3. 11. Эволюция звёзд

Мой канал на Дзене "Мир Пространств"
---
Стадии эволюции звезды:
1.Планета-протозвезда
2.Коричневый, красный карлик
3.Звезда
4.Красный гигант
5.Сверхновая

В холодных глобулах, где температура не превышает 10–20 К (в некоторых глобулах температура снижается до 5 К и даже ниже), группируются водородно-гелиевые уплотнения - протооблака, в них формируются планеты-протозвёзды. Газ в протооблаке не сжимается, а конденсируется, поэтому, не происходит его нагрев.

1. Планета-протозвезда
Пока температура протозвезды ниже критической 20,28 К, водород находится в жидком состоянии. Протозвезда растёт от конденсации и аккреции окружающего сжиженного газа.
Давление возрастает, но температура растёт медленно и только на поверхности. Гелий и водород хорошо отводят тепло от центра звезды.
Запускается процесс агрегации нейтронов. Процесс агрегации пока слаб и всё тепло быстро отводится в верхние слои. Испарившийся газ охлаждает внутренние слои и окутывает планету атмосферой. Эта стадия похожа на Юпитер.
В зависимости от количества доступного газа протооблака, планета увеличивается в размерах и раскручивается, сохраняя малую плотность.

Основные процессы: активная конденсация и аккреция, рост массы (до 13 масс Юпитера). Размеры, примерно, соответствуют размерам Юпитера, слабая агрегация внутри тела протозвезды.

2. Коричневый, красный карлик
Коричневые карлики формируются в основном за счёт аккреции молекулярных облаков.
Разросшаяся планета теряет своё тепло и сжимается под действием сил гравитации. При превышении массы 0,08 масс Солнца агрегация поднимается к поверхности.
Усилившаяся агрегация нагревает поверхность до 1...2,5 тыс. градусов. Цвет молодой звезды становится коричневым. Появляется коричневый карлик.

Агрегация поднимается на поверхность, ещё больше разогревая её и порождая звёздный ветер. Звёздный ветер прекращает процесс аккреции материи на звезду. Карлик становится красным.
В этой стадии находится 73% всех звёзд.
Звезда выходит на главную последовательность диаграммы Герцшпрунга — Рассела.

Основные процессы: рост массы и размеров, аккреция прекращается, агрегация растёт и поднимается на поверхность, растёт температура в верхних слоях, появляется звёздный ветер.

3. Звезда
Красный карлик, по мере роста массы, переходит в стадию звезды. Агрегация поднимается высоко над поверхностью и падающие с высоты частицы материи нагревают поверхность до температур выше 2 500 градусов. Чем выше поднимается агрегация, тем выше энергия падающих частиц, нагревающих поверхность звезды.
Появляется ионизированное вещество и цвет звезды становится жёлтым. Светимость звезды резко растёт. По мере роста массы звезды растёт агрегация, а вместе с ней температура. Цвет меняется от жёлтого к белому и голубому.

На этой стадии звезда находится 90% своей жизни и располагается на главной последовательности диаграммы Герцшпрунга — Рассела.
Светимость звезды L) определяют её размеры и температура. Для главной последовательности
L=4;R^2 * ;T^4   
Здесь R-радиус звезды, Т-температура фотосферы, ;-постоянная Стефана-Больцмана.

За 1 млрд лет светимость Солнца возрастает на 10%. Тогда формула будет выглядеть так   1,1*L=4;(х*R)^2 * ;(y*T)^4
Здесь х - изменение радиуса, y - изменение температуры.

Масса за это время возрастает на 1% (см.гл.3.10), а значит и объём возрастает, примерно, на 1%.
Если R^3 возрастает на 1,01, то R возрастает на х=1,0033, т.е. радиус вырастет на 0,33%. Площадь поверхности звезды возрастает на R^2 =1,0066, а с ней и светимость на 0,66%.

Рост температуры составит (y*T)^4 = 1,1/1,0066 =1,093,  тогда y=1,0225.
Температура вырастет на 2,25%.

Получим за 1 млрд лет  1,1*L = 4;(1,0033R)^2 * ;(1,0225T)^4

* * *  С ростом массы на 1% светимость растёт на 10%.

Температура растёт только на поверхности звезды. В центре - звезда холодная. С момента формирования в туманности температура была 10-20К. Дальнейшее укрупнение охлаждало внутренние слои за счёт испарения жидкого водорода.

Основные процессы: рост массы, агрегация растёт и поднимается над поверхностью звезды, а с увеличением высоты агрегации, растут температура и светимость.

4. Красный гигант
За время пребывания на главной последовательности, агрегация увеличивает массу звезды и, со временем, когда плотность Тёмной материи падает, за счёт перехода её в Светлую материю, агрегация снова погружается в слои жидкого водорода. Агрегация из короны уходит внутрь звезды. С этого начинается бурный рост размеров звезды. Водород из жидкого состояния переходит в газообразное, чем гасит температуру поверхности. Звезда становится красным гигантом.
Красные гиганты имеют протяжённые, разреженные оболочки и создают сильный звёздный ветер, а также часто проявляют переменность различных типов, в том числе и с высокой амплитудой, особенно у наиболее ярких из них.

Основные процессы: агрегация слабеет и уходит внутрь звезды, наружная температура падает, внутренняя температура растёт, а с ней растёт объём звезды.

5. Сверхновая
Когда Тёмная материя заканчивается, заканчивается и агрегация в звезде. После чего звезда остывает и резко уменьшается в размерах. Происходит коллапс звезды и взрыв сверхновой. В результате сжатия материи происходит сброс зарядов частиц в центральных областях звезды, аннигиляция зарядов.
Небольшие звёзды становятся Белыми карликами, массивные порождают Нейтронные звёзды или Чёрные дыры.

Основные процессы: агрегация слабеет, остывание, коллапс.