Звезды
Вселенная составлена из материи, организованной в самые разнообразные формы: газ, пыль, твердое и холодное вещество (планеты), высокотемпературные газ и плазма (звездные туманности и звезды), а также загадочная темная материя.
Звезда представляет собой массивный газово-плазменный шар, излучающий собственный свет, в отличие от планет, которые светят отраженным светом. Типичная звезда — наше Солнце. Впрочем, звезды посылают нам не только свет (видимое излучение), но тепло (инфракрасное излучение), радиоволны и другие виды электромагнитного излучения.
Звезды можно назвать главными объектами во Вселенной, ведь в них заключено более 9/10 всего наблюдаемого нами вещества. Все звезды очень далеки от нас: расстояние до каждой из них (кроме Солнца) во много раз превышает расстояние от Земли до любой из планет Солнечной системы.
Сколько звезд во Вселенной?
В 2004 ученые из Австралии попытались определить примерное количество звезд. Для расчетов они выбрали случайный квадрат неба и измерили его яркость. Полученный результат разделили на среднюю яркость одной звезды и узнали количество звезд в этом квадрате. Затем этот результат распространили на всю небесную сферу, и у них получилось, что во Вселенной находится 70 000 000 000 000 000 000 000 звезд! Это намного больше, чем общее количество песчинок на нашей планете.
Рождение и жизнь звезды
Звезды, как и живые существа, рождаются, живут и умирают. Продолжительность их жизни настолько велика (до десятков миллиардов лет), что астрономы не могут проследить жизнь хотя бы одной из них от начала до конца. Зато ученых есть возможность наблюдать за звездами, находящимися на разных стадиях развития.
Образуются звезды из газопылевых облаков. Они сжимаются, потому что частицы притягиваются друг к другу. При этом температура и плотность вещества сильно возрастает. На данной стадии это уже не облако, но еще и не звезда. Поэтому его называют протозвездой (от греч. «протос» — «первый»). Постепенно ее температура достигает нескольких миллионов градусов, и тогда начинаются термоядерные реакции. Протозвезда становится звездой и многие миллиарды лет излучает энергию.
Звезда светит до тех пор, пока ее внешние слои не начинают остывать. Постепенно истощаются запасы водорода, что приводит к затуханию термоядерных реакций в недрах звезды. Остывающие внешние слои начинают светиться красным, и звезда превращается в красного гиганта. Красный гигант продолжает терять яркость до тех пор, пока не гаснет. В зависимости от размера красные гиганты могут, например, превратиться в красного карлика, или взорваться, превратившись в белого карлика, который впоследствии либо угаснет, либо превратится в нейтронную звезду, или сжаться в черную дыру.
Какие бывают звезды?
Звезды различаются по температуре, возрасту, массе, размерам, плотности, светимости и химическому составу.
По температуре различают красные, желтые, белые, голубые. Среди них самые холодные красные: температура на поверхности такой звезды составляет не более 3000°С. Желтые звезды — к ним относится и наше Солнце — имеют температуру около 6000°С; белые «разогреты» от 10 000 до 20 000°С; голубоватые же звезды — самые горячие — раскалены более чем до 30 000°С (иногда до 100 000°С). Но это температура поверхности звезд. Внутри этих светил еще жарче — до 20 млн °С.
В зависимости от размеров звезды величают гигантами (самые большие) и карликами (наименьшие). Диаметр так называемых белых карликов может быть в 100 с лишним раз меньше диаметра Солнца, при этом масса таких звезд примерно равна солнечной. По численности такие карлики составляют от 3 до 10% звездного «населения» нашей галактики.
Чем больше звезды, тем реже они встречаются в пространстве. Особенно редки гиганты. Самыми крупными являются красные гиганты. К примеру, диаметр красной звезды Бетельгейзе из созвездия Ориона более чем в 300 раз превосходит диаметр Солнца. А красный Антарес в созвездии Скорпиона по диаметру в 450 раз больше нашего светила и даже превышает орбиту Марса.
Одной из самых больших ныне известных звезд является красный сверхгигант Мю Цефея. Внутри этой звезды могли бы уместиться орбиты планет Солнечной системы вплоть до Юпитера. Мю Цефея, также известная как «гранатовая звезда Гершеля», является красным сверхгигантом и находится в созвездии Цефея.
Около половины звезд являются одиночными (как Солнце), остальные образуют двойные (например, Сириус), тройные и более сложные системы. Чем больше звезд в системе, тем реже она встречается. Известны звездные системы из семи членов, но более сложные пока не обнаружены.
Самые яркие
- Самая яркая звезда во Вселенной — голубая звезда UW СМа.
- Самая яркая звезда на видимом небосклоне—Денеб.
- Самая яркая из ближайших звезд — Сириус.
- Самая яркая звезда в Северном полушарии — Арктур.
- Самая яркая звезда на нашем северном небе — Вега.
Межзвездные расстояния
Выражать расстояния между космическими телами в километрах неудобно. Это слишком мелкая единица измерения. Например, между Солнцем и ближайшей к нему звездой Проксима Центавра — 40 700 000 000 000 км.
