Звезда — это небесное тело, излучающее свет. Этим она отличается от планет, комет, спутников и туманностей, которые освещаются на небе Солнцем или близлежащими звездами.
Вещество, из которого состоят звезды на небе, это раскаленный газ — плазма.
Самая высокая температура на поверхности этого массивного газового шара достигает ста пятидесяти тысяч градусов. (Речь идет о поверхности образовавшегося белого карлика).
Каким образом астрономы знакомятся с этими небесными объектами?
При помощи наблюдений астрономы прежде всего определяют массу, радиус и температуру на поверхности. Хотя недра звезд мы и не видим, но нам известно, что они состоят из плазмы.
Температура измеряется с помощью анализа излучения, исходящего с поверхности этого небесного тела. Из недр звезд не может вырваться ни один фотон, поэтому с «внутренностями» мы никогда непосредственно не знакомимся.
И все же человек способен точно рассчитать температуру в любой точке в глубинах этого космического тела. Так, например, в центре Солнца температура достигает тринадцати миллионов. Более трех миллиардов достигает температура в недрах звезд с самой большой массой.
Состав
Звезды на небе — это огромные и в то же время простые системы элементарных частиц.
Состав звезд: 73% — состоят из водорода, 25% — из гелия, 2% — другие элементарные частицы.
Космический газовый шар средней величины построен из невероятно большого количества нуклонов (протоны и нейтроны), которое можно выразить цифрой с пятьюдесятью семью нулями.
Количество нуклонов нашего Солнца в триста тысяч раз превышает количество нуклонов, из которого состоит Земля. Количество вещества в этом теле и массу выражает количество нуклонов из которых оно складывается.
Несмотря на то, что Солнце как система по размерам во много раз превышает Землю, все же оно намного проще нашей планеты по составу. Именно такой химический состав Солнца обеспечивает эволюцию человечества.
Земля, как и остальные планетные тела, состоит из пород, порода — из кристаллов, кристаллы — из молекул, молекулы — из атомов, атомы — из ядра и электронов.
Звезды на небе построены лишь из ядер и электронов. Именно из-за простого состава простым является определение температуры, массы, давления и химических элементов в любой точке внутри. Но рассчитать те же самые характеристики Земли мы пока не умеем.
Стоит отметить тот факт, что астрономы знакомы с недрами далеких звезд лучше, чем с недрами планеты, на которой мы живем.
Свойства и поведение плазмы в настоящее время достаточно хорошо изучены: известно, например, что давление в плазме тем выше, чем она горячее и плотнее. В то же время давление в определенной точке внутри равно весу всех слоев, находящихся над этой точкой.
Если давление плазмы повышается, то звезда расширяется, в противном случае она сжимается.
Даже самые маленькие обладают массой, примерно в десять тысяч раз превышающей массу Земли.
Самые крупные звезды на небе обладают массой в миллионы раз большей, чем масса Земли.
Размеры
Размеры звезд на небе могут быть самые разные.
Белые карлики по своим размерам равны Земле, в то же время их плотность примерно в миллион раз превышает плотность земли.
Самые маленькие звезды, которые приходилось наблюдать — нейтронные. По объему они в сто миллионов раз меньше Земли. Чтобы в такой маленький объем могла вместиться громадная масса, не уступающая массе обычных нейтронные должны обладать фантастической плотностью. Вещество этих объектов состоит только из нейтронов. Их наблюдают как пульсирующие источники радиоизлучения и называют пульсарами.
Нейтронные звезды на небе — пульсары имеют массу несколько раз больше массы Солнца.
Эволюция или развитие
Эволюция звезды представляет собой постепенное повышение температуры в ее недрах.
Эволюция начинается с темно газо-пылевой туманности глобулы, температура которой повышается и со временем может дойти до ядра, состоящего из железа, с температурой три с половиной миллиарда. Далее гравитация начинает сжимать глобулу в протозвезду как завершающий этап формирования.
Масса
Если масса звезды меньше 0,08 MQ (MQ — масса Солнца), температура в ее недрах не достигает уровня, необходимого для сгорания водорода. Так, например, небесный объект с массой 0,06 MQ нагревается при помощи сил гравитации до температуры всего лишь до 2,5 миллионов градусов, что недостаточно для превращения водорода в гелий. Такой газовый шар способен жить лишь за счет сил гравитации. Спектр его излучения — преимущественно инфракрасный. Когда сила гравитации перестанет сжимать звезду (становится полностью вырожденным веществом), она теряет источник энергии. Вследствие этого шар остывает и превращается в черного карлика.
