масса звезд в чем измеряется
Как определяют массы звёзд и галактик
Иногда бывает непросто взвесить даже небольшие, земные, предметы. А как определяются массы звёзд или громадных галактик, если их невозможно поместить на весы? Да и где та точка опоры, с помощью которой Архимед советовал небесные тела кантовать? Исаак Ньютон принимал за массу тела количество имеющейся в нём материи. Но времена вносили корректировки в понимание проблемы, и теперь эту величину определяет инертность тел. Они тем тяжелее, чем труднее им предать ускорение. Масса тел определяется различными методами.
Определение массы звезды
Определение массивности звёзд с достаточной точностью не всегда возможно. Для этого должны совпасть два компонента: у звезды существует компаньон, и расстояние до неё известно. Сначала вычисляется общая сумма масс, а потом, в зависимости от некоторых компонентов, в частности, яркости, сумма делится пропорционально.
Измерение масс звёздных скоплений
Этот параметр определяются по общей сумме масс всех его компаньонов. В шаровых скоплениях не всё так просто: не всегда удаётся подсчитать участников скопления и определить их светимости. Поэтому применяются методы, имеющие под собой некоторые статистические принципы. Учитываются радиус скопления, а также отклонения лучевых скоростей конкретных звёзд от средних значений.
Масса галактики
Значение массы для галактики, например, нашей, определяется на базе фактического её вращения. Каждая звезда, в частности, Солнце, имеет центростремительное ускорение, определяемое притяжением галактического вещества в границах орбиты. Имея некоторые значения: расстояние от звезды до галактического ядра, её орбитальную скорость, можно вычислить и массу галактики.
Примеры
Массы звёзд и галактик представить невероятно сложно. Для нас всё, что выходит за пределы в тысячи тонн, уже находится на грани восприятия. Но это понятно, ведь мы существуем в мире обычном, измеряемом единицами, которые можно «пощупать». Чтобы более зримо представлять макромиры, нужно в них погрузиться. Но и оказавшись там, вряд ли можно реально оценить массы звёзд и массы галактик.
Как измеряют массу планет
Характеристики планет Солнечной системы были известны еще в средневековье, во времена Кеплера и Галилея. То есть, массу планет приблизительно можно было определить даже простыми методами и инструментами. В современной астрономии есть несколько методов расчета характеристик планет, звезд, скоплений и галактик.
Планеты солнечной системы
Интересный факт: 99,9% всей массы Солнечной системы сосредоточена в самом Солнце. На все планеты вместе взятые приходится не более 0,01%. При этом из этих 0,01%, в свою очередь, 99% массы приходится на газовые гиганты (в том числе 90% только на Юпитер и Сатурн).
Рассчитываем массу Земли и Луны
Чтобы измерить массу планет солнечной системы, проще всего в первую очередь найти значения для Земли. Как мы помним, ускорение свободного падения определяется по формуле F=mg, где m – масса тела, а F – действующая на него сила.
Параллельно вспоминаем универсальный закон всемирного тяготения Ньютона:
Сопоставив эти две формулы, и зная значение гравитационной постоянной 6,67430(15)·10−11 м³/(кг·с²), можно рассчитать массу Земли. Ускорение свободного падения на Земле мы знаем, 9,8 м/с2, радиус планеты тоже. Подставив все данные на выходе получим приблизительно 5,97 х 10²⁴ кг.
Зная массу Земли, мы легко рассчитает параметры по другим объектам Солнечной системы – Луна, планеты, Солнце и так далее. С Луной вообще все довольно просто. Здесь достаточно учесть, что расстояния от центров тел до центра масс соотносятся обратно их массам. Подставив эти цифры для Земли и ее спутника получим массу Луны 7.36 × 10²² килограмма.
Перейдем теперь к методикам измерения массы планет земной группы – Меркурий, Венера, Марс. После чего рассмотрим газовые гиганты, и в самом конце – экзопланеты, звезды и галактики.
