Межзвездная материя и эволюция небесных тел

1. эволюция небесные тела
2. Этапы жизни небесного тела
3. эволюция и масса небесного тела
4. Нуклеосинтез элементов
5. Вырожденный газ
6. пыли

Межзвездный материал - это 99 процентов газа и один процент пыли.

эволюция небесные тела

Ход эволюции небесных тел зависит только от их массы в момент начала термоядерных реакций в его середине (это также в небольшой степени зависит от химического состава). Более массивные небесные тела эволюционируют гораздо быстрее.

Этапы жизни небесного тела

Типичный ход эволюции небесных тел таков:

1. Сжатие газа в молекулярном облаке
2. У нас есть большое (масса от нескольких сотен тысяч до 1000000 солнечных масс), прохладное (температура порядка десяти кальвинистов) и плотное молекулярное облако, которое в основном содержит водород Н 2 с небольшой примесью более сложных молекул и пыли.

В облаке, например, из-за прихода ударной волны, вызванной взрывом соседней сверхновой, появляются самонакопляющиеся плотности весом порядка десяти- ста M ○ .

1. протозвезды
2. Во время коллапса гравитационная энергия преобразуется в тепло, нагревая центр облака. Газ нагревается до двух или даже трех тысяч. К, он мог бы сиять красным, но окружить его кокон газ и пыль поглощают излучение и излучают их дальше в инфракрасном и микроволновом диапазоне.
3. Стар Т Таури
4. Синее тело становится видимым снаружи. Огромный звездный ветер выбрасывает часть рождающейся массы небесного тела и одновременно рассеивает газопылевой кокон. В середине реакции начинают превращать водород в гелий.
5. Главная последовательность звезд
6. Синее тело идет к основной струне в месте, определяемом его массой. Гидростатический баланс создан. Водород горит в ядре. Эта стадия занимает почти 90% жизни небесного тела.
7. Супергигант, гигант или субгигант (в зависимости от массы)
8. В ядре весь водород превратился в гелий, источник энергии отсутствует, давление излучения уменьшится. Нарушается гидростатический баланс. Ядро сжимается, его температура будет расти, воспламеняя водород в оболочке, оно растет секреция энергия, вызывающая искажение внешних слоев звезды. Звезда намного ярче, чем при появлении водорода в ядре. Увеличение поверхности с постоянной скоростью энергии в оболочке приводит к уменьшению мощности на единицу площади. В соответствии с законом Стефана Больцмана, температура капсулы будет понижаться, а небесное тело будет светиться красным. Как гигантская звезда, она может выбрасывать большое количество газа в форме «ветра».

В ядре, которое сжимается, температура будет расти, создавая условия для начала синтеза более тяжелых элементов. Чем выше масса, тем больше раз происходит весь процесс, который повторяется для все больших атомных номеров: гелий превращается в углерод, углерод в кислород, кислород в кремний, кремний в железо, причем все остальные элементы образуются на всех этих стадиях. Цикл заканчивается на утюге. Небесное тело напоминает лук, который состоит из концентрических оболочек, которые в свою очередь содержат (в случае огромных небесных тел и только в упрощенном виде) водород, гелий, углерод, кислород, кремний и железное ядро.

1. Планетарная туманность
2. В синих телах с небольшими массами (от 0,1 до около 5 м ○ ) внешние слои отклоняются, они образуют так называемые планетарная туманность, ядро ​​(менее 1,4 солнечных масс) сжимается в форму белого карлика. белый Карлик - это небесное тело размером с нашу планету, высокой плотности (одна чайная ложка этого вещества имеет массу в несколько тонн) и температуру поверхности в несколько тысяч. К. Примером является Сириус Б, трудно различимый спутник Сириуса А, самого яркого небесного тела нашего неба. Белый карлик построен из вырожденного электронного газа и сияет за счет накопленного тепла. После охлаждения он становится невидимым коричневым карликом.
3. сверхновая звезда
4. Синие тела с массой более 5 M ○ взрываются как сверхновые. Такой объект во время взрыва осветляет всю галактику! Ядро такого небесного тела после прекращения термоядерных реакций разрушается и образует нейтронную звезду экстремальной плотности (одна чайная ложка этого вещества имеет массу в несколько миллионов тонн) и диаметром в десять километров. Покрытие быстро оседает на нем, нагревается, элементы (например, кислород, углерод, гелий, водород) воспламеняются, менее чем за одну секунду выделяется большое количество энергии. Оболочка попадает на поверхность нейтронной звезды, создается ударная волна, которая распространяется наружу и отбрасывает оболочку. Появляется туманность - примером является Крабовидная туманность, остаток взрыва сверхновой в 1054 году. Остатки от взрыва огромных небесных тел (с массами от около 10 м ○ ) - черные дыры.

