![]() |
|
сделать стартовой | добавить в избранное |
![]() |
Астрономия, Авиация, Космонавтика
Эволюция звезд |
Введение Понятие эволюции звезд Образование звезд, стадия гравитационного сжатия Эволюция на основе ядерных реакций Конечные стадии эволюции Заключение Список литературы Введение Подавляющее большинство звезд меняет свои основные характеристики (светимость, радиус) очень медленно. В каждый данный момент их можно рассматривать как находящиеся в состоянии равновесия — обстоятельство, которым мы широко пользовались для выяснения природы звездных недр. Но медленность изменений — это еще не означает отсутствие их. Все дело в сроках эволюции, которая для звезд должна быть совершенно неизбежной. Проблема эволюции звезд, несомненно, принадлежит к числу фундаментальнейших проблем астрономии. По существу, вопрос заключается в том, как рождаются, живут, «стареют» и умирают звезды. Эта проблема по самой своей сущности является комплексной. Она решается целеустремленными исследованиями представителей разных отраслей астрономии - наблюдателей и теоретиков. Ведь изучая звезды, никак нельзя сразу сказать, какие из них находятся в генетическом родстве. Вообще эта проблема оказалась очень трудной и несколько десятилетий совершенно не поддавалась решению. Постепенно вопрос о путях эволюции звезд прояснился, хотя отдельные детали проблемы все еще далеки от решения. Особая заслуга в понимании процесса эволюции звезд принадлежит астрофизикам-теоретикам, специалистам по внутреннему строению звезд и прежде всего американскому ученому М. Шварцшильду и его школе. Цель контрольной работы – рассмотреть эволюцию звезд. 1. Понятие эволюции звезды Эволюция звезд - изменение физических характеристик, внутреннего строения и химического состава звезд со временем. Важнейшие задачи теории эволюции звезд - объяснение образования звезд, изменения их наблюдаемых характеристик, исследование генетической связи различных групп звезд, анализ их конечных состояний. Поскольку в известной нам части Вселенной около 98-99% массы наблюдаемого вещества содержится в звездах или прошло стадию звезд, объяснение эволюции звезд является одной из наиболее важных проблем астрофизики. Звезда в стационарном состоянии - это газовый шар, который находится в гидростатическом и тепловом равновесии (т.е. действие сил тяготения уравновешено внутренним давлением, а потери энергии на излучение компенсируются энергией, выделяющейся в недрах звезды. &quo ;Рождение&quo ; звезды - это образование гидростатически равновесного объекта, излучение которого поддерживаются за счет собственных источников энергии. &quo ;Смерть&quo ; звезды - необратимое нарушение равновесия, ведущее к разрушению звезды или к ее катастрофическому сжатию. Для понимания эволюции звезд принципиальное значение имеет вопрос об источниках их энергии. Потери энергии на излучение с поверхности могут восполняться за счет охлаждения недр, выделения гравитационной потенциальной энергии при сжатии и ядерных реакций. Охлаждение и гравитационное сжатие способны, например, поддерживать светимость Солнца (масса г, светимость эрг/с) в течение ~ 107 лет, звезды с массой 30 и - в течение ~ 105 лет, а ядерные реакции соответственно ~ 1010 и ~ 106 лет.
Геологические данные свидетельствуют о том, что светимость Солнца была практически неизменной в течение ~ 109 лет. Отсюда следует, что основным источником энергии могут быть только ядерные реакции. Выделение гравитационной энергии может играть определяющую роль лишь тогда, когда температура недр звезды недостаточна для того, чтобы ядерное энерговыделение могло компенсировать потери энергии, и звезда в целом или ее часть должна сжиматься для поддержания равновесия. Высвечивание тепловой энергии становится важным лишь после исчерпания запасов ядерной энергии. Таким образом, эволюцию звезд можно представить как последовательную смену источников энергии звезд. Характерное время эволюции звезд слишком велико для того, чтобы можно было всю эволюцию проследить непосредственно. Поэтому основным методом исследования эволюции звезд является построение последовательностей моделей звезд, описывающих изменения внутреннего строения и хим. состава звезд со временем. Эволюционные последовательности затем сопоставляются с результатами наблюдений, напр., с Герцшпрунга-Ресселла диаграммой (Г.-Р.д.), суммирующей наблюдения большого числа звезд, находящихся на разных стадиях эволюции. Особо важную роль играет сравнение с Г.-Р.д. для звездных скоплений, поскольку все звезды скопления имеют одинаковый начальный хим. состав и образовались практически одновременно. По Г.-Р.