Le stelle sono, come il Sole, enormi bolle di gas bollenti. Molti di loro sono decine di volte più grandi del Sole.

Le stelle: la loro nascita, vita e morte [Terza edizione, rivista] Shklovsky Iosif Samuilovich

Capitolo 6 Una stella è una palla di gas in uno stato di equilibrio

Capitolo 6 Una stella è una palla di gas in uno stato di equilibrio

Sembra quasi ovvio che la stragrande maggioranza delle stelle non cambia le proprie proprietà per lunghi periodi di tempo. Questa affermazione è abbastanza ovvia per un intervallo di tempo di almeno 60 anni durante il quale gli astronomi paesi diversi ha fatto un ottimo lavoro nel misurare la luminosità, il colore e lo spettro di molte stelle. Notiamo che sebbene alcune stelle cambino le loro caratteristiche (tali stelle sono dette variabili; vedi § 1), i cambiamenti sono o strettamente periodici o più o meno periodici. Sistematico in casi molto rari si osservano cambiamenti nella luminosità, nello spettro o nel colore delle stelle. Ad esempio, i cambiamenti nei periodi delle stelle Cefeidi pulsanti, sebbene rilevati, sono così piccoli che occorrono almeno diversi milioni di anni affinché i cambiamenti nel periodo delle pulsazioni diventino significativi. Sappiamo invece (vedi § 1) che la luminosità delle Cefeidi varia con il periodo. Pertanto, si può concludere che per almeno diversi milioni di anni in tali stelle la loro caratteristica più importante - la potenza dell'energia irradiata - cambia poco. In questo esempio, vediamo che sebbene la durata delle osservazioni sia di poche decine di anni (un periodo completamente trascurabile su scala cosmica!), possiamo concludere che le proprietà delle Cefeidi sono costanti su intervalli di tempo incommensurabilmente lunghi.

Ma abbiamo a nostra disposizione un'altra possibilità per stimare il tempo durante il quale la potenza della radiazione delle stelle quasi non cambia. Dai dati geologici ne consegue che nel corso degli ultimi due o tre miliardi di anni, la temperatura della Terra, se è cambiata, non è cambiata di più di qualche decina di gradi. Ciò deriva dalla continuità dell'evoluzione della vita sulla Terra. E se è così, allora il Sole durante questo enorme periodo di tempo non ha mai irradiato né tre volte più forte né tre volte più debole di adesso. Sembra che in una storia così lunga della nostra stella ci siano stati periodi in cui la sua radiazione differiva in modo significativo (ma non molto) dal livello attuale, ma tali ere furono relativamente di breve durata. Noi intendiamo ere glaciali, di cui si parlerà nel § 9. Ma in media energia solare per l'ultima volta diversi miliardi anni è stato straordinariamente coerente.

Allo stesso tempo, il Sole è una stella abbastanza tipica. Come sappiamo (vedi § 1), è una nana gialla di tipo spettrale G2. Ci sono almeno diversi miliardi di tali stelle nella nostra Galassia. È anche abbastanza logico concludere che la maggior parte delle altre stelle della sequenza principale i cui tipi spettrali sono diversi da quello solare dovrebbero anche essere oggetti molto "di lunga durata".

Quindi, la stragrande maggioranza delle stelle cambia molto poco con il tempo. Questo, ovviamente, non significa che possano esistere in "forma immutata" per un tempo arbitrariamente lungo. Al contrario, di seguito mostreremo che l'età delle stelle, sebbene molto grande, è finita. Inoltre, questa età è molto diversa per le diverse stelle ed è determinata principalmente dalla loro massa. Ma anche le stelle più "di breve durata" cambiano difficilmente le loro caratteristiche in un milione di anni. Quali conclusioni ne derivano?

Già dalla più semplice analisi degli spettri delle stelle ne consegue che i loro strati esterni devono trovarsi all'interno gassoso condizione. Diversamente, ovviamente, in questi spettri non si osserverebbero mai le linee di assorbimento taglienti caratteristiche di una sostanza allo stato gassoso. Un'ulteriore analisi degli spettri stellari consente di affinare in modo significativo le proprietà della materia degli strati esterni delle stelle (cioè le "atmosfere stellari"), da dove arriva la loro radiazione.

Lo studio degli spettri delle stelle ci permette di concludere con assoluta certezza che le atmosfere stellari sono gas ionizzati riscaldati ad una temperatura di migliaia e decine di migliaia di gradi, cioè plasma. L'analisi spettrale consente di determinare la composizione chimica delle atmosfere stellari, che nella maggior parte dei casi è approssimativamente la stessa di quella del Sole. Infine, studiando gli spettri stellari, si può determinare e densità atmosfere stellari, che per stelle diverse varia in un intervallo molto ampio. Quindi, gli strati esterni delle stelle sono gas.

Ma questi strati contengono una frazione trascurabile della massa dell'intera stella. Sebbene direttamenteÈ impossibile osservare l'interno delle stelle con metodi ottici a causa della loro enorme opacità, possiamo ora affermare con certezza che domestico anche gli strati di stelle sono allo stato gassoso. Questa affermazione non è affatto scontata. Ad esempio, dividendo la massa del Sole, uguale a 2

10 33 g, per il suo volume pari a

10 33 cm3, facile da trovare densità media(o peso specifico) della materia solare, che sarà di circa 1 , 4 g / cm 3, cioè più della densità dell'acqua. È chiaro che nelle regioni centrali del Sole la densità deve essere molto superiore alla media. La maggior parte delle stelle nane ha una densità media maggiore di quella del Sole. La domanda sorge spontanea: come possiamo conciliare la nostra affermazione che gli interni del Sole e delle stelle sono in uno stato gassoso con densità di materia così elevate? La risposta a questa domanda è che la temperatura dell'interno stellare, come vedremo presto, è molto alta (molto più alta che negli strati superficiali), il che esclude la possibilità che vi sia una fase solida o liquida della materia.

Quindi, le stelle sono enormi palle di gas. È molto significativo che una tale sfera gassosa sia "cementata" dalla forza gravità, cioè. gravità. Ogni elemento del volume della stella è influenzato dalla forza di attrazione gravitazionale di tutti gli altri elementi della stella. È questa forza che impedisce l'espansione varie parti gas di formazione stellare nello spazio circostante. Se questa forza non fosse presente, il gas che forma la stella si diffonderebbe prima, formando qualcosa come una densa nebulosa, e poi infine si dissiperebbe nel vasto spazio interstellare che circonda la stella. Facciamo una stima molto approssimativa di quanto tempo ci vorrebbe perché una tale "diffusione" delle dimensioni della stella aumenti, diciamo, 10 volte. Assumiamo che la “diffusione” avvenga alla velocità termica degli atomi di idrogeno (di cui è costituita principalmente la stella) ad una temperatura degli strati esterni della stella, cioè circa 10 000 K. Questa velocità è vicina a 10 km/s, ovvero 10 6 cm/s. Poiché il raggio della stella può essere preso vicino a un milione di chilometri (cioè 10 11 cm), quindi per la "diffusione" di nostro interesse con un aumento di dieci volte delle dimensioni della stella, sarà necessario un tempo trascurabile t = 10

10 11 / 10 6 = 10 6 secondi

10 giorni!

Ciò significa che se non fosse per la forza di attrazione gravitazionale, le stelle si dissiperebbero nello spazio circostante in un tempo (secondo i termini astronomici) trascurabile, calcolato in giorni per le stelle nane o anni per i giganti. Ciò significa che senza la forza di gravitazione universale non ci sarebbero stelle. Agendo continuamente, questa forza si sforza mettere insieme tra i vari elementi della stella. È molto importante sottolineare che la forza di gravità, per sua stessa natura, tende a farlo illimitato riunire tutte le particelle della stella, cioè, al limite, per così dire, "raccogliere l'intera stella in un punto". Ma se le particelle che formano una stella fossero interessate da solo la forza di gravitazione universale, allora la stella si rimpicciolirebbe catastroficamente rapidamente. Stimiamo ora il tempo durante il quale questa contrazione diventa significativa. Se nessuna forza si oppone alla gravità, la materia della stella cadrebbe verso il suo centro secondo le leggi della caduta libera dei corpi. Considera un elemento di materia all'interno di una stella da qualche parte tra la sua superficie e il centro a distanza R dall'ultimo. Questo elemento è influenzato dalla forza gravitazionale g =

Dove G- costante gravitazionale (vedi pagina 15), M- la massa che giace all'interno della sfera di raggio R. Mentre cadi verso il centro M, e R cambierà, quindi, cambierà e g. Tuttavia, non faremo un grosso errore nella nostra stima se lo assumiamo M e R rimanere costante. Applicando alla soluzione del nostro problema formula elementare meccanica che collega il percorso percorso durante la caduta libera R con valore di accelerazione g, otteniamo la formula (3.6) già derivata nel § 3 della prima parte

dove t- tempo di caduta, e mettiamo R

R

UN M M

Quindi, se nessuna forza si opponesse alla gravità, gli strati esterni della stella lo sarebbero letteralmente crollato lo farebbe, e la stella si rimpicciolirebbe catastroficamente in una frazione di un'ora!

