Как образуются звезды? Простое руководство для начинающих

18.10.2023
0
6 мин
473
Как образуются звезды? Простое руководство для начинающих

Здравствуйте друзья и любители космоса!

Хотите узнать как образуются звезды? Тогда читайте дальше и вы все узнаете.

Все красивые, яркие звезды, весело мерцающие на нашем ночном небе, возникли из двух ингредиентов: газа и пыли.

Разве не удивительно, что два, казалось бы, скучных ингредиента создали такое чудесное разнообразие звезд?

Как звезды превратились из просто газа и пыли в полноценные, совершенно разные типы активных звезд, которые мы видим сегодня?

И откуда такое богатое разнообразие, если каждая звезда начинается с одних и тех же основных ингредиентов?

На этом изображении ЕКА показана область активного звездообразования в Большом Магеллановом Облаке.

Активная область звездообразования в Большом Магеллановом Облаке (Large Magellanic Cloud).

Мы не можем непосредственно наблюдать за формированием звезд, потому что толстые покровы пыли, окружающие их, мешают нам видеть их в видимом свете.

Однако их можно ясно увидеть с помощью радиоволн.

На формирование звезды уходит не менее миллиона лет, но в этой статье мы пройдем по временной шкале за считанные минуты.

Как рождаются звезды?

Пять шагов, которые проведут нас за миллионы лет от облака пыли и газа до сияющей термоядерной звезды.

Шаг 1: Звездные питомники – место рождения звезд

Космическое пространство по большей части тёмное, но оно не пустое.

Пространство между звездами заполнено облаками газа и пыли, а также молекулами элементов.

Такие облака называются молекулярными облаками, а также их называют звездными питомниками, поскольку именно здесь рождаются звезды.

На этом изображении НАСА показано молекулярное облако, внутри которого формируются звезды в Цефее B.

Молекулярное облако под названием Цефей Б (Cepheus B).

Молекулы состоят в основном из водорода, но некоторые облака также содержат значительное количество метанола.

Иногда молекулярные облака намного больше нашего Солнца, и их плотность обеспечивает подходящее место для создания звезд.

Молекулы, газы и частицы пыли движутся во всех направлениях, создавая неравномерное распределение частиц.

В регионах, где очень высокая плотность, вся территория начинает разрушаться под тяжестью собственной гравитации.

Это начало процесса звездообразования.

Шаг 2: Коллапс молекулярного облака

Возможно, вы знаете, что космическое пространство очень холодное, как и молекулярные облака.

Но когда облако сжимается под действием силы тяжести, плотность вещества начинает увеличиваться.

Со временем более плотно упакованная материя начинает нагреваться, потому что частицы находятся ближе друг к другу, и их энергия не может легко рассеяться в космосе.

Внутренняя область облака — начало ядра звезды — самая горячая.

На данном этапе термин «горячий» является относительным, поскольку плотный газ может иметь только комнатную температуру, например 80 градусов по Фаренгейту или 26 градусов по Цельсию.

По мере продолжения коллапса плотность облака продолжает расти, и облако становится все горячее.

Шаг 3: От предзвезды до протозвезды, через 50 000 лет

В течение примерно 50 000 лет молекулярное облако продолжает сжиматься.

Если размер облака когда-то составлял 10 000 а. е., он сжимается до менее 1000 а. е.

Ядро становится все плотнее и плотнее в процессе аккреции.

Это процесс, при котором более плотное облако оказывает большее гравитационное притяжение, что приводит к увеличению количества пыли и газа, что еще больше увеличивает плотность облака.

Легко видеть, что этот процесс ускоряется со временем.

Пока это происходит, вокруг ядра из избыточного материала начинает формироваться тонкий диск.

Звезда на стадии подготовки к главной последовательности

Звезда на стадии подготовки к главной последовательности.

В какой-то момент, ближе к концу 50 000 лет, вся система начинает вращаться, включая внешний диск.

На этом этапе звезда известна как протозвезда.

Физика того, как звезда начинает вращаться, интересна, но немного выходит за рамки этой статьи.

Шаг 4: Этап T Тельца

Протозвезда продолжает накапливать материал еще 50 000 – 100 000 лет или больше, в течение которых материал, присутствующий в диске, добавляется к звезде.

До этого момента формирующаяся звезда все еще не видна, поскольку она окутана толстым слоем газа и пыли и не излучает свет в видимом спектре.