Общие методики определения масс планет
Наиболее классический способ, как узнать массу планет – расчет при помощи формул третьего закона Кеплера. Он гласит, что квадраты периодов обращения планет соотносятся так же, как кубы больших полуосей орбит. Ньютон немного уточнил этот закон, внеся в формулу массы небесных тел. На выходе получилась такая формула –
Таким способом можно найти массу всех планет Солнечной системы и самого Солнца.И периоды обращения, и большие полуоси орбит планет Солнечной системы легко измеряются астрономическими методиками, доступными даже без сложных инструментов. А так как массу Земли мы уже рассчитали, можно все цифры подставить в формулу и найти конечный результат.
В отношении же экзопланет и других звезд (но только двойных) в астрономии обычно применяется метод анализа видимых возмущений и колебаний. Он основан на том факте, что все массивные тела “возмущают” орбиты друг друга.
Такими расчетами были открыты планеты Нептун и Плутон, еще до их визуального обнаружения, как говорят “на кончике пера”.
Значения масс планет Солнечной системы
Итак, мы разобрались с общими методиками расчета масс разных небесных тел и посчитали значения для Луны, Земли и Галактики. Давайте теперь составим рейтинг планет нашей системы по их массе.
Возглавляет рейтинг с наибольшей массой планет Солнечной системы – Юпитер, которому не хватило одного порядка чтобы наша система стала двойной. Еще чуть-чуть и у нас могло быть два Солнца, второе вместо Юпитера. Итак, масса этого газового гиганта равняется 1,9 × 10²⁷ кг.
Интересно, что Юпитер – единственная планета нашей системы, центр масс вращения с Солнцем которой расположен вне поверхности звезды. Он отстоит примерно на 7% расстояния между ними от поверхности Солнца.
Вторая по массе планета – Сатурн, его масса 5,7 × 10²⁶ кг. Следующим идет Нептун – 1 × 10²⁶. Четвёртая по массе планета, газовый гигант Уран, масса которого – 8,7 × 10²⁵ кг.
Далее идут планеты земной группы, каменистые тела, в отличие от газовых гигантов с их большим радиусом и относительно малой плотностью.
Самой тяжелой из этой группы является наша планета, ее массу мы уже рассчитали. Далее идет Венера, масса этой планеты равняется 4,9 × 10²⁴ кг. После нее в рейтинге идет Марс, он почти в 10 раз легче – 6,4 × 10²³кг. И замыкает его, как планета самой маленькой массы, Меркурий – 3,3 × 10²³кг. Что интересно, Меркурий даже легче, чем два спутника в Солнечной системе – Ганимед и Каллисто.
Определение масс звезд и галактик
Для того чтобы найти характеристики одинарных звездных систем применяется гравиметрический метод. Его суть в измерении гравитационного красного смещения света звезды. Оно измеряется по формуле ∆V=0,635 M/R, где M и R – масса и радиус звезды, соответственно.
Косвенно можно также вычислить массу звезды по видимому спектру и светимости. Сначала определяется ее класс светимости по диаграмме Герцшпрунга-Рассела, а потом вычисляется зависимость масса/светимость. Такой способ не подходит для белых карликов и нейтронных звезд.
Масса галактик вычисляется в основном по скорости вращения ее звезд (или просто по относительной скорости звезд, если это не спиральная галактика). Все тот же всемирный закон тяготения Ньютона нам гласит, что центробежную силу звезд в галактике можно выразить в формуле:
Только в этот раз в формулу мы подставляем расстояние от Солнца до центра нашей галактики и его массу. Так можно рассчитать массу Млечного Пути, которая равняется 2,2 × 10⁴⁴г.
Не забываем, что эта цифра – это масса галактики без учета звезд, орбиты которых располагаются вне орбиты вращения Солнца. Поэтому для более точных расчетов берутся самые внешние звезды рукавов спиральных галактик.
Для эллиптических галактик способ нахождения массы схож, только там берется зависимость между угловым размером, скоростью движения звезд и общей массой.
Похожие статьи
Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!
Масса звезд в чем измеряется
Звезды можно назвать самыми главными телами во Вселенной: ведь в них заключено более 90% всего наблюдаемого нами вещества.