Quale forza, agendo continuamente su tutto il volume della stella, contrasta la forza di gravità? Nota che dentro ogni volume elementare stelle, la direzione di questa forza dovrebbe essere opposta e la magnitudine è uguale alla forza di attrazione. In caso contrario, si verificherebbero squilibri locali, locali, che porterebbero in brevissimo tempo, che abbiamo appena stimato, a grandi cambiamenti nella struttura della stella.

La forza che si oppone alla gravità è pressione gas [ 16 ]. Quest'ultimo è in continua lotta espandere stella, "spargila" al massimo volume possibile. Sopra, abbiamo già stimato la velocità con cui una stella si "disperderebbe" se le sue singole parti non fossero trattenute dalla forza di gravità. Quindi da quello semplice fatto che le stelle - sfere di gas in una forma praticamente invariata (cioè, senza contrarsi o espandersi) esistono da almeno milioni di anni, ne consegue che ogni elemento la materia della stella è in equilibrio sotto l'azione di forze di gravità e di pressione del gas dirette opposte. Questo equilibrio è chiamato "idrostatico". È ampiamente distribuito in natura. In particolare, l'atmosfera terrestre è in equilibrio idrostatico sotto l'influenza dell'attrazione gravitazionale terrestre e della pressione dei gas in essa contenuti. Se non ci fosse pressione, l'atmosfera terrestre "cadrebbe" molto rapidamente sulla superficie del nostro pianeta. Va sottolineato che l'equilibrio idrostatico nelle atmosfere stellari viene eseguito con grande precisione. La minima violazione di esso porta immediatamente alla comparsa di forze che cambiano la distribuzione della materia nella stella, dopo di che avviene la sua ridistribuzione, in cui viene ripristinato l'equilibrio. Qui si parla sempre di normali stelle "normali". In casi eccezionali, di cui parleremo in questo libro, uno squilibrio tra la forza di gravità e la pressione del gas porterà a conseguenze molto gravi, persino catastrofiche, nella vita di una stella. E ora possiamo solo dire che la storia dell'esistenza di qualsiasi stella è una lotta davvero titanica tra la forza di gravità, che tende a comprimerla all'infinito, e la forza della pressione del gas, che cerca di "spruzzarla", di disperderla nello spazio interstellare circostante. Questa "lotta" va avanti da molti milioni e miliardi di anni. Durante questi periodi di tempo mostruosamente lunghi, le forze sono uguali. Ma alla fine, come vedremo più avanti, vincerà la gravità. Tale è il dramma dell'evoluzione di ogni stella. Di seguito ci soffermeremo in dettaglio sulle singole fasi di questo dramma associato alle fasi finali dell'evoluzione delle stelle.

Nella parte centrale di una stella "normale", il peso della materia contenuta in una colonna la cui area di base è pari a un centimetro quadrato e la cui altezza è pari al raggio della stella sarà uguale alla pressione del gas alla base di la colonna. La massa della colonna è invece uguale alla forza con cui viene attratta al centro della stella.

Effettueremo ora un calcolo molto semplificato, che, tuttavia, riflette pienamente l'essenza della questione. Vale a dire, mettiamo la massa della nostra colonna M 1 =

R, dove

(6.1)

Stimiamo ora il valore della pressione del gas P nella parte centrale di una stella come il nostro Sole. Sostituendo il valore numerico delle quantità sul lato destro di questa equazione, lo troviamo P\u003d 10 16 dynes / cm 2, ovvero 10 miliardi di atmosfere! Questa è una quantità inaudita. La più alta pressione "stazionaria" raggiunta nei laboratori terrestri è dell'ordine di diversi milioni di atmosfere [ 17 ].

Da un corso di fisica elementare è noto che la pressione di un gas dipende dalla sua densità

e temperatura T. La formula che collega tutte queste quantità è chiamata "formula di Clapeyron": P = T. D'altra parte, la densità nelle regioni centrali delle stelle "normali" è, ovviamente, maggiore della densità media, ma non significativamente maggiore. In questo caso, deriva direttamente dalla formula di Clapeyron che l'elevata densità degli interni stellari da sola non è in grado di fornire una pressione del gas sufficientemente alta da soddisfare la condizione di equilibrio idrostatico. Innanzitutto, la temperatura del gas deve essere sufficientemente alta.

La formula di Clapeyron include anche il peso molecolare medio

L'elemento chimico principale nell'atmosfera delle stelle è l'idrogeno e non c'è motivo di credere che la composizione chimica all'interno di almeno la maggior parte delle stelle dovrebbe differire in modo significativo da quella osservata negli strati esterni. Allo stesso tempo, poiché la temperatura prevista nelle regioni centrali delle stelle dovrebbe essere piuttosto alta, l'idrogeno dovrebbe essere quasi completamente ionizzato, cioè "diviso" in protoni ed elettroni. Poiché la massa di questi ultimi è trascurabile rispetto ai protoni e il numero di protoni è uguale al numero di elettroni, il peso molecolare medio di questa miscela dovrebbe essere vicino a 1 / 2. Quindi dalle equazioni (6.1) e dalla formula di Clapeyron segue che la temperatura nelle regioni centrali delle stelle è, in ordine di grandezza, uguale a

(6.2)

Valore

/ c forse circa 1 / 10. Dipende dalla struttura dell'interno stellare (vedi § 12). Dalla formula (6.2) segue che la temperatura nelle regioni centrali del Sole dovrebbe essere dell'ordine di dieci milioni di kelvin. Calcoli più accurati differiscono dalla nostra stima attuale solo del 20-30%. Quindi, la temperatura nelle regioni centrali delle stelle è estremamente alta, circa mille volte di più che sulla loro superficie. Ora discutiamo di quali dovrebbero essere le proprietà di una sostanza riscaldata a una temperatura così elevata. Innanzitutto, una tale sostanza, nonostante la sua alta densità, deve essere allo stato gassoso. Questo è già stato discusso sopra. Ma ora possiamo perfezionare questa affermazione. A una temperatura così elevata, le proprietà del gas all'interno delle stelle, nonostante la sua elevata densità, saranno quasi indistinguibili dalle proprietà gas ideale, cioè un tale gas in cui le interazioni tra le sue particelle costituenti (atomi, elettroni, ioni) sono ridotte a collisioni. È per un gas ideale che vale la legge di Clapeyron, che abbiamo utilizzato per stimare la temperatura nelle regioni centrali delle stelle.

A una temperatura dell'ordine di dieci milioni di kelvin e alle densità che esistono lì, tutti gli atomi devono essere ionizzati. Anzi, la media energia cinetica ogni particella di gas

= kT sarà di circa 10 -9 erg o

Ciò significa che ogni collisione di un elettrone con un atomo può portare alla ionizzazione di quest'ultimo, poiché l'energia di legame degli elettroni in un atomo (il cosiddetto "potenziale di ionizzazione"), di regola, meno mille elettronvolt. Solo i gusci di elettroni "più profondi" degli atomi pesanti rimarranno "intatti", cioè saranno trattenuti dai loro atomi. Lo stato di ionizzazione della materia intrastellare determina la sua massa molecolare media, il cui valore, come abbiamo già visto, gioca grande ruolo nel profondo delle stelle. Se la materia di una stella fosse solo dall'idrogeno completamente ionizzato (come abbiamo messo sopra), quindi il peso molecolare medio

Sarebbe uguale a 1 / 2. Se c'era solo elio completamente ionizzato, allora

4/ 3 (perché durante la ionizzazione di un atomo di elio con una massa atomica di 4, tre particelle - un nucleo di elio più due elettroni). Infine, se consistesse la sostanza dell'interno di una stella solo da elementi pesanti (ossigeno, carbonio, ferro, ecc.), quindi il suo peso molecolare medio con ionizzazione completa di tutti gli atomi sarebbe vicino a 2, poiché per tali elementi massa atomica circa il doppio del numero di elettroni in un atomo.

