Астрономический сайт

Загадки земли и вселенной

Конец жизненного пути звезды

Звезды

Большую часть своей жизни звезда находится на так называемой главной последовательности диаграммы цвет-светимость (диаграммы Герцшпрунга-Ресселла). Все остальные стадии эволюции звезды до образования компактного остатка занимают не более 10% от этого времени.

Именно поэтому большинство звёзд, наблюдаемых в нашей Галактике, — скромные красные карлики с массой Солнца или меньше. Дальнейшая судьба звезды полностью определяется её массой. Каков же будет срок жизни звезды? Иначе говоря, сколько времени она проведёт на главной последовательности? Ответить на данный вопрос не представляет труда, если знать механизм выделения энергии в звезде. Для звёзд главной последовательности это термоядерные реакции превращения водорода в гелий. Как известно из ядерной физики, освобождаемая при этом энергия равна примерно 0,1% от энергии покоя вещества Е = mс2 . Здесь m — масса вещества, с — скорость света. Соотношение Е = mс2 было установлено Альбертом Эйнштейном в 1917 г.


Газовый кокон вокруг умирающей звезды (белого карлика) в туманности Кошачий Глаз
Газовый кокон вокруг умирающей звезды (белого карлика) в туманности Кошачий Глаз

Таким образом, полный запас термоядерной энергии в звезде составляет 0,001 Мяс2, где Мя — масса ядра звезды, в котором и происходят термоядерные реакции (именно там создаются пригодные для них условия). Из наблюдений астрономы знают и скорость потери энергии звездой — её светимость (L). Для Солнца эта величина равна 4•1026 Вт.



Учитывая, что масса ядра звезды пропорциональна её полной массе (М), путём расчётов получаем приблизительное соотношение: продолжительность превращения водорода в гелий равна 10 M/L млрд. лет, где масса М и светимость L звезды выражены в массах и светимостях Солнца. Для звёзд с массой, близкой к солнечной, L = М4 (это следует из наблюдений). Отсюда находим, что время их жизни 10/М3 млрд. лет.


Теперь ясно, что звёзды с массой больше солнечной живут гораздо меньше Солнца, а время жизни самых массивных звёзд составляет «всего» несколько миллионов лет! Для подавляющего же большинства звёзд время жизни сравнимо или даже превышает возраст Вселенной (около 15 млрд. лет).


Теперь мы подошли к основному вопросу: во что превращаются звёзды в конце жизни и как проявляют себя их остатки? Звёзды разной массы приходят в итоге к одному из трёх состояний: белые карлики, нейтронные звёзды или чёрные дыры.





Страниц : 1