Внутри Солнечной системы для измерения расстояний часто используют астрономическую единицу (а. е.). Одна астрономическая единица равна длине большой полуоси орбиты Земли. Это около 150 000 000 км. Расстояние до ближайшей звезды тогда можно записать как 270 000 а. е.
Но астрономическая единица тоже неудобна, поскольку расстояния между звездами обычно гораздо больше, чем между Солнцем и звездой Проксима Центавра. Для таких масштабов используют другие единицы: световой год и парсек. Световой год — это не время, а расстояние, проходимое светом за один земной год. В этом случае 270 000 а. е. записываются как 4,3 светового года.
Путь короче не стал, но звезда кажется как-то поближе. Большинство звезд, хорошо заметных невооруженным глазом, удалено на десятки и сотни световых лет.
Еще меньше это расстояние выглядит в парсеках (пк) — 1,32 пк (1 пк=3,26 светового года).
Что такое звездное скопление?
Звезды обычно объединяют в группы, которые называют скоплениями. Существуют шаровые и рассеянные скопления. Шаровое скопление состоит из большого количества звезд. В рассеянном их меньше, а само скопление имеет неправильную форму.
Термоядерные реакции
Звезду можно представить как гигантский ядерный очаг. Термоядерная реакция внутри нее превращает водород в гелий в ходе слияния (синтеза) ядер водорода, благодаря чему рождается столь необходимая для звезды энергия. Атомные ядра водорода — протоны — объединяются в ядра атомов гелия с двумя нейтронами. Однако протоны — электрически заряженные элементарные частицы, которые при приближении отталкиваются друг от друга. Так что из двух протонов новое ядро не построишь. Нужен какой-то элемент, причем более крепкий, чем силы электрического отталкивания. Эту роль в атомных ядрах играет другая ядерная частица — нейтрон.
Ядро обычного атома водорода имеет всего один протон. Но у его разновидностей — дейтерия и трития — в ядрах кроме одного протона имеется и нейтрон: у дейтерия один, а у трития два. Оба они также присутствуют в недрах звезд.
Атом дейтерия соединяется с атомом трития, образуя атом гелия и свободный нейтрон. Именно из гелия и формируется ядро звезды. В нем также содержатся более тяжелые химические элементы (например, железо), которые были захвачены из «материнской» туманности или же образуются во время термоядерных реакций. В результате этого процесса высвобождается огромное количество энергии.
Скорость протекания ядерного синтеза пропорциональна массе звезды в четвертой степени. Это значит, что если масса одной звезды больше массы второй в два раза, то на первой ядерное топливо горит в 16 раз (2 в четвертой степени) раз быстрее.
Следовательно, массивные звезды сгорают быстрее. Самые тяжелые сжигают весь водород за несколько сотен тысяч лет, а легкие красные звезды могут «тлеть» несколько миллиардов лет.
Если говорить о возрасте, то молодыми считаются звезды очень большой массы и очень высокой светимости, то есть те, которые излучают энергии во много раз больше, чем Солнце. Они гораздо моложе нашего светила, потому что столь интенсивно теряют энергию, что в состоянии существовать только сравнительно короткое по астрономическим масштабам время. Недавно возникшие звезды — это, прежде всего, гигантские горячие звезды голубоватого цвета, так называемые голубые сверхгиганты.
Источник
Естествознание.ру
Звезды
Каждая звезда во Вселенной проходит свой жизненный путь — от рождения до смерти. Это называется звездной эволюцией. Для звезд длительность каждого этапа эволюции разная и зависит в основном от размеров звезды и внешних воздействий (наличия рядом другой звезды или звезд и т. п.). Однако последовательность этапов всегда одна и та же.
Схематично рассмотрим все этапы звездной эволюции. Из первичного материала (1) возникают либо звезды малой и средней величины — субгиганты (2), либо сверхгиганты и гипергиганты (3). Со временем они превращаются в красных гигантов (4) или красных супергигантов (5). Наконец, звезды взрываются, образуя планетарную туманность (6) или суперновую звезду (7). После взрыва на месте погибшей звезды небольшого размера остается ее остывающее ядро—белый карлик размером с планету (8). Взрыв красного супергиганта (суперновая звезда) заканчивается образованием черной дыры (9) или нейтронной звезды (10).
Начало
Любая звезда начинает свою жизнь как холодное разреженное облако межзвездного газа, оставшегося либо после Большого взрыва, либо после взрыва другой звезды (как вариант — звезд). Главная движущая сила, строящая звезду, — сила гравитации.
Рождение
Постепенно под действием силы гравитации аморфное газообразное облако сжимается, движение частиц в нем ускоряется. В его центре становится все жарче, и вот вспыхивает новая звезда — протозвезда. После этого процесс сжатия облака останавливается.