In effetti, la sostanza dell'interno stellare è una miscela di idrogeno, elio ed elementi pesanti. L'abbondanza relativa di questi componenti principali della materia stellare (non dal numero di atomi, ma dalla massa) è solitamente indicata dalle lettere X, Y e Z, che caratterizzano Composizione chimica stelle. Nelle stelle tipiche, più o meno simili al Sole, X = 0, 73, Y = 0, 25, Z = 0, 02. Atteggiamento Y/X

0, 3 significa che per ogni 10 atomi di idrogeno c'è circa un atomo di elio. Importo relativo pochissimi elementi pesanti. Ad esempio, ci sono circa mille volte meno atomi di ossigeno dell'idrogeno. Tuttavia, il ruolo degli elementi pesanti nella struttura delle regioni interne delle stelle è piuttosto significativo, poiché influiscono fortemente opacità materia stellare. Possiamo ora determinare il peso molecolare medio di una stella con una semplice formula:

(6.3)

Ruolo Z nella valutazione

insignificante. Di importanza decisiva per il valore del peso molecolare medio sono X e Y. Per le stelle nella parte centrale della sequenza principale (in particolare per il Sole)

0, 6. Dal momento che il valore

poiché la maggior parte delle stelle varia entro limiti molto piccoli, possiamo scrivere una semplice formula per le temperature centrali di varie stelle, esprimendo le loro masse e raggi in frazioni della massa solare M

E raggio solare R:

(6.4)

dove T

La temperatura delle regioni centrali del Sole. Sopra, abbiamo valutato approssimativamente T

A 10 milioni di kelvin. Calcoli esatti danno valore T

14 milioni di kelvin. Dalla formula (6.4) segue, ad esempio, che la temperatura dei nuclei delle stelle massicce calde (in superficie!) della classe spettrale B è 2-3 volte superiore alla temperatura degli interni solari, mentre nelle nane rosse le temperature centrali sono 2-3 volte inferiori a quelle solari.

È importante che la temperatura

10 7 K è tipico non solo per le regioni più centrali delle stelle, ma anche per il grande volume che circonda il centro della stella. Tenendo conto che la densità della materia stellare aumenta verso il centro, possiamo concludere che la maggior parte della massa della stella ha una temperatura che, comunque, supera

5 milioni di kelvin. Se ricordiamo anche che la maggior parte della massa dell'Universo è contenuta nelle stelle, allora la conclusione suggerisce che la sostanza dell'Universo è, di regola, calda e densa. Tuttavia, a ciò di cui stiamo parlando va aggiunto contemporaneo Universo: nel lontano passato e futuro, lo stato della materia nell'Universo era e sarà completamente diverso. Questo è stato discusso nell'introduzione a questo libro.

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In una serata limpida, guarda il cielo notturno: ci sono molte stelle.

Le stelle sono, come il Sole, enormi bolle di gas bollenti. Molti di loro sono decine di volte più grandi del Sole.

Vediamo le stelle come minuscoli punti luminosi, perché sono a grande distanza dalla Terra.

Per sua comodità, l'uomo ha combinato molte stelle in gruppi - costellazioni e ha assegnato un nome a ciascuna. Dopotutto, è più facile trovare una costellazione che una stella nel vasto universo.

COSTELLAZIONI


STIVALI

Bootes è una delle costellazioni più belle. Attira l'attenzione con una configurazione interessante, che è formata dalle stelle più luminose: un ventaglio femminile aperto, nel cui manico la stella Aktur brilla di un colore rossastro.

Bootes si vede meglio di notte da aprile a settembre.

In una notte limpida e senza luna nella costellazione del Boote, si possono osservare ad occhio nudo circa 90 stelle. Collegati da linee, formano un poligono allungato, in cima al quale si trova la stella Aktur.

Molto difficile in questo figura geometrica vedere un uomo che tiene nella mano destra un'enorme mazza e nella sinistra tira i guinzagli di due cani furiosi, pronti a balzare sull'Orsa Maggiore e farla a pezzi, come la costellazione del Boote era raffigurata su antiche mappe stellari. Nel ginocchio sinistro dell'uomo - Bootes - c'è la stella Aktur.


Aktur è considerata la terza stella più luminosa dell'intera sfera celeste.



CANI DA SEGNO

I segugi sono una piccola costellazione. Non ci sono stelle luminose che attirerebbero i nostri occhi. È meglio osservarlo di notte da febbraio a luglio.



Segugi di costellazione

Così era raffigurata la costellazione dei Segugi dei Cani sulle vecchie mappe del cielo stellato.

In una notte limpida e senza luna nella costellazione di Canis Hounds, circa 30 stelle possono essere viste con l'occhio normale. Queste sono stelle piuttosto deboli, e sono sparse in modo così casuale che se sono collegate da linee, è molto difficile ottenere una figura geometrica caratteristica.

ORSA MINORE

La costellazione dell'Orsa Minore è la costellazione polare dell'emisfero settentrionale. La forma di questa costellazione ricorda un mestolo. La costellazione dell'Orsa Minore è degna di nota per il fatto che include la Stella Polare, che punta al Polo Nord del Mondo.

GRANDE PASSEGGINO

L'Orsa Maggiore è una costellazione nell'emisfero settentrionale del cielo. Le sette stelle dell'Orsa Maggiore compongono una figura che ricorda un mestolo con manico.

Le costellazioni dell'Orsa Maggiore, dell'Orsa Minore, degli Stivali e dei Segugi dei Cani sono collegate da un mito, che ancora oggi ci emoziona con la tragedia in esso descritta.


Molto tempo fa, re Licaone governava l'Arcadia. E aveva una figlia, Callisto, conosciuta in tutto il mondo per il suo fascino e la sua bellezza.

Persino il sovrano del Cielo e della Terra, il Thunderer Zeus, ammirò la sua bellezza divina non appena la vide.

Segretamente dalla moglie gelosa - la grande dea Hera - Zeus visitava costantemente Callisto nel palazzo di suo padre.

Callisto diede alla luce il figlio di Zeus, Arkad, che crebbe rapidamente.

Snello e bello, tirava abilmente da un arco e spesso andava a caccia nella foresta.

Era apprese dell'amore di Zeus e Callisto. In preda alla rabbia, trasformò Callisto in un brutto orso. Quando la sera Arkad tornò dalla caccia, vide un orso in casa. Non sapendo che si trattava di sua madre, tirò una corda dell'arco ... Ma Zeus non permise ad Arkad, anche se inconsapevolmente, di commettere un grave crimine.

Anche prima che Arkad scoccasse una freccia, Zeus afferrò l'orso per la coda e si librò rapidamente in cielo con lei, dove la lasciò sotto forma della costellazione dell'Orsa Maggiore. Ma mentre Zeus trasportava l'orso, la sua coda iniziò ad allungarsi, motivo per cui l'Orsa Maggiore ha una coda così lunga e ricurva nel cielo.

Sapendo quanto Callisto fosse attaccata alla sua serva, Zeus la sollevò in cielo e la lasciò lì sotto forma di una piccola ma bella costellazione dell'Orsa Minore.

Zeus e Arcada si trasferirono nel cielo e lo trasformarono nella costellazione di Boote.

La stella principale di questa costellazione si chiama Aktur, che significa "guardiano dell'orso".

Bootes è condannato per sempre a prendersi cura di sua madre, l'Orsa Maggiore. Pertanto, stringe saldamente i guinzagli dei Segugi dei Cani, che sono irti di rabbia e sono pronti a balzare sull'Orsa Maggiore e farlo a pezzi.

L'Orsa Maggiore e l'Orsa Minore sono costellazioni non incastonate, più visibili nel cielo settentrionale.

I contorni delle costellazioni sono sempre gli stessi, ma in momenti diversi li vediamo nel cielo in posizioni diverse. Ciò è dovuto al movimento della Terra, insieme al quale ci muoviamo.

STELLA POLARE

Solo una stella rimane per noi costantemente in un posto: Polaris.

Attraverso il binocolo è chiaramente visibile che il colore della stella polare è giallastro. È un po' più caldo del sole.

La stella polare appartiene al tipo delle stelle supergiganti. Pulsa, poi aumenta, poi diminuisce di volume.

La stella polare è molto importante per le persone, in quanto indica la direzione del nord. Di notte, è facile determinare questa direzione.

Ma che dire della giornata? Durante il giorno, lo sai già, il Sole ci aiuterà.

Pertanto, tre direzioni costanti: all'alba, al tramonto e al sole di mezzogiorno, sono state reintegrate con la quarta direzione: la stella polare, che punta a nord.

Come trovare la stella polare?

Sulla mappa del cielo stellato, la Stella Polare è facile da trovare: è al centro ed è sempre firmata.

Ma ci sono troppe stelle diverse nel cielo notturno e la stella polare non è la più brillante di queste. La mappa mostra che la stella polare si trova nella costellazione dell'Orsa Minore, che consiste di stelle luminose.

