СДЕЛАЙТЕ СВОИ УРОКИ ЕЩЁ ЭФФЕКТИВНЕЕ, А ЖИЗНЬ СВОБОДНЕЕ

Благодаря готовым учебным материалам для работы в классе и дистанционно

Скидки до 50 % на комплекты
только до

Готовые ключевые этапы урока всегда будут у вас под рукой

Организационный момент

Проверка знаний

Объяснение материала

Закрепление изученного

Итоги урока

Эволюция звезд, жизнь и смерть звезды.

Категория: Астрономия

Нажмите, чтобы узнать подробности

Эволюция звёзд

Просмотр содержимого документа
«Эволюция звезд, жизнь и смерть звезды.»

Эволюционные треки звезд





Эволюция звезды - изменение со временем ее физических характеристик (размеров, температуры, светимости), внутреннего строения и химического состава. Обычно эволюцию звезд иллюстрируют путем построения треков звезд на диаграмме ГР в координата lgL;lgT.

Эволюционное поведение звезды зависит от массы и в меньшей степени от начального химического состава звезды.

Ниже приведены базовые треки для звезд 1 солнечной массы, 5 солнечных масс и 15 солнечных масс, которые имеют характерные этапы эволюции.

Базовый эволюционный трек звезды
с одной солнечной массой

  • (1) - ZAMS (Zero Age Main Sequence) модель нулевого возраста на ГП

  • (1-4) - горение водорода в ядре (главная последовательность)

  • (5-7) - горение водорода в слоевом источнике (провал Герцшпрунга )

  • (8-9) - образование красного гиганта (ветвь красных гигантов)

  • (8) - расширение внешней конвективной оболочки (до слоев, где идут ядерные реакции, перемешивание, изменение поверхностного хим. состава ("first dredge-up").

  • (9) - гелиевая вспышка (загорается гелий в вырожденном ядре)

  • (9-10) - исчезновение конвективной оболочки

  • (10) - горизонтальная ветвь

  • (10 - 13) - спокойное горение гелия в ядре и водорода в слоевом источнике

  • (14) - исчерпание гелия в ядре

  • (14-15) - вторичное расширение внешней конвективной оболочки ("second dredge-up"), красный сверхгигант, ранняя асимптотическая ветвь сверхгигантов (early-AGB)

  • (15) - начало тепловой неустойчивости сверхгиганта (тепловые вспышки в слоевом гелиевом источнике), пульсации

  • далее постепенная потеря массы, и в конце концов сброс оболочки, возникновение планетарной туманности и образование вырожденного углеродно-кислородного белого карлика из обнажившегося ядра с массой 0.6Мsun.

Примерная эволюция звезды с 1 массой Солнца

стадия эволюции

примерное время до след. стадии, лет

центр.темп. (106К)

поверх. темп. (106К)

центр.плотн. (г/см3)

радиус R/Rsun

объект

1-4

1010

15

6000

102

1

главн.послед.

5-7

108

50

4000

104

3

ветвь субгигантов

9

105

100

4000

105

100

гелиевая вспышка

10

5 107

200

5000

104

10

горизонтальная ветвь

14-15

104

250

4000

105

500

асимптотическая ветвь гигантов

--

105

300

100,000

107

0.01

углеродное ядро

--

104

--

3000

10-20

1000

планетарная туманность

--

109

100

50,000

107

0.01

белый карлик

--

вечно

близко к 0

близко к 0

107

0.01

черный карлик

 

Базовый эволюционный трек звезды с пятью солнечными массами

  • (1) - ZAMS (Zero Age Main Sequence) модель нулевого возраста на ГП

  • (1-3) - горение водорода в ядре (главная последовательность)

  • (4) - исчерпание водорода в ядре

  • (4-5) - общее гравитационное сжатие звезды

  • (5-6) - возгорание водорода в слоевом источнике

  • (6-7) - горение водорода в толстом слое

  • (5-7) - провал Герцшпрунга

  • (8) -возникновение обширной конвективной оболочки ("first dredge-up").

  • (7-9) - фаза красного гиганта (ветвь красных гигантов)

  • (9) - загорание гелия (спокойное)

  • (9-10) - исчезновение конвективной оболочки

  • (10-11) - горизонтальная ветвь

  • (9-13) - горение гелия в ядре и водорода в слоевом источнике

  • (14) - исчерпание гелия

  • (15) - вторичное расширение внешней конвективной оболочки ("second dredge-up"), звезда переходит на асимптотическую ветвь сверхгигантов c тепловыми пульсациями в слоевом гелиевом источнике (TP-AGB). Красный сверхгигант, сжатие углеродного ядра, горение гелия в слоевом источнике и водорода в слоевом источнике

  • далее постепенный сброс оболочки, возникновение планетарной туманности и образование белого карлика из обнажившегося ядра c массой 0.85Мsun.

Базовые треки для звезд sun и sun - из статьи C.F.Frost & J.C.Lattanzio "AGB Stars: What Should Be Done?" Proceedings of the 32nd Liege International Astrophysical Colloquim, July 3-5, 1995, Universite de Liege, Institute d'Astrophysique, B-400 Liege-Belgium

Схематические эволюционные треки звезд
с 1,5, и 25 солнечными массами

Теоретические схематические треки на диаграмме ГР для звезд низких (sun), средних (sun) и высоких(25Мsun) масс (рисунок из статьи Iben I.Jr. "Single and binary star evolution" Ap.J.Suppl. 1991 76, 551).

Ядерное горение в ядре отмечено толстыми линиями на соответствующих треках. Эволюционные треки для sun и 5Мsun описаны выше. Эволюционный трек массивных звезд (голубых гигантов с М *10Мsun) обладает рядом особенностей:

  • трек монотонный без петель.

  • гелий загорается спокойно, еще до того как звезда достигнет ветви красных гигантов

  • также спокойно загорается углерод и дальнейшие элементы

  • коллапсирующее ядро и образование или нейтронной звезды или черной дыры

  • оболочка разлетается во время взрыва сверхновой II типа

Гелий загорается в ядре до того, как звезда достигнет ветви красных гигантов и звезда продолжает монотонно эволюционировать в сторону покраснения, в то время как гелий горит в конвективном ядре, а водород горит в слоевом источнике, обеспечивая большую часть светимости звезды. После исчерпания гелия в ядре температура там так высока, что происходит загорание углерода (спокойное, без углеродной детонации, так как газ невырожден). Загорание происходит до того, как звезда достигнет ветви сверхгигантов. В течении всего времени горения углерода в ядре происходит отток энергии из ядра за счет охлаждения нейтронами, а основным источником поверхностной светимости является горение водорода и гелия в слоевых источниках. Ядерное превращение элементов в ядре может продолжаться до элементов железного пика, после чего ядро коллапсирует, образуя или нейтронную звезду или черную дыру (в зависимости от массы ядра), а внешние слои разлетаются, что выглядит как взрыв сверхновой II типа.

Оценки времен жизни на разных этапах эволюции звезд

масса M/Msun

спектральный класс

время жизни на ГП (10лет)

период от ГП до красных гигантов (10лет)

время жизни звезды как красного гиганта (106лет)

30

O5

4.9

0.55

0.3

15

B0

10

1.7

2

9

B2

22

0.2

5

5

B5

68

2

20

3

A0

240

9

80

1.5

F2

2,000

280

 

1.0

G2

10,000

680

 

0.5

M0

30,000

 

 

0.1

M7

107