Каждая звезда — это массивный газовый шар, излучающий собственный свет, в отличие от планет, которые светят отраженным солнечным светом. По своей природе звезды родственны Солнцу, ближайшей к Земле звезде.
Все звезды очень далеки от нас, и расстояние до каждой из них, кроме Солнца, во много раз превышает расстояние от Земли до любой из планет Солнечной системы. Прямой способ определения расстояний до сравнительно близких звезд основан на измерении их наблюдаемого смещения на фоне более далеких звезд, вызванного движением Земли вокруг Солнца.
Если расстояние до звезд составляет сотни и более парсек, их параллактическое смещение становится незаметным. Тогда для определения расстояний до звезд используют другие, косвенные методы, требующие анализа звездных спектров.
Самая близкая к Солнечной системе звезда — Проксима Центавра — находится от нас на расстоянии примерно 1,3 пс. Большинство звезд, хорошо заметных невооруженным глазом, удалено на десятки и сотни световых лет.
Звезды различаются по массе, размерам, плотностям, светимостям и химическому составу.
Рассмотрим эти характеристики подробнее.
Для определения масс звезд изучают движения звезд, входящих в пары и группы. В этих парах и группах звезды притягивают друг друга, двигаясь вокруг общего центра масс (двойные звезды). Массы звезд в таком случае определяются на основании закона всемирного тяготения. Чаще всего масса звезды измеряется в единицах массы Солнца, которая составляет примерно 2•10 30 кг. Массы почти всех звезд находятся в пределах от 0,1 до 50 масс Солнца.
Размеры звезд определяют как прямыми методами, с помощью оптических интерферометров, так и путем теоретических расчетов. Оказалось, что размеры большинства наблюдаемых звезд составляют сотни тысяч и миллионы километров. Диаметр Солнца, например, равен 1392000 км. Но встречаются и очень маленькие звезды – белые карлики и совсем крошечные нейтронные звезды диаметром 10–20 км. Звезды с размерами во много раз больше, чем у Солнца, являются гигантами (Бетельгейзе, Арктур, Антарес). Но особенно велики очень редко встречающиеся звезды — красные сверхгиганты. Если бы некоторые из таких звезд оказались на месте Солнца, орбита Марса, а то и Юпитера очутились бы внутри них!
Сравнительные размеры звёзд
Еще больше, чем по размерам, различаются звезды по светимости. Так называют мощность оптического излучения, т. е. количество световой энергии, ежесекундно выделяемое звездой. Чаще всего светимость выражают в единицах светимости Солнца. Эта величина равна 3,8•10 26 Вт. Для большинства наблюдаемых звезд она находится в пределах от нескольких тысячных долей до миллиона светимостей Солнца.
Химический состав звезд определяют, изучая их спектр. Оказалось, что вещество звезд содержит те же элементы, которые встречаются и на Земле. Почти во всех звездах более 98% массы приходится на два самых легких элемента — водород и гелий, причем водорода примерно в 2,7 раза больше по массе, чем гелия. На долю всех остальных элементов приходится около 2% массы вещества.
Звезды непрозрачны. Поэтому мы можем непосредственно определять химический состав только их поверхностных слоев, от которых к нам приходит свет. Однако теоретические расчеты позволяют предсказать содержание различных элементов и в недрах звезд.
По физическим свойствам вещества все известные звезды можно разделить на три категории: нормальные звезды, белые карлики и нейтронные звезды.
К нормальным звездам относятся большинство наблюдаемых звезд, в том числе все те, которые можно увидеть невооруженным глазом или в небольшой телескоп. Они состоят из обычного по своим свойствам, так называемого идеального газа. Его давление прямо пропорционально температуре и обратно пропорционально объему, который газ занимает. Используя физические законы, которым подчиняется газ, астрономы рассчитывают плотность, давление и температуру в недрах звезд, что очень важно для понимания строения звезд и их развития.
