Эволюция звезд

Находясь на различных  стадиях своего эволюционного развития звезды, подразделяются на нормальные звезды, звезды карлики, звезды гиганты. Нормальные звезды, это и есть звезды главной последовательности. К таким, например, относится наше Солнце. Иногда такие нормальные звезды называются желтыми карликами.

Звезда могут наблюдаться  красным гигантом в момент звездообразования  и на поздних стадиях развития. На ранней стадии развития звезда излучает за счет гравитационной энергии, выделяющейся при сжатии, до того момента пока сжатие не будет остановлено начавшейся термоядерной реакцией. На поздних  стадиях эволюции звезд, после выгорания  водорода в их недрах, звезды сходят с главной последовательности и  перемещаются в область красных  гигантов и сверхгигантов диаграммы Герцшпрунга - Рассела: этот этап длится ~ 10% от времени «активной» жизни звезд, то есть этапов их эволюции, в ходе которых в звездных недрах идут реакции нуклеосинтеза.

Звезда гигант имеет сравнительно низкую температура поверхности, около 5000 градусов. Огромный радиус, достигающий 800 солнечных и за счет таких больших  размеров огромную светимость. Максимум излучения приходится на красную  и инфракрасную область спектра, потому их и называют красными гигантами.

Звезды карлики являются противоположностью гигантов и включают в себя несколько различных подвидов:

Белый карлик - проэволюционировавшие  звезды с массой, не превышающей 1,4 солнечных массы, лишенные собственных источников термоядерной энергии. Диаметр таких звезд может быть в сотни раз меньше солнечного, а потому плотность может быть в 1 000 000 раз больше плотности воды.

Красный карлик — маленькая  и относительно холодная звезда главной  последовательности, имеющая спектральный класс М или верхний К. Они  довольно сильно отличаются от других звезд. Диаметр и масса красных  карликов не превышает трети солнечной (нижний предел массы — 0,08 солнечной, за этим идут коричневые карлики).

Коричневый карлик - субзвездные объекты с массами в диапазоне 5—75 масс Юпитера (и диаметром примерно равным диаметру Юпитера), в недрах которых, в отличие от звезд главной последовательности, не происходит реакции термоядерного синтеза c превращением водорода в гелий.

Субкоричневые карлики или  коричневые субкарлики — холодные формирования, по массе лежащие ниже предела коричневых карликов. Их в  большей мере принято считать  планетами.

Черный карлик - остывшие и вследствие этого не излучающие в видимом диапазоне белые  карлики. Представляет собой конечную стадию эволюции белых карликов. Массы  черных карликов, подобно массам белых  карликов, ограничиваются сверху 1,4 массами  Солнца.

Кроме перечисленных, существует еще несколько продуктов эволюции звезд:

Нейтронная звезда. Звездные образования с массами порядка 1,5 солнечных и размерами, заметно  меньшими белых карликов, порядка 10-20 км в диаметре. Плотность таких  звезды может достигать 1000 000 000 000 плотностей воды. А магнитное поле во столько  же раз больше магнитного поля земли. Такие звезды состоят в основном из нейтронов, плотно сжатых гравитационными  силами. Часто такие звезды представляют собой пульсары.

Новая звезда. Звезды, светимость которых внезапно увеличивается  в 10000 раз. Новая звезда представляет собой двойную систему, состоящую  из белого карлика и звезды-компаньона, находящейся на главной последовательности. В таких системах газ со звезды постепенно перетекает на белый карлик и периодически там взрывается, вызываю  вспышку светимости.

Сверхновая звезда это  звезда, заканчивающие свою эволюцию в катастрофическом взрывном процессе. Вспышка при этом может быть на несколько порядков больше чем в  случае новой звезды. Столь мощный взрыв есть следствие процессов, протекающих в звезде на последний  стадии эволюции.

Двойная звезда - это две гравитационно-связанные звезды, обращающиеся вокруг общего центра масс. Иногда встречаются системы из трех и более звезд, в таком общем случае система называется кратной звездой. В тех случаях, когда такая звездная система не слишком далеко удалена от Земли, в телескоп удается различить отдельные звезды. Если же расстояние значительное, то понять, что перед астрономами двойная звезда удается только по косвенным признакам - колебаниям блеска, вызываемым периодическими затмениями одной звезды другою и некоторым другим.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Понятие “Черная дыра”.

Чёрная дыра - область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света (в том числе и кванты самого света).