эволюция и масса небесного тела

Масса [ ]

Время жизни (миллионы лет)

15

10

5

100

1

10000

Нуклеосинтез элементов

Элементы тяжелее гелия могут создавать красных гигантов, которые распространяют их в пространстве в форме звездного ветра. Чем больше вес небесного тела, тем тяжелее элементы могут образовываться в его ядре. Солнце завершает цикл на гелии, огромные голубые тела достигают железа. Конструкция такого синего тела напоминает лук со слоями, которые содержат водород, гелий, углерод, кислород и т. Д., В свою очередь, вплоть до ядра железа. На железе процессы синтеза заканчиваются, потому что ядро ​​имеет огромную энергию связи на 1 нуклон (для присоединения дополнительных нуклонов к ядру требуется источник энергии). Это не означает, однако, что красные гиганты не производят элементы тяжелее железа. В сверхгигантских звездах с железным ядром нейтроны, образующиеся при реакции горения гелия в оболочке, реагируют с ядрами железа, что приводит к образованию ядер из элементов, более тяжелых, чем железо, но преимущественно легче свинца. Позже они могут быть рассеяны в космосе. Большинство элементов, более тяжелых, чем свинец, образуются во время взрыва сверхновой.

Вырожденный газ

• Электроны, протоны и нейтроны принадлежат фермионам, на которые действует запрет Паулы. Он сообщает нам, что в квантовом состоянии может быть только одна молекула данного типа.
• В ионизированном газе атомные ядра и электроны движутся свободно. С другой стороны, принцип неопределенности Гейзенберга выполняется: , который в фазовом пространстве положений и выстрелов определяет конечное число квантовых состояний. В каждом таком состоянии может быть не более двух электронов с противоположными побегами.
• При определенной температуре молекулы могут перемещаться со скоростями в определенном диапазоне, который определяется распределением скоростей. Таким образом, их основы также содержатся в ограниченной степени.
• Если объем, занимаемый газом, будет уменьшаться (его плотность будет увеличиваться), то количество квантовых состояний, доступных в фазовом пространстве положений и выстрелов, будет уменьшаться.
• Конечно, в общем, усадка соответствует увеличению давления газа и, следовательно, температуры (диапазон возможных побегов частиц увеличивается), но этот эффект не может компенсировать уменьшение возможного расположения молекул в уменьшенном объеме.
• В ситуации, когда уменьшение объема приводит к заполнению частицами всех доступных квантовых состояний, мы будем иметь дело с вырожденным газом.
• В сокращающемся ядре небесного тела, которое содержит газ, состоящий из фермионов и атомных ядер, электроны первыми подвергаются дегенерации. Это после превышения плотности ,
• Ядро небесного тела, где появился вырожденный газ электронный перестает уменьшаться. Электронное давление газа намного выше, чем у обычного газа. Другие компоненты небесного ядра (нуклоны и ядра различных элементов) все еще подчиняются законам совершенного газа. Небесное тело называют белым карликом.

Особенности белых карликов

Нейтронные звезды. пульсары

• Ядро небесных тел с массами (ядрами) больше чем они проходят через состояние белого карлика, но их гравитация настолько сильна, что превышает давление вырожденного электронного газа. Ядро продолжает сокращаться.
• После получения плотности атомные ядра распадаются. Большинство протонов превращаются в нейтроны из-за бета-распада ( )
• Это создает вырожденный нейтронный газ с огромным давлением, которое останавливает процесс сжатия. Нейтронная звезда размеров - км
• Нейтронные звезды вращаются очень быстро (во время сжатия большая часть импульса ядра сохраняется, поэтому радиус будет уменьшен в несколько раз, что приведет к значительному увеличению скорости вращения)
• Нейтронные звезды имеют очень сильные дипольные магнитные поля. Магнитные полюса не могут быть на оси вращения
• Некоторые нейтронные звезды можно наблюдать как пульсары. Пульсары излучают короткие импульсы на радиоволнах, повторяя их с точностью до часов с периодом от миллисекунд до секунд.
• Феномен пульсара объясняет модель маяка . Радиоволны генерируются релятивистскими электронами, вращающимися вокруг силовых линий магнитного поля, в сущности синхротроном.
• В целом направление излучения ограничено узким конусом в пространстве, который быстро вращается вместе с небесным телом.
• Если наш планета будет на пути этого конуса, мы увидим вспышки радио.

Черные дыры

откуда

• Гравитационный луч Солнца равен трем километрам (хотя Солнце никогда не будет черной дырой!), Поэтому

синхротронное излучение

Электромагнитное излучение, посылаемое заряженными частицами (обычно электронами), движется с релятивистскими скоростями в магнитном поле. Электроны движутся по спирали с растущим радиусом, испуская излучение в области узкого конуса, ось которого параллельна вектору скорости.Так как свет маяка, этот конус проходит один раз за оборот через линию обзора наблюдателя, которая наблюдает короткие вспышки. Когда электроны велики, их вспышки сливаются, и мы можем наблюдать непрерывное излучение спектр он существенно отличается от типичного спектра черного излучения (определяемого кривой Планка). Важным свойством этого излучения является его поляризация. Частота передаваемого излучения зависит от энергии электрона и напряженности магнитного поля. Излучение энергии электроном связано с ее уменьшением, поэтому частота излучаемой волны уменьшается, а радиус спиральной дорожки увеличивается. Непрерывность синхротронного излучения во времени требует наличия источника релятивистских электронов, который все время обеспечивается новыми молекулами.

пыли

газ

Состав: 90% водорода, 10% гелия небольшое количество других веществ.

Похожие