• Авторизация


Из жизни звёзд. Сверхновая. 11-09-2006 21:25 к комментариям - к полной версии - понравилось!


Добавляю новый раздел в своём дневнике, куда будут попадать описания технологий, природных явлений и закономерностей, которые у людей на слуху, но в которых в подавляющем большинстве никто вообще не разбирается. К этим темам я отношу клонирование, генную инженерию и лечение стволовыми клетками, строение Вселенной, квантовая физика, теория относительности и многое другое.

1. Сверхновая звезда.

Когда речь заходит о самых разрушительных явлениях во Вселенной, все почему-то вспоминают чёрную дыру и сверхновую звезду. Но путаница начинается уже с самого названия этих явлений. О чёрных дырах я расскажу потом, а вот сверхновая - это вовсе не рождение новой звезды, это гибель старой.

Живут звёзды десятки миллиардов лет. Вселенная почти пустая, но в ней есть много газа, в основном самого лёгкого - водорода, который гравитация сбивает в большие кучи. И если куча оказывается настолько велика, что её гравитации достаточно, чтобы стянуть на себя весь газ, до которого она может дотянуться, и сдавить в комочек, процесс становится необратим - газ сближается, гравитация усиливается, приближая его ещё больше, превращая в жидкость, продолжая сжимать дальше, до тех пор, пока электронные оболочки атомов не полопаются, и атомы не сблизятся своими ядрами настолько, что могут уже слиться в один. Так, в центре, в области самого высокого давления начинается термоядерная реакция. Это величественная мощь, которую мы мечтаем научиться использовать. Несколько сотен граммов водорода, превращённого в гелий, сплавляют землю на 300 метров вглубь и на 20-30 километров вокруг в гладкое стекло. В нашем Солнце в такой реакции каждую секунду участвует порядка 5 миллионов тонн водорода в секунду. Выброс энергии расталкивает напирающий газ, прекращая дальнейшее сжатие. Так образуется звезда. Наше Солнце - карлик. Его температура всего лишь 10 миллионов градусов. И его запасов водорода хватит ещё на несколько миллиардов лет.

Что же происходит, когда водород в звезде заканчивается? Реакция превращения его в гелий ослабевает, гравитация постепенно пересиливает, сжимая газ ещё сильнее. Давление вырастает настолько, что гелий начинает сливаться, превращаясь в углерод. Так звезда находит новое устойчивое состояние. Её температура вырастает настолько, что звезда приобретает зелёный цвет. А затем даже синий. Но и этот запас энергии исчерпывается. Когда термоядерная реакция в ядре больше не может удерживать гравитационное давление, ядро схлопывается в один большой атом - нейтронную звезду. Энергия этой реакции уже не может остановить падения газа на ядро, так сильна гравитация в центре умирающей звезды. Тот газ, что оказался чуть дальше от центра, сдувает со звезды мощным взрывом. Разлетающиеся обломки атомов, пролетая через этот газ вызывают его сильный нагрев и сияние. Астрономы видят вспышку на месте такой далёкой звезды, которую они раньше даже не могли разглядеть. Поэтому, впервые её увидев, они её назвали сверхновой. Но всё, что остаётся на месте вспышки - нейтронная звезда (реже - белый карлик или чёрная дыра, зависит от массы умершей звезды) и расползающее облако газа, которое обычно называют туманностью и дают ему красивое имя.

Да, звезда перестаёт сиять, её планеты сгорают, а иногда и соседние звёзды задевает взрывом. Но это ни в какое сравнение не идёт, например, с падением одной нейтронной звезды на другую, после чего от галактики отрывает кусок, или со столкновением двух галактик, которое в будущем ожидает и нашу. Но всё это будет здесь через время, в несколько тысяч раз большее, чем существование homo sapience на нашей планете, и в миллионы раз больше, чем продолжительность истории нашей цивилизации.
вверх^ к полной версии понравилось! в evernote
Комментарии (27):
Basim 12-09-2006-00:59 удалить
Спасибо большое :) очень интересно :)
[147x254]
Ты не осветил последний и самый интересный пункт: столкновение нейтронных звёзд... Кстати, а где иллюстрации?..
:)
The_Searcher 12-09-2006-12:02 удалить
:) Нарисуй.

