ساختار درونی خورشید و ستارگان دنباله اصلی. تکامل ستارگان جرم ستاره

کتاب کار نجوم پایه یازدهم برای درس شماره 25 (کتاب کار) - تکامل ستارگان

1. بر اساس داده های داده شده در جدول زیر، موقعیت ستارگان مربوطه را در نمودار هرتزسپرونگ-راسل علامت گذاری کنید (شکل 25.1)، و سپس جدول را با مشخصات از دست رفته تکمیل کنید.

رسم موقعیت ستارگان در نمودار با استفاده از مثال خورشید نشان داده شده است. ستارگان را در محل تقاطع مختصات درخشندگی و دما رسم می کنیم.

2. با استفاده از نمودار Hertzsprung-Russell (شکل 25.1)، رنگ، دما، نوع طیفی و قدر مطلق ستارگانی را که روی دنباله اصلی قرار دارند و دارای درخشندگی (در درخشندگی خورشید) برابر با 0.01 هستند، تعیین کنید. 100; 10 LLC. داده های به دست آمده را در جدول وارد کنید.

3. توالی مراحل تکامل خورشید را نشان دهید:

الف) خنک شدن کوتوله سفید؛
ب) متراکم شدن توده های گاز و غبار.
ج) فشرده سازی به یک پیش ستاره.
د) فشرده سازی گرانشی غول سرخ.
ه) مرحله ثابت (منبع تابش - واکنش گرما هسته ای)؛
ه) یک غول قرمز با هسته هلیوم در حال گسترش.

ب - ج - د - د - ف - الف

4. هنگام مطالعه جرم ستارگان و درخشندگی آنها، مشخص شد که برای ستارگان متعلق به دنباله اصلی، در فاصله زمانی، درخشندگی (L) یک ستاره متناسب با توان چهارم جرم آن است: L~M 4 . محاسبات لازم را انجام دهید و در نمودار هرتسسپرونگ-راسل (شکل 25.1) مکان ستارگان با جرم: 0.5، 5 و 10 را نشان دهید.

5. محاسبات نشان می دهد که زمان t (بر حسب سال) یک ستاره در دنباله اصلی نمودار هرتسسپرونگ راسل را می توان با استفاده از فرمول t تخمین زد که در آن M جرم ستاره در جرم خورشید است. زمان باقی ماندن ستاره روی دنباله اصلی (طول عمر) را تعیین کنید.

استفاده از بخش بسیار آسان است. کافیست کلمه مورد نظر را در فیلد ارائه شده وارد کنید تا لیستی از معانی آن را در اختیار شما قرار دهیم. می خواهم توجه داشته باشم که سایت ما داده ها را از منابع مختلف - فرهنگ لغت های دایره المعارفی، توضیحی، واژه سازی ارائه می دهد. در اینجا می توانید نمونه هایی از کاربرد کلمه ای که وارد کرده اید را نیز مشاهده کنید.

پیدا کردن

"توالی اصلی" به چه معناست؟

فرهنگ لغت دایره المعارف، 1998

دنباله اصلی

دنباله اصلی نمودار هرتسسپرونگ-راسل نوار باریکی روی این نمودار است که اکثریت قریب به اتفاق ستارگان در آن قرار دارند. نمودار را به صورت مورب (از درخشندگی و درجه حرارت بالا به پایین) عبور می دهد. ستاره های دنباله اصلی (به ویژه خورشید شامل آنها می شود) منبع انرژی یکسانی دارند - واکنش های گرما هسته ای چرخه هیدروژن. ستارگان تقریباً 90 درصد از تکامل ستارگان در دنباله اصلی هستند. این امر غلظت غالب ستارگان را در ناحیه دنباله اصلی توضیح می دهد.

ویکیپدیا

دنباله اصلی

دنباله اصلی- ناحیه ای در نمودار هرتسسپرونگ-راسل حاوی ستارگانی که منبع انرژی آنها واکنش گرما هسته ای همجوشی هلیوم از هیدروژن است.

