Как образуются звезды?
Ответы
Формирование звезд — очень интересный процесс. Звезды рождаются в туманностях.
Туманности на самом деле представляют собой облака пыли в межзвездном пространстве. Межзвездное облако обычно находится в гидростатическом равновесии, что означает наличие баланса между силой гравитации и давлением газа. Но если облако достаточно плотное и холодное, то сила гравитации будет преобладать над давлением газа, что приведет к гравитационному коллапсу облака.
- СТАДИЯ ПРОТОЗВЕЗДЫ. По мере того как облако продолжает схлопываться, центр скопления коллапсирует в плотное, гравитационно стабильное ядро, известное как протозвезда, которое нагревается по мере того, как продолжает сжиматься. Протозвезда растет за счет аккреции большего количества материала из окружающего молекулярного облака, поэтому ее ядро становится более плотным и горячим. Из-за сохранения углового момента этот материал движется по спирали к звезде и образует диск из материалов, которые вращаются вокруг звезды, медленно аккрецируя на звезду яркими вспышками, таким образом освещая окружающее облако.
Что-то вроде того, что показано на картинке. - НОВОРОЖДЕННАЯ ЗВЕЗДА. С каждым всплеском аккреции звезда становится все горячее и массивнее. Наступает момент, когда температура поднимается настолько, что начинается ядерный синтез. Сначала звезда может сжигать только дейтерий, но по мере нагревания она сжигает водород, как и наше Солнце. Теперь звезда начинает сиять довольно ярко, и излучение звезды препятствует дальнейшей аккреции материала на звезду и может даже рассеять оставшийся материал в диске, который все еще окружает звезду.
Как только в звезде начинается ядерный синтез водорода в гелий, мы говорим, что звезда родилась.
Водородный синтез является естественным источником энергии для большинства звезд. Звезды продолжают слияние более легких элементов с более тяжелыми, пока не достигнет атомного номера железа. В этот момент силы отталкивания сильнее, и синтез становится эндотермическим процессом, требующим энергии.
Элементы тяжелее железа образуются только при взрывах сверхновых.
Источники - Google картинки
Звезды образуются из газовых облаков (туманностей). У газа есть сила тяжести, поэтому, когда газ начинает уплотняться из-за турбулентности, он становится более плотным в определенных областях, и, таким образом, общая сила тяжести на квадратный метр увеличивается в этой области. Это, в свою очередь, «притягивает» больше окружающих газов, и, таким образом, размер этого пучка газа увеличивается по мере того, как газовое облако схлопывается.
Когда размер этого газового пучка становится достаточно большим, давление в центре становится настолько большим, что он начинает нагреваться. Этот теплый центр — то, что однажды станет звездой.
Когда он достигает зрелости, тепло и давление в центре становятся настолько большими, что происходит ядерный синтез, в результате которого образуются более тяжелые элементы, такие как водород, вплоть до железа, когда ядро звезды разрушается само по себе.
Это, в свою очередь, может вызвать пульсацию звезды, если этот процесс не будет устойчивым/последовательным, что, в свою очередь, приведет к тому, что она потеряет свои внешние слои.
Когда все внешние слои сброшены, остается только чрезвычайно горячее ядро или, скорее, белый карлик. Наше Солнце, скорее всего, постигнет такая участь. В конце концов, из-за отсутствия топлива этот белый карлик остынет и «исчезнет», если только он не станет достаточно большим, чтобы давление электронов не могло удержать ядро от дальнейшего коллапса.
Однако, если эта звезда находится в двойной системе, она будет «воровать» газы у других звезд рядом с ней из-за того, что у нее так много массы, которая уплотнена на такой небольшой площади. Это будет продолжаться до тех пор, пока не образуется новая, где внешние слои газа, «украденные» у ближайших звезд, выбрасываются из ядра из-за взрыва ядерного синтеза.
Иногда белые карлики выбрасывают столько этих газов, что полностью взрываются, что мы знаем как сверхновую.
В очень больших звездах звезда будет продолжать формировать более тяжелые элементы, чтобы поддерживать ядро от коллапса, однако, когда она больше не может образовывать более тяжелые элементы, ядро «оголяется» и может уменьшиться от нескольких тысяч миль в диаметре до всего лишь несколько миль. Внешний слой сначала разрушается вместе с ядром, но затем восстанавливается из-за огромной энергии, которая высвобождается и яростно выбрасывается наружу.
Когда возникает эта сверхновая с достаточно большим ядром (от 1,4 до 3 солнечных масс), коллапс продолжается еще дальше, где давление становится настолько большим, что электроны и протоны объединяются, образуя нейтроны. Официально у вас теперь есть нейтронная звезда, которая, как и белый карлик, очень плотная, но довольно маленькая, с большим количеством массы, спрессованной в небольшой области. Однако нейтронная звезда имеет гораздо большую массу, которая намного плотнее сжата.
У них также есть чрезвычайно мощные магнитные поля, которые ускоряют атомные частицы вокруг их полюсов, которые производят мощный луч, который мы можем наблюдать как пульсирующий свет, когда он направлен прямо на Землю. В этом случае мы бы назвали его пульсаром.
Если при вспышке сверхновой масса ядра превышает 3 массы Солнца, происходит дальнейший коллапс, когда ядро коллапсирует в черную дыру. Из-за чрезвычайно большого количества массы, спрессованной в бесконечно малую область (сингулярность), гравитация становится настолько большой, что даже свет не может от нее ускользнуть. Вот почему мы не можем видеть их напрямую, однако, если это событие произойдет в двойной звездной системе, черная дыра будет воровать газы у окружающих звезд, которые затем окружат черную дыру, и поскольку газы нагреты до чрезвычайно высокой температуры температурах, при которых они испускают рентгеновские и гамма-лучи, которые мы затем можем обнаружить, чтобы подтвердить существование черной дыры.
По мере того, как черная дыра «всасывает» все больше материи, гравитация увеличивается, и, таким образом, площадь, на которую действует ее гравитация, увеличивается в размерах. Площадь воздействия велика, однако существует предел расстояния от ядра, на котором свет все еще может избежать гравитационного притяжения. Этот «порог» называется горизонтом событий. Как только вы подойдете ближе, ничто не сможет избежать притяжения.
Если оглянуться назад на новую и сверхновую, у вас возникает эффект феникса. Поскольку при смерти этих звезд элементы, из которых они состояли, распространяются на остальные окружающие системы, что в конечном итоге приведет к рождению новых звезд и планетарных систем, которые, в свою очередь, будут следовать тому же жизненному циклу.