Столкновение звёзд и сверхновая - это весьма разные вещи, зачем это здесь освещать?
The_Searcher, кстати, ты забыл провести зависимость от массы звезды того, чем она станет после смерти: карликами, нейтронными звёздами или чёрными дырами.
The_Searcher 12-09-2006-14:18 удалить
Почему, я упомянул :) А чёрная дыра - не такой уж тривиальный объект, чтобы рассказать об этих зависимостях...
AMUN_Ra 12-09-2006-21:13 удалить
один фиг подомов о том что всего то через какихто там милиарды лет Нашего СОЛНЫШКА может и не стать аж жутко становиться

LI 5.09.15
in_september 12-09-2006-23:37 удалить
Уважаемый автор!

очень инересно!
хотим дальше про черную!!!

Читатели.
AMUN_Ra 12-09-2006-23:43 удалить
о да я согласеннн ну просто ОЧЕНЬЬЬ интресно

LI 5.09.15
_Буся_ 13-09-2006-00:46 удалить
да ладно, что там, мот планета наша и не доживёт до того времени, как погаснет солнце наподобие вот этих звёзд, когда у него закончатся запасы водорода... Да, точно не доживёт.. А почему? Каких таких ресурсов нам не хватит?
AMUN_Ra 13-09-2006-00:57 удалить
хе я думаю люди сами взорвут нашу славную Землю так что Сонычко будет погибать одно

LI 5.09.15
_Буся_ 13-09-2006-01:02 удалить
AMUN_R, ну это грустно, грустно... погибать в одиночестве... но оно вродь ка неживое, так что лучше пусть СОЛНЫШКО ПОГИБНЕТ БЕЗ НАС, ЧЕМ МЫ ПОГИБНЕМ БЕЗ СОЛНЦА..............
AMUN_Ra 13-09-2006-03:57 удалить
а гдеж романтика то веть представь солнце держась заруку с землей погибают вместе так и не раставшись ни на минуту ))

LI 5.09.15
Basim 13-09-2006-07:23 удалить
:) Интересно.. Солнце вроде встало... Земля вроде под ногами...

вроде ни что ни погибло, а как-то уже разносится слабый аромат тоски :) :) :)
Basim 13-09-2006-07:33 удалить
The_Searcher, О да.. :) очень жду и присоединяюсь к друзьям :) в желании и ожидании :)
Рискну дополнить этот раздел ещё двумя видами звездных карликов бурыми и белыми.

Бурыми карликами называют слабо светящиеся объекты, представляющие собой нечто среднее между звёздами и планетами-газовыми гигантами. По сути дела, это звёздные "недоросли": разогреваясь в силу гравитационного сжатия, эти объекты не набирают достаточной массы, чтобы в них начались термоядерные реакции.

Белые карлики - компактные звездообразные остатки эволюции маломассивных звезд. Для этих объектов характерны массы, сравнимые с массой Солнца (2*1030 кг); радиусы, сравнимые с радиусом Земли (6400 км) и плотности порядка 106 г/см3. Название "белые карлики" связано с малыми размерами (по-сравнению с типичными размерами звезд) и белым цветом первых открытых объектов данного типа, определяемым их высокой температурой.

Белые карлики вместе с нейтронными звездами и черными дырами звездных масс относятся к так называемым компактным объектам. Все они являются остатками эволюции звезд различных масс, но сами не являются звездами в строгом смысле этого слова, т.к. в их недрах не идут термоядерные реакции. Для описания природы всех этих объектов требуется "физика 20 века": квантовая механика и/или теория относительности. Однако, если нейтронные звезды и черные дыры были предсказаны до своего открытия, то белые карлики были открыты в 19 веке и оставались необъясненными до начала 30-х годов 20 века, когда были созданыл основные квантовомеханические законы.

Первый белый карлик был открыт "на кончике пера" в 1844 г. Фридрихом Бесселем при изучении ярчайшей звезды ночного неба - Сириуса. Оказалось, что если начертить кривую движения Сириуса, то звезда будет периодически смещаться от своего среднего положения. Это легко объяснить, если предположить, что Сириус (будем называть его теперь Сириус А) входит в двойную систему. Т.е. существует звезда-соседка, называемая Сириус В, и два светила вращаются вокруг общего центра масс. Слабую звездочку Сириус В впервые непосредственно увидел в телескоп А. Кларк в 1862 г.