دنباله اصلی در مجاورت مورب نمودار هرتسسپرونگ-راسل قرار دارد و از گوشه سمت چپ بالا (درخشندگی زیاد، انواع طیفی اولیه) به گوشه سمت راست پایین نمودار می رود. ستاره های دنباله اصلی منبع انرژی یکسانی دارند ("سوزاندن" هیدروژن، در درجه اول چرخه CNO)، و بنابراین درخشندگی و دمای آنها با جرم آنها تعیین می شود:

L = M,

درخشندگی کجاست Lو جرم مبه ترتیب در واحدهای درخشندگی و جرم خورشید اندازه گیری می شود. بنابراین، ابتدای قسمت چپ دنباله اصلی با ستارگان آبی با جرم ~50 خورشیدی و انتهای سمت راست با کوتوله های قرمز با جرم ~0.0767 خورشیدی نشان داده می شود.

وجود دنباله اصلی به این دلیل است که مرحله سوختن هیدروژن 90٪ از زمان تکاملی بیشتر ستارگان را تشکیل می دهد: سوزاندن هیدروژن در مناطق مرکزی ستاره منجر به تشکیل یک هسته هلیوم همدما می شود. انتقال به مرحله غول سرخ و خروج ستاره از سکانس اصلی. تکامل نسبتاً کوتاه غول‌های قرمز، بسته به جرم آنها، منجر به تشکیل کوتوله‌های سفید، ستاره‌های نوترونی یا سیاه‌چاله‌ها می‌شود.

بخش دنباله اصلی خوشه های ستاره ای نشانگر سن آنها است: از آنجایی که سرعت تکامل ستارگان متناسب با جرم آنها است، پس برای خوشه ها یک نقطه شکست "چپ" دنباله اصلی در ناحیه درخشندگی زیاد وجود دارد. و طبقات طیفی اولیه، بسته به سن خوشه، از آنجایی که ستارگان با جرم بیش از حد معین، تعیین شده توسط سن خوشه، دنباله اصلی را ترک کردند. طول عمر یک ستاره در دنباله اصلی $\tau_(\rm MS)$ بسته به جرم اولیه ستاره مدر رابطه با جرم امروزی خورشید $\begin(smallmatrix)M_(\bigodot)\end(smallmatrix)$ را می توان با استفاده از فرمول تجربی تخمین زد:

$$\begin(smallmatrix) \tau_(\rm MS)\ \approx \ 6\cdot\ 10^(9) \text(years) \cdot \left[ \frac(M_(\bigodot))(M) + \0.14 \راست]^(4) \end(smallmatrix)$$

ستاره ها توپ های عظیمی از پلاسمای درخشان هستند. تعداد زیادی از آنها در کهکشان ما وجود دارد. ستارگان نقش مهمی در توسعه علم داشتند. آنها همچنین در اسطوره های بسیاری از مردمان مورد توجه قرار گرفتند و به عنوان ابزار ناوبری خدمت کردند. هنگامی که تلسکوپ ها اختراع شدند و قوانین حرکت اجرام آسمانی و گرانش کشف شد، دانشمندان متوجه شدند: همه ستارگان شبیه خورشید هستند.

تعریف

ستارگان دنباله اصلی شامل تمام ستارگانی است که در آنها هیدروژن به هلیوم تبدیل می شود. از آنجایی که این فرآیند مشخصه اکثر ستارگان است، بیشتر نورهای مشاهده شده توسط انسان در این دسته قرار می گیرند. به عنوان مثال خورشید نیز از این گروه است. آلفا اوریونیس یا مثلاً ماهواره سیریوس به ستاره های دنباله اصلی تعلق ندارد.

گروه های ستاره

برای اولین بار، دانشمندان E. Hertzsprung و G. Russell موضوع مقایسه ستاره ها با طبقات طیفی آنها را مطرح کردند. آنها نموداری ایجاد کردند که طیف و درخشندگی ستارگان را نشان می داد. این نمودار متعاقباً به نام آنها نامگذاری شد. بیشتر نورانی که روی آن قرار دارند، اجرام آسمانی دنباله اصلی نامیده می شوند. این دسته شامل ستارگانی از ابرغول های آبی تا کوتوله های سفید می شود. درخشندگی خورشید در این نمودار به عنوان وحدت در نظر گرفته شده است. این دنباله شامل ستاره هایی با جرم های مختلف است. دانشمندان دسته های زیر را از مشاهیر شناسایی کرده اند:

  • Supergiants - درخشندگی کلاس I.
  • غول ها - کلاس دوم.
  • ستاره های دنباله اصلی - کلاس V.
  • Subdwarfs - کلاس VI.
  • کوتوله های سفید - کلاس VII.