д. скоплений различного возраста удалось установить направление эволюции звезд. Детально эволюционные последовательности рассчитываются путем численного решения системы дифференциальных уравнений, описывающих распределение массы, плотности, температуры и светимости по звезде, к которым добавляются уравнение состояния, законы энерговыделения и непрозрачности звездного вещества и уравнения, описывающие изменение химического состава звезды со временем. Ход эволюции звезды зависит в основном от ее массы и исходного химического состава. Определенную, но не принципиальную роль могут играть вращение звезды и ее магнитное поле, однако роль этих факторов в эволюции звезд еще недостаточно исследована. Химический состав звезды зависит от времени, когда она образовалась, и от ее положения в Галактике в момент образования. Звезды первого поколения сформировались из вещества, состав которого определялся космологическими условиями. По-видимому, в нем было примерно 70% по массе водорода, 30% гелия и ничтожная примесь дейтерия и лития. В ходе эволюции звезд первого поколения образовались тяжелые элементы (следующие за гелием), которые были выброшены в межзвездное пространство в результате истечения вещества из звезд или при взрывах звезд. Звезды последующих поколений сформировались уже из вещества, содержавшего до 3-4% (по массе) тяжелых элементов. Наиболее непосредственным указанием на то, что звездообразование в Галактике происходит и в настоящее время, является существование массивных ярких звезд спектральных классов O и B, время жизни которых не может превосходить ~ 107 лет. Скорость звездообразования в современную эпоху оценивается в 5 в год. 2. Образование звезд, стадия гравитационного сжатия Согласно наиболее распространенной точке зрения, звезды образуются в результате гравитационной конденсации вещества межзвездной среды.
Необходимое для этого разделение межзвездной среды на две фазы - плотные холодные облака и разреженную среду с более высокой температурой - может происходить под воздействием тепловой неустойчивости Рэлея-Тейлора в межзвездном магнитном поле. Газово-пылевые комплексы с массой , характерным размером (10-100) пк и концентрацией частиц ~102 см-3. действительно наблюдаются благодаря излучению ими радиоволн. Сжатие (коллапс) таких облаков требует определенных условий: гравитационная энергия связи частиц облака должна превосходить сумму энергии теплового движения частиц, энергии вращения облака как целого и магнитной энергии облака (критерий Джинса). Если учитывается только энергия теплового движения, то с точностью до множителя порядка единицы критерий Джинса записывается в виде: , где - масса облака, - температура газа в К, - число частиц в 1 см3. При типичных для современных межзвездных облаков температурах К могут сколлапсировать лишь облака с массой, не меньшей . Критерий Джинса указывает, что для образования звезд реально наблюдаемого спектра масс концентрация частиц в коллапсирующих облаках должна достигать (103-106) см-3, т.е. в 10-1000 раз превышать наблюдаемую в типичных облаках. Однако такие концентрации частиц могут достигаться в недрах облаков, уже начавших коллапс. Отсюда следует, что звездообразование происходит путем последовательной, осуществляющейся в несколько этапов, фрагментации массивных облаков. В этой картине естественно объясняется рождение звезд группами - скоплениями. При этом все еще неясными остаются вопросы, относящиеся к тепловому балансу в облаке, полю скоростей в нем, механизму, определяющему спектр масс фрагментов. Коллапсирующие объекты звездной массы называются протозвездами. Коллапс сферически-симметричной невращающейся протозвезды без магнитного поля включает несколько этапов. В начальный момент времени облако однородно и изотермично. Оно прозрачно для собств. излучения, поэтому коллапс идет с объемными потерями энергии, главным образом за счет теплового излучения пыли, которой передают свою кинетическую энергию частицы газа. В однородном облаке нет градиента давления и сжатие начинается в режиме свободного падения с характерным временем , где G - гравитационная постоянная, - плотность облака. С началом сжатия возникает волна разрежения, перемещающаяся к центру со скоростью звука, а т.к. коллапс происходит быстрее там, где плотность выше, протозвезда разделяется на компактное ядро и протяженную оболочку, в которой вещество распределяется по закону . Когда концентрация частиц в ядре достигает ~ 1011 см-3 оно становится непрозрачным для ИК-излучения пылинок. Выделяющаяся в ядре энергия медленно просачивается к поверхности благодаря лучистой теплопроводности. Температура начинает повышаться почти адиабатически, это приводит к росту давления, и ядро приходит в состояние гидростатического равновесия. Оболочка продолжает падать на ядро, и на его периферии возникает ударная волна. Параметры ядра в это время слабо зависят от общей массы протозвезды: По мере увеличения массы ядра за счет аккреции, его температура изменяется практически адиабатически, пока не достигнет 2000 К, когда начинается диссоциация молекул H2.