В звездах с очень большой плотностью вещество уже не подчиняется законам идеального газа. Газ приобретает иные свойства и называется вырожденным. Из вырожденного газа состоят белые карлики, а также ядра некоторых звезд-гигантов.
Вещество нейтронных звезд обладает чудовищной плотностью, при которой не могут существовать даже атомные ядра. Оно состоит в основном из электрически нейтральных элементарных частиц — нейтронов. Нейтроны в обычном состоянии входят, наряду с протонами, в состав атомных ядер.
Вещество любой звезды находится под действием силы гравитации, стремящейся сжать звезду. Однако звезды не сжимаются (по крайней мере, быстро), потому что гравитации препятствует сила давления звездного вещества. В нормальных звездах это давление обусловлено упругими свойствами горячего идеального газа. В белых карликах сжатию препятствует давление вырожденного газа. Оно почти не зависит от того, горячий газ или холодный. В нейтронных звездах гравитацию сдерживают ядерные силы, действующие между отдельными нейтронами.
Температура и тепловое давление газа в звездах поддерживаются внутренними источниками энергии. Если они иссякнут (а рано или поздно в каждой звезде это происходит), силы тяготения сожмут звезду в маленький плотный шар. В нормальных звездах энергия постоянно вырабатывается в центральной области, где плотность и температура газа достигают максимальных значений. Там происходят термоядерные реакции между протонами (ядрами атомов водорода), в результате которых самый легкий газ — водород превращается в более тяжелый гелий. При этом выделяется та энергия, которая позволяет звездам долго сохранять свою высокую температуру, но запасы водорода в звездах постепенно убывают. В Солнце, например, каждую секунду количество водорода уменьшается примерно на 600 млн т, и почти на столько же больше становится гелия. За секунду выделяется энергия, равная примерно 3,8•10 26 Дж, которую уносят электромагнитные волны. Несколько процентов этой энергии получают всепроникающие элементарные частицы — нейтрино, возникающие при ядерных реакциях. Они легко пронизывают звезду насквозь и улетают со скоростью света в межзвездное пространство.
В некоторых звездах — красных гигантах температура в центральной области настолько высока, что там начинает происходить реакция между ядрами гелия, в результате которой возникает более тяжелый элемент — углерод. Эта реакция также сопровождается выделением энергии.
По современным научным представлениям большая часть элементов тяжелее гелия, существующих в природе, образовалась при термоядерных реакциях в недрах звезд или в реакциях, протекающих при взрывах сверхновых звезд.
Когда звезда очень молода и в ней еще не начались ядерные реакции, источником ее энергии может служить сжатие звездного вещества, т. е. его уплотнение под действием собственной гравитации. При этом потенциальная энергия вещества уменьшается и переходит в тепловую.
Как и все тела в природе, звезды не остаются неизменными. Они рождаются, эволюционируют и, наконец, «умирают».
Продолжительность жизни звезды зависит от ее массы. Звезды с массой меньшей, чем у Солнца, очень экономно тратят запасы своего ядерного «топлива» и могут светить десятки миллиардов лет. Поэтому звезды небольших масс еще не успели состариться. Зато массивные звезды светят сравнительно недолго. Так, звезды с массой 15 масс Солнца растрачивают запасы своей энергии всего за 10 млн лет. Звезды, такие, как наше Солнце, могут жить примерно в тысячу раз дольше.
Почти всю свою жизнь звезда сохраняет температуру и размер практически постоянными. Но когда в центральной области весь водород оказывается превращенным в гелий, звезда начинает сравнительно быстро изменяться. Она увеличивается в размере, и, хотя температура ее поверхности при этом падает, излучаемая звездой энергия возрастает во много раз. Звезда становится красным гигантом. Температура в центральной области поднимается до 100 млн градусов, и в плотном гелиевом ядре такой звезды «загорается» реакция превращения гелия в углерод.
На определенном этапе развития красного гиганта может произойти «сброс» внешних слоев этой раздувшейся звезды, и тогда звезда будет находиться внутри газового кольца планетарной туманности. Сама звезда после этого сожмется и превратится в медленно остывающий белый карлик.