فرآیندهای درون ستارگان

از نقطه نظر ساختاری، خورشید را می توان به چهار ناحیه متعارف تقسیم کرد که در آن فرآیندهای فیزیکی مختلفی رخ می دهد. انرژی تابشی ستاره و همچنین انرژی حرارتی درونی در اعماق ستاره بوجود می آید و به لایه های بیرونی منتقل می شود. ساختار ستاره های دنباله اصلی شبیه ساختار منظومه شمسی است. بخش مرکزی هر چراغی که در نمودار هرتسسپرونگ-راسل به این دسته تعلق دارد، هسته است. واکنش‌های هسته‌ای دائماً در آنجا اتفاق می‌افتد که طی آن هلیوم به هیدروژن تبدیل می‌شود. برای اینکه هسته های هیدروژن با یکدیگر برخورد کنند، انرژی آنها باید بیشتر از انرژی دافعه باشد. بنابراین، چنین واکنش هایی تنها در دماهای بسیار بالا رخ می دهد. دمای داخل خورشید به 15 میلیون درجه سانتیگراد می رسد. با دور شدن از هسته ستاره، کاهش می یابد. در مرز بیرونی هسته، دما در حال حاضر نیمی از مقدار در قسمت مرکزی است. چگالی پلاسما نیز کاهش می یابد.

واکنش های هسته ای

اما نه تنها در ساختار درونی آنها ستاره های دنباله اصلی شبیه به خورشید هستند. مفاخر این دسته همچنین با این واقعیت متمایز می شوند که واکنش های هسته ای در داخل آنها از طریق یک فرآیند سه مرحله ای رخ می دهد. در غیر این صورت چرخه پروتون- پروتون نامیده می شود. در مرحله اول دو پروتون با یکدیگر برخورد می کنند. در نتیجه این برخورد، ذرات جدیدی ظاهر می شوند: دوتریوم، پوزیترون و نوترینو. در مرحله بعد، پروتون با یک ذره نوترینو برخورد می کند و هسته ای از ایزوتوپ هلیوم-3 و همچنین یک کوانتوم پرتو گاما ظاهر می شود. در مرحله سوم فرآیند، دو هسته هلیوم-3 با یکدیگر ادغام می شوند و هیدروژن معمولی تشکیل می شود.

در طی این برخوردها، واکنش های هسته ای به طور مداوم ذرات اولیه نوترینو را تولید می کنند. آنها بر لایه های زیرین ستاره غلبه کرده و به فضای بین سیاره ای پرواز می کنند. نوترینوها نیز در زمین شناسایی می شوند. مقداری که توسط دانشمندان با استفاده از ابزار ثبت می شود به طور نامتناسبی کمتر از آن چیزی است که دانشمندان تصور می کنند باید باشد. این مشکل یکی از بزرگترین رازهای فیزیک خورشیدی است.

منطقه تابشی

لایه بعدی در ساختار خورشید و ستارگان دنباله اصلی منطقه تابشی است. مرزهای آن از هسته تا یک لایه نازک واقع در مرز منطقه همرفتی - تاکوکلین گسترش می یابد. منطقه تابشی نام خود را از طریق انتقال انرژی از هسته به لایه های بیرونی ستاره - تابش - گرفته است. فوتون‌هایی که دائماً در هسته تولید می‌شوند، در این ناحیه حرکت می‌کنند و با هسته‌های پلاسما برخورد می‌کنند. مشخص است که سرعت این ذرات برابر با سرعت نور است. اما با وجود این، فوتون ها حدود یک میلیون سال طول می کشند تا به مرز مناطق همرفتی و تابشی برسند. این تاخیر به دلیل برخورد مداوم فوتون ها با هسته های پلاسما و انتشار مجدد آنها اتفاق می افتد.

تاکوکلین

خورشید و ستارگان دنباله اصلی نیز دارای ناحیه نازکی هستند که ظاهراً نقش مهمی در تشکیل میدان مغناطیسی منورها دارد. به آن تاکوکلین می گویند. دانشمندان پیشنهاد می کنند که در اینجا فرآیندهای دینام مغناطیسی اتفاق می افتد. این در این واقعیت نهفته است که جریان های پلاسما خطوط میدان مغناطیسی را کشیده و قدرت میدان کلی را افزایش می دهد. همچنین پیشنهاداتی وجود دارد که در منطقه تاکوکلین تغییر شدیدی در ترکیب شیمیایی پلاسما وجود دارد.

