22. Основные этапы эволюции звезд.

Проблема эволюции звезд, несомненно, принадлежит к числу фундаментальных проблем астрономии, ведь вселенная состоит на 97% из звезд. Они же являются основным элементом галактики. Звезды – это огромные шары из гелия и водорода, а также других газов. Жизненный путь звезд, представляет собой законченный цикл – рождение, рост, период относительно спокойной актив­ности, агония, смерть, напоминающий жизненный путь отдельного организма. В процессе эволюции звезд в их недрах синтезировались все более тяжелые химические элементы, а при взрывах звезд эти элементы рассеивались в космическом пространстве. Так образовываются гигантские газо-полевые облака, заполняющие межзвездную среду. Так эти газопылевые облака начинают сжиматься под действием силы тяжести, становясь, все более компактными объектами. Температура их недр при этом непрерывно растет, пока не станет порядка нескольких миллионов градусов. При такой температуре в центральных областях протозвезд «включаются» первые термоядерные реакции на легких ядрах. Когда пойдут эти реакции, сжатие протозвезды замедлиться. Однако довольно быстро легкие ядра «выгорят», так как их обилие невелико, и сжатие протозвезды будет продолжаться почти с прежней скоростью, протозвезда «стабилизируется», т.е. перестаёт сжиматься, только после того как температура в ее центральной части поднимается настолько, что «включается» протонная или углеродно-азотная реакция. Она принимает равновесную конфигурацию под действием сил собственной гравитации и перепада газового давления, которые практически точно скомпенсируют друг друга. Собственно говоря, с этого момента протозвезда и становится звездой.«Протозвездная» стадия эволюции звезд довольно быстротечна.

По мере «выгорания» водорода состояние звезды будет очень медленно, но неуклонно меняться. Этот этап эволюции звезд, сопровождается взрывами (флуктуациями) и выбросами вещества в пространство. Но эволюция звезды не обратима. Когда содержание водорода в ядре звезды становится близким к 1%, темпы эволюции ускоряются. Для поддержания энерговыделения на необходимом уровне при резко уменьшившемся содержании водородного «топлива» необходимо в качестве «компенсации» увеличение температуры ядра, которое достигается путем сжатия звезды как целого. Очень скоро сжатие звезды прекращается, так как весь водород в ней выгорает. Зато «включается» новая область ядерных реакций – тонкая оболочка вокруг уже «мертвого» (хотя и очень горячего) ядра. По мере дальнейшей эволюции звезды эта оболочка все дальше и дальше отходит от центра звезды, тем самым, увеличивая массу «выгоревшего» гелиевого ядра. Одновременно будет происходить процесс сжатия этого ядра и его разогрев. Однако при этом наружные слои такой звезды начинают быстро и очень сильно «разбухать». Это означает, что при мало изменяющемся потоке поверхностная температура значительно уменьшается. Звезда приобретает все признаки красного гиганта. Красный гигант — звезда старая, в которой водород весь выгорел в результате ядерных реакций и превратился в гелий. Дальнейшие реакции превращения гелия в более тяжелые химические элементы идти там не могут из-за недостаточной для этого температуры. Оставшееся горячее ядро постепенно остывает и превращается в белого карлика, в котором силами гравитации противостоит давление вырожденного газа, обеспечивая тем самым устойчивость звезды. Ядерные реакции внутри белого карлика не идут, а свечение происходит за счет медленного остывания. На поверхности белого карлика могут сложиться условия для взрывного ядерного горения водорода, наблюдаемого как вспышка сверхновой звезды. Позже это звезда превращается в нейтронную. Если же масса умирающей звезды больше, чем в два с половиной раза превышает массу Солнца, то гравитационное сжатие уже не может быть остановлено, и звезда превращается в «черную дыру».