма красного гиганта превышает так называемый предел Чандрасекара который равен 1, 44 солнечной массы. В результате скопившаяся энергия освобождается в сверхмощном термоядерном взрыве, который получил название вспышка сверхновой. В результате взрыва сверхновой остаётся сверхплотная нейтронная звезда, которая обладает радиусом лишь в десять – двадцать километров.
Чёрная дыра образуется, если масса красного сверхгиганта составляла более 30 солнечных масс, и при этом масса его ядра (так называемый предел Оппенгеймера – Волкова) была равна 2, 5 -3 массам Солнца.
В результате взрыва такой сверхновой, ядро звезды настолько сильно начинает сжиматься, что даже нейтроны начинают коллапсировать. В результате уже ничто, включая свет, не может покинуть образовавшуюся черную дыру.
Голубые сверхгиганты, особо массивные звезды, в свою очередь могут миновать фазу красного гиганта и впоследствии взорваться в сверхновую.
Судьба Солнца
Солнце принадлежит к звёздам со средней солнечной массой.
Через миллиард лет жизнь на Земле станет невозможной, поскольку сила и частота термоядерных реакций на Солнце станет достаточной для испарения земных океанов. В тоже время условия для жизни на Марсе улучшатся.
Через 7 миллиардов лет Солнце превратится в красного гиганта. Радиус его увеличится примерно в 250 раз, а светимость в 2700 раз. Звезда потеряет до трети своей массы из–за солнечного ветра, но сможет поглотить Меркурий.
В результате последующих термоядерных реакций Солнце превратится в белый карлик размером примерно с нашу планету, который постепенно будет становиться всё более тусклым.