Такой путь развития ожидает и наше Солнце: через 6–7 млрд лет оно, пройдя стадию красного гиганта, станет белым карликом.
Звезды, у которых масса в 1,4 раза больше, чем у Солнца, не смогут в конце жизни остановить свое сжатие на стадии белого карлика. Мощные силы гравитации сожмут их до такой плотности, при которой произойдет «нейтронизация» вещества: взаимодействие электронов с протонами приведет к тому, что почти вся масса звезды будет заключена в нейтронах. Образуется нейтронная звезда. Наиболее массивные звезды могут превратиться в нейтронные, после того как они взорвутся как сверхновые. Расчеты показывают, что нейтронные звезды должны быть сильно намагничены. Быстро вращаясь вокруг оси, они могут рождать мощные потоки радиоволн. Открытые в 60-х гг. импульсные источники радиоизлучения — пульсары и являются, по-видимому, такими вращающимися нейтронными звездами, возникшими после взрывов сверхновых.
Если масса звезды (или ее «остатка» после потери вещества) превышает 3–5 масс Солнца, то, начав сжиматься в конце своей активной жизни, она не сможет остановить своего сжатия даже на стадии нейтронной звезды. Конечным результатом такого безудержного гравитационного сжатия должно явиться образование черной дыры.
Масса звезды
Наше Солнце имеет массу 1.99 × 10 27 тонн — в 330 тысяч раз тяжелее Земли. Но это далеко не предел. Самая тяжелая среди обнаруженных звезд, R136a1, весит как 256 Солнц. А Проксима Центавры, ближайшая к нам звезда, едва перевалила за десятую часть кряжести нашего светила. Масса звезды может быть удивительно разной — но есть ли ей границы? И почему она так важна астрономам?
Масса — главная звездная характеристика
Масса — одна из самых важных и необычных характеристик звезды. Зная, как определить массу звезды, астрономы могут точно сказать о ее возрасте и дальнейшей судьбе. Более того, массивность определяет силу гравитационного сжатия светила — главного условия для того, чтобы ядро звезды «загорелось» в термоядерной реакции и начало излучать свет. Поэтому масса является проходным критерием в категорию звезд. Слишком легкие объекты, вроде коричневых карликов, не смогут толком светить — а слишком тяжелые переходят в категорию экстремальных объектов по типу квазаров.
Снимок квазара радиотелескопом
И в то же время ученые едва могут вычислить массу звезды — единственным светилом, чья масса известна точно, является наше Солнце. Такую ясность помогла внести наша Земля. Зная массу планеты и скорость ее движения вокруг Солнца, можно вычислить и массу самой звезды на основании Третьего закона Кеплера, доработанного известным физиком Исааком Ньютоном. Иоганн Кеплер выявил связь между расстоянием от планеты до звезды и скоростью полного оборота планеты вокруг светила, а Ньютон дополнил его формулу массами звезды и планеты. Модифицированная версия Третьего закона Кеплера часто используется астрономами — причем не только для определения массы звезд, но и других космических объектов, составляющих вместе гравитационную систему.
Про отдаленные светила пока приходится только догадываться. Самым совершенным (с точки зрения точности) является метод определения массы двойных звездных систем. Его погрешность составляет «всего» 20–60%. Такая неточность критическая для астрономии — будь Солнце на 40% легче или тяжелее, жизнь на Земле не возникла бы.
Система из двух близлежащих звезд в представлении художника
В случае измерения массы одиночных звезд, возле которых нет видимых объектов, чью орбиту можно использовать для вычислений, астрономы идут на компромисс. Сегодня читается, что масса звезд одного спектрального класса одинакова. Также ученым помогает связь массы со светимостью или температурой звезды, поскольку обе эти характеристики зависимы от силы ядерных реакций и размеров звезды — непосредственных индикаторов массы.
Значение массы звезды
Секрет массивности звезд кроется не в качестве, а в количестве. Наше Солнце, как и большинство звезд Главной последовательности, на 98% состоит из двух самых легких элементов в природе — водорода и гелия. Но при этом в нем собрано 98% массы всей Солнечной системы!
