Звездная эволюция в астрономии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Звездная эволюция в астрономии - последовательность изменений, которым звезда подвергается в течение жизни, то есть пока излучает свет и тепло. туманность звезда телескоп

Жизнь всех звезд начинается одинаково - из облаков пыли и газа под названием туманность. Каждая туманность - это звездная колыбель, где зарождаются миллионы новых звезд. Самое интересное в туманностях - не впечатляющий пылающий газ, который можно увидеть, а ее темная часть. Темные области состоят из плотного газа и пыли, именно там идут главные процессы формирования звезд. Облако космической пыли настолько плотное, что обычным телескопом в него не пробиться. Поэтому зарождение звезд долго оставалось загадкой. Лишь в 2004г. был запущен инфракрасный телескоп. Туманность пропускает тепло, и телескоп смог «увидеть» как формируется новая звезда. Все, что требуется для рождения, - водород, сила притяжения и время. Сила притяжения собирает космическую пыль и газ в гигантские вихри. Сила притяжения стягивает вещество, в результате оно нагревается. На протяжении многих тысяч лет облако космической пыли становится все плотнее и образует громадный вращающийся диск. В его центре сила тяжести сминает газ в сверхплотный горячий шар, давление нарастает, пока из центра не вырываются газовые струи. Эти струи простираются на много световых лет. Благодаря силе тяжести, сохраняется давление, которое стягивает газ и пылевые частицы, они врезаются друг в друга, и выделяется все больше и больше тепла. За следующие полмиллиона лет звезда становится меньше, ярче и горячее, температура в центре достигает 8 млн. градусов. Лишь при такой температуре газовые атомы начинают объединяться и выделять колоссальное количество энергии. Вот так и рождаются звезды. Они будут светить миллионы, некоторые - миллиарды, а, возможно, и триллионы лет.

Звезды излучают огромное количество тепла и света, но это требует колоссального расхода топлива. До начала ХХ века никто и представить не мог, что это за топливо. Чтобы понять это, понадобился гений - Альберт Энштейн. Его теории доказали, что звезды могут добывать энергию внутри атомов. Термоядерный синтез - вот что питает звезды. Теперь ученые пытаются смоделировать источник звездной энергии в лаборатории. Постоянный конфликт между силой притяжения, который хочет смять звезду, и энергией от синтеза, которая стремится разнести звезду изнутри, - это противостояние и создает звезду. Эта «борьба за власть» длится всю жизнь звезды. Именно эти «бои» на звездах создают свет.

Но с самого рождения звезда обречена умереть. Ее топливо закончится, и тогда сила тяжести «победит» синтез и начнет цепь событий, которые ее уничтожат. Когда запас водорода истощится, процесс синтеза замедлится, и сила тяжести получит преимущество, в итоге она сомнет звезду. Однако процесс синтеза, хоть и слабо, но все же протекающий в звезде, нагреет ее внешние слои. Когда газ нагревают, он расширяется, поэтому звезда увеличится, она станет красным гигантом. Ядро красного гиганта опасно нестабильное: водорода на топливо не осталось, и звезда начинает сжигать гелий. Звезда убивает себя изнутри, извергая на поверхность потоки энергии. Эти волны энергии срывают внешние слои звезды, и она медленно распадается. Звезда мертва… Все, что осталось - чрезвычайно горячее и плотное ядро. Красный гигант стал белым карликом. К моменту, когда звезда достигает этого этапа, процесс синтеза прекращается. Белый карлик - удивительное небесное тело. Если бы можно было взять от него кусочек размером с кубик сахара и положить на поверхность земли, он бы провалился сквозь землю, настолько он плотный. Как считают астрономы, в центре белого карлика находится кристалл чистого углерода - космический алмаз диаметром во множество километров. Грустно думать, что и наше Солнце станет таким же холодным и обуглившимся, но это будет бриллиант на триллионы и триллионы карат - алмаз в небесах.

Звезды большой массы живут быстро, горят ярко, а умирают долго и мучительно, но их разрушение несет жизнь. Процессы в ядре больших звезд отличаются от процессов в ядре звезд типа нашего Солнца. Сила тяжести в них настолько велика, что сталкивает все большие и большие атомы. Звезда производит все более тяжелые элементы. Это тоже приводит к разрушению, потому что как только создается химический элемент железо, звезда обречена. Железо поглощает энергию, за счет которой звезда живет. Железо положит конец процессу синтеза, и сила тяжести победит. Железное ядро разрушится, внешние слои вомнутся внутрь, произойдет грандиозный взрыв, ярчайшее событие во Вселенной - сверхновая звезда. Всего через пару секунд после образования железа, звезда взрывается в сверхновую, подумайте об этом, когда возьмете в руки свою железную сковородку. Телескоп не покажет, что творится внутри большой звезды. Единственный способ узнать, что происходит внутри при взрыве - сделать собственную сверхновую. Как было выяснено в лабораторных условиях, во время взрыва сверхновая буквально выворачивается наизнанку. Вещества из глубины ядра отправляют в космос ударную волну. В хаосе и экстремальных температурах взрыва куются самые тяжелые химические элементы, среди них золото, серебро, платина. Поскольку у этих элементов так мало времени для образования, они самые редкие во Вселенной.

