На сайте 100500 рефератов в 150 категориях	Искать реферат
Рефераты на 5 с плюсом С нашим сайтом написать реферат проще простого

Звезды, их образование, развитие и виды

Категория: Физика, Астрономия

версия для печати

Страница: [1] [2]

Реферат на тему:

Зори, их образования, развитие и виды

Как рождаются звезды. Проблема звездообразования — одна из центральных в современной астрофизике. Звезды — самые распространенные во Вселенной объекты, из них состоят более крупные структурные образования — галактики. И вопрос о том, почему в разных регионах Вселенной вещество преимущественно формируется именно в звезды,при каких условиях и каким образом это совершается, не может не волновать астрономов. Тем более, что явления, которые происходят в процессе образования и умирания звезд, видимо, тесно связаны с глубочайшими проблемами строения и эволюции материи, в частности с явлениями, происходящими в мире элементарных частиц.

В современной астрофизике есть две основные концепции происхождениязрение. Одна из них, которая получила название «классической», исходит из того, что звезды образуются в процессе конденсации газа в холодных газопылевых комплексах, гигантских бесформенных клочковатую образованиях размерами во много десятков и сотен световых лет, состоящие главным образом из молекул водорода. Что касается пылинок, то они представляют собой мелкие твердые образования,что рассеянные в космическом пространстве и имеют достаточно сложную структуру, их центральную часть составляет тугоплавкая силикатное или графитовое ядро, на которое намерзших загрязненные льды. Как показывают наблюдения межзвездного поглощения света, размеры таких пылинок небольшие — от 0,1 до 1 мкм.

Формирование зрение начинается с того, что в газопылевом облаке илив какой ее части развивается так называемая гравитационная неустойчивость. Иными словами, в облаке происходит процесс нарастания возмущений плотности и скорости движения вещества, небольших отклонений этих физических величин от их средних значений для данного облака. Из теории следует, что однородное распределение вещества при наличии сил притяжения не может быть устойчивым.Вещество должно распадаться на отдельные сгустки. За одним из основных законов физики любая физическая система всегда стремится к такому состоянию, при котором ее потенциальная энергия минимальна. При образовании сгустков и их сжатии гравитационная энергия переходит в кинетическую энергию вещества, сжимается, которая в свою очередь может переходить в тепловую энергиюи излучаться. Таким образом, в результате процесса фрагментации и образования сгустков уменьшается потенциальная энергия.

Кроме гравитационной неустойчивости, в процессе фрагментации газовых облаков определенную роль играет так называемая термохимическая неустойчивость, возникающая в результате того, что скорость образования молекул внутри газопылевого комплекса и скоростьохлаждения газа за счет излучения этих молекул в радиодиапазоне отличаются друг от друга.

В дальнейшем образовании фрагменты в свою очередь делятся на еще более мелкие сгустки и так, пока в результате гравитационного сжатия плотность этих сгустков вырастет настолько, что в их центральных частях образуются зореподибни ядра — протозори,окруженные массивными оболочками, которые продолжают сжиматься.

Как показывают расчеты, в тех случаях, когда масса сгустка превосходит три массы Солнца, вещество оболочки свободно падает на ядро. Благодаря этому, масса таких про-

тозир быстро увеличивается, возрастает их светимость. В какой момент излучения протозори становится настолько сильным, что в результатенагревание оболочки и действия светового давления оболочка рассеивается в пространстве.

Высвобожденные от оболочек ядра некоторое время еще продолжают сжиматься и излучать довольно значительное количество энергии, которая выделяется за счет гравитационного сжатия. Температура в недрах протозори возрастает и, наконец, становится достаточным для возникновения термоядерной реакции.Протозоря становится звездой.

Такой, если не вдаваться в детали, наиболее популярной в современной астрофизике есть схема образования звезд из холодного газа в газопылевых комплексах. Подтверждается она астрономическими наблюдениями? Поскольку оболочки вокруг протозвезд, которые формируются, с большим количеством пыли, насквозь они не просматриваются и это гораздозатрудняет наблюдение начальной стадии формирования звезд.

Однако с развитием радио-и инфракрасной астрономии появилась некоторая возможность «заглянуть» в таинственные «звездные колыбели», поскольку пыль и газ прозрачны для этих электромагнитных излучений. В ряде районов выявлены компактные зоны радио-и инфракрасного излучения, которые истолковываются сторонникамиклассической концепции как зоны, где содержатся чрезвычайно молодые звезды, которых в оптическом диапазоне наблюдать еще нельзя.

Конденсационной концепции придерживаются большинство современных астрономов. Однако это обстоятельство само по себе еще не может быть окончательным доказательством ее справедливости. Тем более, что таких наблюдательных данных, которые подтверждали бы ее однозначно,пока не существует. Еще Галилей отмечал, что в науке мнение одного может оказаться правильным по мнению тысячи. Поэтому сейчас нельзя сбрасывать со счетов и другие точки зрения.

Во всяком случае в современной астрофизике существует еще одна концепция звездообразования, которое в течение ряда лет разрабатывает школа академика В. А. Амбарцумяна. По названию обсерватории,директором которой он является, эта концепция получила наименование Бюраканская. ее сторонники считают, что звезды образуются в результате распада на части более плотных, а возможно и сверхплотных объектов. Эти объекты могут быть остатками той «первобытной» вещества, из которого образовалась наша Вселенная.

В отличие от классической концепции Бюраканская в физическом иматематическом плане разработана не так подробно. Однако академик Амбарцумян считает, что-такое разработка заблаговременная, поскольку здесь речь идет о найпотаем-ниши космические процессы, по которым у нас еще очень мало фактов.

