Как происходит рождение звёзд
Собственно говоря, рождение звёзд — это процесс формирования молекулярного облака в светило. Разумеется, это не происходит в один момент — раз и всё готово. Как и для всего во Вселенной, для этого требуются определённые условия и, конечно же, время.
Напомним, что по определению звезда — это огромный шар, состоящий преимущественно из водорода и гелия, который образуется в газо-пылевой среде под воздействием гравитационных сил.
Красный гигант
Что считается моментом рождения звёзд?
Главный и важный этап в эволюции звёзд начинается с объединения молекул водорода в одно облако. А как известно, во всей Вселенной он является самым распространённым элементом (за ним следует гелий, который также участвует в звездообразовании).
Вот и получается молекулярное облако, которое часто называют звёздной колыбелью. В результате гравитационной неустойчивости начальная флуктуация плотности молекул увеличивается. Проще говоря, со временем увеличиваются случайные отклонения концентрации вещества под силами гравитации.
Молекулярное облако
А так как космическая пустота не совсем пустота, а состоит из молекул водорода, то при определённых условиях их объединение подвергается гравитационному коллапсу.
Условия, которые его вызывают, могут быть разные. Например, расположение облака вблизи взрыва сверхновой, или столкновение двух облаков, или столкновение, поглощение галактик и т.д.
Взрыв сверхновой
Стоит отметить, что молекулы, даже объединённые, двигаются в пространстве. Чаще всего они вращаются вокруг галактик или других космических объектов, имеющих более высокую гравитационную силу.
По данным учёных, в галактической пустоте содержится от 0,1 до 1 молекулы на кубический сантиметр. А в облаке их плотность примерно 1 миллион молекул на кубический сантиметр. Безусловно, масса и размер такого облачного образования больше в сотни тысяч раз солнечной.
Протозвезда
В момент коллапса молекулярное облако делится на некие сгустки. Если такие плотные части имеют массу меньше 100 солнечных, то они уже способны создать звезду. Можно сказать, что это звёздный фундамент.
После разделения начинается сжатие сгустков, что, в свою очередь, приводит к газовому нагреванию. И вуаля. Правда, еще не звезда, но уже сформированная, так называемая, протозвезда.
Протозвезда
Далее, всё под теми же гравитационными силами, она превращается в шарообразное тело. Правда, в момент рождения звезды, её окутывает плотное газо-пылевое облако. Поэтому звезду практически не видно.
На самом деле, эволюция протозвезды в полноценное светило возможна при достаточной массе. Собственно, чем она больше, тем больше температура внутри тела. А так как во время сжатия температура увеличивается и запускается процесс термоядерных реакций, при которых водород превращается в гелий.
Наконец, с началом реакций в ядре тела устанавливается равновесие, и гравитационный коллапс останавливается. Вот и родилась звезда.
Цикл жизни звезды
Как видно, начальный этап появления звёздного тела не просто момент, это как будто осознанное действие Вселенной. Хотя, можно сказать, это случайное чудо. В то же время запланированное, длительное и, безусловно, нужное и важное для общей структуры космоса.
Однозначно, что рождение звёзд, их жизнь и смерть это функционирование и взаимодействие её составляющих частей.
Источник
Как часто рождаются звёзды в Млечном Пути?
Согласно оценкам учёных, в среднем в год где-то в галактике Млечный Путь рождается одна новая звезда. Но с появлением новорождённых в плотных скоплениях звёзды не рождаются, или формируются, в Млечном Пути очень часто. Недавно астрономы наблюдали в инфракрасной области спектра за тем, что происходит внутри гигантской звёздной колыбели под названием RCW 38 и увидели сотни звёзд на разных стадиях развития. Это открытие является значимым, потому что оно впервые представляет массивное скопление помимо того, что находится в Туманности Ориона, которое было столь детально изучено.
RCW 38 располагается приблизительно в шести тысячах световых лет и является одним из двух относительно ближних к нам гигантских скоплений, содержащих более 1000 звёзд. Второе –Туманность Ориона, которое в 3.5 раза ближе и его намного легче изучать, на сегодняшний день это уникальный пример.
Астрономы изучили 317 звёзд в скоплении на трёх длинах волны инфракрасного диапазона. Почти тридцать процентов из них были заметно красными, что предполагает присутствие околозвёздных, возможно протопланетных, дисков. Кроме того, они обнаружили следы газа, сжатого ударной волной, и несколько ещё более молодых протозвёзд — все признаки указывают на то, что перед нами область активного формирования звёзд.
За первоначальными исследованиями последуют более тщательные наблюдения, которые помогут определить, какие особенности скопления являются общей характеристикой для всех скоплений, а какие (к примеру, пространственное распределение звёзд, количество различных типов звёзд или количество звёзд с протозвёздными дисками) лишь косвенные.
