25_ Таинстве..

25. Таинственные светила
Какие бывают звёзды? Как рождаются, живут и умирают
звёзды?
(Эволюция звёзд. Конечный этап жизни звёзд разной массы:
белые карлики, нейтронные звёзды, чёрные дыры)
Первое, что мы замечаем на ночном небе - это
звёзды. В течение нескольких тысячелетий они
оставались самыми загадочными объектами. Понадобилось несколько
крупных открытий в физике, чтобы понять их природу. Звёзды находятся от
нас так далеко, что даже в самые мощные телескопы они видны как
светящиеся точки. Но если внимательно приглядеться, то станет заметно, что
звёзды имеют разный блеск, цвет и достаточно неравномерно распределены
по небу.
В процессе изучения звёзд стало понятно, что все они похожи на
Солнце. Солнце расположено к нам настолько близко, что мы смогли изучить
его в деталях. Главный «документ» любой звезды – своеобразный штрих-код
– это спектр. Спектр любой звезды испещрён тёмными линиями. Их
расположение вдоль спектра рассказывает астрономам о составе атмосферы
звезды.
Размер звезды в течение её жизни меняется, а, значит, изменяется и
количество тепла, приходящееся на каждый участок поверхности и
температура поверхности. Cуществует непосредственная связь между
размером, температурой и…цветом звезды. При расширении звезда
охлаждается и становится краснее, при сжатии – горячее и белее. Самыми
горячими являются бело-голубые звёзды.
Самая большая из обнаруженных астрономами звёзд находится в
Созвездии Возничего. Её диаметр больше солнечного в 2700 раз. Наряду со
сверхгигантами существуют звёзды сверхкарлики. Они имеют очень слабую
светимость и известны только потому, что являются ближайшими соседями
Солнца. Диаметр звезды Вольф 475 втрое меньше земного, а сверхкарлик
Лейтена в поперечнике всего 2000 км. Однако звёзды-супергиганты
зачастую являются «видимым ничто». Вещество звезды ε Возничего
разрежено в 680 тысяч раз больше, чем воздух, а плотность звезды Лейтена,
наоборот, очень велика, она в 140 миллионов раз больше средней плотности
солнечного вещества.
Звёзды, как и люди: рождаются, живут и умирают. Рождаются звёзды в
результате сжатия облаков газа и пыли. Вызвать сжатие может гравитация
ближайших звёзд или ударная волна от взрыва Сверхновой звезды.
Вся жизнь звезды зависит от исходной массы вещества, из которого
она сформировалась. Звезды-гиганты проживают свою жизнь быстро, в
течение миллионов лет, звёзды-карлики, живут дольше - несколько
миллиардов лет. Большинство протозвёзд, чья масса приблизительно равна
солнечной, зажигаются как звёзды. Если масса оказывается меньше, то
разогреваемый гравитацией газ постепенно остывает и звезда тускнеет. Такие
не родившиеся звёзды астрономы называют коричневые карлики. Возможно
в них, и в давно потухших звёздах заключена давно разыскиваемая
астрономами скрытая масса (тёмная материя).
Большую часть своей жизни звёзды проводят в стабильном состоянии.
В это время в их недрах происходят термоядерные реакции и одни вещества
превращаются в другие. Чем массивнее звезда, тем более разнообразный
набор химических элементов она производит в течение жизни в своих
недрах. Когда запас водорода в ядре, процесс горения перемещается в
сферическую оболочку. При этом звезда солнечного типа расширяется и
превращается в красного гиганта; более массивные звёзды становятся
красными и голубыми сверхгигантами. На конечном этапе эволюции
выгорания водорода в гелий, красный гигант плавно сбрасывает свою
оболочку, а в его недрах остаётся раскалённое ядро – звезда – белый карлик,
по размерам сопоставимый с размерами Земли. Расширяющаяся оболочка
превращается в планетарную туманность.
Для звезды-супергиганта с выгоранием гелия жизнь не заканчивается.
В её ядре последовательно протекают ещё несколько реакций, в ходе
которых ядро обзаводится оболочками, напоминающими луковую шелуху.
Но каждый новый слой шелухи выгорает быстрее и производит меньше
энергии. В конце - концов, дело доходит до железа, первого элемента, на
сгорание которого требуется больше энергии, чем при этом выделяется.
Звезда перестаёт удерживать баланс сил. Силы гравитации преодолевают
силы внутригазового давления и оболочки падают на ядро. Происходит
взрыв Сверхновой звезды.
Остаток Сверхновой становится нейтронной звездой или чёрной
дырой, в зависимости от исходной массы супергиганта. Эти звёзды обладают
мощной гравитацией. Нейтронная звезда, сжимаясь, уничтожает атомы и
образует шар из нейтронов. В черной дыре не выдерживают и нейтроны. Они
распадаются на составляющие их кварки. Нейтронные звёзды в процессе
сжатия ядра исходной звезды начинают сильно вращаться и испускают
короткие радиоволны. Поэтому их назвали пульсарами. Размеры таких звёзд
не превышают 20км. Гравитация чёрной дыры настолько сильна, что
преодолеть её не сможет даже свет. Поэтому астрономы обнаруживают
только те чёрные дыры, которые входят в состав двойной системы, где парой
чёрной дыре является звезда-супергигант. Когда чёрная дыра начинает
стягивать газ со своей соседки, он сильно разогревается и испускает
рентгеновские лучи. Возможно, чёрные дыры являются «мостами» в другие
Вселенные. Одно известно точно, всё, что оказывается вблизи них, исчезает
бесследно.
Оболочка Сверхновой звезды разлетается в клочья, образуя
туманности, напоминающие об этой катастрофе. В образовавшихся облаках
газа возникают химические элементы тяжелее железа. Звёзды, образующиеся
сегодня, содержат вещество из более раннего поколения звёзд. Часть
полученного таким образом вещества есть и в нас, так как наше Солнце
является сравнительно молодой звездой.
Фрагменты DVD
1.Все тайны космоса. Часть 1. Раздел 2. Галактика - Млечный путь (9мин.48с.-19мин.24с.)
.YORK FILMS OF ENGLAND, 2008.
2.Все тайн космоса. Часть 1. Раздел 6. Чёрные дыры (48мин.30с.-58мин.11с.)
.YORK FILMS OF ENGLAND, 2008.
Вопросы после изучения темы
1.Что такое звезда?
2.Почему звёзды, наблюдаемые на небе, имеют различную яркость и цвет?
3.Как рождается звезда и от чего зависит её «судьба»?
4.Как звёзды «заканчивают» свою жизнь?
5. Что остаётся на месте погибшей звезды?
Домашнее задание:
Найдите информацию о рекордах в мире звезд: самые большие и самые маленькие, самые
массивные и самые легкие, самые яркие и самые тусклые? Каков диапазон значений этих
характеристик, по сравнению с Солнцем? Какие самые маленькие и самые большие
температуры бывают на поверхности звезд?