Ma è più conveniente cercarlo nel cielo con l'aiuto della vicina costellazione dell'Orsa Maggiore, che consiste in stelle più luminose.

Per trovare la stella polare, devi collegare mentalmente le due stelle estreme del secchio dell'Orsa Maggiore, quindi continuare questa linea fino a una distanza cinque volte la distanza tra queste stelle.

STELLA POLARE


Già nei tempi antichi, le persone potevano trovare la loro strada attraverso il cielo diurno e notturno. Quindi, gli abitanti delle isole del Pacifico costruirono barche a doppio catamarano con asce di pietra e fecero lunghi viaggi attraverso l'oceano al loro interno. È stata un'impresa incredibile!

Due orse ridono:

“Queste stelle ci hanno ingannato.

Stelle

Le stelle sono soli lontani. Le stelle sono enormi soli caldi, ma così lontani da noi rispetto ai pianeti sistema solare che sebbene brillino milioni di volte più luminosi, la loro luce ci appare relativamente debole.

Guardando il cielo notturno limpido, le linee di M.V. Lomonosov:

L'abisso si è aperto, pieno di stelle,

Le stelle non hanno numero, l'abisso - il fondo.

Circa 6.000 stelle possono essere viste nel cielo notturno con gas nudo. Con la diminuzione della luminosità delle stelle, il loro numero aumenta e anche il loro semplice conteggio diventa difficile. Tutte le stelle più luminose dell'11 sono state contate "per pezzo" ed elencate nei cataloghi astronomici. grandezza. Ce ne sono circa un milione. In totale, sono disponibili per la nostra osservazione circa due miliardi di stelle. Il numero totale di stelle nell'Universo è stimato in 10 22 .

Le dimensioni delle stelle, la loro struttura, composizione chimica, massa, temperatura, luminosità, ecc.. Le stelle più grandi (supergiganti) superano le dimensioni del Sole di decine e centinaia di volte. Le stelle nane hanno le dimensioni della Terra e sono più piccole. La massa limite delle stelle è di circa 60 masse solari.

Anche le distanze dalle stelle sono molto diverse. La luce delle stelle di alcuni sistemi stellari lontani viaggia fino a noi per centinaia di milioni di anni luce. La stella più vicina a noi può essere considerata una stella di prima magnitudine α-Centaurus, non visibile dal territorio della Russia. Dista 4 anni luce dalla Terra. Un treno corriere, che viaggiava senza sosta a una velocità di 100 km/h, l'avrebbe raggiunto in 40 milioni di anni!

La massa principale (98-99%) della materia visibile nella parte dell'Universo a noi nota è concentrata nelle stelle. Le stelle sono potenti fonti di energia. In particolare, la vita sulla Terra deve la sua esistenza all'energia radiante del Sole. La materia delle stelle è il plasma, cioè si trova in uno stato diverso dalla materia nelle nostre normali condizioni terrestri. (Il plasma è il quarto stato (insieme a solido, liquido, gassoso) della materia, che è un gas ionizzato in cui le cariche positive (ioni) e negative (elettroni) si neutralizzano in media a vicenda.) Pertanto, a rigor di termini, una stella è non solo una palla di gas, non una palla di plasma. Nelle fasi successive dello sviluppo di una stella, la materia stellare passa in uno stato di gas degenerato (in cui l'influenza meccanica quantistica delle particelle l'una sull'altra influisce in modo significativo sulla sua Proprietà fisiche- pressione, capacità termica, ecc.) e talvolta materia neutronica (pulsar - stelle di neutroni, burster - sorgenti di raggi X, ecc.).

Le stelle nello spazio esterno sono distribuite in modo non uniforme. Formano sistemi stellari: stelle multiple (doppie, triple, ecc.); ammassi stellari (da diverse decine di stelle a milioni); le galassie sono sistemi stellari grandiosi (la nostra Galassia, per esempio, contiene circa 150-200 miliardi di stelle).



Nella nostra Galassia, anche la densità stellare è molto irregolare. È più alto nella regione del nucleo galattico. Qui è 20mila volte superiore alla densità stellare media in prossimità del Sole.

La maggior parte delle stelle sono in uno stato stazionario, cioè non si osservano cambiamenti caratteristiche fisiche. Ciò corrisponde ad uno stato di equilibrio. Tuttavia, ci sono anche tali stelle, le cui proprietà cambiano in modo visibile. Sono chiamati stelle variabili e stelle non stazionarie. La variabilità e la non stazionarietà sono manifestazioni dell'instabilità dello stato di equilibrio di una stella. Le stelle variabili di alcuni tipi cambiano il loro stato in modo regolare o irregolare. Va anche notato nuove stelle, in cui i lampeggi si verificano continuamente o di tanto in tanto. Durante i flash (esplosioni) supernove la materia delle stelle in alcuni casi può essere completamente dispersa nello spazio.

L'elevata luminosità delle stelle, mantenuta a lungo, indica il rilascio di enormi quantità di energia in esse. La fisica moderna indica due possibili fonti di energia: contrazione gravitazionale, che porta al rilascio di energia gravitazionale, e reazioni termonucleari, a seguito del quale i nuclei degli elementi più pesanti vengono sintetizzati dai nuclei degli elementi leggeri e viene rilasciata una grande quantità di energia.

I calcoli mostrano che l'energia di contrazione gravitazionale sarebbe sufficiente a mantenere la luminosità del Sole per soli 30 milioni di anni. Ma dai dati geologici e di altro tipo ne consegue che la luminosità del Sole è rimasta approssimativamente costante per miliardi di anni. La contrazione gravitazionale può servire come fonte di energia solo per stelle molto giovani. D'altra parte, le reazioni termonucleari procedono a una velocità sufficiente solo a temperature migliaia di volte superiori alla temperatura della superficie delle stelle. Quindi, per il Sole, la temperatura alla quale le reazioni termonucleari possono rilasciare la quantità di energia richiesta è, secondo vari calcoli, da 12 a 15 milioni di K. Una temperatura così colossale si ottiene a causa della compressione gravitazionale, che "si accende" la reazione termonucleare. Pertanto, il nostro Sole è attualmente una bomba all'idrogeno a combustione lenta.

Si presume che alcune (ma quasi la maggior parte) delle stelle abbiano i propri sistemi planetari, simili al nostro sistema solare.

11.4.2. L'evoluzione delle stelle: le stelle dalla "nascita" alla "morte"

Processo di formazione stellare. L'evoluzione delle stelle è il cambiamento nel tempo delle caratteristiche fisiche, della struttura interna e della composizione chimica delle stelle. Teoria moderna L'evoluzione delle stelle è in grado di spiegare l'andamento generale dello sviluppo stellare in accordo soddisfacente con i dati osservativi.

L'evoluzione di una stella dipende dalla sua massa e iniziale Composizione chimica, che, a sua volta, dipende dal momento in cui si è formata la stella e dalla sua posizione nella Galassia al momento della formazione. Le stelle della prima generazione erano formate da una sostanza la cui composizione era determinata dalle condizioni cosmologiche (quasi il 70% di idrogeno, il 30% di elio e una trascurabile mescolanza di deuterio e litio). Durante l'evoluzione della prima generazione di stelle, si sono formati elementi pesanti (seguendo l'elio nella tavola periodica), che sono stati lanciati nello spazio interstellare a causa del deflusso di materia dalle stelle o durante le esplosioni stellari. Le stelle delle generazioni successive erano formate da materia contenente il 3-4% di elementi pesanti.

La "nascita" di una stella è la formazione di un oggetto in equilibrio idrostatico, la cui radiazione è mantenuta dalle proprie fonti di energia. La "morte" di una stella è uno squilibrio irreversibile che porta alla distruzione della stella o alla sua compressione catastrofica.

Il processo di formazione stellare continua ininterrottamente, sta avvenendo in questo momento. Le stelle si formano come risultato della condensazione gravitazionale della materia nel mezzo interstellare. Le stelle giovani sono quelle che sono ancora nella fase di contrazione gravitazionale iniziale. La temperatura al centro di tali stelle è insufficiente perché avvengano le reazioni nucleari e il bagliore si verifica solo a causa della conversione dell'energia gravitazionale in calore.

La contrazione gravitazionale è il primo stadio dell'evoluzione delle stelle. Porta al riscaldamento della zona centrale della stella alla temperatura di "accensione" della reazione termonucleare (circa 10-15 milioni di K) - la conversione dell'idrogeno in elio (nuclei di idrogeno, cioè protoni, formano nuclei di elio). Questa trasformazione è accompagnata da un grande rilascio di energia.