Развитие
Звезда живет в среднем 5-10 млрд лет. Затем на ней заканчивается основное топливо — водород, в реакцию вступают углерод и гелий. Однако их температура горения намного больше, чем у водорода, поэтому звезда значительно увеличится в размерах и превратится в красный гигант. Естественно, при этом ближайшие к гиганту планеты либо уничтожаются, либо превращаются в пылающие каменные шары.
Гибель
В состоянии красного гиганта ни одна звезда не задерживается долго. Реакция горения гелия и углерода нестабильна. Рано или поздно звезду разрывает со страшной силой, превращающей в пыль остатки планетарной системы.
Будущее вселенной
И раз уж мы проследили, как рождаются и умирают звезды, заглянем в будущее всей нашей расширяющейся Вселенной. С момента Большого взрыва (11) прошло примерно 14 млрд млрд лет (12). Если расширение продолжится с той же скоростью, что и сейчас, то соседние галактики через 100 млрд лет разойдутся на такие расстояния, что перестанут быть видимы (13). Через 100 триллионов миллиардов лет погаснет большая часть звезд, и во Вселенной будут преобладать черные дыры (14). Процесс образования звезд окончательно прекратится через триллион триллионов лет. Вся энергия Большого взрыва исчерпается, и во Вселенной наступит полная темнота (15).
Источник
Что такое звезда и как мы видим звёзды
Как известно, ночное небо усыпано миллиардами светящихся точек — звёздами. Это поистине захватывающее и прекрасное зрелище. Но давайте разберёмся, что такое звезда.
В астрономии понятие звезда означает гигантский космический шарообразный объект, который формируется преимущественно из водорода и гелия в газо-пылевой среде под воздействием гравитационного сжатия.
Стоит отметить, что звезды находятся в состоянии равновесия, которое удерживается силой личной гравитации, а также внутренним давлением. По данным учёных, внутри них происходят или происходили реакции термоядерного синтеза. То есть при огромной температуре водород превращается в гелий. В результате чего и выделяется энергия, которая объясняет почему светят звезды.
Конечно, температура звезды неоднородна. Например, на поверхности она измеряется тысячами, а внутренняя часть (центр) миллионами кельвинов.
Между прочим, именно в звездах содержится большая часть светящегося вещества всей Вселенной . Вероятно, поэтому их называют главными космическими объектами.
Проще говоря, звезды — это светящиеся раскаленные газовые шары, содержащие в себе водород и гелий.
Как мы видим звезды
Хотя звезды на небе выглядят как маленькие точки, они имеют внушительные размеры и массу. Такой визуальный эффект мы получаем из-за расстояния между ними и нашей планетой. Причем с Земли видны не все светила, а лишь их небольшая часть. Одни из них можно увидеть невооружённым глазом, другие же только с помощью специальных приборов (телескопов) .
Между прочим все видимые с нашей планеты звёзды располагаются в местной группе галактик . К сожалению, остальные просто невозможно разглядеть.
Как оказалось, невооружённым глазом на небе различимы по 3 тысячи звёзд в полушарии. Так как у нас их два, то получается с Земли видны примерно 6 тысяч светил.
Самой известной звездой, безусловно, является наше Солнце.
Звездное небо привлекало и манило человека с древних времён . Действительно, невозможно не заметить такое великолепие.
На самом деле, во Вселенной более миллиарда миллиардов звёзд. Наверное, никогда не получится сосчитать их все. Потому как одни звезды рождаются, а другие умирают. Итак, беспрерывно.
Взаимодействие звезд во Вселенной
Стоит отметить, что светила участвуют в формировании звездных систем и галактик . Правда, для этого они взаимодействуют с другими космическими объектами. Например, звездные системы, как правило, могут содержать как минимум одну планету или луну, астероиды, кометы, пыль и др.
А вот галактика — это гигантская звездная система, содержащая миллиарды звезд, их скопления, газ и пыль, а также темную материю и планеты. Таким образом, она еще более масштабная и по составу, и соответственно, по взаимодействию между своими составляющими. Более того, галактик во Вселенной очень много. Значит звездных тел больше в миллиарды раз. Можно сказать, бесконечное множество.
Вероятно, законы Вселенной поддерживают некий баланс или она продолжает расширяться. Хотя также возможно, что космических тел становится больше и в будущем они просто сольются. Ведь в космосе слияние или поглощение между объектами происходило и происходит даже сейчас.
Я не пишу стихов и не люблю их. Да и к чему слова, когда на небе звезды?Виктор Пелевин. Чапаев и Пустота
Бесспорно, красоту нашей Вселенной не передать словами. Притом мы можем наблюдать лишь часть внеземного пространства. Но сияющее ночное небо притягивает человека испокон веков. Ну как можно не любоваться бездонной мглой со множеством мерцающих звездочек? Они призывно светят, намекая на тайны и загадки, которые скрыты в космосе, на то, что нам недосягаемо и недоступно. Но, безусловно, возбуждает желание узнать и изведать эти таинственные просторы. Иногда, напротив, наблюдение за звездами действует успокаивающее, давая понять, что мы не одни во Вселенной .
Источник