13:40 

Поколения звезд

Atandakil
El sueño de la razón produce monstruos
Представим себе огромное газовое облако. По-настоящему огромное - в тысячи, а может, и миллионы масс Солнца. И относительно холодное.
Это облако под действием собственной гравитации начнет сжиматься. При этом процесс сжатия рано или поздно окажется неравномерным - случайные колебания плотности облака приведут к тому, что оно начнет сжиматься вокруг более плотных участков, разделяясь на сжимающиеся фрагменты. Фрагменты будут сжиматься все сильнее, при сжатии начнут нагреваться (по закону Клапейрона) - и, в конце концов, учитывая что массы этих фрагментов по расчетам будут очень большими, нагрев в их центрах, где давление окажется очень большим, станет таким сильным, что в центре фрагментов начнутся термоядерные реакции, и бывшие фрагменты облака, сжавшиеся в плотные газовые шары, превратятся в звезды. При этом надо иметь в виду, что, если фрагмент относительно невелик, рано или поздно он прекратит сжиматься, потому что его массы (и тяготения) не хватит, чтобы преодолеть силу давления в его центральной части, растущую одновременно с температурой. Так что слишком малые фрагменты ни во что не сожмутся - а если фрагмент слишком велик, то он либо успеет распасться на части, либо с ростом темпратуры его на эти части разорвет. Поэтому фрагменты превращаются в звезды не слишком маленьких и не сверхбольших размеров (как раз тех, которыми и бывают звезды).
Такова в самом общем и примитивном описании картина появления звезд...
Теперь - о деталях.
Деталь первая. Эта картина не учитывает того, что при сжатии фрагмент облака - будущая звезда - не просто нагревается все сильнее, - будь так, звезды бы вообще в подавляющем большинстве не формировались, ибо нагрев и рост давления остановили бы сжатие облака еще до начала термоядерных реакций - но и теряет тепло. А значит, давление в нем падает, и он может сжиматься еще сильнее. И чем лучше теплоотдача, тем меньший фрагмент первичного облака может сжаться до состояния звезды. В самом деле, если теплоотвод слабый, то при сжатии температура и давление явлются высокими, и нужна очень большая масса фрагмента, чтобы тяготение преодолело давление и все же "дожало" сжимающийся фрагмент до стадии звезды. А вот если теплоотвод хороший, при сжатии фрагмента облака давление растет медленно, и даже фрагмент небольшой массы может сжаться достаточно сильно, превратившись в звезду.
Разумеется, если теплоотвод был бы слишком хорош, то сжимаясь, фрагмент облака вообще бы не нагрелся, так и не став звездой и превратившись в черную дыру, но такого теплоотвода газ не обеспечит.
Отсюда вывод - чем лучше происходит теплообмен в газовом облаке, тем лучше от сжимающихся фрагментов облака отводится тепло, препятствующее сжатию, а значит, тем меньшие звезды могут из него родиться.

А теперь начинается интересное. Теплообмен в газовом облаке существенно зависит от его состава. И если оно состоит только из водорода и гелия (а именно из этих веществ состояла Вселенная после рождения), то он весьма слаб. А вот если к нему добавить даже немного кислорода и углерода, то эффективность теплообмена весьма существенно растет.

А это означает, что первые звезды, появлявшиеся в водородно-гелиевой Вселенной, не имевшей кислорода, углерода и других металлов, могли рождаться только большими. Очень большими. Массами в двадцать-пятьдесят-сто и более масс Солнца. Я об этом упоминал, но не рассказывал о причине.
Это - звезды первого поколения, называемые еще третьим типом звездного населения.
Напрямую они никогда не наблюдались, если не считать намека на их существование в спектрах самых дальних галактик, и причину этого можно понять, если вспомнить, что массивные звезды живут очень недолго (см. www.diary.ru/~Alef0/p172581817.htm). Через несколько миллионов или десятков миллионов лет после своего рождения звезды первого поколения погибли...
Но их дело не пропало. За время своей бурной жизни столь массивная звезда успевает выработать в своих недрах множество металлов - и кислорода, и углерода, и неона с серой... самые массивные - вплоть до железа. А потом она взрывается как сверхновая, и во время взрыва дополнительно производит тяжелые элементы - вплоть до урана и далее... И все это в значительной степени выбрасывается в космическое пространство, и там образует новые газовые облака. А вот уж из этих, обогащенных металлами газовых облаков, затем вполне могут образовываться звезды малых размеров.
Вот они и образовывались. Это - звезды второго поколения (второй тип населения), относительно бедные металлами, но при этом небольшие. Вернее, образовывались всякие, но это было давно - двенадцать-тринадцать миллиардов лет назад, так что до нащих дней дожили только самые малые из них (которых, замечу,было большинство) - спектральных классов М и, реже, К. Именно из них состоят, преимущественно, старые эллиптические галактики, или шаровые звездные скопления, формирующие гало древних дисковидных галактик (в том числе, нашей), а также балджи этих галактик.
А уж из остатков погибших звезд второго поколения, из которых потом родились звезды третьего (как наше Солнце) и более поздних поколений, позднее формировались диски спиральных и линзовидных галактик. Эти звезды (первого типа населения) имеют уже большую металличность, и именно вокруг них могут с высокой вероятностью формироваться планеты.

