Эволюция зрение.
1. Стадия протозорі и главной последовательности. Как показывают исследования, в межзвездной среде есть протяжные газово-пылевые комплексы с массами в тысячи и десятки тысяч масс Солнца, размерами 10-100 пк 30-300 св. Р. и температурой несколько десятков кельвінів. Такие комплексы гравитационное неустойчивые и со временем дробятся на отдельные фрагменты. Именно из таких фрагментов в результате гравитационного сжатия образуются протозорі.
В начале процесса формирования протозорі пылевые частицы и газовые молекулы падают к центру тучи, потенциальная энергия гравитации переходит в кинетическую, а кинетическая, в результате столкновений частиц, - в тепловую. Таким образом, значительная часть гравитационной энергии сжимания тратится на нагревание вещества. Газ и пилинки быстро трансформируют эту энергию в инфракрасное излучение, которое свободно оставляет газово-пылевой комплекс. Поэтому протозорі являются мощными источниками инфракрасного излучения.
В процессе формирования ядра со значительно большей плотностью, чем в окружающей туче, протозоря становится непрозрачной для собственного инфракрасного излучения, и температура ее недр начинает стремительно расти. Энергия от центральных к внешним зонам переносится путем конвекции.
Когда температура ядра достигает нескольких миллионов кельвінів, включаются первые термоядерные реакции "выгорания" лития, бериллию, бору. Но газового давления, которое существует при таких температурах, недостаточно для прекращения сжимания.
И только через сотни миллионов лет для будущих карликовых зрение, когда температура в центре в процессе дальнейшего сжимания достигает приблизительно 10 млн. К, начинаются термоядерные реакции превращения водорода на гелий с выделением огромного количества энергии. Отныне сила газового давления, которое поддерживается высокой температурой, уравновешивает силы гравитации, и сжимание прекращается. Протозоря достигает состояния гравитационного равновесия и превращается в молодую зарю, которая в соответствии со своей массой и світності занимает определенное место на главной последовательности диаграммы спектр-світність.
Что большая масса новорожденной зари, то высшая температура в ее недрах а следовательно, и на поверхности, больше ее світність и тем выше она располагается на главной последовательности. Заря находится на ней до тех пор, пока весь водород в центральных ее частях не превратится в гелий и не образуется гелиевое ядро. Для Солнца этот процесс длится 10 млрд. Лет, а для зари массой М
лет
Например, для голубого гиганта с массой в 17 раз больше солнечной и температурой на поверхности 28 000 К время пребывания на главной последовательности равняется 8 млн. Лет, а для красного карлика с массой 0,5 солнечной и температурой поверхности 3 000 К - 80 млрд. Лет.
Таким образом, на главной последовательности заря проводит основную часть своей "жизни", срок которой определяется ее начальной массой. Массивная голубая заря с большими запасами водородного топлива живет на"^ много менее времени, чем маленький красный карлик с его мизерными запасами. Ведь интенсивность термоядерных реакций в недрах массивной зари намного более высока, чем у холодного красного карлика.
2. Отход зари от главной последовательности. Как уже известно, после выгорания водорода в центре зари вокруг гелиевого ядра образуется тонкий сферический энерговыделяющий слой. Он разделяет зарю на две зоны - выгоревшее ядро и внешнюю оболочку. Физические процессы в двух зонах зари разворачиваются по-разному.
По мере исчерпания водорода эта прослойка каждый раз дальше отодвигается от центральной зоны, увеличивая размеры и массу ядра.
Красные гиганты. В очень толстой оболочке зари энергия путем конвекции переносится к поверхностным слоям. Мощные конвективные течения выносят в атмосферу продукты сгорания в частности углерод и другие, которые, переходя в молекулярное состояние, интенсивно поглощают излучение из глубин, из-за чего атмосфера становится непрозрачной. Под действием значительного давления излучения изнутри оболочка начинает разбухать, достигая сотен и даже тысяч радиусов Солнца толщиной. Для зари с массой Солнца такой процесс начинается, когда масса гелиевого ядра достигает 0,4Мu.
Через громадные размеры поверхности температура зари постепенно снижается, и она, передвигаясь справа поперек главной последовательности, постепенно смещается в правый верхний угол диаграммы спектр-світність. При этом зори-гиганты класса В4-О с массой свыше 10Мu превращаются у сверхгигантов, зори классов А5-Б5 с массой 2,5-10Мu становятся гигантами, а зори более поздних спектральных классов и меньшей массы например, Солнце становятся субгигантами.
Но в конце концов слой энерговыделения отодвигается так далеко от ядра, что через низкую температуру водородные реакции значительно уменьшают свою интенсивность. Теперь температура и давление в ядре не могут поддерживаться на уровне, необходимому для противодействия силе гравитации, оно начинает сжиматься, а температура в нем за счет энергии гравитационного сжатия растет. В центре образуется очень плотная горячая область из гелия с небольшими примесями более тяжелых элементов. Дальнейшее развитие событий зависит от начальной массы зари.
Маломассивные зори с массой 1,4Мu, как наше Солнце и меньше его, образуют углеродно-кислородное ядро, которое находится внутри красного гиганта. Протяжная оболочка гиганта гравитационное очень слабо связанная с ядром. Под действием давления излучения изнутри она или постепенно стекает в пространство, или через 10-20 тыс. Лет отделяется от ядра в виде планетарной туманности, расширяясь со скоростью до 20 км/с. Горячо гелійове ядро, которое осталось, становится белым карликом - компактным объектом с размерами, которые в зависимости от массы могут быть даже меньшими от размеров Земли в десятки раз. Его вещество находится в особенном состоянии, которое имеет название вырожденного газа и имеет целый ряд интересных свойств, одной из которых есть независимость давления от температуры. Давление останется высоким, даже если температура вещества упадет к абсолютному нулю. Белый карлик находится в состоянии гравитационного равновесия, поскольку давление вырожденного газа уравновешивает силы гравитации. Плотность вещества белых карликов может представлять от 1 кг/см3 до 100 т/см3. На диаграмме спектр-світність белые карлики занимают левый нижний угол, где размещенные зори очень малой світності и с высокой температурой на поверхности.
Таким образом, диаграмма спектр-світність приобретает глубокое физическое содержание, потому что, демонстрируя зависимость звездных характеристик температура на поверхности и в ядре, світність, время жизни от начальной массы зари, дает возможность проследить весь ее жизненный пи лях от роду до "смерти".
По-другому проходит заключительный этап эволюции массивных зрение. В зависимости от конечной массы ядра, которое образуется после исчерпания всех возможных видов термоядерного топлива, они могут закончить свой жизненный путь или в виде нейтронной звезды, или вспышкой сверхновой зари, или в виде черной дыры.