Захват звездами газопылевых дисков

Сб, 04/19/2014 - 19:40

Спектральные классы звезд

Процесс фотоиспарения удачно проиллюстрирован на этом инфракрасном снимке. 1 — звезда O-класса, 2 — маленькая звезда с испаряющимся протопланетным диском, 3 — «хвост» из вещества, сформировавшийся в результате испарения диска

Туманность Розетка в созвездии Единорога в оптическом диапазоне

Инфракрасный снимок туманности Розетка. Некоторые из обнаруженных опасных зон выделены кружочками

-

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.

Чтобы узнать хоть что-то об этом, астрономам пришлось бы оградить эти страшные территории вдоль той самой черты и развесить предупредительные ленточки с надписями «Осторожно!», «Опасная зона» или «Проход запрещен». Однако таких реквизитов не нашлось, и ученые решили с помощью теории определить расстояние, на которое к звездам с террористическими замашками лучше не подходить. А помог им в этом инфракрасный телескоп Spitzer.

Откуда же у звезд эти опасные зоны? И чем они опасны? Золтан Балог (Zoltán Balog), астроном из университета Аризоны в Тусоне (University of Arizona, Tucson), руководивший исследованием, говорит, что это такие районы, в которых бушуют сильные излучения и «ветер» частиц, источником которых служат сверхгорячие звезды. Условия такого рода частенько бывают весьма неблагоприятными — для других, более холодных звезд, точнее — для их безобидных протопланетных дисков.
«Звезды постоянно перемещаются в пространстве, и если они вдруг попадут в такую зону, у них больше никогда не будет планетарных дисков», — говорит Золтан.

Самые опасные из таких зон находятся вокруг звезд спектрального класса O. Это массивные звезды с чрезвычайно высокой температурой (на поверхности — от 35 тысяч кельвинов). По данным Золтана Балога, если поблизости от такого объекта окажется холодная звезда с протопланетным диском, то для последнего это закончится печально.

Протяженность смертельной для диска зоны составляет 1,6 световых года. Если его звезда окажется в ней, то O-звезда своим излучением будет сдувать с «приблудной» гостьи материал диска. Такой процесс Балог называет фотоиспарением. Чтобы оказаться полностью «голой», звезда должна задержаться в опасной области примерно на миллион лет.

Посредством Spitzer Балог вместе со своими коллегами рассмотрел порядка тысячи звезд, находящихся в туманности Розетка (NGC 2237). Это область активного звездообразования, которая располагается в 5,2 тысячах световых лет от нас в созвездии Единорога. Согласно данным наблюдений части туманности, богатой звездами класса O, у 45% холодных звезд, находящихся на безопасном удалении от угрозы, имеются протопланетные диски. Точно такое же значение характерно и для других районов, где O-звезд не так много.

Что касается холодных звезд внутри критической зоны, то лишь 27% из них обладали дисками. Чем расстояние меньше, тем меньше дисков вокруг звезд можно обнаружить. Интересно, что границы опасной зоны очень четкие, и если холодная звезда совсем ненадолго попала в опасную зону, то выйдя из нее, она сохранит свой диск.

На что после этого сгодится протопланетный диск? Это будет зависеть от времени пребывания в опасной зоне, то есть от того, насколько он оказался «потрепанным» фотоиспарением. Если очень сильно, то в будущем планетарная система, очевидно, не сможет из него развиться.
Надо заметить, такой сценарий предсказуем именно для протопланетных структур. Что касается уже сформировавшихся планет, то, скорее всего, O-звезда не повлияет на их существование — по крайней мере, самых крупных.

Более того, есть определенная вероятность, что за время нахождения звезды в опасном регионе в ней успеет сформироваться планета. Согласно некоторым альтернативным теориям, газовый гигант наподобие Юпитера может возникнуть как раз за миллион лет (в любом случае, такие планеты формируются раньше других).