@темы: Наш мир - звезды, Наука

URL
Комментарии
2012-03-04 в 15:15 

Фереште
Твоё будущее начинается сейчас
А сколько всего поколений? В смысле, какое поколение последнее на данный момент?

2012-03-04 в 15:35 

Atandakil
El sueño de la razón produce monstruos
Тут установить сложно - на материале не написано, сколько раз он побывал в звезде. А молодая звезда может иметь, например низкую металличность потому, что она всего лишь второго поколения (газ миллиарды лет летал, потом сгустился и образовал группу поздних звезд) или четвертого - но металлов из первых поколений образовалось мало.
И высокую металличность может иметь старая звезда третьего поколения, образовавшаяся, к примеру, из остатков гипергиганта, выбросившего чрезвычайно обогащенное тяжелыми элементами облако.
Поэтому сами по себе ни возраст звезды, ни ее металличность не могут быть достоверными критериями отнесения звезды к тому или иному позднему (четвертому, пятому и далее) поколениям.
опять же, звезда третьего поколения понятна - она образовалась заведомо из остатков звезд второго поколения. А что делать с более поздней звездой, которая, к примеру, образовалась из газа, выброшенного несколькими звездами - второго, третьего и даже четвертого поколения?
Хотя при этом, в принципе анализ показывает, что некоторые известные звезды могут относиться к поздним поколениям - тот же Сириус, возможно, относится к пятому...

URL
2012-03-04 в 15:41 

Фереште
Твоё будущее начинается сейчас
То есть поколений пять точно есть?

2012-03-04 в 15:44 

Atandakil
El sueño de la razón produce monstruos
Почти наверняка...
А учитывая, что Вселенная большая и в ней можно найти все, что не противоречит законам природы - я не удивлюсь, если в какой-нибудь галактике с активным звездообразованием у центре галактического скопления, да еще пережившей несколько слияний, взаимодействий и прочих возбудителей активности, и седьмое найдется...

URL
2012-03-05 в 10:51 

Не очень понятно, каков механизм теплоотвода - излучение или диффузия?

2012-03-05 в 11:13 

Atandakil
El sueño de la razón produce monstruos
Инфракрасное излучение на этой стадии.

URL
2013-07-11 в 22:08 

julia-sp
Нежный воин
Ну хорошо. Но если продолжить мысль, то получается, что металла со временем будет всё больше и больше... больше.. больше... Какова будет эволюция вселенной тогда?

2013-07-11 в 22:14 

Atandakil
El sueño de la razón produce monstruos
Уже не будет - темп звездообразования в современной Вселенной упал по сравнению с историческим максимумом более, чем в тридцать раз. К современному моменту уже образовалось около 95% всех звезд, которые были, есть или когда-нибудь в последующие миллиарды и триллионы лет будут во Вселенной (если не допустить появления новой барионной материи - но это отдельная тема и, думаю, маловероятно).

URL
2013-07-11 в 22:18 

julia-sp
Нежный воин
если не допустить появления новой барионной материи - но это отдельная тема и, думаю, маловероятно
Я не знаю, что такое барионная материя.
Ну и что же получается? Что дальше только угасание и распад?

2013-07-11 в 22:41 

Atandakil
El sueño de la razón produce monstruos
Я не знаю, что такое барионная материя. "Видимая" материя. Все, что не темная материя и не темная энергия.
alef0.diary.ru/p170634117.htm

Что дальше только угасание и распад?
alef0.diary.ru/p176379184.htm
alef0.diary.ru/p176342498.htm

URL
2013-07-11 в 22:45 

julia-sp
Нежный воин
Atandakil, ы. Спать мне сегодня явно не светит. ))))) Пошла читать. )))))))

2013-07-11 в 22:47 

Atandakil
El sueño de la razón produce monstruos
:)
Будет интересно!

URL
2013-07-12 в 00:02 

julia-sp
Нежный воин
Прглотила информацию. (А зодно все комментарии) МНого не поняла - но офигительно интересно! ))))))
Хочу принять волновую форму! ))))))))))))))))0

2013-07-12 в 11:15 

Atandakil
El sueño de la razón produce monstruos
Лично у меня есть подозрение о невозможности существования мыслящего существа продолжительное время в волновой форме. :)

URL
Комментирование для вас недоступно.
Для того, чтобы получить возможность комментировать, авторизуйтесь:
 
РегистрацияЗабыли пароль?

Мысли вслух

главная