рождения звезд

• April 28, 2024

Люди когда-то думали, что звезды вечны. Но теперь мы знаем, что у них есть жизненные циклы рождения и смерти. Вот история о том, как рождается подобная солнцу звезда.

Начните с гигантского молекулярного облака
Хотя мы можем думать о Солнце как о гигантском шаре горящего газа, его центр гораздо плотнее стали. Все же звезды сделаны в туманностей настолько разреженный, что в среднем на кубический сантиметр приходится всего 100 частиц - кубический сантиметр воздуха, которым мы дышим, примерно в 100 квадриллионов раз больше.

Кажется невероятным, что нечто столь существенное, как звезда, сделано из чего-то такого хрупкого, как туманность. Однако гигантские облака растянуты на расстояния в десятки световых лет. Поэтому, несмотря на то, что они тонкие, их общая масса может быть в миллион раз больше массы Солнечной системы. Доступно много материала, но что его формирует?

Гравитация, скульптор
Гравитация - это сила, которая превращает туманность в нечто достаточно плотное, чтобы сделать звезду. Гигантское молекулярное облако - хорошее место для звездообразования. Мало того, что у него есть богатый материал, это также достаточно холодно, чтобы атомы собрались вместе, чтобы сформировать молекулы, и в некоторых местах материя начала собираться вместе.

Сила гравитации зависит от массы, поэтому область с более высокой плотностью может втягивать в нее больше вещества, увеличивая его массу и, следовательно, гравитационное притяжение. За несколько миллионов лет туманность может разрушиться. Но вполне вероятно, что крах поможет. Существует множество возможных триггеров для звездообразования, например, ударные волны сверхновых, которые сдвигают вещество, образуя более плотные области.

Туманность не разрушается сразу. Более плотные области растут, и облако распадается. Вот почему звезды образуются в группах. Каждый фрагмент сворачивается индивидуально и является потенциальной звездой, чья масса выделит свою историю жизни. Звездное скопление Плеяды, показанное на изображении заголовка, является примером группы звезд, образовавшихся из одного и того же гигантского облака. Масса каждой отдельной звезды определяет, насколько она будет светиться, как долго она будет жить и как она умрет. У некоторых фрагментов не будет достаточно массы, чтобы сформировать звезды, но они могут стать коричневые карликиНеудачные звезды. [Фото предоставлено: Грег Хоган, EarthSky]

Фрагменты
Фрагменты нагреваются, вращаются и продолжают разрушаться.

Дело за пределами центрального региона имеет гравитационно потенциальная энергиякак вода, сдерживаемая плотиной. Когда он попадает в центр, потенциальная энергия становится кинетический (движение) энергии, и тепло выделяется.

Угловой момент мера вращения объекта с учетом его радиуса и скорости. Гигантские туманности вращаются очень медленно. Но момент импульса законсервированный - это означает, что фрагмент облака, имеющий меньший радиус, будет вращаться быстрее. Любимый земной пример - фигуристка, делающая вращение. Она начинает с вытянутыми руками. Если она притянет руки к телу, радиус вращения будет меньше, поэтому она будет вращаться быстрее без лишних усилий.

Поэтому, когда фрагмент разрушается, его вращение ускоряется. И вместо неправильной формы исходного фрагмента, вращение превращает его в более шаровидную форму.

Протостар
Фрагмент содержит плотную центральную область, которая становится протозвезды а потом звезда. То, что осталось, это пыль и газ. По мере вращения свободная пыль и газ выталкиваются в диск вокруг экватора протозвезды. Из протозвезды может образоваться не только звезда, но и планетная система. протопланетный диск.

Протозвезда растет за счет привлечения дискового материала. Поскольку его масса увеличивается, он продолжает сокращаться. Гравитационное сокращение выделяет много тепла. Горячий газ в ядре выталкивает наружу, действуя против силы тяжести. Поэтому, хотя первоначальный крах произошел сравнительно быстро, он замедляется по мере того, как протозвезда нагревается. Требуется около миллиона лет, чтобы температура достигла миллиона градусов по Цельсию, и этого недостаточно, чтобы стать звездой.

Большинство звезд, которые мы наблюдаем, основная последовательность звезды. Их тепло и свет происходят от ядерного синтеза водорода в их ядрах. Чтобы начать ядерный синтез, температура активной зоны должна составлять не менее 10 миллионов ° C (18 миллионов ° F).

Звезда родилась
Когда начинается синтез водорода, протозвезда - настоящая детская звезда. Но он должен взрослеть, прежде чем присоединится к основной последовательности.

В звезде главной последовательности существует баланс между внешним давлением тепла от ядерного синтеза в ядре и внутренней силой тяжести. Это называется гидростатическое равновесие, Звезде требуется некоторое время, чтобы закончить сжиматься, и этот баланс наступит.

Масса звезды не увеличивается после того, как произойдет ядерный синтез, потому что сильный звездный ветер сдувает материал диска. Фактически, в течение нескольких миллионов лет он полностью очищает пыльный диск.

Продолжительность жизни главной последовательности звезды зависит от ее массы. Подобные Солнцу звезды живут около 10 миллиардов лет, поэтому наше Солнце находится на полпути своей жизни.Красный карлик с половиной массы Солнца может прожить 80 миллиардов лет или более, что намного дольше, чем нынешний век Вселенной. Но у массивных звезд короткое время жизни. Звезда в десять раз больше массы Солнца длится всего 20 миллионов лет. Звезды остаются в главной последовательности, пока их водородное топливо не будет исчерпано.

Видео инструкция: Рождение новой звезды: невероятный голос Дианы заставил жюри аплодировать стоя (April 2024).