§ 30. Внутреннее строение звезд

Звезда является весьма сложным природным объектом. Поэтому, как уже говорилось выше, рассчитать в деталях ее структуру можно, лишь привлекая компьютерные методы. Однако и в этом случае приходится сталкиваться с рядом трудностей, связанных с различными неопределенностями. В настоящем параграфе описаны результаты моделирования звезд главной последовательности и красных гигантов.

1. Звезды главной последовательности. Исследования показывают, что вещество звезды ГП является: а) идеальным газом; б) химически однородным по радиусу. Энерговыделение в них происходит в основном вследствие реакций горения водорода. В массивных звездах (массы порядка нескольких масс Солнца и больше  это верхняя часть ГП) энергия генерируется в CN-цикле. центральные области этих звезд охвачены конвекцией, так как излучение не в состоянии переносить энергию. В звездах малой массы (порядка или меньше массы Солнца) производство энергии осуществляется рр-циклом. В них нет конвективного ядра, но они имеют внешние конвективные зоны. Рис. 35 задает представление о соотношении доли массы, заключенной в конвективном ядре (под ядром понимается область, где идет энерговыделение) или конвективной оболочке, для звезд различных масс.

Результаты расчетов таких зависимостей, как светимость  масса приведены на рис. 36. Отсюда видно хорошее согласие теории с наблюдениями.

Многочисленные исследования показали, и это важно подчеркнуть, что на диаграмме спектр  светимость точки, соответствующие однородным газовым конфигурациям, в которых идут ТЯР, попадают только в область ГП и не попадают в зоны, соответствующие красным гарантам либо белым карликам.

Наконец, расчеты с различным содержанием тяжелых элементов показали, что чем их меньше, тем левее расположена звезда на диаграмме ГР (рис. 37). На этом пути можно понять особенности звезд-субкарликов (см. рис. 27), которые располагаются параллельно ГП, но ниже нее. Субкарлики, как принято считать, имеют пониженное количество тяжелых элементов.

2. Звезды-гиганты. Рассмотрим теперь модель красного гиганта . Как мы видели в § 23, массы этих звезд умеренные, однако светимости их в сотни раз, а радиусы в десятки раз превышают светимость и радиус Солнца. Расчеты показывают сложную структуру гигантов.

Прежде всего химический состав их по радиусу неоднородный в отличие от звезд ГП. В самом центре располагается изотермическое гелиевое ядро с температурой в несколько десятков миллионов градусов. ТЯР в ядре не идут, так как температура здесь недостаточная для того, чтобы начался 3-процесс. Радиус ядра очень мал. Масса же его значительная и может содержать в себе несколько десятков процентов массы звезды. При этом плотность ядра оказывается громадной. Расчеты показывают, что она на порядок и больше превышает _th. Следовательно, ядро находится в вырожденном состоянии. Вокруг этого вырожденного гелиевого ядра располагается тонкий слой, в котором идут реакции горения водорода. Толщина энерговыделения оболочки мала. Она меньше радиуса ядра. Во всей остальной части звезды энергия не выделяется. Фактически красный гигант представляет собой раздувшуюся звезду. Качественная схема внутреннего строения звезды-гиганта представлена на рис. 38.