Кстати, по мнению некоторых астрономов, Солнце — еще в детстве — побывало в похожей опасной зоне. Ну а после вышло из нее в более безопасный район, сохранив, к счастью, кое-какое количество планетарного стройматериала. Так что нам, можно сказать, повезло.

Существует несколько спектральных классов звезд:
O, B, A, F, G, K, M. Спектральный класс зависит от температуры фотосферы звезды. Самые горячие звезды — «O»-класса — голубые звезды. Пример голубой звезды — Дельта Ориона (Delta Orionis). Это третья звезда пояса Ориона, смотря слева направо. Ее температура составляет от 28000 до 50000 градусов Кельвина. Следующий спектральный тип: голубые звезды класса «В». Он имеет температурный диапазон от 10000 до 28000 градусов Кельвина. Третий спектральный класс — звезды типа «А» — бело-голубые звезды. Эти звезды находятся в диапазоне температур от 10000 до 7500 градусов по Кельвину. Самая яркая звезда в ночном небе «Сириус» — звезда типа «А».

Класс «F» — четвертый класс — белые звезды. Температура звезд находится в диапазоне от 7500 до 6000 градусов по Кельвину. Звезды Procyon, Little Dog — звезды класса «F». Пятый класс звезды — «G». Это желтые звезды. Пример желтой звезды — наше Солнце. Эти звезды имеют температуру от 6000 до 5000 градусов по Кельвину. Шестой тип — «К». Это оранжевые звезды. Эти холодные звезды имеют температурный диапазон от 5000 до 3500 градусов по Кельвину. Звезда Арктур (Arcturus) — звезда типа «К». Наконец, звезды типа «М»  — оранжево-красные звезды. Они имеют диапазон температур от 3500 до 2500 градусов по Кельвину. Антарес (Antares) в Скорпионе  — пример звезды класса «М»

Другие материалы рубрики


  • Наблюдения на рентгеновской обсерватории «Чандра» показали наличие большого числа маломассивных рентгеновских двойных звезд в эллиптических и линзовидных галактиках, а также в балджах — центральных сферических компонентах — дисковых галактик. Распределение источников по светимостям хорошо описывается двумя компонентами, граница между которыми соответствует светимости порядка (2-3) 1038 эрг/с. Т.к. эта величина примерно соответствует максимальной (т.н. Эддингтоновской) светимости объекта с массой 1.4 Мо, то возможно, что более мощные источники являются аккрецирующими черными дырами, а менее мощные — нейтронными звездами. Т.о. с некоторой долей уверенности можно говорить, что мы видим в галактиках ранних типов — эллиптических и линзовидных — тесные двойные системы как с черными дырами (самые яркие источники), так и с нейтронными звездами (менее яркие).



  • 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


  • ...Новая теория позволила сформулировать идеи, допускавшие экспериментальную проверку. В результате этих работ была предсказана новая разновидность света, состоящая не из обычных фотонов, а из загадочных Z–частиц. В окрестностях Женевы в 1983 году в серии экспериментов, исследующих столкновения частиц высоких энергий на ускорителе, были обнаружены Z–частицы, то есть единая теория поля получила подтверждение. Теоретики к этому времени сформулировали амбициозную теорию, объединяющую с электромагнитным и слабыми взаимодействиями еще один тип ядерных сил — сильное взаимодействие. Кроме того, были получены первые результаты исследований в области гравитации, показывавшие, каким образом гравитационное взаимодействие можно было бы объединить с другими типами взаимодействий...

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


  • Вращаясь вокруг Солнца, инфракрасная обсерватория НАСА ищет следы молодых звезд и галактик, а также межзвездное пространство, в котором они образовались.
    Космический телескоп имеет очевидные преимущества в изучении инфракрасного теплового излучения, которое испускают объекты, слишком холодные, чтобы сиять в спектре видимого света. Атмосфера Земли - постоянная помеха для инфракрасных приборов, поскольку она не только впитывает слабые инфракрасные лучи из космоса, но и сама выделяет их огромное количество.
    В 1979 году НАСА представило инфракрасный космический телескоп SIRTF. Он не стал первым инфракрасным прибором на орбите, но долгое время оставался самым большим.



