lecture-11

Эволюция звезд

Важнейшее следствие соотношения масса-светимость заключается в том, что светимость звезд (за исключением самых массивных) пропорциональна массе в степени, превышающей единицу. Запас же ядерной энергии звезды просто пропорционален массе. Следовательно,

чем больше масса звезды, тем быстрее она расходует свои источники энергии. Для наиболее массивных звезд время жизни не превосходит 3,5 млн. лет, тогда как для звезд солнечного типа эта величина достигает 10 млрд. лет. Достгнув предельного возраста, звезда претерпевает существенные, зачастую, катастрофические изменения.

Судьба звезд целиком определяется ходом термоядерных реакций в их ядре – а значит, массой. У маломассивных звезд главной последовательности источниками энергии являются водородные термоядерные реакции в центральной зоне. И пока эти ресурсы не исчерпаны, звезда находится на главной последовательности. В этот период ее цвет, температура, светимость и другие параметры почти не меняются.

После выгорания водорода в центральной зоне звезды образуется гелиевое ядро. Водородные термоядерные реакции продолжают протекать лишь в тонком слое на его поверхности. Остывающее ядро начинает сжиматься, а внешняя оболочка - расширяться. Типичные звезды становятся при этом красными гигантами, очень массивные звезды – красными сверхгигантами. В дальнейшем маломассивные звезды после сброса оболочки переходят в стадию белого карлика, окруженного планетарной туманностью. В более массивных звездах сжатие ядра приводит к его повторному разогреву, достаточному для начала термоядерных реакций углеродного цикла.

Остаток сверхновой SN 1987A в БМО

При массе, превосходящей 1,4 массы Солнца (предел Чандрасекара), устойчивое состояние ядра потухающей звезды без внутренних источников энергии становится невозможным, т. к. давление не может уравновесить силу тяготения. Теоретически конечным результатом эволюции таких звезд должен быть гравитационный коллапс - неограниченное падение вещества к центру. В случаях, когда по ряду причин коллапс прекращается, происходит мощный взрыв - вспышка Сверхновой с выбросом части вещества звзезды в окружающее пространство.