منطقه همرفتی

این ناحیه بیرونی ترین لایه است. مرز زیرین آن در عمق 200 هزار کیلومتری قرار دارد و مرز بالایی آن به سطح ستاره می رسد. در ابتدای ناحیه همرفتی، دما هنوز کاملاً بالاست و به حدود 2 میلیون درجه می رسد. با این حال، این شاخص دیگر برای انجام فرآیند یونیزاسیون اتم های کربن، نیتروژن و اکسیژن کافی نیست. این منطقه نام خود را به دلیل روشی است که توسط آن ماده به طور مداوم از لایه های عمیق به لایه های خارجی - همرفت یا اختلاط منتقل می شود.

در ارائه ای در مورد ستاره های دنباله اصلی، می توانید به این واقعیت اشاره کنید که خورشید یک ستاره معمولی در کهکشان ما است. بنابراین، تعدادی از سؤالات - به عنوان مثال، در مورد منابع انرژی، ساختار، و تشکیل طیف - برای خورشید و سایر ستارگان مشترک است. ستاره ما از نظر موقعیت مکانی منحصر به فرد است - این ستاره نزدیکترین ستاره به سیاره ما است. بنابراین سطح آن مورد مطالعه دقیق قرار می گیرد.

Photosphere

پوسته مرئی خورشید را فوتوسفر می نامند. این اوست که تقریباً تمام انرژی را که به زمین می آید منتشر می کند. فتوسفر از دانه هایی تشکیل شده است که ابرهای کشیده ای از گاز داغ هستند. در اینجا می توانید نقاط کوچکی به نام مشعل را نیز مشاهده کنید. دمای آنها تقریباً 200 درجه سانتیگراد بالاتر از جرم اطراف است، بنابراین در روشنایی آنها متفاوت است. مشعل ها می توانند تا چند هفته دوام بیاورند. این ثبات به دلیل این واقعیت است که میدان مغناطیسی ستاره اجازه نمی دهد جریان های عمودی گازهای یونیزه شده در جهت افقی منحرف شوند.

لکه ها

همچنین، گاهی اوقات نواحی تیره روی سطح فوتوسفر ظاهر می‌شوند - هسته‌های نقطه‌ای. اغلب، لکه ها می توانند به قطری بیشتر از قطر زمین رشد کنند. به عنوان یک قاعده، آنها در گروه ظاهر می شوند و سپس رشد می کنند. به تدریج آنها را به بخش های کوچکتر تقسیم می کنند تا زمانی که کاملاً ناپدید شوند. لکه هایی در دو طرف استوای خورشیدی ظاهر می شوند. هر 11 سال تعداد آنها و همچنین مساحت اشغال شده توسط لکه ها به حداکثر می رسد. از حرکت مشاهده شده لکه های خورشیدی، گالیله توانست چرخش خورشید را تشخیص دهد. این چرخش بعداً با استفاده از تجزیه و تحلیل طیفی اصلاح شد.

تا به حال، دانشمندان در مورد اینکه چرا دوره افزایش لکه های خورشیدی دقیقا 11 سال است، متحیر هستند. با وجود شکاف در دانش، اطلاعات در مورد لکه های خورشیدی و تناوب سایر جنبه های فعالیت یک ستاره به دانشمندان توانایی پیش بینی های مهم را می دهد. با مطالعه این داده ها می توان پیش بینی هایی درباره وقوع طوفان های مغناطیسی و اختلال در ارتباطات رادیویی داشت.

تفاوت با سایر دسته ها

مقدار انرژی ساطع شده توسط یک ستاره در یک واحد زمان نامیده می شود. این مقدار را می توان از مقدار انرژی که به سطح سیاره ما می رسد محاسبه کرد، مشروط بر اینکه فاصله ستاره تا زمین مشخص باشد. ستارگان دنباله اصلی درخشندگی بیشتری نسبت به ستارگان سرد و کم جرم دارند و درخشندگی کمتری نسبت به ستارگان داغ دارند که بین 60 تا 100 جرم خورشیدی دارند.