Современная астрофизика утверждает, что в процессе эволюции звезд происходит постепенное уплотнение и разогрев ядра. Когда температура его достигает ста миллионов градусов, начинается реакция синтеза трех ядер гелия в одно углеродное. Эта гелиевая вспышка длится недолго, но приводит к серьезным изменениям. Дальнейшая эволюция может пойти разными путями. Если масса звезды достаточно велика (в два-три Солнца примерно), гелиевое тело сбрасывает с себя оболочку. Ядро после катастрофического сжатия превращается или в «черную дыру», или в белого карлика, или в нейтронную звезду. Если сбрасывание вещества происходит быстро, вспыхивает сверхновая: блеск звезды возрастает в десять, а то и в сто миллионов раз, а потом медленно тускнеет в течение десятилетий. И вот оказывается, что догонский миф неоднократно упоминает о взрыве «по-толо»: когда люди были на Земле всего лишь год, звезда внезапно заблестела, а потом постепенно, в течение двухсот сорока лет блеск ее уменьшался. И дальше: содержимое «по-толо» извергалось в форме зерен «по»
1. Основные этапы развития и конструктивной эволюции техники в области самолетостроения
4. Строение и эволюция Вселенной
5. Мир Галактик (Галактики и звездные системы)
9. Эволюция биологических механизмов запасания энергии
11. Происхождение человека. Эволюция человека. Теории и гипотезы
12. Проблема происхождения и эволюции человека
13. Антропология: эволюция и адаптация
14. Великобритания (расширенный вариант реферата 9490)
15. Экономическая сказка-реферат "НДС - вражья морда" или просто "Сказка про НДС"
16. Налоги: типы, эволюция. Теория налогообложения
18. Эволюция обязательного экземпляра
19. Несколько рефератов по культурологии
20. Эволюция чувства свободы (по произведениям Пушкина)
21. Реферат по научной монографии А.Н. Троицкого «Александр I и Наполеон» Москва, «Высшая школа»1994 г.
26. Доказательство Эволюции (Шпаргалка)
27. Компьютерные технологии как фактор эволюции форм и методов обучения
28. Эволюция государственного и политического строя России
29. Психология труда (Обзорный реферат по психологии труда)
30. Несколько рефератов по Исламу
31. "Русский Тарзан" (реферат о российском пловце Александре Попове)
32. Ученье Гербера Спенсера об эволюции
33. История одного заблуждения (эволюция понятий "религия" и "философия")
34. Научный креационизм. Противоречия теории эволюции
35. Роль рынка в эволюции рекламы
41. Теории денег и их эволюция
42. Эволюция человека и его социальной структуры
43. Некоторые черты эволюции исламского правления в Иране за 20 лет
44. Природа и эволюция современного чеченского конфликта
45. Политическая эволюция южных штатов в период Реконструкции
46. Эволюция российской государственности: от сословно-представительной монархии к абсолютизму
47. Ранние этапы эволюции гоминид
48. Принципы социальной эволюции
50. Энергия и эволюция культуры
51. Эволюция exercice классического танца
52. Эволюция и ключевые понятия современного этикета
53. Происхождение и эволюция первобытного искусства
59. Духовная эволюция Пьера Безухова
60. Обзорный реферат по творчеству Ф.И. Тютчева
61. Эволюция философских взглядов Л.Н. Толстого
62. Новая модель эволюции вселенной
63. Общая теория эволюции и матрешечная парадигма строительства мироздания
64. Реферат - Социальная медицина (ЗДРАВООХРАНЕНИЕ КАК СОЦИАЛЬНАЯ СИСТЕМА ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ОБЩЕСТВА)
65. Реферат - Физиология (строение и функции гемоглобина)
66. США и Канада в АТР: набор рефератов
69. Эволюция кадрового менеджмента
73. Алгоритмическая загадка молекулярной эволюции
74. Творческая эволюция живой и «неживой» материи
75. Эволюция представлений о массе
77. Эволюция концепции доказательства
78. Эволюция представлений о ландшафте
79. Строение вселенной, эволюция вселенной
80. Эволюция вселенной. Рождение галактик
81. Происхождение и эволюция жизни
82. Эволюция и самоорганизация химических систем. Макромолекулы и зарождение органической жизни
84. Эволюция биологических механизмов запасения энергии
85. Эволюция взглядов о рождении звёзд
90. Эволюция правового статуса личности и его отражение в российской правовой науке
91. Диссиденты эволюции. Онейроидные состояния сознания
93. Как написать хороший реферат?
94. Эволюция памяти и понятия времени
95. Сборник рефератов о конфликтах
96. Роль рынка в эволюции рекламы
97. Интернет-эволюция пресс-релизов
99. Диалектика эволюции животного мира
100. Политогенез, "гомологические ряды" и нелинейные модели социальной эволюции