  • ...Итак, согласно полученным результатам, в конце первой секунды температура достигла 1010 К — это слишком много для того, чтобы могли существовать сложные ядра. Все пространство Вселенной было тогда заполнено хаотически движущимися протонами и нейтронами, вперемешку с электронами, нейтрино и фотонами (тепловым излучением). Ранняя Вселенная расширялась чрезвычайно быстро, так что по прошествии минуты температура упала до 108 К, а спустя еще несколько минут — ниже уровня, при котором возможны ядерные реакции...

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • Уже очень скоро сверхмассивную черную дыру в центре нашей Галактики украсит красочный венец из молодых и ярких звезд. Следы метилового спирта в огромном газовом кольце вокруг нее означают, что в нем уже формируются массивные звезды. Раньше астрономы думали, что черная дыра образованию звезд может помешать.
    В центрах большинства галактик, особенно крупных, находятся сверхмассивные черные дыры, весящие миллионы и даже миллиарды солнечных масс — куда больше тех, что возникают в конце эволюции звезд. Судя по всему, эти объекты зародились еще в первые сотни миллионов лет после Большого взрыва, породившего нашу Вселенную, и с тех пор лишь росли, постепенно нагуливая массу и освещая свои вселенские окрестности ярким светом активности галактического ядра

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • ...В начале 70-х годов появилось предложение объединить бозоны и фермионы в единую теорию, что, мягко говоря, среди ученых вызвало недоумение, ведь столь различны по своим свойствам эти две группы частиц. Тем не менее, оно возможно, если обратиться к симметрии, более широкой, нежели симметрия Лоренца — Пуанкаре, лежащая в основе теории относительности. Математическая суперсимметрия соответствует извлечению квадратного корня из симметрии Лоренца — Пуанкаре, физически же она соответствует превращению фермиона в бозон и наоборот. Разумеется, в реальном мире невозможно проделать такую операцию, тем не менее, операцию суперсимметрии можно сформулировать математически и можно построить теории, включающие суперсимметрии...

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • Был ли Большой взрыв началом времени или Вселенная существовала и до него? Лет десять назад такой вопрос казался нелепым. В размышлениях о том, что было до Большого взрыва, космологи видели не больше смысла, чем в поисках пути, идущего от Северного полюса на север. Но развитие теоретической физики и, в частности, появление теории струн заставило ученых снова задуматься о предначальной эпохе.
    Вопрос о начале начал занимать философов и богословов с давних времен. Он переплетается с множеством фундаментальных проблем, нашедших свое отражение в знаменитой картине Поля Гогена «D’ou venons-nous? Que sommes-nous? Ou allons-nous?» («Откуда мы пришли? Кто мы такие? Куда мы идем?»). Полотно изображает извечный цикл: рождение, жизнь и смерть — происхождение, идентификация и предназначение каждого индивидуума. Пытаясь разобраться в своем происхождении, мы возводим свою родословную к минувшим поколениям, ранним формам жизни и прото-жизни, химическим элементам, возникшим в молодой Вселенной, и, наконец, к аморфной энергии, некогда заполнявшей пространство. Уходит ли наше фамильное древо корнями в бесконечность или космос так же не вечен, как и мы?

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


  • ...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


  • Однако сторонники потоков воды провели всестороннее исследование гипотезы о жидкой углекислоте и других средах. Были детально рассмотрены практически все ее аспекты и сделаны убедительные выводы. Например, в аккуратной работе Стьюарта и Ниммо, вышедшей в 2002 году, результаты сформулированы следующим образом: «Мы нашли, что ни конденсированный CO2, ни клатраты CO2 не могут быть накоплены в коре Марса в достаточных количествах... Таким образом, мы заключаем, что овраги не могут быть образованы жидким CO2. В свете этих результатов потоки жидкой воды остаются предпочтительным механизмом формирования свежих протоков на поверхности».