ستارگان سرد نسبت به اکثر منورها در گوشه سمت راست پایین و ستارگان داغ در گوشه سمت چپ بالا قرار دارند. علاوه بر این، برای بیشتر ستارگان، برخلاف غول‌های قرمز و کوتوله‌های سفید، جرم به شاخص درخشندگی بستگی دارد. هر ستاره بیشتر عمر خود را صرف سکانس اصلی می کند. دانشمندان بر این باورند که ستارگان پرجرم تر از ستاره هایی با جرم کم عمر بسیار کوتاه تری دارند. در نگاه اول باید برعکس باشد، زیرا هیدروژن بیشتری برای سوزاندن دارند و باید زمان بیشتری را صرف کنند. با این حال، ستارگان پرجرم سوخت خود را بسیار سریعتر مصرف می کنند.

دنباله اصلی، در نجوم، منطقه ای در نمودار راسل هرتسپارنگ که در آن بیشترین ستاره ها، از جمله خورشید، یافت می شود. از ستارگان داغ و درخشان در بالا سمت چپ تا ستارگان سرد و کم نور در سمت راست پایین به صورت مورب امتداد دارد... ... فرهنگ دانشنامه علمی و فنی

نمودارهای هرتسسپرونگ راسل، نوار باریکی روی این نمودار که اکثریت قریب به اتفاق ستارگان در آن قرار دارند. نمودار را به صورت مورب (از درخشندگی و درجه حرارت بالا به پایین) عبور می دهد. ستاره های دنباله اصلی (به... ... فرهنگ لغت دایره المعارفی

مجموعه ای از ستارگان که از نظر فیزیکی شبیه به خورشید هستند و یک دنباله عملاً یک پارامتری را روی نمودار حالت تشکیل می دهند (نمودار هرتزسپرونگ-راسل (نمودار هرتسسپرونگ-راسل را ببینید). در امتداد G. p.w. نمودارها...... دایره المعارف بزرگ شوروی

نمودارهای هرتسسپرونگ-راسل، نوار باریکی روی این نمودار، که اکثریت قریب به اتفاق ستارگان در آن قرار دارند. نمودار را به صورت مورب (از درخشندگی زیاد به کم و دمای p) عبور می دهد. ستارگان G. (اینها به ویژه... ... علوم طبیعی. فرهنگ لغت دایره المعارفی

دنباله اصلی نمودار هرتسسپرونگ-راسل نوار باریکی روی این نمودار است که اکثریت قریب به اتفاق ستارگان در آن قرار دارند. نمودار را به صورت مورب (از درخشندگی و درجه حرارت بالا به پایین) عبور می دهد. ستاره ها… … فرهنگ لغت دایره المعارفی بزرگ

دنباله اصلی نمودار هرتسپرونگ-راسل- نمودار رابطه بین درخشندگی و دمای ستارگان (کلاس طیفی یا شاخص رنگ برخی از ویژگی های عینی ستارگان) را بیان می کند، بر روی آن ستارگان با خواص فیزیکی مشابه مناطق جداگانه ای را اشغال می کنند: اصلی ... ... آغاز علوم طبیعی مدرن

مجموعه ای از ستارگان که از نظر فیزیکی شبیه به خورشید هستند و یک دنباله منفرد را در نمودار طیف درخشندگی تشکیل می دهند (نگاه کنید به نمودار هرتزسپرونگ-راسل) که در آنها با کاهش دمای سطح، جرم و... فرهنگ لغت نجومی

دنباله اعمال میانی- منطق اقدامات شخص ثالث به منظور حل تعارض بین فردی. این شامل 17 مرحله اساسی است. 1. سعی کنید با تجزیه و تحلیل اطلاعاتی که در اختیار داریم، تصویری کلی از تعارض ارائه دهید و در اصل آن نفوذ کنید. تخمین زدن… …

دنباله ای از خود حل تعارض- منطق اقدامات انجام شده توسط یک حریف توانمندتر از نظر روانی برای پایان دادن به تعارض بین فردی. این شامل 17 مرحله اساسی است. 1. مبارزه با حریف خود را متوقف کنید. بدانید که از طریق درگیری، محافظت از خود ممکن نخواهد بود... فرهنگ دایره المعارف روانشناسی و آموزش

- ... ویکیپدیا

کتاب ها

  • کتاب مقدس کتابهای کتاب مقدس عهد عتیق و جدید،. کتاب اصلی بشریت! فهرست خوانش های انجیل و حواری کلیسا. ترتیب وقایع به روایت چهار بشارت...
  • تعطیلات به زبان روسی، ماکسیم سیرنیکوف. ویژگی اصلی تعطیلات روسی توالی سخت، ساختار، نظم، ترکیبی از روشنایی و نیم تنه، غم و شادی زیاد، روزه ناگزیر است.