Star come sistema autoregolante. Le fonti di energia per la maggior parte delle stelle sono reazioni termonucleari all'idrogeno nella zona centrale. L'idrogeno è il principale componente materia cosmica e il tipo più importante di combustibile nucleare nelle stelle. Le sue riserve nelle stelle sono così grandi che le reazioni nucleari possono aver luogo nell'arco di miliardi di anni. Allo stesso tempo, fino a quando tutto l'idrogeno nella zona centrale non si esaurisce, le proprietà della stella cambiano poco.

All'interno delle stelle, a temperature superiori a 10 milioni di K e densità enormi, il gas ha una pressione di miliardi di atmosfere. In queste condizioni, la stella può trovarsi in uno stato stazionario solo per il fatto che in ciascuno dei suoi strati la pressione interna del gas è bilanciata dall'azione delle forze gravitazionali. Questo stato è chiamato equilibrio idrostatico. Di conseguenza, una stella stazionaria è una sfera di plasma in uno stato di equilibrio idrostatico. Se la temperatura all'interno della stella aumenta per qualsiasi motivo, allora la stella deve gonfiarsi, poiché la pressione al suo interno aumenta.

Lo stato stazionario di una stella è anche caratterizzato da equilibrio termale. Equilibrio termico significa che i processi di rilascio di energia all'interno delle stelle, i processi di rimozione del calore di energia dall'interno alla superficie e i processi di radiazione di energia dalla superficie devono essere bilanciati. Se il dissipatore di calore supera il rilascio di calore, la stella inizierà a restringersi e a riscaldarsi. Ciò comporterà un'accelerazione delle reazioni nucleari e il bilancio termico verrà nuovamente ripristinato. La stella è un "organismo" finemente equilibrato, risulta essere un sistema autoregolante. Inoltre, più grande è la stella, più velocemente esaurisce la sua riserva di energia.

Dopo che l'idrogeno si è esaurito nella zona centrale, si forma un nucleo di elio vicino alla stella. Le reazioni termonucleari dell'idrogeno continuano a procedere, ma solo in uno strato sottile vicino alla superficie di questo nucleo. Le reazioni nucleari si spostano alla periferia della stella. Il nucleo bruciato inizia a restringersi e il guscio esterno si espande. La stella assume una struttura eterogenea. Il guscio si gonfia in proporzioni colossali, la temperatura esterna si abbassa e la stella passa sul palco gigante rosso. Da questo momento in poi, la vita di una star comincia a declinare.

Si ritiene che una stella come il nostro Sole possa espandersi abbastanza da riempire l'orbita di Mercurio. È vero, il nostro Sole diventerà una gigante rossa tra circa 8 miliardi di anni. Non c'è quindi alcun motivo particolare di preoccupazione tra gli abitanti della Terra. Dopotutto, la Terra stessa si è formata solo 5 miliardi di anni fa.

Dalla gigante rossa alle nane bianche e nere. Una gigante rossa è caratterizzata da una bassa temperatura esterna, ma da una temperatura interna molto alta. Con il suo aumento, nuclei sempre più pesanti sono inclusi nelle reazioni termonucleari. In questa fase (ad una temperatura di oltre 150 milioni di K), nel corso delle reazioni nucleari, sintesi elementi chimici . Come risultato dell'aumento della pressione, delle pulsazioni e di altri processi, la gigante rossa perde continuamente materia, che viene espulsa nello spazio interstellare. Quando le fonti di energia a fusione interna sono completamente esaurite, ulteriore destino stella dipende dalla sua massa.

Con una massa inferiore a 1,4 masse solari, la stella passa in uno stato stazionario con molto alta densità(centinaia di tonnellate per 1 cm3). Tali stelle sono chiamate nane bianche. Qui, gli elettroni formano un gas degenerato (a causa della forte compressione, gli atomi sono così densamente impaccati che i gusci di elettroni iniziano a penetrare l'uno nell'altro), la cui pressione bilancia le forze gravitazionali. Le riserve termiche della stella si esauriscono gradualmente e la stella si raffredda lentamente, il che è accompagnato dall'espulsione del guscio della stella. Giovani nane bianche circondate da resti di conchiglie sono osservate come nebulose planetarie. Una nana bianca, per così dire, matura all'interno di una gigante rossa e nasce quando la gigante rossa perde i suoi strati superficiali, formando una nebulosa planetaria.

Quando l'energia della stella si esaurisce, la stella cambia colore da bianco a giallo, poi a rosso; infine, cesserà di irradiarsi e inizierà un viaggio continuo nello sconfinato spazio esterno sotto forma di un piccolo oggetto oscuro e senza vita. Quindi la nana bianca si trasforma lentamente nana nera- una stella fredda morta, la cui dimensione è generalmente inferiore alla dimensione della Terra e la massa è paragonabile al sole. La densità di una tale stella è miliardi di volte superiore alla densità dell'acqua. È così che la maggior parte delle stelle finisce la propria vita.

supernove. Con una massa superiore a 1,4 masse solari, lo stato stazionario di una stella senza fonti interne di energia diventa impossibile, poiché la pressione non può bilanciare la forza di gravità. In teoria risultato finale l'evoluzione di tali stelle dovrebbe essere collasso gravitazionale - una caduta illimitata di materia verso il centro. Nel caso in cui la repulsione delle particelle e altre cause fermino ancora il collasso, si verifica una potente esplosione: un lampo supernova con l'espulsione di una parte significativa della materia della stella nello spazio circostante con la formazione nebulose gassose.

Le esplosioni di supernova furono registrate nel 1054, 1572, 1604. I cronisti cinesi scrissero dell'evento il 4 luglio 1054 come segue: "Nel primo anno del periodo Chi-ho, sulla quinta Luna, nel giorno di Chi-Chu, apparve una guest star a sud-est della stella Tien-Kuan e scomparve più di un anno dopo”. E un'altra cronaca registrava: “Era visibile durante il giorno, come Venere, raggi di luce provenivano da lei in tutte le direzioni e il suo colore era bianco-rossastro. Quindi è stata visibile per 23 giorni. Simili scarse registrazioni sono state fatte da testimoni oculari arabi e giapponesi. Già ai nostri tempi, è stato scoperto che questa supernova ha lasciato la Nebulosa del Granchio, che è una potente fonte di emissione radio. Come abbiamo già notato (vedi 6.1), un'esplosione di supernova nel 1572 nella costellazione di Cassiopea è stata notata in Europa, studiata, e un ampio interesse pubblico per essa ha giocato ruolo importante nell'espansione della ricerca astronomica e nella successiva affermazione dell'eliocentrismo. Nel 1885 fu notata l'apparizione di una supernova nella nebulosa di Andromeda. La sua luminosità ha superato la luminosità dell'intera Galassia e si è rivelata 4 miliardi di volte più intensa della luminosità del Sole.

Nel 1980, studi sistematici hanno permesso di scoprire più di 500 esplosioni di supernova. Dall'invenzione del telescopio, non è stata osservata una sola esplosione di supernova nel nostro sistema stellare: la Galassia. Gli astronomi finora li hanno osservati solo in altri sistemi stellari incredibilmente distanti, così lontani che anche il telescopio più potente non può vedere in essi una stella come il nostro Sole.

Un'esplosione di supernova è una gigantesca esplosione di una vecchia stella, causata da un improvviso collasso del suo nucleo, che è accompagnato da un'emissione a breve termine di un'enorme quantità di neutrini. Possedendo solo una debole interazione, questi neutrini disperdono comunque gli strati esterni della stella nello spazio e formano fili di nubi di gas in espansione. Durante l'esplosione di una supernova viene rilasciata un'energia mostruosa (dell'ordine di 10 52 erg). Le esplosioni di supernova sono di fondamentale importanza per lo scambio di materia tra le stelle e il mezzo interstellare, per la distribuzione degli elementi chimici nell'Universo e anche per la produzione di raggi cosmici primari.

Gli astrofisici hanno calcolato che con un periodo di 10 milioni di anni, le supernove divampano nella nostra Galassia, in prossimità del Sole. Le dosi di radiazione cosmica in questo caso possono superare la norma per la Terra di 7mila volte! Questo è irto delle più gravi mutazioni degli organismi viventi sul nostro pianeta. Questo spiega, in particolare, la morte improvvisa dei dinosauri.

stelle di neutroni. Parte della massa di una supernova esplosa può rimanere nella forma di un corpo superdenso - stella di neutroni o buco nero.

