Билет 46: Строение звезд.

Звезда — небесное тело, в котором идут, шли или будут идти термоядерные реакции. Звезды - горячие светящиеся небесные тела, подобные Солнцу. Звезды различаются по размеру, температуре и яркости. Звезда — это светящиеся шары газа (плазмы), которые составляют большую часть вещества Вселенной. Звезда рождается из пыли и газа в результате гравитационной конденсации, преобладающими являются газы — водород и гелий. Происходит сжатие из-за действия силы притяжения газового сгустка и сильно нагревается его внутренняя часть. В самом центре звезды температура может достигать 10 — 12 миллионов градусов Цельсия, высокая плотность звезды и такая температура запускают как правило термоядерные реакции синтеза элементов, который является основным источником энергии практически всех существующих звезд.

Строение звезд определяется их массой, например, если некая звезда имеет массу в несколько раз большую нежели наше солнце, то у нее внутри наблюдается конвекция вещества — иными словами «перемешивание». Область, в которой перемешивается вещество, называется конвективным ядром звезды. Размеры области конвекции или конвективного ядра зависят от размеров звезды, чем больше сама звезда, тем большую ее часть составляет ядро. При «жизнедеятельности» звезды происходит преобразование водорода в гелий, при этом масса вещества ядра возрастает а его объем падает. Звезда внешне начинает расширяться в размерах, остывать. Такая горячая звезда называется «голубой гигант», когда она остывает то становится красной, которая имеет название «красный гигант». Звезда является природной саморегулирующейся системой. Если по какой-то причине мощность энерговыделения в ядре звезды не сможет компенсировать излучение энергии с поверхности, то звезда не сможет противостоять гравитации: она начнет сжиматься, от этого повысится температура в ее ядре и возрастет интенсивность ядерных реакций – т.е. баланс энергии будет восстановлен.

Билет 47: Эволюция звезд.

Звезда начинает свою жизнь как холодное разреженное облако межзвездного газа, сжимающееся под действием собственного тяготения. При сжатии энергия гравитации переходит в тепло, и температура газовой глобулы возрастает. В прошлом столетии вообще считали, что энергии, выделяющейся при сжатии звезды, достаточно для поддержания ее светимости, но геологические данные пришли в противоречие с этой гипотезой: возраст Земли оказался значительно больше того времени, в течение которого Солнце могло бы поддерживать свое излучение за счет сжатия (ок. 30 млн. лет).

Сжатие звезды приводит к повышению температуры в ее ядре; когда она достигает нескольких миллионов градусов, начинаются термоядерные реакции и сжатие прекращается. В таком состоянии звезда пребывает большую часть своей жизни, пока не закончатся запасы топлива в ее ядре. Когда в центре звезды весь водород превратится в гелий, термоядерное горение водорода продолжается на периферии гелиевого ядра. Эволюция начинается с холодного и разреженного газопылевого облака и для большинства звезд заканчивается в виде сжатого силой тяжести белого карлика.

В этот период структура звезды начинает заметно меняться. Ее светимость растет, внешние слои расширяются, а температура поверхности снижается – звезда становится красным гигантом. На ветви гигантов звезда проводит значительно меньше времени, чем на главной последовательности. Когда масса ее изотермического гелиевого ядра становится значительной, оно не выдерживает собственного веса и начинает сжиматься; возрастающая при этом температура стимулирует термоядерное превращение гелия в более тяжелые элементы. Вырабатывание железа — это конечный этап развития реакций, после которого ядро без источников энергии начинает сжиматься. Дальнейшие события предугадать не сложно, произойдет взрыв сверхновой. После взрыва может образоваться черная дыра. Со взрывом в пространство вселенной уносится газ, пыль и многие иные химические элементы, которые в свою очередь могут стать строительным материалом при зарождении из пыли и газа новых звезд. Есть маленькие звезды, которые называются «карлики» - их масса меньше чем масса нашего солнца, так вот у них нет конвективного ядра. В этих звездах происходит горение водорода с выделением гелия. Все процессы преобразования в звездах-карликах происходят чрезвычайно медленно, исчисление идет на миллиарды лет.