Процессы звездообразования

Чт, 06/26/2014 - 17:56

Звезды рождаются в массивных плотных облаках молекулярного водорода, насыщенных пылью, так как только твердые частички и молекулы могут эффективно излучать энергию, возникающую при постепенном сжатии вещества, что позволяет ему охлаждаться и сжиматься дальше. Горячее вещество само по себе не сжимается, а напротив, норовит разлететься в разные стороны, и для образования звезд необходим эффективный механизм охлаждения. Такой имеется только в плотных молекулярных облаках.

Одно такое облако — так называемое околоядерное молекулярное кольцо — существует и в окрестностях Sgr A*. Это образование, открытое еще 25 лет назад, простирается на расстояние от 6 до 25 световых лет от черной дыры — в рамках нашей аналогии оно оказалось бы размером примерно с купол Сенатского дворца. Вероятно, это облако является далеко не первым и не последним в истории галактического центра: молекулярные облака, во множестве путешествующие по Галактике, время от времени должны попадать в окрестности черной дыры и удерживаться там ее гравитацией.

Казалось бы, именно они и могут стать источником звездного изобилия в самом сердце Млечного Пути. Тем не менее расчеты показывали, что звезды в нем рождаться не могут.

Причина в приливных силах, с которыми черная дыра действует на зарождающиеся молодые звезды в облаке. Край зародыша, который смотрит на дыру, она притягивает чуть сильнее, чем противоположный, поскольку сила тяготения ослабевает с расстоянием; в итоге приливная сила пытается разорвать зарождающуюся звезду. В принципе, приливной эффект здесь в несколько миллиардов раз слабее, чем тот, что на воды земных океанов оказывают Солнце и Луна. Однако детальное моделирование показывало, что даже этого напряжения тонко сбалансированный механизм звездообразования не может перенести. Добавляют свой вклад в приливы и обилие массивных звезд, уже находящихся в окрестностях черной дыры.

Похоже, теоретикам от астрономии придется что-то подправить в своих расчетах. Как выяснилось, процесс звездообразования в околоядерном молекулярном кольце не только возможен, но уже идет.

Через несколько сотен тысяч или миллионов лет — совсем небольшой по астрономическим меркам интервал времени — вокруг черной дыры засверкает яркий венец из массивных, ярких и очень молодых звезд.

Группа американских и австралийских астрономов под руководством Фархада Юсефа-Заде из американского Северо-западного университета нашла следы мазерного излучения молекул метилового спирта в нескольких уплотнениях этого кольца. Это верный признак самых первых этапов образования звезд. Работа ученых будет вскоре опубликована в Astrophysical Journal Letters.

Мазеры — это такие же квантовые генераторы когерентного излучения, что и лазеры, только производят они не видимый свет, а радиоволны. Собственно, первые «лазеры», сделанные в СССР Басовым и Прохоровым, а в США — Таунсом с коллегами, были на самом деле мазерами. В них атомы и молекулы, которые каким-то внешним воздействием были переведены в возбужденное состояние, синхронно, друг за другом, переходят в основное состояние, испуская идентичные кванты электромагнитного излучения и побуждая (индуцируя) своих соседей делать то же самое, а главное — в унисон. Благодаря такому созвучию амплитуды волн складываются не случайно, а все в одной фазе, и результирующий сигнал получается очень сильным.

Внешним воздействием, переводящим молекулы в возбужденное состояние, в астрономических условиях являются столкновения между ними. Интенсивность столкновений зависит от плотности и температуры, между которыми должен поддерживаться четкий баланс, что и позволяет по мазерным линиям очень точно диагностировать физическое состояние вещества. Мазерное излучение — надежное свидетельство высокой плотности, которая возникает лишь в окрестностях уже формирующихся звезд. Поэтому ученые уверенно заявляют, что звезды здесь уже стремительно образуются. Внимательно изучив спектры, ученые нашли несколько сгустков в облаке, где скоро появятся яркие светила. При этом новорожденные звезды будут достаточно массивными и ярко осветят окрестности черной дыры.