ستاره‌ها جالب‌ترین اجرام نجومی هستند و بنیادی‌ترین اجزای سازنده کهکشان‌ها را نشان می‌دهند. سن، توزیع و ترکیب ستارگان در یک کهکشان به ما امکان می دهد تاریخ، دینامیک و تکامل آن را تعیین کنیم. علاوه بر این، ستارگان مسئول تولید و توزیع عناصر سنگین مانند کربن، نیتروژن، اکسیژن در فضا هستند و ویژگی های آنها ارتباط نزدیکی با منظومه های سیاره ای که تشکیل می دهند دارد. بنابراین مطالعه روند تولد، زندگی و مرگ ستارگان جایگاهی مرکزی در حوزه نجوم به خود اختصاص داده است.

تولد ستاره ها

ستاره ها در ابرهایی از غبار و گاز متولد می شوند که در اکثر کهکشان ها پراکنده هستند. نمونه بارز توزیع چنین ابری سحابی جبار است.

تصویر مشخص شده ترکیبی از تصاویر طول موج مرئی و مادون قرمز از تلسکوپ فضایی هابل و اسپیتزر است. تلاطم در اعماق این ابرها منجر به ایجاد گره هایی با جرم کافی برای شروع فرآیند حرارت دادن مواد در مرکز این گره می شود. این هسته داغ، که بیشتر به عنوان یک پیش ستاره شناخته می شود، است که می تواند روزی تبدیل به یک ستاره شود.

شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای سه‌بعدی تشکیل ستاره نشان می‌دهد که ابرهای چرخان از گاز و غبار می‌توانند به دو یا سه قطعه تقسیم شوند. این توضیح می دهد که چرا بیشتر ستارگان کهکشان راه شیری به صورت جفت یا گروه های کوچک یافت می شوند.

تمام مواد حاصل از ابر گاز و غبار به ستاره آینده ختم نمی شود. مواد باقی‌مانده ممکن است سیارات، سیارک‌ها، دنباله‌دارها را تشکیل دهند یا به سادگی به صورت غبار باقی بمانند.

دنباله اصلی ستاره ها

یک ستاره به اندازه خورشید ما حدود 50 میلیون سال طول می کشد تا از شکل گیری تا بزرگسالی بالغ شود. خورشید ما تقریباً 10 میلیارد سال در این مرحله از بلوغ باقی خواهد ماند.

ستارگان از انرژی آزاد شده در فرآیند همجوشی هسته ای هیدروژن با تشکیل هلیوم در اعماق آنها تغذیه می شوند. خروج انرژی از مناطق مرکزی ستاره فشار لازم را برای جلوگیری از فروپاشی ستاره تحت تأثیر گرانش فراهم می کند.

همانطور که در نمودار هرتسسپرونگ-راسل نشان داده شده است، توالی اصلی ستارگان طیف وسیعی از درخشندگی و رنگ ستارگان را پوشش می دهد که می توان آنها را بر اساس این ویژگی ها طبقه بندی کرد. کوچکترین ستاره ها به عنوان کوتوله های قرمز شناخته می شوند، جرمی در حدود 10٪ جرم خورشید دارند و در مقایسه با ستاره ما فقط 0.01٪ از انرژی را ساطع می کنند. دمای سطح آن‌ها از 3000 تا 4000 کلوین تجاوز نمی‌کند. کوتوله‌های قرمز با وجود اندازه کوچک‌شان، بی‌شمارترین نوع ستاره‌های جهان هستند و ده‌ها میلیارد سال عمر دارند.

از سوی دیگر، پرجرم ترین ستارگان، معروف به ابرغول ها، می توانند جرمی 100 برابر یا بیشتر جرم خورشید و دمای سطحی بیش از 30000 کلوین داشته باشند. ابرغول ها صدها هزار برابر بیشتر از خورشید انرژی آزاد می کنند. اما عمر آنها تنها چند میلیون سال است. دانشمندان بر این باورند که چنین ستارگان افراطی در اوایل کیهان گسترده بودند، اما امروزه بسیار نادر هستند - تنها تعداد کمی ابرغول در سراسر کهکشان راه شیری شناخته شده است.