Nuovi oggetti scoperti nel 1967 - pulsar - vengono identificati con stelle di neutroni teoricamente previste. La densità di una stella di neutroni è molto alta, superiore alla densità nuclei atomici- 10 15 g/cm3. La temperatura di una tale stella è di circa 1 miliardo di gradi. Ma le stelle di neutroni si raffreddano molto rapidamente, la loro luminosità si indebolisce. Ma irradiano intensamente onde radio in uno stretto cono nella direzione dell'asse magnetico. Le stelle in cui l'asse magnetico non coincide con l'asse di rotazione sono caratterizzate da emissioni radio sotto forma di impulsi ripetitivi. Ecco perché le stelle di neutroni sono chiamate pulsar. Sono già state scoperte centinaia di stelle di neutroni. estremo condizioni fisiche nelle stelle di neutroni li rendono laboratori naturali unici, fornendo ampio materiale per lo studio della fisica delle interazioni nucleari, delle particelle elementari e della teoria della gravitazione.

Buchi neri. Ma se la massa finale della nana bianca supera le 2-3 masse solari, la contrazione gravitazionale porta direttamente alla formazione buco nero.

Un buco nero è una regione dello spazio in cui il campo gravitazionale è così forte che la seconda velocità cosmica (velocità parabolica) per i corpi situati in questa regione deve superare la velocità della luce, cioè nulla può sfuggire da un buco nero, né radiazioni né particelle, perché in natura nulla può muoversi a una velocità maggiore della velocità della luce. Viene chiamato il confine dell'area oltre la quale la luce non va orizzonte del buco nero.

Affinché il campo gravitazionale sia in grado di "bloccare" la radiazione e la materia, la massa della stella che crea questo campo deve ridursi a un volume il cui raggio è inferiore al raggio gravitazionale r = 2GM/C2, dove G- costante gravitazionale; Insieme a- la velocità della luce; Mè la massa della stella. Il raggio gravitazionale è estremamente piccolo anche per grandi masse (ad esempio per il Sole r ≈ 3 km). stella con massa uguale alla massa Il sole, in pochi secondi, si trasformerà da una normale stella in un buco nero, e se la massa è uguale alla massa di un miliardo di stelle, allora un tale processo richiederà diversi giorni.

Le proprietà di un buco nero sono insolite. Di particolare interesse è la possibilità di cattura gravitazionale da parte di un buco nero di corpi provenienti dall'infinito. Se la velocità del corpo lontano dal buco nero è molto inferiore alla velocità della luce e la traiettoria del suo moto si avvicina ad un cerchio con R = 2r, quindi il corpo farà molte rivoluzioni attorno al buco nero prima di tornare nello spazio. Se il corpo si avvicina al cerchio indicato, la sua orbita si avvolgerà indefinitamente attorno al cerchio, il corpo sarà catturato gravitazionalmente dal buco nero e non volerà mai più nello spazio. Se il corpo vola ancora più vicino al buco nero, dopo diverse rivoluzioni, vai senza nemmeno avere il tempo di fare un solo giro, cadrà nel buco nero.

Immagina due osservatori: uno sulla superficie di una stella che crolla e l'altro lontano da essa. Supponiamo che un osservatore su una stella che collassa invii segnali (radio o luminosi) a intervalli regolari al secondo osservatore, informandolo di ciò che sta accadendo. Quando il primo osservatore si avvicina al raggio gravitazionale, i segnali che invia a intervalli regolari raggiungeranno l'altro osservatore a intervalli sempre più lunghi. Se il primo osservatore trasmette l'ultimo segnale appena prima che la stella raggiunga il raggio gravitazionale, il segnale impiegherà un tempo quasi infinito per raggiungere l'osservatore distante; se l'osservatore inviasse il segnale dopo che ha raggiunto il raggio gravitazionale, l'osservatore lontano non lo riceverebbe mai, perché il segnale non lascerebbe mai la stella. Quando i fotoni o le particelle vanno oltre il raggio gravitazionale, semplicemente scompaiono. Solo nella regione esterna, direttamente nel raggio gravitazionale, possono essere visibili e sembra che siano, per così dire, nascosti dietro una tenda e non appaiano più.

In un buco nero, spazio e tempo sono interconnessi in modo insolito. Per un osservatore all'interno di un buco nero, la direzione del tempo crescente è la direzione del raggio decrescente. Una volta all'interno di un buco nero, l'osservatore non può tornare in superficie. Non riesce nemmeno a fermarsi dov'è. Egli «cade in una regione di densità infinita dove il tempo finisce»*.

* Hawking S. Dal big bang ai buchi neri. Storia breve volta. M., 1990. S. 79.

Lo studio delle proprietà dei buchi neri (Ya.B. Zel'dovich, S. Hawking e altri) mostra che in alcuni casi possono "evaporare". Questo "meccanismo" è dovuto al fatto che nel forte campo gravitazionale di un buco nero, il vuoto ( campi fisici nello stato energetico più basso) è instabile e può produrre particelle (fotoni, neutrini, ecc.), che, volando via, portano via l'energia del buco nero. Di conseguenza, il buco nero perde energia, la sua massa e le sue dimensioni diminuiscono.

Il forte campo gravitazionale di un buco nero può causare processi violenti quando il gas cade al loro interno. Quando il gas cade nel campo gravitazionale del buco nero, forma un disco appiattito che ruota rapidamente attorno a quest'ultimo. In questo caso, la colossale energia cinetica delle particelle accelerata dalla gravità del corpo superdenso viene parzialmente convertita in raggi X, e da questa radiazione può essere rilevato un buco nero. Probabilmente, un buco nero è già stato rilevato in questo modo nella sorgente di raggi X Cygnus X-1. Nel complesso, sembra che circa 100 milioni di stelle siano rappresentate da buchi neri e stelle di neutroni nella nostra galassia.

Quindi, un buco nero piega lo spazio così tanto da isolarsi dall'universo. Può letteralmente scomparire dall'universo. La domanda è dove. Analisi matematica dà diverse soluzioni. Uno di questi è particolarmente interessante. In accordo con esso, un buco nero può spostarsi in un'altra parte del nostro universo o addirittura all'interno di un altro universo. Pertanto, un immaginario viaggiatore spaziale potrebbe usare un buco nero per viaggiare attraverso lo spazio e il tempo del nostro universo e persino penetrare in un altro universo.

Cosa succede quando un buco nero va in un'altra parte dell'universo o penetra in un altro universo? La nascita di un buco nero durante un collasso gravitazionale è un'indicazione importante che sta accadendo qualcosa di insolito alla geometria dello spazio-tempo: le sue metriche e le sue caratteristiche topologiche cambiano. Teoricamente, il crollo dovrebbe concludersi con la formazione di una singolarità, cioè dovrebbe continuare fino a quando il buco nero diventa di dimensione zero e densità infinita (anche se in realtà non si dovrebbe parlare di infinito, ma di alcuni valori molto grandi, ma finiti). In ogni caso, il momento della singolarità è forse il momento di transizione dal nostro Universo ad altri universi o il momento di transizione ad altri punti del nostro Universo.

Molte domande sorgono anche sul destino storico dei buchi neri. I buchi neri evaporano emettendo particelle e radiazioni, non dal buco nero stesso, ma dallo spazio davanti all'orizzonte del buco nero. Inoltre, più piccola è la dimensione e la massa del buco nero, maggiore è la sua temperatura e più velocemente evapora. E le dimensioni dei buchi neri possono essere diverse: dalla massa di una galassia (10 44 g) a un granello di sabbia con una massa di 10 -5 g La vita di un buco nero è proporzionale al cubo del suo raggio. Un buco nero con una massa di dieci masse solari evaporerà in 10 69 anni. Ciò significa che esistono ancora enormi buchi neri che si sono formati nelle prime fasi dell'evoluzione dell'Universo, e forse anche all'interno del sistema solare. Stanno cercando di rilevare usando telescopi a raggi gamma.

Pertanto, la maggior parte della materia che emette luce è concentrata nelle stelle. Ogni stella è una somiglianza del nostro Sole, sebbene le dimensioni delle stelle, il loro colore, composizione ed evoluzione differiscano in modo significativo. Le stelle, insieme a una certa quantità di polvere e gas (e altri oggetti), sono raggruppate in ammassi giganti: le galassie.

11.5. Isole dell'Universo: Galassie

Una stella è un'enorme palla di gas che emette luce e calore a causa della percolazione. fusione termonucleare nelle sue profondità. Ad esempio, sul Sole si verificano una serie di reazioni, che si chiama ciclo. Una caratteristica importante di ogni stella è una quantità come la luminosità (cioè la potenza dell'energia irradiata). Anche altre stelle illuminano la Terra, ma a causa della loro grande distanza, questa illuminazione è trascurabile rispetto a quella fornita dal Sole.