Как такие легкие вещества могут собраться вместе в громадные горящие шары? Для этого нужно свободное от крупных космических тел пространство, много материала и начальный толчок — чтобы первые килограммы гелия и водорода начали притягиваться друг к другу. В туманностях и молекулярных облаках, где рождаются звезды, водороду и гелию ничто не мешает скапливаться. Их собирается так много, что гравитация начинает насильно сталкивать ядра атомов водорода. Это начинает термоядерную реакцию, в ходе которой водород превращается в гелий.
Материалы по теме
Из чего состоят звезды
Логично, что чем больше масса звезды, тем больше ее светимость. Ведь в массивной звезде водородного «топлива» для термоядерной реакции куда больше, а гравитационное сжатие, активирующее процесс — сильнее. Доказательством служит самая массивная звезда, R136a1, упомянутая в начале статьи — будучи больше Солнца по весу в 256 раз, она светит в 8,7 миллионов раз ярче нашей звезды!
Но у массивности есть и обратная сторона: из-за интенсивности процессов ядерного синтеза водород быстрее «сгорает» в термоядерных реакциях внутри звездного ядра. Поэтому массивные звезды живут совсем недолго в космических масштабах — несколько сотен, а то и десятков миллионов лет.
Туманность в Большом Магеллановом Облаке, созданная из звездного ветра
Выше мы рассмотрели основные физические процессы, связанные с массой звезды. А теперь попробуем разобраться, какие звезды можно «сделать» с их помощью.
Пределы массы звезды
Несмотря на то, что Вселенная бесконечна, тела в ней имеют пределы, прописанные физическими законами. Особенно это касается сложных космических объектов вроде звезд, которые не просто собирают материю, но и излучают энергию.
Возьмем, к примеру, то же излучение. Для его начала требуется преодоления звездой массы в 10–15% процентов от солнечной — иначе водород просто не будет «гореть» в ядерной реакции. Но как только ядро звезды начинает выделять энергию, светило практически перестает набирать массу.
Почему? Дело в том, что звезды существуют за счет баланса между силами гравитации, стремящимися свернуть звезду в сверхплотный шар, и излучения, которое противостоит давлению. Сила энерговыделения, как мы уже знаем, растет вместе с массой. И когда звезда достигает массы в 150 солнечных (3 × 10 29 кг), ее излучение станет сильнее гравитационного давления. От этого вещество светила просто разнесет по космосу.
Но набрать 150 масс Солнца — уже большое достижение для светила. Звезды формируются в туманностях благодаря сферической аккреции. Проще говоря, звезды «наматывают» на себя спирали вещество со всех сторон. Светиться звезда начинает задолго до окончания своего рождения. Но когда масса «зародыша» светила превышает 10 солнечных (1,99 × 10 28 кг), его излучение откинет от звезды материал из туманности, тем самым прекращая набор массы. Из отброшенной материи туманности часто формируются планеты и кометы.
Значит ли это, что 10 солнечных масс — это все, на что может рассчитывать среднестатистическая звезда? И является ли пределом массы планка в 150 Солнц? Ответ на оба вопроса — нет. Но превышение этих пределов требует особенных условий.
Особые условия для особо тяжелых звезд
Первые звезды, которые возникли в молодой Вселенной, были гигантских размеров — их масса в сотни тысяч раз превышала солнечную. Просуществовали они считанные тысячи лет и взрывались в конце жизни настолько сильно, что создали современные тяжелые элементы наподобие золота. Но как им удалось собрать такую массу и не растерять ее под давлением излучения?
Металличность
Все дело в металличности звезды — степени содержания в ней веществ, отличающихся от гелия и водорода. Она влияет на условную «прозрачность» звездного газа. Если металлов в составе звезды нет, излучение проходит сквозь звёздное вещество без особого сопротивления. Соответственно, для обретения баланса с силой гравитации, звезде понадобится больше массы.