تکامل یک ستاره

به طور کلی، هر چه ستاره بزرگتر باشد، طول عمر آن کوتاهتر است، اگرچه همه ستارگان به جز پرجرم میلیاردها سال عمر می کنند. هنگامی که یک ستاره به طور کامل در هسته خود هیدروژن تولید می کند، واکنش های هسته ای در هسته آن متوقف می شود. هسته از انرژی لازم برای حفظ خود محروم می شود، شروع به فروپاشی در خود می کند و بسیار داغتر می شود. هیدروژن باقی مانده در خارج از هسته همچنان به واکنش هسته ای در خارج از هسته ادامه می دهد. هسته داغ و داغتر شروع به فشار دادن لایه های بیرونی ستاره به بیرون می کند و باعث انبساط و سرد شدن ستاره می شود و آن را به یک غول قرمز تبدیل می کند.

اگر ستاره به اندازه کافی جرم داشته باشد، فرآیند فروپاشی هسته می تواند دمای آن را به اندازه کافی افزایش دهد تا از واکنش های هسته ای عجیب تری که هلیوم مصرف می کنند و عناصر سنگین مختلفی از جمله آهن تولید می کنند، پشتیبانی کند. با این حال، چنین واکنش هایی تنها یک مهلت موقت از فروپاشی جهانی ستاره فراهم می کند. به تدریج، فرآیندهای هسته ای داخلی ستاره بیش از پیش ناپایدار می شوند. این تغییرات باعث ایجاد یک تپش در داخل ستاره می شود که متعاقباً منجر به ریزش پوسته بیرونی آن می شود و خود را با ابری از گاز و غبار احاطه می کند. اتفاق بعدی بستگی به اندازه هسته دارد.

سرنوشت بیشتر ستاره بسته به جرم هسته آن است

برای ستارگان با اندازه متوسط ​​مانند خورشید، روند جداسازی هسته از لایه های بیرونی آن تا زمانی که تمام مواد اطراف به بیرون پرتاب شود ادامه می یابد. هسته باقی مانده و بسیار داغ، کوتوله سفید نامیده می شود.

کوتوله های سفید از نظر اندازه با زمین قابل مقایسه هستند و جرم یک ستاره تمام عیار دارند. تا همین اواخر، آنها برای ستاره شناسان یک رمز و راز باقی می ماندند - چرا تخریب بیشتر هسته رخ نمی دهد. مکانیک کوانتومی این معما را حل کرده است. فشار الکترون های با حرکت سریع ستاره را از فروپاشی نجات می دهد. هرچه هسته بزرگتر باشد، کوتوله متراکم تر تشکیل می شود. بنابراین، هرچه کوتوله سفید کوچکتر باشد، جرم بیشتری دارد. این ستارگان متناقض در جهان کاملاً رایج هستند - خورشید ما نیز در چند میلیارد سال آینده به یک کوتوله سفید تبدیل خواهد شد. به دلیل فقدان منبع داخلی انرژی، کوتوله‌های سفید در نهایت سرد می‌شوند و در فضاهای وسیع فضای بیرون ناپدید می‌شوند.

اگر یک کوتوله سفید در یک منظومه ستاره ای دوتایی یا چندگانه تشکیل شود، پایان عمر آن ممکن است شدیدتر باشد که به نام شکل گیری نوا شناخته می شود. وقتی ستاره شناسان این نام را به این رویداد دادند، واقعاً فکر کردند که ستاره جدیدی در حال شکل گیری است. با این حال، امروزه مشخص شده است که در واقع ما در مورد ستاره های بسیار قدیمی - کوتوله های سفید صحبت می کنیم.

اگر یک کوتوله سفید به اندازه کافی به یک ستاره همراه نزدیک باشد، گرانش آن می تواند هیدروژن را از لایه های بیرونی جو همسایه خود بکشد و لایه سطحی خود را ایجاد کند. هنگامی که هیدروژن کافی در سطح یک کوتوله سفید جمع می شود، انفجار سوخت هسته ای رخ می دهد. این باعث می شود روشنایی آن افزایش یابد و مواد باقیمانده از سطح ریخته شود. در عرض چند روز، روشنایی ستاره کاهش می یابد و چرخه دوباره شروع می شود.