Ad esempio, secondo le misurazioni, la Stella Polare crea un'illuminazione sulla superficie terrestre pari a 4,28×10–9 W/m2. Questo è circa 370 miliardi di volte inferiore all'illuminazione creata dal Sole. Tuttavia, va notato che la stella polare è a circa 132 parsec da noi. Ora calcoliamo la luminosità della stella polare nel modo già noto:

Tali misurazioni hanno mostrato che ci sono stelle la cui luminosità è decine e centinaia di migliaia di volte maggiore o minore della luminosità del Sole. Inoltre, è stato riscontrato che la sua luce visibile e la presenza di righe spettrali di assorbimento di alcuni elementi chimici nel suo spettro dipendono dalla temperatura della superficie della stella. A questo proposito, nel 1910, Einar Hertzsprung e, indipendentemente da lui, Henry Russell proposero di classificare le stelle utilizzando uno speciale diagramma.

Come puoi vedere, questo diagramma divide le stelle in diverse classi spettrali con corrispondenti luminosità e temperature sulla superficie. In questo diagramma, la luminosità delle stelle è espressa in unità della luminosità del Sole. Quindi, il diagramma mostra gruppi di stelle come nane bianche, la sequenza principale, giganti rosse e supergiganti. Iniziamo con la sequenza principale, poiché il Sole appartiene a questo gruppo di stelle. Le stelle della sequenza principale sono quelle stelle la cui fonte di energia è reazione termonucleare sintesi di elio da idrogeno. A questo proposito, la loro temperatura e luminosità sono determinate dalla massa. La luminosità di una stella della sequenza principale può essere calcolata da una semplice formula


Le giganti rosse sono stelle rosse, la cui dimensione è decine di volte maggiore della dimensione del Sole e la luminosità può essere centinaia o addirittura migliaia di volte maggiore della luminosità del Sole.

Per quanto riguarda le supergiganti, la luminosità di queste stelle è centinaia di migliaia di volte maggiore della luminosità del Sole e le dimensioni delle supergiganti sono centinaia di volte più grandi della dimensione del Sole.

Una caratteristica distintiva delle giganti rosse e delle supergiganti è che le reazioni nucleari non hanno più luogo proprio al centro, ma in strati sottili attorno a un nucleo centrale molto denso. Nel massimo strati esterni nucleo, dove la temperatura è paragonabile alla temperatura al centro del Sole, procede la stessa reazione termonucleare: dall'idrogeno viene sintetizzato l'elio. Ma negli strati più profondi si formano elementi sempre più pesanti. Prima è il carbonio, poi l'ossigeno. Alla fine, stelle molto massicce possono formare ferro.

La dimensione delle nane bianche è paragonabile alla dimensione della Terra e la loro luminosità è centinaia di migliaia di volte inferiore alla luminosità del Sole. Nonostante ciò, le nane bianche hanno una densità piuttosto elevata (~ 108 kg/m3). In effetti, il nome "nane bianche" non significa che tutte le stelle di questo gruppo siano bianche. È solo che le stelle di questo particolare colore sono state scoperte molto prima delle stelle di altri colori appartenenti allo stesso gruppo.

Riassumiamo tutto ciò che è stato detto in una tabella generale. Esistono sette classi spettrali principali: O, B, A, F, G, K e M. Questa tabella fornisce esempi di stelle in ciascuna classe.

Ad esempio, la stella Bellatrix si trova nella costellazione di Orione ed è una delle 26 stelle più stelle luminose nel cielo. Nell'antichità Bellatrix era una delle stelle della navigazione. Bellatrix appartiene alla classe O e ha un colore blu. Ma Betelgeuse ha un colore rosso e appartiene alla classe M. Questa stella è una supergigante (è circa 1000 volte più grande del Sole) e la sua luminosità è circa 90mila volte maggiore della luminosità del Sole.

Ma oltre a tutte le classi e i gruppi di stelle elencati, ci sono altri oggetti, forse anche più interessanti. Ad esempio, tali oggetti includono stelle di neutroni. Una stella di neutroni, secondo i concetti moderni, si forma quando l'energia all'interno della stella si esaurisce. A causa della contrazione gravitazionale, il nucleo di una stella di neutroni diventa superdenso.

Allo stesso tempo, alcune stelle di neutroni ruotano attorno al proprio asse con grande velocità. Tali stelle di neutroni sono chiamate pulsar. Le pulsar emettono impulsi ad alta frequenza di emissione radio, che tanto eccitarono gli astronomi alla fine degli anni '60 del ventesimo secolo. Il fatto è che a causa dell'enorme velocità di rotazione delle pulsar (e all'equatore è di diverse decine di chilometri al secondo), gli impulsi sono stati ripetuti con elevata stabilità e i periodi di questi impulsi sono stati misurati in secondi, e talvolta in millisecondi. Ciò ha portato gli scienziati a pensare di avere a che fare con una sorta di segnali che alcune civiltà extraterrestri inviano sulla Terra per stabilire un contatto. Tuttavia, alla fine, è stato possibile dimostrare che la materia è nella rotazione delle stelle di neutroni. Inoltre, alcune stelle di neutroni hanno un colossale campo magnetico(dell'ordine di dieci o addirittura cento miliardi di Tesla, mentre il campo magnetico terrestre è di ~ 10 μT). Tali stelle di neutroni sono chiamate magnetar. Le magnetar sono ancora poco studiate, ma è noto che sono la causa di molti potenti lampi di raggi X e raggi gamma.

Tutti i tipi di stelle di neutroni hanno un raggio che viene misurato in poche decine di chilometri, ma allo stesso tempo hanno una densità colossale - ~ 1017 kg / m3. Tali densità sono anche caratteristiche di altri oggetti piuttosto strani nell'universo: i buchi neri. La seconda velocità spaziale dei buchi neri supera la velocità della luce. Pertanto, anche i fotoni non possono sfuggire all'influenza gravitazionale di un buco nero, quindi i buchi neri rimangono invisibili. Qualsiasi buco nero è caratterizzato da un valore come l'orizzonte degli eventi (a volte viene utilizzato il termine "raggio gravitazionale" o "raggio di Schwarzild"). Una volta a questa distanza dal buco nero, nessun corpo ha la capacità di sfuggire alla sua influenza gravitazionale, e quindi di cadere nel buco nero.

I buchi neri, come le stelle di neutroni, hanno un raggio misurato in decine di chilometri, ma la loro massa è di almeno tre masse solari.

Tuttavia, i buchi neri possono crescere a causa del ripetuto assorbimento di materia. Tali buchi neri hanno una massa milioni e persino miliardi di volte maggiore della massa del Sole. Questi oggetti, di regola, si trovano al centro delle galassie (e secondo un'ipotesi, sono la ragione della formazione delle galassie). Ad esempio, al centro della nostra galassia, la Via Lattea, c'è un buco nero supermassiccio con una massa di circa quattro miliardi di masse solari. Gli scienziati stimano che il Sole sia a circa 27.000 anni luce da questo buco nero.

In generale, alcune classi o gruppi di stelle che sono stati considerati si riferiscono a determinate fasi dell'evoluzione di una stella.


corpo celeste (palla di gas calda)

Descrizioni alternative

L'oggetto principale dell'universo

Celebrità

Corpo celeste

Figura geometrica

Insegne dell'ufficiale

Figura della città

. "Brucia, brucia, mio..." (romanticismo)

. Nome "Spazio" del distintivo dello sceriffo

. "caduti" dal cielo nel mare

. "brucia, brucia, mio..."

Betlemme...