В споре двух концепций идет по сути не только о пути формирования зрение , но и о направленности эволюционных процессов во Вселенной вообще:идут ли они от разреженных состояний в плотных или, наоборот, — от плотных к разреженных?

Методические соображения. Различаются и те исследовательские программы, которых придерживаются сторонники противоборствующих концепций. Тогда как «классики» считают, что в основе разработки астрофизической теории должно лежать метод построения математических и физических моделей,даже при отсутствии необходимой полноты наблюдательных данных, «бюраканци» считают, что теория должна строиться только на основе фактов, а к созданию конкретных теоретических моделей следует приступать только тогда, когда данные наблюдений позволяют при построении теории обойтись практически без произвольных дополнительных предположений.

Следует отметить, что возникновениеразличных, иногда противоположных направлений в науке при решении сложных фундаментальных проблем и острых дискуссий между их сторонниками — вполне нормальное явление. К сожалению, острота полемики заставляет противоборствующие стороны

полностью отвергать концепции, противостоящие им. Однако только дальнейшие исследования могут показать, какая точка зрения ближек истине. И дискуссия о путях эволюционных процессов во Вселенной не является исключением. К тому же не исключено, что в бесконечном разнообразии Вселенной при одних условиях формирования новых космических объектов может происходить конденсационным путем, а при других — быть следствием распада.

Как было уже сказано, основная часть жизни подавляющего большинства зрение -это период, когда в их недрах происходит термоядерная реакция синтеза более тяжелых элементов из более легких. На этом этапе равновесие звезды поддерживается равновесием между давлением раскаленного газа в ее недрах, который стремится расширить звезду, и силами тяготения, стремящиеся ее сжать.

При этом, если термоядерные реакции в недрах звезды почему ускоряются ^поступление тепла из ее глубин к поверхности превышает теплоотдачу в мировое пространство, то температура в недрах звезды повышается, давление газа возрастает и звезда начинает расширяться. Центральная зона охлаждается, и термоядерная реакция приходит в норму. Наоборот, если теплоотдача в окружающее пространство оказывается выше, чем энерговыделение, то звезда начинаетохлаждаться, давление в ее недрах падал и силы тяготения начинают сжимать звезду. Благодаря этому недрах звезды разогреваются, термоядерная реакция ускоряется и тепловое равновесие, а заодно и баланс сил внутри звезды приходят в норму. Итак, звезды — это саморегулирующиеся системы, созданные самой природой.

Новый, по сути заключительный, период в существованиизвезды наступает тогда, когда ее основное ядерное топливо — водород полностью исчерпывается. В процессе термоядерной реакции в центральной части звезды образуется гелиевое ядро. Потом это ядро ??начинает сжиматься, а внешние слои — оболочка звезды — расширяться. Заря переходит в стадию

красного гиганта. В ее недрах по мере дальнейшего сжатия одни термоядерныереакции заслоняют другие с участием все более тяжелых элементов. И происходит это, пока не будут исчерпаны все термоядерные источники энергии.

Дальнейшая судьба умирающей звезды зависит от ее массы. Звезды, масса которых близка к солнечной или несколько превышает ее, превращаются в так называемые белые карлики, то есть в звезды с радиусами в сотни раз меньшерадиуса Солнца. Плотность вещества таких звезд намного превышает плотность солнечного вещества. В каждом кубическом сантиметре пространства белых карликов помещаются десятки и сотни тонн вещества.

Белый карлик — устойчивое образование. Его равновесие поддерживается, однако, внутренним давлением не обычного, а электронного газа, строящийся большим количеством свободныхэлектронов. Плотность этого газа вполне достаточно для того, чтобы прекратить гравитационное сжатие звезды. В таком Гави существенно проявляются квантовые эффекты, и физики навивают его «вырожденным». По этой причине и белых карликов нередко навивают «вырожденными звездами».

Температура поверхности самых горячих вырожденных карликов может достигать 50-100 тыс.кельвинов. Под тонкой атмосферой такой звезды расположена плотная масса, имевший до самого центра одинаковую температуру. Потери энергии на излучение в белых карликов сравнительно небольшие, поэтому такие звезды охлаждаются чрезвычайно медленно.

Типичным примером вырожденного карлика е спутник ярчайшей звезды земного неба — Сириуса — Сириус В. Кстати,Сириус В стал первым представителем класса вырожденных зрение, обнаруженным астрономами ...

Итак, звезды с массой, не превосходит 1,4 массы Солнца, после выгорания водорода превращаются в белых карликов. Если же масса звезды, которая завершает свой жизненный путь, больше 1,4 массы Солнца, то сжатие на стадии вырожденного карлика не останавливается, под действием сил тяготенияоно продолжается. Возникает так называемый гравитационный коллапс — безудержное падение вещества звезды к ее центру.

На этом этапе может произойти мощный взрыв звезды — уже известный нам вспышка сверхновой. При этом остаток звезды, взорвавшейся может образовать объект, в недрах которого под действием колоссального давления электроны окажутся «вдрукованимы» в протоны. Протоныпреобразуются в нейтроны.

Нейтронная звезда — компактное, чрезвычайно плотное тело диаметром всего около 15-20 км. Средняя плотность вещества таких звезд достигает чудовищной величины — 10м граммов в кубическом сантиметре. Это плотность ядерного вещества. Нейтронная звезда — это как увеличенное во много раз атомное ядро.

Страница: [1] [2]

версия для печати