Будущие исследования так же расскажут больше о нашей собственной солнечной системе. Согласно одной из теорий, наше Солнце могло сформироваться в скоплении, которое позднее рассеялось. Учитывая, что ультрафиолетовый свет способен испарять пыль, массивные раскалённые звёзды, которые излучают такой свет, могли сыграть роль в торможении формирования планет, если они находились вблизи молодого Солнца; подобным образом, если близлежащая массивная звезда взорвалась как сверхновая на раннем этапе развития Солнца, такое событие могло объяснить обилие радиоактивных элементов, обнаруженных в солнечной системе.
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
Как часто рождаются новые звезды в Млечном Пути?
Звездный питомник прозванный RCW 38
Молодые звезды можно найти в гигантских облаках молекулярного газа и пыли, разбросанных по всей нашей галактике. Эти регионы могут производить несколько звезд одновременно — сотни за раз одновременно. Как часто происходит такое рождение звезд? В среднем, в нашей галактике Млечный Путь рождается одна новая звезда в год.
Но очень часто в галактике Млечный Путь с новорожденными звездами, находящимися вместе в плотных группах (далее кластеры), находятся еще не родившиеся звезды. Недавно астрономы стали тщательно анализировать инфракрасные данные того, что происходит внутри гигантского звездного питомника прозванного RCW 38, и они увидели сотни звезд на различных этапах развития. То что они обнаружили является очень значительным и интересным, так как это представляет собой первый случай, когда массовый кластер, помимо туманности Ориона, был изучен так хорошо и точно.
RCW 38 находится на расстоянии около шести тысяч световых лет и является одним из двух сравнительно близких гигантских кластеров с более чем 1000 звезд. Другая туманность — Ориона, которая в 3,5 раза ближе и гораздо легче изучается и исследуется — была до сих пор уникальным примером.
Астрономы исследовали 317 звезд в кластере на трех длинах волн. Около тридцати процентов из них были красными, что свидетельствует о присутствии околозвездных, пожалуй протопланетарных, дисков. Они также нашли следы взорвавшегося газа и нескольких еще младших протозвезд, в соответствии с этими всеми особенностями обнаруженный регион является активным звездным питомником.
За этим первоначальным исследованием, как ожидается последует более углубленное исследование для определения того, какие характеристики кластера соответствуют для всех остальных кластеров, а какие (например, пространственное распределение звезд, количество различных типов звезд, или число звезд с околозвездными дисками) являются лишь относительными или косвенными.
Будущие исследования также расскажут нам о нашей собственной Солнечной системе. Существует множество точек зрения, одна из которых заключается в том, что наше Солнце возможно, сформировалось в группе, которую оно позже рассеивало. Поскольку ультрафиолетовый свет может испарить пыль, массивные горячие звезды, которые излучают такого вида свет, возможно, сыграли определенную роль, препятствуя в формировании планет, если бы они были рядом с молодым Солнцем; аналогично, возможно существовала соседняя массивная звезда, взорванная как сверхновая звезда в течение первых лет жизни нашего Солнца — этот случай мог бы объяснить изобилие радиоактивных элементов, найденных в солнечной системе.
Источник
Как рождаются и умирают звёзды
Звёзды рождаются и умирают. Одни встречают старость в облике белого карлика, другие в роли черной дыры или нейтронной звезды.
Наука уже довольно далеко продвинулась в изучении жизненного цикла звёзд и у нас есть достаточно подробная картина их развития. Жизнь любой звезды начинается с молекулярного облака. Это огромные области в сотни световых лет, которые состоят в основном из остатков взорвавшихся звёзд.
Под действием сил притяжения где-то внутри облака со временем формируется центр тяжести. Вещество начинает вращаться вокруг центра тяжести и наслаиваться на его поверхность. По ходу этого процесса начинает формироваться сферическое ядро в котором постепенно растёт температура и светимость. Такое образование называется протозвезда . По мере увеличения массы протозвезды, усиливается и гравитация внутри и снаружи космического тела. Частицы всё активней начинают взаимодействовать в недрах, а температура всё продолжает расти.
1.000.000 градусов в звезде начинают возникать первые термоядерные реакции. Водород начинает превращаться в гелий и далее в более тяжелые элементы. Когда термоядерные реакции достигают поверхности, то, обладая достаточной массой, протозвезда начинает светить на порядки ярче и превращается в полноценную молодую звезду. Выгорание водорода в ходе термоядерных реакций — это самый долгий (около 90% жизненного цикла звезды) и самый стабильный этап. Что же происходит с протозвёздами недостаточной массы? Из-за недостатка гравитации термоядерные реакции в их недрах постепенно затихают и они просто начинают остывать.
Что же случается с обычной звездой, когда водород в ней начинает заканчиваться? Дальнейшая судьба такого светила напрямую зависит от его массы и химического состава. Во-первых стоит отметить, что чем меньше масса звезды, тем медленней в ней происходят термоядерные реакции, следовательно такие звёзды живут дольше. Например существуют звёзды размером в половину нашего Солнца, которые ещё ни разу не умирали с момента Большого Взрыва. Такие звёзды называются красными карликами и могут жить десятки миллиардов лет. В конце своей жизни они просто потухнут и превратятся в коричневых карликов.
Источник