Материалы по теме
Эволюция Вселенной: от начала до наших времен
Низкая металличность свойственна в первую очередь звездам населения II — старым светилам, возникшим вскоре после Большого взрыва, около 10 миллиардов лет назад. Звезды-ровесники Солнца, причисляемые к населению III, обладают куда более высокой металличностью — они формируются из остатков предыдущих звезд, богатых на тяжелые вещества. Поэтому звезда, состав которой сходный солнечному, не может быть массивнее Солнца больше чем в 100 раз — их материя обладает повышенной сопротивляемостью излучению.
Дисковая и конкурентная аккреции
Как видно, состав звезды определяется исторически. Однако есть звезды, которые набрали массу равную или даже большую 150 солнечных. Как у них это получилось?
Для этого нужно особое стечение обстоятельств. Молекулярные облака и туманности не представляют собой однородную среду с одинаковой плотностью и линейными измерениями: попадаются участки разной формы и консистенции. Часто туманность простирается подобно плоскости — часть поверхности протозвезды, которая формируется в ней, может выходить в открытое пространство.
Протозвезда с дисковым типом аккреции
Такое расположение зародыша звезды позволяет ему осуществлять особую, дисковую аккрецию. Во время нее, впитываемое звездой вещество туманности контактирует со сравнительно малым количеством излучаемой площади. Таким образом, звезда продолжает впитывать гелий и водород из туманности даже тогда, когда «разгорелась» вовсю — количества излучения на плоскости аккреции попросту не хватает для отталкивания вещества.
Но это еще не все. Все звезды — в том числе и только зарождающиеся — движутся вокруг центра галактики. Кроме того, редко в большой туманности рождается только одна звезда — обычно их сразу несколько, и между ними сразу же устанавливается гравитационная связь. В итоге звезды движутся по материнской туманности, «заглатывая» вещество ее вещество в процессе множества микростолкновений. Так звезда получает куда больше материала, чем если бы просто пассивно его притягивала его к себе. Поэтому такой вид аккреции называется «конкурентным». Ярким примером такого формирования звезд были Столпы Творения в туманности Орел — до того, как их взорвала сверхновая.
Слияние и взаимопоглощение звезд
Последней идет главная изюминка звездообразования — секрет того, как звезды набирают массу, большую естественного предела. Все мы знаем, что орбиты космических объектов часто пересекаются. Живим доказательством того является любое тело без атмосферы, вроде нашей Луны — она испещрена следами от тысяч метеоритов.
Звезды, в силу своей отдаленности, пересекаются намного реже. Но среди звезд в одном скоплении — особенно на стадии формирования — столкновения случаются относительно часто. Обычный ударный контакт звезд заканчивается катаклизмом — куски звездной плазмы разлетаются на миллиарды километров. Но если светила подходят друг к другу на подходящей траектории, они могут слиться воедино. Именно так возникла звезда-рекордсменка R136a1, которая слишком большая даже для своего экстремального класса — сверхгорячих и очень ярких звезд Вольфа – Райе.
R136a1 в представлении художника
Слияние является самым результативным способом набора массы для звезды. Недаром все самые массивные светила находятся в тесных звездных скоплениях, где столкновения наиболее вероятны. В теории, взаимопоглощение звезд способно порождать невероятно большие объекты — их масса может превышать десятки тысяч Солнц. Но есть ли предел звезде-монстру, вырастающей из родительских светил?
Ученые считают, что физический предел находится возле 500 тысяч — 1 миллиона солнечных масс. Большую нагрузку сила излучения от ядерных реакций попросту не удержит — звезда сразу коллапсирует в гиперновую громадных размеров. Однако и гравитация при таких массах не станет вести себя по-обычному. Звезда-титан начнет делиться на «мини»-звезды массой по 1000 Солнц, развеется на громадную горячую туманность или вовсе разлетится в целую звездную систему, состоящую из светил обычных размеров. Все будет зависеть от местоположения других больших объектов Вселенной, с которыми звезда предельной массы будет взаимодействовать на расстояниях в сотни миллиардов километров.
Похожие статьи
Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!