Граница этой области называется горизонтом событий, а её характерный  размер — гравитационным радиусом. В простейшем случае сферически симметричной чёрной дыры он равен радиусу Шварцшильда.

Вопрос о реальном существовании  чёрных дыр тесно связан с тем, насколько верна теория гравитации, из которой следует их существование. В современной физике стандартной  теорией гравитации, лучше всего  подтверждённой экспериментально, является общая теория относительности (ОТО), уверенно предсказывающая возможность  образования чёрных дыр (но их существование  возможно и в рамках других (не всех) моделей. Поэтому наблюдательные данные анализируются и интерпретируются, прежде всего, в контексте ОТО, хотя, строго говоря, эта теория не является экспериментально подтверждённой для  условий, соответствующих области  пространства-времени в непосредственной близости от чёрных дыр звёздных масс. Поэтому утверждения о непосредственных доказательствах существования чёрных дыр, в том числе и в этой статье ниже, строго говоря, следует понимать в смысле подтверждения существования астрономических объектов, таких плотных и массивных, а также обладающих некоторыми другими наблюдаемыми свойствами, что их можно интерпретировать как чёрные дыры общей теории относительности.

Существует теоретическое  рассмотрение различных видов черных дыр, зараженный и не зараженных, вращающихся  и не вращающихся. В ходе астрономических наблюдений второй половины ХХ века астрономы обнаружили довольно много объектов, в той или иной мере проявляющие себя как черные дыры. Такими объектами, например, являются некоторые квазары и ядра некоторых Галактик.

5. Основные характеристики пульсаров

Пульсары – вращающиеся  замагниченные нейтронные звезды, излучение  которых принимается на Земле  в виде периодических импульсов  величиной от долей секунды до нескольких минут. Первые пульсары были открыты в 1968 г. английскими радиоастрономами как слабые источники импульсного  радиоизлучения.

Сигналы пульсаров на разных радиочастотах распространяются с  разной скоростью. Поэтому по взаимному  запаздыванию сигналов определяют расстояние до пульсаров. Таким путем находят  их распределение в Галактике. Пульсары концентрируются к плоскости  Галактики. Распределение пульсаров  приблизительно соответствует распределению  остатков сверхновых звезд. Одна из гипотез  образования пульсаров – их возникновение  в результате взрыва сверхновой звезды. Это доказано, по крайней мере, для  пульсара в центре Крабовидной туманности, у которого наблюдается импульсное излучение также и в оптическом диапазоне.

В простейшей модели, по наблюдениям  периода пульсара и скорости его  замедления можно оценить возраст  пульсара. Это время, называемое "динамическим возрастом" пульсара, использовалось для оценки возраста на протяжении последних 30 лет. Однако новые наблюдения, выполненные с помощью радиотелескопа VLA (Нью-Мехико), поставили данный метод  оценки возраста под сомнение. Пульсар B1757-24 наблюдается вблизи оболочки сверхновой, при взрыве которой он, как полагают, родился. За счет несферичности взрывов  сверхновых нейтронные звезды обычно получают отдачу и движутся с большими пекулярными скоростями. Измерив  пространственное смещение пульсара B1757-24 за 7 лет, астрономы нашли скорость его движения – 560 км/с. С этой скоростью  пульсар мог удалиться от места  взрыва сверхновой до его современного положения за время, не меньшее, чем 40000 лет. Между тем, динамический возраст  пульсара составляет всего 17000 лет. Столь  сильное расхождение оценок не находит  объяснения в существующих теориях  излучения пульсаров. Однако выдвигалась гипотеза о том, что пульсар случайно оказался вблизи места взрыва сверхновой и не связан с ней своим происхождением. В 1970-х гг. были открыты периодические источники рентгеновского излучения – так называемые рентгеновские пульсары, свойства, излучения которых существенно отличаются от свойств радиопульсаров.

В настоящее время известно несколько сотен радиопульсаров с периодами от 0,033 до 4,0 с. Они  обозначаются чаще всего буквами PSR и цифрами, выражающими их экваториальные координаты.

У некоторых пульсаров  период удваивается за 1000 лет, у других это происходит медленнее – за 109 лет. Это время условно называют возрастом пульсара.

В отличие от радиопульсаров рентгеновские пульсары встречаются  только в двойных системах. У некоторых  радиопульсаров тоже наблюдается импульсное рентгеновское излучение и даже гамма-излучение, но совсем другой природы, чем у собственно рентгеновских  пульсаров.