Двойных звезд довольно много: около половины всех звезд Галактики входят в число двойных систем. Поэтому в самом факте двойственности нет ничего удивительного. Удивительной оказалась звезда-соседка. При массе, сравнимой с солнечной, и достаточно высокой температуре (горячие звезды имеют белый цвет) Сириус В оказалась очень слабой звездочкой. Это означает, что ее размеры очень малы, а следовательно велика плотность. Если подставить типичные для белых карликов значения (масса порядка 1030 кг и размер порядка нескольких тысяч километров), то получится плотность порядка 106 г/см3. Это несравненно выше плотности окружающего нас вещества. Самый плотный металл на Земле имеет плотность менее 30 г/см3. Плотность вещества в центре Солнца около 100 г/см3. Можно было ожидать, что свойства сверхплотного вещества окажутся необычными.

Вещество белых карликов действительно обладает интересными свойствами, ученые называют его вырожденным газом. Если частицы вещества (в данном случае наиболее важны электроны) расположены чрезвычайно близко друг к другу, то их взаимное квантомеханическое влияние начинает определять свойства вещества, а значит и звезды в целом. В частности, сила гравитации, стремящаяся сжать звезду, уравновешивается давлением вырожденного газа.

В маленькую область пространства (ее размер определяется законами квантовой механики: длиной волны де Бройля рассматриваемых частиц) нельзя поместить более двух частиц с полуцелым спином, например электронов. Это проявляется в строении атомных орбиталей и определяет химические свойства элементов. Путем сжатия вещества можно достичь плотностей, когда расстояние между электронами становится порядка волны де Бройля для этих частиц, т.е. плотностей достаточных для проявления квантовых свойств вещества. В ходе эволюции звезд в их недрах создаются условия необходимые для образования вырожденного газа электронов.

Белые карлики образуются на финальных стадиях эволюции маломассивных звезд (масса менее 8-10 масс Солнца) после исчерпания топлива для термоядерных реакций (см. рис. 1). Благодаря тому что количество звезд в Галактике возрастает с уменьшением массы звезд, белые карлики достаточно распространены. Они составляют до 10% всех звезд Галактики. Наше Солнце через несколько миллиардов лет после исчерпания водорода в ядре также превратится в белый карлик.

Эволюция одиночного белого карлика сводится к его постепенному охлаждению за счет излучения (см. рис.2). При уменьшении температуры будет меняться и цвет от белого к красному. Поэтому старые белые карлики уже не являются собственно белыми. Название всего класса объектов связано лишь с цветом первых открытых звезд этого типа (Сириус В, 40 Эридана В).

Если же белый карлик входит в состав тесной двойной системы, где возможен перенос вещества на белый карлик со звезды-соседки, то возможно появление ряда любопытных объектов. Особый интерес представляют т.н. новые звезды, которые получили свое название благодаря резкому увеличению блеска, связанному с термоядерным взрывом вещества, перетекшего со звезды-соседки на поверхность белого карлика.

При накоплении достаточно большого количества вещества, когда масса превосходит критическую (Чандрасекхаровский предел, названный по имени индийского астрофизика Субраманьяна Чандрасекхара, исследовавшего свойства белых карликов) белый карлик взрывается, порождая сверхновую типа Ia. После взрыва возможен полный разлет вещества или образование нейтронной звезды.

[показать]

Кокон молодого белого карлика.

(APOD 990703, Credit: H. Bond (STSci), R. Ciardullo (PSU), WFPC2, HST, NASA)


Новорожденный белый карлик "вылупляется" из кокона.
NGC 2440 - планетарная туманность, образованная умирающей звездой.
Внешние части звезды сбрасываются в виде газовой туманности, а в центре
остается горячий белый карлик.

