Звезды и их эволюция

       Только  три из них оказались в нашей  Галактике, хотя существует много объектов, такие, как Петля в Лебеде и  Кассиопея А, которые, как предполагают, могут оказаться остатками взрывов  сверхновых Млечного Пути. Точное время  взрыва для Петли в Лебеде почти невозможно установить, но полагают, что если это действительно остатки взрыва сверхновой, то Петля в Лебеде начала своё расширение около 60 тысяч лет назад. Кассиопея А - самая молодая сверхновая на небе, так как её расширение началось примерно в 1700г.

       Почему  природа создаёт такие диковинные объекты? Как они возникают? Каков  механизм вспышек, которые по своей  яркости могут соперничать с  сиянием десятков миллиардов звёзд? Каков конечный продукт звёздного  взрыва? Это только часть вопросов, которые возникают у астронома, наблюдающего за грандиознейшими взрывами в том или ином уголке неба. Чтобы ответить хотя бы на некоторые из них, необходимо исследовать историю жизни звезды.

         Профессор Джон А. Уиллер заметил:  «Одно дело изучать почти стационарную  звезду, как, например, Солнце, другое дело - когда мы берёмся предсказывать причудливую динамику сверхновой. Мы умеем в подробностях предсказывать и ход ядерных реакций, идущих в недрах Солнца и других звёзд, и выход энергии излучения с поверхности звезды. Однако можем ли мы с такой же уверенностью говорить о звёздах, испытывающих мощные внутренние движения?» 
 

4. Нейтронные  звезды

       Звёзды, у которых масса в 1,5-3 раза больше, чем у Солнца не смогут в конце  жизни остановить своё сжатие на стадии белого карлика. Мощные силы гравитации сожмут их до такой плотности, при которой произойдёт «нейтрализация» вещества: взаимодействие электронов с протонами привёдёт к тому, что почти вся масса звезды будет заключена в нейтронах. Образуется нейтронная звезда. Наиболее массивные звёзды могут обраться в нейтронные, после того как они взорвутся как сверхновые.

       Концепция нейтронных звёзд не нова: первое предположение  о возможности их существования  было сделано талантливыми астрономами  Фрицем Цвикки и Вальтером Баарде из Калифорнии в 1934г. (несколько раньше в 1932г. возможность существования нейтронных звёзд была предсказана известным советским учёным Л. Д. Ландау.) В конце 30-х годов она стала предметом исследований других американских учёных Оппенгеймера и Волкова. Интерес этих физиков к данной проблеме был вызван стремлением определить конечную стадию эволюции массивной сжи- мающейся звезды. Так как роль и значение сверхновых вскрылись примерно в то же время, было высказано предположение, что нейтронная звезда может оказаться остатком взрыва сверхновой. К несчастью, с началом второй мировой войны внимание учёных переключилось на военные нужды и детальное изучение этих новых и в высшей степени загадочных объектов было приостановлено. Затем, в 50-х годах, изучение нейтронных звёзд возобновили чисто теоретически с целью установить, имеют ли они отношение к проблеме рождения химических элементов в центральных областях звёзд. Нейтронные звёзды остаются единственным астрофизическим объектом, существование и свойства которых были предсказаны задолго до их открытия. 

       В начале 60-х годов открытие космических  источников рентгеновского  излучения  весьма обнадёжило тех, кто рассматривал нейтронные звёзды как возможные  источники небесного рентгеновского излучения. К концу 1967г. был обнаружен новый класс небесных объектов - пульсары, что привело учёных в замешательство. Это открытие явилось наиболее важным событием в изучении нейтронных звёзд, так как оно вновь подняло вопрос о происхождении космического рентгеновского излучения.

       Говоря  о нейтронных звёздах, следует учитывать, что их физические характеристики установлены теоретически и весьма гипотетичны, так как физические условия, существующие в этих телах, не могут быть воспроизведены в лабораторных экспериментах.