Более того, внимательное изучение линий синильной кислоты, также присутствующей в составе молекулярного облака и очень удобной для радиоастрономических наблюдений, показало присутствие достаточно сильного звездного ветра. Ветер, по мнению Юсефа-Заде и его коллег, выдувают массивные звезды-младенцы, еще не очистившие своим излучением того кокона, в котором образовались всего несколько десятков тысяч лет назад. Пройдет еще несколько десятков тысячелетий, и эти коконы будут прорваны.

Возможно, еще через некоторое время часть сброшенного вещества доберется и до черной дыры, позволив ей снова ярко засиять, как в далеком прошлом. Впрочем, даже наши потомки никакого впечатляющего небесного зрелища не увидят — центр Галактики надежно скрыт от человеческих глаз облаками пыли. Фейерверк разглядят только радио- и инфракрасные телескопы, которые у последователей современных астрономов, хочется надеяться, будут еще совершеннее.

По современным представлениям, формирование звезды начинается с медленного сжатия наиболее плотных областей облаков молекулярного водорода с примесью других газов и пыли. Пыли в этой смеси немного, но именно она позволяет газу эффективно охлаждаться, играя ключевую роль в звездообразовании: образовываться из горячего газа звезды не могут.

В процессе сжатия облако, как правило, фрагментирует на отдельные части, каждая из которых позднее родит звезду или кратную звездную систему. При сжатии каждого фрагмента выделяется потенциальная гравитационная энергия, которая частично излучается, а частично идет на нагрев формирующегося в центре облака ядра. Молодые предзвездные объекты на этом этапе называют протозвездами. Иногда его разделяют на две стадии — стадию протозвезды и стадию звезды типа T Тельца.

Наличие углового момента вращения относительно центра сжатия приводит к формированию протозвездного диска, за счет которого могут значительно увеличиться темпы аккреции вещества на центральный объект. В какой-то момент температура и давление в центре становятся достаточными для запуска ядерной реакции синтеза гелия из дейтерия — тяжелого изотопа водорода, легко вступающего в ядерную реакцию (именно из дейтерия состоит «горючее» водородных бомб). Резкое увеличение выделения энергии значительно замедляет сжатие центрального объекта.
Позднее температура и плотность в центре оказываются достаточными для запуска реакции синтеза гелия непосредственно из легкого изотопа водорода — протия, который составляет основную долю самого распространенного газа; весь дейтерий к тому моменту в центре уже израсходован. Запуск ядерной реакции превращения основного изотопа водорода в гелий знаменует рождение новой звезды

Другие материалы рубрики


  • Теория эволюции звезд основана на диаграмме «спектр-светимость». Спектр звезды связан с температурой ее поверхностных слоев, светимость — это количество световой энергии, излучаемой звездой в единицу времени. По оси абсцисс откладывается последовательность спектральных классов, по оси ординат — светимость. Звезды Галактики изображаются на диаграмме точками. Точки могли бы расположиться как попало, могли бы сгуститься к одной линии. Но они сгущаются к нескольким линиям и областям, из которых выделяются пять. Им соответствуют группы звезд: звезды главной последовательности, субкарлики, красные гиганты, сверхгиганты, белые карлики. Сопоставляя диаграммы «спектр-светимость», составленные для различных звездных скоплений, можно с уверенностью утверждать, что звезды главной последовательности на определенном этапе эволюции превращаются в красные гиганты. Из диаграмм также видно, как это происходит: температура звезды начинает уменьшаться, размеры и светимость, наоборот, увеличиваются. Через некоторое время температура опять начинает расти. Скорость эволюции определяется начальной массой звезды.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3


  • В нашей Галактике за пределами Солнечной системы обнаружено несколько сотен планет. Исследовать их проще и дешевле при помощи автоматических зондов сверхмалого размера. Запускать эти аппараты можно с Земли из электромагнитной пушки, а ускорять и корректировать орбиты будут гравитационные поля встречных звезд.
    Полеты к звездам — любимая тема фантастов и авторов компьютерных игр. Лихо носятся их звездолеты на просторах Галактики! Вот только неясно — как и зачем? Но эти вопросы не очень волнуют любознательных читателей: «как» — это придумают инженеры, а уж «зачем» — вообще неприлично спрашивать. Вы только представьте: новые неизведанные миры, братья по разуму... Разве это неинтересно?!
    Но не все фантазии удается воплотить в жизнь. Романтическая эпоха поиска внеземных цивилизаций, рожденная в начале 1960-х успехами космонавтики и радиоастрономии, к концу столетия почти сошла на нет.



