Звезду часто представляют в виде огромного шара горячего газа, который существует как единое целое благодаря собственной силе тяготения и разогревается ядерной энергией.
Звезды можно условно разделить на:
- новорожденные,
- молодые,
- среднего возраста,
- старые.
Новые звезды постоянно возникают, а старые непрерывно умирают.
Самые молодые звезды проходят процесс формирования и являются протозвездами (первичными звездами). Протозвезды являются переменными звездами, так как их светимость не является постоянной (они еще не пришли к стационарному режиму).
Процесс эволюции протозвезды
Процесс формирования звезды трудно поддается наблюдению. Для изучения процессов образования звезд используют радио- и инфракрасные телескопы. До сих пор не удалось детально исследовать все фазы формирования звезды, поэтому наблюдения дополняют математическими моделями.
Статья: Квазизвезда
Трансформация облака газа в звезду происходит при очень большом изменении физических условий. При сжатии:
- температура вещества увеличивается в $10^6$ раз;
- плотность возрастает в $10^{20}$ раз;
- агрегатное состояние вещества изменяется от твердого до плазмы.
Да данной стадии трансформации исходный объект является еще не звездой, но и уже не облаком. Это так называемая протозвезда.
Процесс эволюции протозвезды делят на три фазы:
- Обособление фрагмента облака и начало процесса его уплотнения.
- Быстрое сжатие. В начале данного процесса радиус протозвезды в миллион раз больше, чем у нашего Солнца. Протозвезда на данном этапе является непрозрачной для видимого света, но прозрачной для инфракрасного излучения, имеющего длину волны более 10 мкм. На данной стадии идет практически свободное падение вещества к центру облака.
- Медленное сжатие. Дальнейшее сжатие звезды ведет к уменьшению прозрачности ее вещества. Температура газа растет, что уменьшает возможность излучения покидать ее пределы. Скорость процесса сжатия уменьшается, температура и давление газа увеличиваются. На этой стадии формирования звезды идут изменения в веществе. Высокая температура способствует прохождению процессов диссоциации молекул, которые распадаются на атомы. При температуре $10^4$K начинается ионизация атомов, то есть разрушаются ионные оболочки. Данные процессы имеют высокую энергетическую емкость, в результате рост температуры звезды несколько сдерживается. Протозвезда быстро приходит к состоянию, в котором сила тяжести почти уравновешена силами внутреннего давления газа. Однако, теплота постепенно уходит наружу, других источников энергии, кроме сжатия у этой звезды нет, протозвезда продолжает сжатие, при этом температура в ее недрах увеличивается.
Когда температура в центре звезды достигает несколько миллионов градусов, стартуют термоядерные реакции. Тепло, которое выделяется при этом, полностью компенсирует охлаждение протозвезды с поверхности. Сжатие останавливается. Протозвезда превратилась в звезду, которую можно обнаружить на оптическом небосводе. Это состоится тогда, когда температура пылевой оболочки, которая окружает звезду, уравнивается с температурой испарения пыли. При трансформации пылинок в прозрачный газ, возникает возможность увидеть звезду.
Протозвезда и квазизвезда
Нормальным астрономы считают коллапс звезды, при котором образовывается сверхновая звезда и черная дыра. Ряд исследователей, полагают, что сценарий коллапса может быть и с возникновением квазизвезд.
Квазизвезды – это гипотетические объекты с огромной массой, которые по версии некоторых ученых могли бы присутствовать на ранней стадии формирования Вселенной. Считают, что данная звезда могла получать свою энергию из черной дыры, находящейся у нее внутри.
Полагают, что квазизвезда – это особенно большая протозвезда, которая находится на последнем этапе своего формирования. В центре квазизвезды присутствует черная дыра небольших размеров.
Плотная внешняя оболочка квазизвезды впитывает энергию. взрыва во время коллапса и остается на месте, при этом сверхновой не возникает. Оболочка квазизвезды должна обладать очень большой массой, чтобы она не могла рассеяться при взрыве в космическом пространстве, в отличие от сверхновых. При взрыве квазизвезды ее массивная оболочка не улетает в космос, а поглощается ее же черной дырой, что сопровождается испусканием огромного количества лучистой энергии.
Некоторые характеристики квазизвезд
Масса квазизвезды должна составлять более 1000 масс Солнца. Звезды с такими массами могли возникнуть только тогда, когда во Вселенной основная часть вещества была представлена двумя элементами:
- водородом,
- и гелием.
То есть более тяжелые элементы еще не сформировались.
Ученые предполагают, что:
- поверхность квазизвезды имела температуру более низкую, чем температура поверхности Солнца, порядка 4 тыс. К;
- диаметр квазизвезды составлял около 10 млрд. км, что в 7000 раз более диаметра Солнца;
- одна квазизвезда должна излучать больше, чем маленькая Галактика.
Так как внутри квазизвезды находится черная дыра, то она генерирует лучистую энергию за счет падающего на нее вещества звезды. Данное излучение противодействует силе тяжести газа звезды, так создается некоторое равновесие, сдерживающее коллапс.
Полагают, что средняя продолжительность жизни квазизвезды составляла около 1 млн. лет. В течение этого времени черная дыра внутри звезды увеличивается, приобретая массу порядка 10 000 масс Солнца. В результате, квазизвезда теряет свою внешнюю оболочку и остается только черная дыра.
Черные дыры с массами около $10^3$ масс Солнца стали зародышами современных сверхмассивных черных дыр.