До недавнего времени было принято считать, что после взрыва сверхновая разлетается на кусочки и не остается ничего. Но ученые ошибались. После взрыва остается «труп» - самое невероятное вещество, известное науке под названием нейтронная звезда. Сверхплотное ядро становится нейтронной звездой. Оно невероятно плотное и тяжелое. Гибнущая звезда не только оставляет после себя «труп» в виде нейтронной звезды, но и отправляет далеко в космос новые химические элементы. Эти облака содержат строительный материал Вселенной. Без сверхновых не было бы жизни. Каждый атом нашего тела когда-то зародился в пламенном звездном ядре. Давно мертвые звезды дали нам космическую пыль, из которой появилась солнечная система, планеты и все, что на них. Атомы нашего Солнца родились в ином месте, это третье или четвертое поколение, неиспользованные остатки, давно выброшенные в космос гибнущей звездой. Почему же поэты и авторы песен не пишут поэмы в честь нашей «настоящей матери»? Возможно, потому, что они не понимают законов эволюции звезд.

Только в нашей галактике более 100 млрд. звезд, а в обозримой Вселенной более 100 млрд. галактик, звезд в ней больше, чем песчинок на Земле. Мы живем в эпоху звезд, но она подойдет к концу. Количество водорода во Вселенной не бесконечно. И когда его не останется, не будут загораться новые звезды. Сначала сгорят звезды с большой массой, потом средние по величине, такие, как наше Солнце, и останутся лишь самые маленькие, а потом погаснут и они, и тогда Вселенная снова погрузится во тьму.

Черные дыры - самая загадочная часть нашей Вселенной, у них абсолютная гравитация. Ничто не ускользает от них, они могут засасывать целые галактики. Раньше черные дыры были научной фантастикой, а теперь - это научный факт. Они изменяют все наши представления о том, как устроена Вселенная. Они черпают энергию в одной из главных сил природы - гравитации, она такая сильная, что засасывает все, что находится рядом, она может отклонить свет от далеких планет или даже поглотить его. Но черная дыра - это не просто пустое место, засасывающее все на своем пути, оно невероятно тяжелое и плотное (настолько, что даже сами атомы разрешаются). Во Вселенной нет внешних сил, способных сотворить черные дыры, поэтому единственный способ образования - это сама гравитация. Есть только одно место, где производится такая гравитация - внутри самых крупных звезд во время взрыва гиперновой звезды. Так рождается черная дыра. Она сразу начинает поглощать все, что осталось от звезды. По мере того как материя засасывается в черную дыру, она сильно нагревается. Там действует магнитная сила и сила трения. В итоге звезда взрывается и остается новая черная дыра и два потока энергии. Эти потоки называют вспышками гамма-излучения, они поджаривают все на своем пути.

Черные дыры нарушают все законы физики, какими мы их знаем: время останавливается, гравитация становится безграничной. Центр черной дыры - самое необычное место во Вселенной. На самом деле мы не можем точно знать, что происходит в центре. Плотность там настолько большая, что известные нам законы физики перестают действовать. Симбулярность - так называют ученые центр черной дыры, место, где пространство и время утрачивают свою значимость.

Ученые обнаружили признаки сверхмассивной черной дыры в центре нашей Галактики. Млечный путь - не единственная галактика с черной дырой в центре, большинство галактик устроены именно так.

Вселенная в начале своего развития была местом, где огромные массы разрушались, порождая черные дыры. Гравитация притягивала многие из них друг к другу, в результате они становились все крупнее. Под действием гравитации к черным дырам притягивался газ, из которого рождались новые звезды, образуя галактики. Черная дыра продолжала засасывать газ, но со временем для него не осталось места, и он вырвался в космос струями энергии. Сверхмассивная черная дыра породила квазар - это самый яркий объект Вселенной, он выбрасывает огромное количество газа. В итоге газа для формирования звезд не остается, и галактика перестает расти, а квазар становится меньше и исчезает. В результате остается черная дыра в центре галактики со множеством молодых звезд. Именно черные дыры управляют эволюцией Вселенной. Таков парадокс - жизнь и смерть нашей Вселенной всецело зависят от черных дыр. Они создают и разрушают.

Размещено на Allbest.ru