Если масса находится в пределах от 0,08 MQ до 4,0 MQ, то туманность превращается в легкую звезду. К группе легких звезд желтых карликов принадлежит и наше Солнце. Температура в недрах может достигать нескольких сотен миллионов градусов. Это означает, что в них не происходят все термоядерные реакции.
Более тяжелые звезды группы (от 1,4 MQ ДО 4,0 MQ) называются красным гигантом. В продолжении своей жизни и прежде всего в преклонном возрасте они избавляются от большей части своей плазмы, выбрасывая ее в межзвездное пространство. Результатом последнего выброса плазмы является планетарная туманность.
Красный гигант состоит из массивного вырожденного ядра земного диаметра и огромной редкой плазменной оболочки конвективной зоны.
Глобула или газо-пылевая туманность имеющая очерченные границы и высокую плотность, масса которой составляет 4,0 MQ-8,0 MQ, эволюционирует в массивную звезду, ядро которой нагревается до температуры свыше трех миллиардов градусов.
Остаток эволюции — нейтронное космическое тело
Ученые уже посчитали когда и как потухнет Солнце и закончит свою эволюцию.
По состоянию на сейчас термоядерная реакция на Солнце израсходована на 50% в течении 5 млрд лет, следовательно Солнце не потухнет еще 5 млрд лет.
После того как полностью будут исчерпаны ядерные реакции Солнце под влиянием гравитации коллапсирует в шар диаметром примерно 20-30 километров.
В результате этого плотность коллапсировавшего ядра станет огромной: 10 15 — 1017 кг/м3, то есть 1012-1014 г/см3. При столь большой плотности вещество способно существовать лишь в виде нейтронов, потому что все протоны в ядрах, соединившись с электронами, превратились в нейтроны. Образуется нейтронная звезда на небе.
При гравитационном коллапсе ядро газового шара сосредотачивает в себе магнитные силовые линии. Поскольку их количество не изменилось, а они были всего лишь сжаты на маленькой поверхности нейтронной звезды, интенсивность магнитного поля на поверхности резко возрастает при коллапсе ядра. Нейтронная звезда при коллапсе начинает быстро вращаться. Магнитное поле нейтронной уносит с собой множество электронов, которые светятся всякий раз, когда двигаются по направлению к нам. Излучение нейтронной звезды (прежде всего в диапазоне радиоволн) напоминает мигающий свет на машине скорой помощи. Излучение нейтронных тел пульсирует, и по этой причине их называют также пульсарами.
Согласно исследованиям, которые провели астрономы, в нашей Галактике должно находиться свыше миллиона пульсаров.
До сих пор мы говорили только о ядре, которое вследствие коллапса превращается в нейтронный пульсар. Слои оболочки, потерявшие опору, находятся на высоте сто тысяч километров над нейтронной звездой, но это продолжается всего лишь несколько секунд. В мощном гравитационном поле нейтронной звезды слои оболочки красного гиганта падают, подобно гигантскому стремительному водопаду на поверхность. При падении на нейтронный шар богатая водородом плазма оболочки гиганта сильно нагревается, в результате чего в ней в ничтожно короткое время происходят различные термоядерные реакции.
Собственно, речь идет о невероятно большой «водородной бомбе», разбросавшей всю плазму в окружающее межзвездное пространство. Взрыв — его называют сверхновой — столь грандиозен, что разбросанные вокруг нейтронного пульсара слои оболочки можно наблюдать спустя столетия.
Примером может послужить сверхновая в созвездии Тельца. Световое излучение этого процесса достигло Земли и было записано китайскими и арабскими астрономами в 1054 году. Сейчас определено, что нейтронная звезда пульсирует не только в диапазоне радиоволн, но также в видимом инфракрасном спектре, в диапазоне рентгеновском и дает космическое гамма излучение. Расширяющаяся плазма этой сверхновой — туманность, которая названа Крабовидной. Сейчас «Крабовидная туманность» в виде продолговатого пятна хорошо видна в бинокль.
Таким образом, звезды на небе представляют небесные светила имеющие различные «внеземные» характеристики и свойства.
