Звезда – под этим термином в астрономии понимается обладающий большой массой и способный удерживаться в равновесии за счёт сил собственной гравитации и внутреннего давления, газовый шар, который излучает свет. В недрах такого шара происходят или происходили ранее реакции термоядерного синтеза.
Звёзды появляются «на свет» в результате процесса гравитационного коллапса водородного облака.
Мы рассмотрим особенности появления и рождения звёзд.
Основа молодых звёзд
Основным элементом, необходимым для появления новой звезды, является очень большое количество водорода. Кроме того, необходим дейтерий.
Дейтерием называют тяжелый водород, который имеет в составе своего ядра кроме протона ещё один нейтрон - элементарную частицу, не имеющую собственного заряда.
Водород является одним из первых веществ, которые появились после Большого Взрыва. По мнению исследователей именно после Большого Взрыва произошёл процесс конденсации протонов, нейтроном, электронов и иных элементарных частиц из раскалённой до сверхвысоких температур материи.
Большой взрыв – так называется принятая научным сообществом космологическая теория, которая описывает развитие Вселенной в самом начале ее существования, а точнее, процесс начала расширения Вселенной.
В результате Большого взрыва образовалось гигантское количество молекул водорода, в этот момент температура только появившейся Вселенной немного понизилась. И в результате этого процесса протоны стали объединяться с электронами.
Данная фаза по представлениям специалистов началась довольно быстро, уже через одну секунду после Большого Взрыва, и продолжалась она ещё в течении трех минут. За этот отрезок времени температура Вселенной резко упала.
Состав молодой Вселенной определяют, как состоящий на 75% из водорода, на 24% из гелия, a также из других элементов, вплоть до бора и антиматерии.
В результате появился строительный материал для звёзд. Но только молекул водорода для них было мало. Что бы появились звёзды, молекулы должны были пройти процесс конденсации. В результате же воздействия гравитационной силы притяжения между молекулами должна была произойти термоядерная реакция.
Отмечается, что сразу же после Большого Взрыва материя во Вселенной распределялась равномерно. И к образованию определённых структур привели квантовые флуктуации, благодаря которым произошли колебания плотности газа, что и дало толчок к формированию в будущем звезд.
Колыбель звёзд
Исследователи и в настоящее время находят следы таких структур. Они обнаружены в виде фонового космического излучения, а также в виде межзвёздных туманностей. Данные туманности состоят из водорода и гелия.
И именно из таких межзвёздных туманностей, водородных облаков и формируются звёзды. Но для этого необходимо, чтобы плотность газа в них достигла необходимого, очень высокого уровня.
В результате возрастания плотности газа, поднимается и его температура, в результате чего его молекулы начинают вращаться. И чем плотнее становится облако, тем вращение молекул становится сильнее. Итогом становится то, что молекулы водорода сталкиваются и имеют свойство излучать фотоны в определённом инфракрасном спектре.
В дальнейшем молекулярное облако, которое также называют звёздной колыбелью, при вращении своём, коллапсирует. Но при этом одновременно возникают центробежные силы, которые выталкивают сгущающуюся материю наружу.
В результате возникает протопланетный диск. Из диска могут образоваться не только звезды, но и планеты, но скорее всего, они будут похожи на Юпитер, то есть будут газовыми гигантами.
Появление звезды
50 миллионов лет - через такой примерно срок из газового облака появляется протозвезда, в виде вращающегося плазменного шара. Отмечается, что в ходе такого процесса молекулы водорода подвергаются разрушению из-за огромных температур и образуют отдельные атомы.
Отмечается, что в своём процессе формирования звёзды проходят два характерных этапа. Такими этапами являются процессы быстрого и медленного сжатия протозвезды.
В ходе быстрого сжатия происходит процесс, который можно определить как свободное падение вещества протозвезды к её центру. На этапе быстрого сжатия господствуют силы гравитации.
В ходе дальнейшего развития, продолжающегося около 100 тысяч лет, размер протозвезды сокращается соответственно также в 100 тысяч раз. При этом плотность вещества возрастает многократно и проходит стадию от полного вакуума до состояния, сравнимого с плотностью воздуха в комнате.
Со временем протозвезда перестаёт быть прозрачной для своего собственного инфракрасного излучения. В результате происходит возрастание давления и уравновешивание силы тяжести. Итогом становится то, что протозвезда начинает сжиматься не быстрее, чем позволяет её медленное охлаждение с поверхности.
Такая фаза медленного сжатия может происходить в течении нескольких десятков лет. И в течении такого огромного периода времени размеры будущей звезды могут уменьшиться в десять раз, а само вещество сжимается до плотности воды.
Отметим, что средняя плотность Солнца имеет значение 1,4 г/см3, что сравнимо с плотностью воды в соленом Мертвом море. А в центре Солнце имеет плотность порядка 100 г/см3. Но при этом, солнечное вещество всё также остаётся газом, а если точнее плазмой.
Когда температура в глубинах протозвезды становится несколько миллионов градусов, то начинают происходить термоядерные реакции, в результате которых водород превращается в гелий и при этом происходит выделение тепла. Такое выделение тепловой энергии способствует компенсации потери тепла с поверхности протозвезды.
В результате сжатие прекращается и на просторах бескрайних Вселенной появляется ещё одна звезда.
Коричневые карлики образуется из тех протозвезд, которые так и не достигают необходимой температуры для термоядерного синтеза. Данные коричневые карлики со временем остывают. Время такого охлаждения определяют в срок около нескольких миллионов лет. Масса таких звёзд мала и составляет от 1% до 10 % от массы нашего Солнца.
Рисунок 1. Коричневый карлик. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
