Фізична природа зірок. Народження зірки

Космос - зірки і планети, галактики і туманності - величезний загадковий світ, зрозуміти який з давніх часів хочуть люди. Спочатку астрологія, а потім і астрономія прагнули пізнати закони протікає на його просторах життя. Сьогодні можна сміливо говорити, що нам відомо багато чого, але значна частина процесів і явищ має лише гадане пояснення. Фізична природа зірок - один із широко обговорюваних питань в астрономії. Сьогодні в цілому картина ясна, проте залишаються і прогалини в наших знаннях про небесні світила.

Незліченна кількість

Будь-яка зірка являє собою газовий кулю, постійно випускає світло. Сили гравітації і внутрішнього тиску запобігають його руйнування. Фізична природа зірок така, що в її надрах постійно протікають термоядерні реакції. Вони припиняються лише на певних стадіях розвитку світила, про що буде сказано нижче.

За хороших погодних умов і відсутності штучного освітлення на небі можна розгледіти до 3000000 зірок у кожній півкулі. Однак це лише мала частина тієї кількості, що наповнює космос. Найближча до нас зірка - Сонце. Вивчаючи його поведінку, вчені дуже багато чого дізнаються про світила взагалі. Найбільш близька зірка поза Сонячною системою - Проксима Центавра. Її відділяє від нас приблизно 4,2 світлових роки.

Параметри

Наука про зірок знає сьогодні достатньо, щоб розуміти, як впливають на їх еволюцію основні характеристики. Найбільш важливими параметрами для будь-якого світила є маса і склад. Вони визначають тривалість існування, особливості проходження різних етапів і всі інші характеристики, наприклад, спектр, розмір, блиск. Однак у силу величезного відстані, що відокремлює нас від всіх зірок, крім Сонця, не завжди є можливість отримати точні дані про них.

Маса

У сучасних умовах більш-менш точні дані про масу зірок можна отримати тільки в тому випадку, якщо вони є компаньйонами подвійної системи. Однак і такі обчислення дають досить високу похибка - від 20 до 60%. Для решти зірок маса обчислюється побічно. Її виводять з різних відомих співвідношень (наприклад, маса - світність).

Фізична природа зірок зі зміною цього параметра залишається колишньою, але багато процеси починають текти в дещо іншій площині. Маса безпосередньо впливає на теплове і механічне рівновагу всього космічного тіла. Чим вона більша, тим значніше газовий тиск і температура в центрі зірки, а також кількість вироблюваної термоядерної енергії. Для підтримки теплового рівноваги світило повинно випроменити стільки ж, скільки утворилося в його надрах. Для цього відбувається зміна діаметра зірки. Подібні зміни тривають, поки не встановляться обидва типи рівноваги.

Хімічний склад

Основа зірки - це водень і гелій. Крім них, до складу в різному співвідношенні входять і більш важкі елементи. «Повний набір» свідчить про вік і поколінні світила, вказує на деякі інші його властивості.

Процентний вміст більш важких елементів вкрай мало, проте саме вони впливають на швидкість протікання термоядерного синтезу. Його уповільнення і прискорення відбивається на яскравості, кольорі і тривалості життя світила. Знання хімічного складу зірки дозволяє без праці визначити час її утворення.

Народження зірки

Процес формування світил ще недостатньо вивчений. Повному розумінню картини заважають величезні відстані і неможливість безпосереднього спостереження. Проте сьогодні існує загальноприйнята концепція, що описує народження зірки. Коротко зупинимося на ній.

Мабуть, світила утворюються з міжзоряного газу, стискального під дією власної гравітації. При цьому енергія тяжіння перетворюється в тепло - зростає температура сформувалася глобули. Завершується цей процес, коли ядро розігрівається до кількох мільйонів кельвінів і запускається освіту більш важких, ніж водень, елементів (нуклеосинтез). Такий зірка залишається досить тривалий час, розташовуючись на Головній послідовності діаграми Герцшпрунга-Рассела.

Червоний гігант

Наступний етап еволюції починається після вичерпання ядром всього палива. Весь водень в центрі зірки перетворюється на гелій і його горіння триває в зовнішніх оболонках світила. Космічне тіло починає змінюватися. Збільшується його світність, зовнішні шари розширюються, а внутрішні, навпаки, стискуються, тимчасово знижується яскравість, падає температура поверхні. Зірка сходить з Головною послідовності і стає червоним гігантом. У такому стані світило проводить набагато менший час свого життя, ніж на попередній стадії.

Необоротні зміни

Незабаром (за космічними мірками) ядро знову починає стискатися, не витримуючи власної ваги. Зростаюча температура при цьому стимулює початок синтезу з гелію більш важких елементів. На такому паливі зірка також може проіснувати досить довго. Подальші події залежать від початкових параметрів світила. Масивні зірки проходять ще кілька стадій, коли в якості палива починає виступати спочатку вуглець (утворився з гелію), а потім кремній (утворився з вуглецю). У результаті переробки останнього утворюється залізо. До цього моменту настає завершальна стадія життя зірки, коли вона може перетворитися в нейтронну. Однак більшість світил після вигоряння всього водню в червоному гіганті перетворюються на білих карликів.

Не такі вже нові

Потрібно зауважити, що не всяка яскрава зірка, раптово зажевріли на небі, є «новонародженої». Як правило, це так звана змінна - світило, чий блиск з часом змінюється. Об`єкти, що позначаються в астрономії як «нова зірка», також не відносяться до щойно з`явився тілам. Вони відносяться до катаклізмічних змінним, досить різко змінює свій блиск. Однак наднові їх у цьому значно випереджають: амплітуда зміни у них може становити до 9 величин. Втім, обидва ці типи світил - тема для окремих статей.

Фізична природа зірок багато в чому сьогодні зрозуміла, хоча немає гарантії, що нові дані не спростують усталені теорії. Прийняті гіпотези та ідеї домінують в науці лише до того моменту, поки можуть пояснити спостережувані феномени. Кожна нова зірка, виявлена на просторах Всесвіту, виявляє невирішені завдання астрономії. Існуюче розуміння космічних процесів далеко ще не повно, в ньому є досить великі прогалини, що стосуються, наприклад, процесу формування чорних дір, наднових і так далі. Однак, незалежно від стану теорії, небесні світила продовжують радувати нас ночами. По суті, яскрава зірка не перестане бути прекрасною, якщо ми повністю пізнаємо її природу. Або ж, навпаки, припинимо яке вивчення.