The_Searcher 13-09-2006-10:27 удалить
Исходное сообщение _Буся_
Да, точно не доживёт.. А почему? Каких таких ресурсов нам не хватит?
Мозга :) Точнее, сознательности. А если ещё точнее, то осознанности каждого из нас. Осознаваемости каждого нашего действия. И бездействия тоже :)

На самом деле, Земля живучая. Уже сколько раз была на краю гибели, сколько раз большинство видов жизни с неё вымирало... И не раз ещё вымрет - впереди новые ледниковые периоды, вспышки на Солнце и т.д. А человек ещё более живуч, чем планета... хочется верить, конечно :)
Открытое забрало, спасибо! Всё хорошо, всё интересно... я сам почерпнул немного нового (или вспонил старое) :) Но тут ставилась задача доходчиво своими словами, понятно и элегантно. Но всё равно спасибо...
Исходное сообщение Открытое забрало
Эволюция одиночного белого карлика сводится к его постепенному охлаждению за счет излучения (см. рис.2). При уменьшении температуры будет меняться и цвет от белого к красному. Поэтому старые белые карлики уже не являются собственно белыми. Название всего класса объектов связано лишь с цветом первых открытых звезд этого типа (Сириус В, 40 Эридана В).

А что дальше? Что будет с белым карликом, если нет переноса материи с соседней звезды?
The_Searcher 13-09-2006-10:46 удалить
Открытое забрало, За картинку отдельное спасибо!
Действительно, если масса остатков звезды создаёт достаточное давление, то электроны анигилируют с протонами, образуя нейтроны - это порождает всплеск давления и лавинообразный процесс во всём объёме. Это позволяет сжаться ещё больше, образовав нейтронную звезду, а что оказалось на поверхности, то разбрасывается взрывом в виде такой вот туманности.

Белый карлик просто медленно остывает, принципиальных изменений в нём произойти не может до тех пор, пока он не охладится до температуры реликтового излучения :) Но на это потребуется безумно много времени, столько не живут :)
The_Searcher, на самом деле как в любой физической задачи нужно рассматривать балланс энергетических потоков входящих и исходящих. Разница потоков будет приводить либо к нагреву тела либо охлаждению. Кроме остывания через излучение, будет иметь место прогрев за счет гравитационной энергии падения межзвездного газа. Так что температура белого карлика будет выше температуры реликтового излучения
В колонках играет: Freddie Mercury - There Must Be More To Life Than This

LI 5.09.15
Basim 13-09-2006-12:11 удалить
Открытое забрало, Спасибо :)

кстате Чандрасекхара :) Чанда на санскрите - Луна :) а секхара не знаю, но возможно Изим знает :)
Интересно, но насколько я помню из курса физики в универе - описанная здесь гибель нашего Солнца - одна из теорий. Есть ещё теория со своими доказательствами, которая предполагает движение по синусоиде - Солнце снова наростит свою энергию.
Хотя, возможно, за годы, что прошли с того времени, учёные уже точно разобрались с перспективами нашей системы :)
The_Searcher 13-09-2006-18:44 удалить
Ну... набрать снова ТАКУЮ энергию звезде негде. Даже не представляю, какие там могли быть доказательства, если честно...
The_Searcher, доказательства формулами какими-то, не помню - давно это было, лет 7 тому :)
The_Searcher 03-11-2006-15:17 удалить
Ой какая прелесть! Наше Солнышко станет белым карликом, а потом, подостыв, превратится в гигантский алмаз!
http://news.pravda.ru/science/2004/02/17/60496.html
Белый карлик не может превращать углерод дальше в железо, точнее та звезда, которая стала белым карликом, поэтому её ядро состоит из углерода. Более лёгкие вещества уходят на поверхность и разлетаются при коллапсе, более тяжёлые просто не образуются, в результате алмаз должен получиться довольно чистым.
По-моему, очень мило :)
Даёшь всё небо в алмазах! :)
17-11-2006-17:37 удалить
Позволю себе в виде дополнения ссылочку кинуть http://elementy.ru/lib/25531/25536


Комментарии (27): вверх^

Вы сейчас не можете прокомментировать это сообщение.

Дневник Из жизни звёзд. Сверхновая. | The_Searcher - Искатель | Лента друзей The_Searcher / Полная версия Добавить в друзья Страницы: раньше»