گاهی اوقات، به ویژه کوتوله های سفید عظیم (که جرم آنها بیش از 1.4 جرم خورشید است)، می توانند با مواد زیادی رشد کنند که در طی انفجار کاملاً از بین می روند. این فرآیند به عنوان تولد یک ابرنواختر شناخته می شود.

ستارگان دنباله اصلی با جرم حدود 8 جرم خورشیدی یا بیشتر، در یک انفجار قوی خواهند مرد. این فرآیند را تولد یک ابرنواختر می نامند.

یک ابرنواختر فقط یک نواختر بزرگ نیست. در یک نواختر، فقط لایه های سطحی منفجر می شوند، در حالی که در یک ابرنواختر، هسته خود ستاره فرو می ریزد. در نتیجه مقدار زیادی انرژی آزاد می شود. در یک بازه زمانی چند روزه تا چند هفته ای، یک ابرنواختر می تواند با نور خود کل کهکشان را بگیرد.

اصطلاحات نوا و سوپرنوا به طور دقیق ماهیت این فرآیند را توصیف نمی کنند. همانطور که می دانیم، از نظر فیزیکی، تشکیل ستاره های جدید اتفاق نمی افتد. نابودی ستارگان موجود رخ می دهد. این تصور اشتباه با چندین مورد تاریخی توضیح داده می شود که ستارگان درخشان در آسمان ظاهر شدند که تا آن زمان عملا یا کاملاً نامرئی بودند. این اثر و ظهور یک ستاره جدید بر اصطلاحات تأثیر گذاشت.

اگر در مرکز یک ابرنواختر، هسته‌ای با جرم 1.4 تا 3 خورشیدی وجود داشته باشد، تخریب هسته تا زمانی ادامه می‌یابد که الکترون‌ها و پروتون‌ها با هم ترکیب شوند و نوترون‌هایی ایجاد کنند که متعاقباً یک ستاره نوترونی را تشکیل می‌دهند.

ستارگان نوترونی اجرام کیهانی بسیار متراکم هستند - چگالی آنها با چگالی یک هسته اتمی قابل مقایسه است. از آنجایی که مقدار زیادی جرم در حجم کمی قرار می گیرد، گرانش روی سطح یک ستاره نوترونی به سادگی بازدارنده است.

ستاره های نوترونی دارای میدان های مغناطیسی بزرگی هستند که می توانند ذرات اتمی را در اطراف قطب های مغناطیسی خود شتاب دهند و پرتوهای قدرتمندی از تابش تولید کنند. اگر چنین پرتویی به سمت زمین باشد، می‌توانیم پالس‌های منظم را در محدوده پرتو ایکس از این ستاره تشخیص دهیم. در این حالت به آن تپ اختر می گویند.

اگر هسته یک ستاره بیش از 3 جرم خورشیدی داشته باشد، در فرآیند فروپاشی آن یک سیاهچاله تشکیل می شود: یک جرم بی نهایت متراکم که گرانش آن چنان قوی است که حتی نور نیز نمی تواند از آن فرار کند. از آنجایی که فوتون ها تنها ابزاری هستند که از طریق آن می توانیم جهان را مطالعه کنیم، تشخیص مستقیم سیاهچاله ها غیرممکن است. وجود آنها را فقط می توان به طور غیر مستقیم دانست.

یکی از عوامل غیرمستقیم اصلی که نشان دهنده وجود سیاهچاله در یک منطقه خاص است، گرانش بسیار زیاد آن است. اگر موادی در نزدیکی سیاهچاله وجود داشته باشد - اغلب ستاره های همراه - توسط سیاهچاله گرفته می شود و به سمت آن کشیده می شود. ماده جذب شده به صورت مارپیچی به سمت سیاهچاله حرکت می کند و دیسکی را در اطراف آن تشکیل می دهد که تا دماهای بسیار زیاد گرم می شود و مقادیر فراوانی از اشعه ایکس و پرتوهای گاما ساطع می کند. این تشخیص آنهاست که به طور غیرمستقیم وجود سیاهچاله ای را در کنار ستاره نشان می دهد.

مقالات مفیدی که به سوالات جالب در مورد ستاره ها پاسخ خواهند داد.

اجرام فضای عمیق