Dramma del drammaturgo spagnolo Lope de Vega "... Siviglia"

Zh. uno dei corpi celesti luminosi (auto-luminosi) visibili in una notte senza nuvole. Quindi ha recitato e sono apparse le stelle. La somiglianza di una stella celeste, un'immagine radiosa, scritta o fatta di qualcosa. Stella a cinque, sei, ad arco o di carbone. La stessa decorazione, lamentata con gli ordini gradi superiori . Una macchia bianca sulla fronte di un cavallo, mucca. Merin bay, una stella sulla fronte. orecchio destro trafitto. * Felicità o fortuna, ta lan. La mia stella è tramontata, la felicità è morta. Una stella fissa che non cambia posizione o posto nel cielo, ed è da noi scambiata per il sole di altri mondi; queste stelle formano per noi costellazioni permanenti. Stella azzurra (ampia), che, senza tremolare, gira, come la nostra terra, intorno al sole; pianeta. Una stella con la coda o con la coda, con un ventaglio, una cometa. Mattina, stella della sera, alba, lo stesso pianeta Venere. Polaris è la grande stella più vicina al polo nord. Stella di mare o cerastio, uno dei vari animali marini a forma di stella nello schizzo. Ragazza stellare, vivace. Stella cavalleresca, pianta. Passiflora. Non contare le stelle, ma guarda i tuoi piedi: non troverai nulla, quindi almeno non cadrai. Perdona (nascosto), mia stella, mio ​​sole rosso! Le navi salpano sulle stelle. Cattura le stelle nell'acqua con un setaccio. Notte stellata dell'Epifania, raccolta di piselli e frutti di bosco. Stelle frequenti, stelle di gesso, friabili. Sotto una stella (o pianeta, planide) felice (o non felice) è nata. La stella cade al vento. da che parte cade la stella nel periodo natalizio, lo sposo è da quella parte. Le luminose stelle battesimali daranno alla luce bianchi luminosi. Non guardare le stelle cadenti su Leo di Catania, feb. Chi si ammala in questo giorno morirà. Su Tryphon febbraio) stellata tarda primavera. Calda sera su Jacob April) e notte stellata, alla vendemmia. Su Andronico in ottobre) raccontano fortune dalle stelle sul tempo, sulla vendemmia. I piselli si sono sparpagliati per tutta Mosca, per tutta Vologda? stelle. L'intero sentiero è cosparso di piselli? stelle nel cielo. Stella con la coda, alla guerra. Asterisco, asterisco, asterisco, asterisco, -notte, zap. asterisco, diminuire. Stellato, con lo sguardo rivolto al cielo. Cielo stellato. Brillano le stelle. Stella, a una stella, nel significato. ordini o immagini relative. Maestro delle stelle. Ruota a stella, in auto, frontale, in cui i pugni o i denti sono piantati lungo il bordo, di fronte. pettine. Stella, stella, a stelle, in decomp. valore imparentato. Muschio stellato, pianta muschiosa di Mnium. Erba stellata, Alchemilla, vedi incantesimo d'amore. A forma di stella, con una stella o a forma di stella, a forma di stella, a forma di stella. Tenda a stella. Decorazione a stella. Cavallo delle stelle. Stellato o stellare, multistellato, tempestato di stelle. Starryness condizione, qualità agg. Zvezdnik M. stelle marine animali, stelle marine. Asterisco o stella marina M. aster, pianta e fiore di Aster. Una pietra preziosa dalla lucentezza metallica, a forma di croce, di stella. Starfish è il nome della conchiglia fossilizzata Siderotes. Stargazer M. Stargazer, Stargazer o Stargazer M. astronomo. Zvezdovshchina astronomia. Zvezdovnik M. dipinto contenente il calcolo o nomi e descrizioni di stelle e costellazioni. Zvezdach m. portatore di stelle, su cui una stella pagata. Chi indossa una stella nel giorno della Natività di Cristo secondo l'usanza popolare, con congratulazioni. Stella marina, stella marina, cavallo o mucca con una stella sulla fronte. Zvezdysh m. Zvezdovka Pianta di Astrantia. Asterisco Pianta Stellaria. Asterisco, pianta stellare. Specie di polipo, Astrea; stella marina. Starfish, un'altra specie dello stesso animale. Zvezdina glitter, scintillio, motivo a stella; una stella sulla fronte di un cavallo. Stella impersonale. sii le stelle nel cielo, oh notte limpida. In cortile è stellato. a chi, a dire la dura verità, senza franchezza. lo taglia così, e le stelle così! Il cielo è stellato; la scintilla è protagonista nel buio. Il cielo ha recitato o ha recitato nel cielo. La stella raggiunse il mattino, era chiaro. lo fissava dritto negli occhi. Si accendono luci divertenti. Stellato nel cielo. Parole nazvezdit, ma in realtà dal dischetto. Ferito, straniero. Le nuvole tiravano, recitavano. Era stellato, ma sta ringiovanendo di nuovo. La luce lampeggiò e scomparve. Il Creatore ha stellato il cielo. La star era un attaccabrighe, che, con un pugno di pugno, sembra essere una star. Un uomo etero che dice la dura verità direttamente in faccia. pervertito valore e segno zodiacale. colpo; dare un pugno a qualcuno. Vino zvezdukha, da cui le stelle negli occhi, forti; schiaffo, colpo. Stargazer, stargazer M. stargazer, stargazer, stargazer, astronomo. -ny, stellare, correlato a questa scienza. Guarda le stelle cfr. osservatorio. Osservare le stelle cfr. astronomia nautica. Capitano stellare, navigatore, pilota di una nave secondo il calcolo dell'astronomia: navigatore. 3 zvezdovolhv, - stregone, zvezdovorozhka vol. astrologo M. -nitsa w. chi indovina, racconta fortune dalle stelle. Osservatore di stelle m. nome dell'astronomo; skygazer, una persona che guarda in alto, ma non vede sotto i suoi piedi. Pesce Uranoscopus, i cui occhi sono rivolti verso l'alto. Astronomia cfr. astronomia, zvezdovschina, astronomia. Zvezdozakonnik, astrologo, astronomo. Cielo stellato, stellato. Cintura a 3 stelle, cinto da una fascia stellata: chi ha una cintura stellata. Cosparso di stelle, costellato di stelle, cosparso di stelle. Starfish M. Rhinoster, americano. talpa, con una crescita stellata sul muso. Comico di Stargazer. astronomo; astrologo. omaggio, astrologia. Decorato con stelle, ornato, ornato, ornato di stelle. Stargrab è una persona arrogante, una mente arrogante, un sapientone. Starflower M. pianta asterisco, aster. -ny, con fiori a forma di stella. Stargazer M. astrologo; -ny, relativo all'astrologia. Astronomia cfr. astrologia, osservazione delle stelle

Simbolo giallo della bandiera brasiliana

Celebrità

E il Sole, E Sirio, e Vega

Echinoderma che sembra un pentagono regolare

Quale segno tracciarono i Timuroviti sul cancello

Dipinto dell'artista francese E. Degas

Carta solitario

Cinema a Mosca, Zemlyanoy Val

Stato cosmico di Sirio

marittimo" premio di combattimento"

Animale marino a cinque punte

cinema di Mosca

Sul petto dell'eroe dell'Unione Sovietica

Nel cielo e sul palco

Badge con il nome dello sceriffo americano

Titolo del periodico

Corpo celeste

Una delle topologie di reti di computer

Opera "Nord..." del compositore D. Meyerer

Distintivo distintivo sugli spallacci

Pentagramma come figura

Quando cade, devi esprimere un desiderio

Quando qualcosa cade, è consuetudine esprimere un desiderio

Il soprannome del pianeta Venere è "Sera..."

Il lavoro di G. Wells

Il lavoro di E. Kazakevich

Guida...

La storia dello scrittore russo V. Veresaev

Regolo, Antares

Un romanzo di G. Wells

Romanzo dell'autrice americana Danielle Steele

Il romanzo dello scrittore russo A. R. Belyaev "... KETs"

Romanzo russo

Corpo celeste auto-luminoso

Il diamante più grande del mondo si chiama "Big... Africa"

Luce

Luminare di accattivante felicità

Sirio, Vega

Il sole come corpo celeste

Il sole come oggetto

La poesia di Lermontov

Una poesia del poeta russo A. Koltsov

La terza figura nelle città

Club di calcio ucraino

Decorazione del Cremlino e spallacci

Figura nelle città

Figura con sporgenze triangolari su un cerchio

Figura, nonché un oggetto con sporgenze triangolari attorno alla circonferenza

Un film di Aleksandr Ivanov

Film di Alexander Mitta "Brucia, brucia, mio..."

Film di Bob Fosse "... Playboy"

Film di Vladimir Grammatikov "... e la morte di Joaquin Murieta"

Un film di Nikolai Lebedev

Squadra di calcio di Serpukhov

Ciò che brillava sulla fronte del ristretto Pushkin Gvidon

Varietà luminare

Una qualsiasi delle miriadi di cieli notturni

. "cadde" dal cielo nel mare

Il soprannome del pianeta Venere è "Sera..."

Il film di Bob Fosse "... Playboy"

Film di Vladimir Grammatikov "... e la morte di Joaquin Murieta"

Film di Alexander Mitta "Brucia, brucia, mio..."

Il romanzo dello scrittore russo A. R. Belyaev "... KETs"

Opera del compositore D. Meyerer "Nord..."

Il diamante più grande del mondo si chiama "Big... Africa"

Quale segno tracciarono i Timuroviti sul cancello?

Quando qualcosa cade, è consuetudine esprimere un desiderio?

Dramma del drammaturgo spagnolo Lope de Vega "... Siviglia"

. "brucia, brucia, mio..."

. nome "cosmico" del distintivo dello sceriffo

"premio di combattimento" navale

. "brucia, brucia, mio..." (romanticismo)

Kirkorov - ... Palcoscenico russo

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