       Решающее  значение на свойства нейтронных звёзд оказывают гравитационные силы. По различным оценкам,  диаметры нейтронных звёзд составляют 10-200 км. И этот незначительный по космическим понятиям объём «набит» таким количеством вещества, которое может составить небесное тело, подобное Солнцу, диаметром около 1,5 млн. км, а по массе почти в треть миллиона раз тяжелее Земли ! Естественное следствие такой концентрации вещества - невероятно высокая плотность нейтронной звезды. Фактически она оказывается настолько плотной, что может быть даже твёрдой. Сила тяжести нейтронной звезды столь велика, что человек весил бы там около миллиона тонн. Расчёты показывают, что нейтронные звёзды сильно намагничены. Согласно оценкам, магнитное поле нейтронной звезды может достигать 1млн. млн. гаусс, тогда как на Земле оно составляет 1 гаусс. Радиус нейтронной звезды принимается порядка 15 км, а масса - около 0,6 - 0,7 массы Солнца. Наружный слой представляет собой магнитосферу, состоящую из разрежённой электронной и ядерной плазмы, которая пронизана мощным магнитным полем звезды. Именно здесь зарождаются радиосигналы, которые являются отличительным признаком пульсаров. Сверхбыстрые заряженные частицы, двигаясь по спиралям вдоль магнитных силовых линий, дают начало разного рода излучениям. В одних случаях возникает излучение в радиодиапазоне электромагнитного спектра, в иных - излучение на высоких частотах. Почти сразу же под магнитосферой плотность вещества достигает 1 т/см3, что в 100 000 раз больше плотности железа.

          Температуры нейтронных звёзд  сравнительно высоки. Этого и следует ожидать, если учесть, как они возникают. За первые 10 - 100 тыс. лет существования звезды температура ядра уменьшается до нескольких сотен миллионов градусов. Затем наступает новая фаза, когда температура ядра звезды медленно уменьшается вследствие испускания электромагнитного излучения.

        Заключение 

       К сожалению, предполагаемый объем работы не позволяет рассмотреть подробнее  виды звезд и их эволюцию, поэтому  в заключение добавим, что звезды эволюционируют, и их эволюция необратима, так как все в природе находится в состоянии беспрерывного изменения.

       Внешние характеристики звезды меняются в течение  всей ее жизни.

       Грандиозные неравновесные процессы происходят в пульсирующих звездах — цефеидах. В недрах звезд происходят мощные термоядерные процессы, обеспечивающие выделение огромного количества энергии. В конечные этапы жизни звезд в них возникают некие упорядоченные состояния, которые не могут быть описаны классической физикой.

       В нейтронных звездах и белых карликах вещество переходит в новые квантовые состояния, которые ограничивают энергетические потери.  

       Обнаружить  эти изменения – вот основная задача теории звездной эволюции. 

Список  использованнОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 
 

1. Воронцов-Вельяминов, Б.А. Очерки о Вселенной / Б.А. Воронцов-Вельяминов. - М.: ЮНИТИ, 1990.- 326 с.

2. Дубнищева, Т.Я. Концепции современного естествознания / Т.Я. Дубнищева.- Новосибирск, ЮКЭА, 1997.- 832 с.

3. Дягилев, Ф.М. Концепции современного естествознания, учеб. пособие / Ф.М. Дягилев. -  М.: ИМП, 2004. - 358 с.

4. Леви, Д. Звезды и планеты: энциклопедия окружающего / Д. Леви.- М.: Белый город, 1998.- 419 с.

5. Левитан, Е.П. Эволюционирующая Вселенная / Е. П. Левитан.-  М.: 1993.- 285 с.

6. Солопов, Е.Ф. Концепции современного естествознания, учеб. для ВУЗов / Е.Ф. Солопов. - М.: ВЛАДОС, 2001.- 394 с.

7. Хабер, Х. Звезды / Х. Хабер. - М.: Слово, 1998.- 243 с.