К концу этого периода тепла, выделяющегося при коллапсе газа и пыли, становится достаточно, чтобы протозвезду можно было увидеть в видимом спектре.

Сейчас она известна как звезда Т Тельца (T Tauri).

Звезды Т Тельца не входят в главную последовательность звезд, но представляют собой стадию, которую проходят зарождающиеся солнца, прежде чем столкнуться с ними.

Такие звезды выглядят как звезды главной последовательности, и температура их поверхности аналогична, но они намного ярче, потому что они больше и не конденсируются достаточно плотно, чтобы начался ядерный синтез.

Шаг 5: Зажигание ядерного синтеза

Примечательно, что в зависимости от размера звезды она может оставаться в фазе Т Тельца в течение десятков миллионов лет, прежде чем ее ядро станет достаточно плотным для запуска ядерной реакции.

Ядро звезды должно быть плотнее любого металла, а его температура превысит миллионы градусов, прежде чем начнутся реакции ядерного синтеза.

Именно здесь атомы водорода сталкиваются друг с другом, образуя гелий, и этот процесс знаменует рождение самой звезды.

Звезда перестает аккрецировать материал вскоре после начала ядерного синтеза, и диск, сформировавшийся вокруг звезды, будет определять ее окончательный размер.

Мы видели, что молекулярному облаку может потребоваться более 100 миллионов лет, чтобы превратиться в звезду, но как только звезда начнет светить, она может делать это в течение миллиардов лет.

Звезды, которым не удалось добиться успеха

Вселенная состоит из богатого разнообразия звезд, находящихся на разных стадиях.

Однако некоторые газовые облака следуют первоначальным процессам формирования звезд, но никогда не становятся едиными.

Их называют «неудавшимися звездами» или коричневыми карликами.

Этот GIF-изображение НАСА показывает представление художника о коричневом карлике.

Представление художника о коричневом карлике.

Технически, их ядра никогда не достигают температуры, достаточно высокой для того, чтобы произошел ядерный синтез, поэтому у протозвезды никогда не будет шанса стать звездой.

Коричневые карлики имеют массу от 13 до 80 раз больше массы Юпитера, и то небольшое количество света, которое они излучают, обусловлено теплом, выделяемым во время гравитационного сжатия на стадии протозвезды.

Звезды все еще рождаются сегодня?

Да, звезды рождаются и сегодня, и ученые открывают ранее неизвестные области интенсивного формирования.

Некоторые из таких областей видны невооруженным глазом, а многие другие можно наблюдать в бинокль и телескопы.

Давайте взглянем на два самых известных и простых для просмотра:

Туманность Ориона

В созвездии Ориона есть два гигантских молекулярных облака, Орион А (Orion A) и Орион Б (Orion B), которые имеют активные области звездообразования.

Эта туманность и ее облака — ближайшие к Земле области звездообразования, находящиеся на расстоянии 24 световых лет.

Они видны невооруженным глазом в очень темном небе и хорошо видны в бинокль или небольшой телескоп.

На этом изображении показаны два молекулярных облака в созвездии Ориона.

Молекулярные облака в созвездии Ориона (Orion).

Туманность Орел

Туманность Орел (Eagle Nebula) в созвездии Змеи (Serpens) содержит знаменитые Столпы Творения (famous Pillars) — область в 7000 световых годах от Земли, где зарождаются звезды.

В этом пространстве в небольшой телескоп можно ясно увидеть как минимум 20 звезд.

На этом изображении показаны Столпы Творения внутри туманности Орла.

Столпы Творения в туманности Орла.

И в заключении

Звезды, которые мы видим на ночном небе, прошли процесс формирования за миллионы лет до того, как начали активно светить.

Некоторым из них не хватило тепла для запуска ядерного синтеза.

Их называют коричневыми карликами, и их чрезвычайно трудно обнаружить.

Другие молекулярные облака, в которых происходят процессы звездообразования, более яркие, и их можно увидеть либо невооруженным глазом, если они достаточно яркие, либо в небольшой телескоп.

Разве не было бы интересно наблюдать за формированием звезд?

Какая звезда в вашем списке желаний была бы первой?

Если вам понравилось узнавать, как они рождаются, вам стоит посмотреть, как мы классифицируем звезды на разные типы.

Если у вас остались вопросы или вы хотите оставить комментарий по этой статье - напишите его в разделе комментариев ниже.

До скорых встреч! Заходите!

Средний балл: 0