Образование звезд

Размещено на http://www.allbest.ru/

Первые звезды родились примерно в то же время, что и первые галактики. В нашу эпоху звезды образуются из молекулярных облаков -- огромных скоплений молекулярного газа, имеющегося в галактических дисках. Эти облака, нередко содержащие массу миллиона Солнц, гораздо плотнее и холоднее окружающего их межзвездного газа. Звездные «инкубаторы» в близлежащих молекулярных облаках типа туманности в созвездии Орла, изображенной на первом кадре рисунка 1, обеспечивают среду, в которой мы можем наблюдать процесс образования звезды в действии.

Рис. 1

На первом этапе образования звезды из центральных областей молекулярных облаков (схематически изображенных на первом кадре) конденсируются протозвезды. В результате коллапса центра молекулярного облака возникает центральная протозвезда, окруженная диском, который изображен здесь в виде компьютерной модели (второй кадр). Этот диск начинается с большого количества массы и создает спиральные волны плотности (третий кадр), которые притягивают к звезде еще большее количество газа. По истечении нескольких сотен тысяч лет оставшееся вещество диска может породить новую планетарную систему (схематически изображенную на четвертом кадре).

Звезды рождаются в результате коллапса центральных областей молекулярного облака -- небольших сгустков, рассеянных по гораздо большему объему облака. Эти центральные области пронизаны магнитными полями, обеспечивающими жизненно важный источник давления, которое удерживает центральные области от гравитационного коллапса. Однако центральные области не могут существовать в таком виде неопределенно долго. Магнитные поля постепенно движутся наружу, а центральные области становятся все более плотными. Как только магнитные поля покидают центр, он становится слишком плотным и тяжелым, чтобы продолжать свое существование, тогда и приходит время для быстрой фазы коллапса. Вскоре, после того как начинается неизбежная коллапсическая катастрофа, в самом центре коллапса возникает небольшая, существующая благодаря давлению, протозвезда. Из этого звездного семечка вырастет настоящая звезда.

Центральные области молекулярного облака, из которых рождаются звезды, никогда не пребывают в состоянии полного покоя: они чрезвычайно медленно вращаются, совершая около одного поворота в миллион лет. Это медленное вращение придает системе существенный кинетический момент. Чтобы сохранить его значение, в момент коллапса центр молекулярного облака должен вращаться еще быстрее. В результате не вся его масса уходит непосредственно в рождающуюся звезду. Значительная часть вещества собирается вокруг образующейся звезды в виде сопутствующего околозвездного диска, размер которого примерно равен размеру нашей Солнечной системы. Этот небулярный диск, состоящий из газа и пыли, создает среду, весьма благоприятствующую образованию планет.

В фазу основного коллапса центральную протозвезду и ее небулярный диск окружает направленный внутрь газопылевой поток. Эта падающая оболочка достаточно плотна, чтобы почти полностью закрыть внешний вид образующейся звезды. Исходное видимое излучение, испущенное центральной звездой, перерабатывается так, что образующиеся звезды можно наблюдать лишь в инфракрасной части спектра, невидимой для человеческого глаза. По этой причине по-настоящему образующиеся звезды однозначным образом распознали только в восьмидесятые годы двадцатого века, когда их открытие стало возможным благодаря успехам, которых достигла инфракрасная технология.

По мере эволюции протозвезды увеличивается как ее масса, так и мощность излучения. Образующаяся звезда создает сильный звездный ветер, который пробивается сквозь плотную завесу газа, падающего на ее поверхность. Совершив первый прорыв, этот направленный наружу поток собирается в узкие струи, но большая часть газа, текущего вблизи звезды, по-прежнему направлена в центр. Однако постепенно поток, направленный наружу, расходится раструбом и начинает расчищать завесу падающего вещества. Со временем звезда начинает выходить из центра окружающего ее молекулярного облака. В конце концов, поток, направленный наружу, полностью отделяет молодую солнечную систему от ее родительского центра -- родилась новая звезда. В течение следующих нескольких миллионов лет эта новая солнечная система сохраняет свой околозвездный диск, в котором планеты медленно собираются в иноземные миры.

Несмотря на то, что новорожденные звезды светят очень ярко, изначально они не обладают нужной внутренней конфигурацией, которая позволила бы им генерировать энергию в процессе термоядерного превращения водорода в гелий. В начале своей жизни звезды извлекают большую часть своей энергии из гравитационного сжатия. Когда звезда сжимается, ее центр нагревается, в результате чего, в конце концов, начинается горение водорода. Начало непрерывных реакций ядерного синтеза знаменует собой завершение образования звезды.

Человечество пока не может проникнуть внутрь звезд и сказать достоверно, какова их природа. Исследователи изучают звезды, наблюдая лишь их внешние проявления: размеры и светимость. Остальные параметры и процессы, происходящие внутри звезд, рассчитываются косвенными методами, т.е. с помощью математики и компьютерного моделирования.

Звезда представляет собой огромных размеров шар, который состоит из раскаленного до высокой температуры газа. Как известно, любой газ имеет свойство быстро расширяться, чтобы занять определенный объем. Любой газ обладает определенным давлением. Сила давления газа направлена на расширение звезды. Но звезда не расширяется, потому что внешние ее слои противодействуют силе давления газа и силой тяжести уравновешивают последнюю. звезда образование протозвезда

В ядрах звезд происходят постоянные термоядерные реакции, в результате которых выделяется огромное количество энергии. Она передается от одного слоя звезды к другому в направлении от ядра к внешнему слою. Но лучи звезды покидают ее и уходят в межзвездное пространство не сразу. Им нелегко вырваться за пределы оболочек. Лучи много раз меняют направление движения внутри звезды прежде, чем выйдут в межзвездное пространство.

Ядро звезды излучает сверхкороткие и короткие волны, которые, прорываясь к внешним слоям, становятся длиннее. Исключение составляют рентгеновские волны и гамма-лучи, которые, рождаясь в ядре, не меняют своей длины.

По расчетам исследователей температура в ядрах звезд может колебаться от 10 до 30 миллионов градусов в зависимости от их размеров.

Исходя из знаний о химическом составе звезд, ученые предположили, что основу для появления новых звезд составляет межзвездный газ, в состав которого входят водород (67%), гелий (28%), кислород, углерод, азот и некоторые другие химические элементы (5%).

Газ в межзвездном пространстве распределен неравномерно. В плоскости Галактики наблюдаются скопления межзвездного газа, большое количество которого сосредоточено в спиральных рукавах Галактики. В таких газовых облаках плотность межзвездного газа значительно больше, чем на других участках межзвездного пространства, и составляет приблизительно 100 атомов на кубический сантиметр, в то время как в других участках межзвездного пространства плотность газа всего 1 атом на кубический сантиметр. При этом температура газового облака низкая - менее 200 градусов Цельсия. Эти условия способствуют тому, что атомы газа начинают объединяться в молекулы. В 1970 году ученым удалось увидеть в межзвездном пространстве молекулы водорода, а позже и воды, аммиака, формальдегида, этилового спирта и аминокислот глицина.

Таким образом в межзвездном пространстве возникают молекулярные облака, масса вещества в которых приближается к массе Солнца, температура который всего 1-2 градуса выше нуля. Под действием гравитации вещество начинает сжиматься, его плотность возрастает, происходит коллапс и вспышка новой звезды.

Молекулярное облако наблюдается в южной части Млечного пути. Его масса равна массе пяти тысяч солнц. Название облака Угольный Мешок. Подобные молекулярные облака обнаружены в созвездиях Тельца, Змееносца и Ориона.

Размещено на Allbest.ru