  • ...Теперь вы должны быть предельно внимательны. Следующие несколько секунд окажутся решающими, поэтому вы включаете высокоскоростную регистрирующую систему для детальной записи всех приходящих сведений. Через 61 с R3D3 сообщает, что все системы пока функционируют нормально, горизонт - на расстоянии 8000 км и приближается со скоростью 15 тыс. км/с. Проходит 61,6 с. Еще все в порядке, до горизонта осталось 2000 км, скорость - 30 тыс. км/с (или 0,1 скорости света, так что цвет излучения начинает меняться все заметнее). А затем, в течение следующей 0,1 с вы с изумлением замечаете, что излучение из зеленого становится красным, инфракрасным, микроволновым, затем приходят радиоволны и наконец все исчезает. Через 61,7 с все кончено - лазерный луч пропал. R3D3 достиг скорости света и исчез за горизонтом.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6


  • Эксперты ООН в ежегодных докладах публикуют данные, говорящие, что Землю в перспективе ждет катастрофическое глобальное потепление, обусловленное возрастающими выбросами углекислого газа в атмосферу. Однако наблюдение за Солнцем позволяет утверждать, что в повышении температуры углекислый газ «не виноват» и в ближайшие десятилетия нас ждет не катастрофическое потепление, а глобальное, и очень длительное, похолодание.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5


  • Этот взрыв потряс не только часть Вселенной, но и земную астрономию! Громадная звезда вдруг стала сверхновой, и ее разорвало на куски с таким шиком, что даже бывалые астрономы заявили, что никогда такого не видали. А ведь должна была вести себя тихо-тихо. Ученые подозревают, что такое разрушительное событие может в любой момент повториться у нас прямо под боком. Возможно, даже завтра. Или прямо сейчас.



  • ...Тесное сходство протона и нейтрона наводит на мысль, что здесь существует симметрия. И действительно, на ядерный процесс никак не отразится, если можно было бы заменить все протоны на нейтроны, или наоборот. Это свойство получило название — симметрия изотопического спина, или изотопическая симметрия. Название связано с тем, что ядра, отличающиеся только числом нейтронов, называются изотопами. Нынешнему состоянию Вселенной соответствует равное количество протонов и нейтронов, которые находятся в постоянном движении. Но какая причина вызывает эти движения и вообще изменения в природе?..

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • Варварские наклонности некоторых звезд иногда возмущают. Пока одни отнимают вещество у ближайших тел, другие поступают еще более нагло и жестоко. Они скидывают со звезд газопылевые диски, которые могли бы дать начало новой планетной системе, а то и новым формам жизни. Но не со всех, а лишь с тех, кто решается переступить опасную черту.



  • Итак, знакомимся с действующими лицами драмы. Коричневый карлик 2M1207 спектрального класса M8 (его можно увидеть хорошо вооруженным глазом в созвездии Центавр) и его небольшой компаньон — планета 2M1207b. Последняя уже несколько лет как мучает ученых своими загадками. И вот теперь новейшее исследование позволило предположить: странные особенности данного объекта объясняются тем, что он рожден в результате совсем недавнего столкновения двух планет.



  • ...Пока ваш звездолет выбирается из гравитационной ловушки Гаргантюа, вы строите планы возвращения домой. К тому моменту, когда вы достигнете Млечного Пути, Земля станет на 2,4 млрд. лет старше, чем во время вашего старта. Изменения в человеческом обществе будут настолько велики, что вы не испытываете особого желания возвращаться на Землю. Вместо этого вы и команда звездолета решаете освоить пространство вокруг какой-нибудь подходящей вращающейся черной дыры. Ведь именно энергия вращения дыры в квазаре 8C 2975 позволяет квазару «проявить себя» во Вселенной, поэтому энергия вращения дыры меньших размеров может стать источником энергии для человеческой цивилизации.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3


  • Юпитер называют планетой загадок. В статье высказывается гипотеза о причинах феномена «горячих теней» — наиболее таинственного и малоисследованного процесса, наблюдаемого в атмосфере гигантской планеты.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3