თითოეულმა ჩვენგანმა სიცოცხლეში ერთხელ მაინც გადახედა ვარსკვლავურ ცას. ვიღაცამ შეხედა ამ სილამაზეს, განიცადა რომანტიკული გრძნობები, მეორე კი შეეცადა გაეგო, საიდან მოდის ეს ყველაფერი. კოსმოსში ცხოვრება, განსხვავებით ჩვენს პლანეტაზე ცხოვრებისგან, განსხვავებული სიჩქარით მიედინება. დრო გარე სამყაროში ცხოვრობს საკუთარ კატეგორიებში, მანძილი და ზომები სამყაროში კოლოსალურია. იშვიათად ვფიქრობთ იმაზე, რომ გალაქტიკებისა და ვარსკვლავების ევოლუცია მუდმივად ხდება ჩვენს თვალწინ. დაუსრულებელ სივრცეში არსებული ყოველი ობიექტი გარკვეული ფიზიკური პროცესების შედეგია. გალაქტიკებს, ვარსკვლავებს და პლანეტებსაც კი განვითარების ძირითადი ფაზები აქვთ.

ჩვენი პლანეტა და ჩვენ ყველანი ვართ დამოკიდებული ჩვენს ვარსკვლავზე. როდემდე მესიამოვნებს მზე თავისი სითბოთი, მზის სისტემას სიცოცხლით სუნთქავს? რა გველოდება მომავალში მილიონობით და მილიარდობით წელიწადში? ამ თვალსაზრისით, საინტერესოა იცოდეთ მეტი, თუ რა ეტაპზეა ასტრონომიული ობიექტების ევოლუცია, საიდან მოდის ვარსკვლავები და როგორ მთავრდება ამ მშვენიერი მნათობების ცხოვრება ღამის ცაზე.

ვარსკვლავების წარმოშობა, დაბადება და ევოლუცია

ვარსკვლავებისა და პლანეტების ევოლუცია, რომლებიც ჩვენს გალაქტიკაში და მთელ სამყაროში ბინადრობენ, უმეტესწილად კარგად არის შესწავლილი. სივრცეში ფიზიკის კანონები ურყევია, რაც ხელს უწყობს კოსმოსური ობიექტების წარმოშობის გაგებას. ამ შემთხვევაში მიღებულია დიდი აფეთქების თეორიაზე დაყრდნობით, რომელიც ახლა დომინანტი დოქტრინაა სამყაროს წარმოშობის პროცესის შესახებ. მოვლენამ, რომელმაც შეარყია სამყარო და გამოიწვია სამყაროს ჩამოყალიბება, კოსმოსური სტანდარტებით, არის ელვის სისწრაფე. სივრცისთვის წუთები გადის ვარსკვლავის დაბადებიდან მის სიკვდილამდე. დიდი მანძილი ქმნის სამყაროს მუდმივობის ილუზიას. მანძილით გაბრწყინებული ვარსკვლავი მილიარდობით წლის განმავლობაში ანათებს ჩვენთვის, იმ დროს ის შეიძლება აღარ არსებობდეს.

გალაქტიკებისა და ვარსკვლავების ევოლუციის თეორია არის დიდი აფეთქების თეორიის განვითარება. დოქტრინა ვარსკვლავების დაბადებისა და ვარსკვლავური სისტემების გაჩენის შესახებ განსხვავდება მომხდარის მასშტაბებით და დროის ჩარჩოებით, რაც, სამყაროსგან განსხვავებით, მეცნიერების თანამედროვე საშუალებებით შეიძლება შეინიშნოს.

ვარსკვლავების სიცოცხლის ციკლის შესწავლა შესაძლებელია ჩვენთვის უახლოესი ვარსკვლავის მაგალითის გამოყენებით. მზე ჩვენი ხედვის სფეროში ას ტრილიონიდან ერთ – ერთია. გარდა ამისა, მანძილი დედამიწიდან მზესთან (150 მილიონი კმ) იძლევა უნიკალურ შესაძლებლობას ობიექტის შესწავლის გარეშე მზის სისტემის დატოვების გარეშე. მოპოვებული ინფორმაცია საშუალებას მოგვცემს დაწვრილებით გვესმოდეს, თუ როგორ არის განლაგებული სხვა ვარსკვლავები, რამდენად სწრაფად იწურება ეს გიგანტური სითბოს წყარო, რა ეტაპზეა ვარსკვლავის განვითარება და რა იქნება ამ ბრწყინვალე ცხოვრების დასასრული - მშვიდი და ჩამქრალი ან ცქრიალა, ფეთქებადი.

დიდი აფეთქების შემდეგ, პაწაწინა ნაწილაკებმა წარმოქმნეს ვარსკვლავთაშორის ღრუბლები, რომლებიც ტრილიონობით ვარსკვლავის "სამშობიარო" გახდა. დამახასიათებელია, რომ ყველა ვარსკვლავი ერთდროულად დაიბადა შეკუმშვის და გაფართოების შედეგად. კოსმოსური აირის შეკუმშვა ღრუბლებში წარმოიშვა საკუთარი სიმძიმის და მსგავსი პროცესების გავლენის ქვეშ ახლომდებარე ახალ ვარსკვლავებში. გაფართოება წარმოიშვა ვარსკვლავთშორისი აირის შიდა წნევისგან და მაგნიტური ველებისგან გაზის ღრუბელში. ღრუბელი თავისუფლად ბრუნავდა მასის ცენტრის გარშემო.

აფეთქების შემდეგ წარმოქმნილი გაზის ღრუბლები 98% ატომური და მოლეკულური წყალბადისგან და ჰელიუმისგან შედგება. ამ მასივში მხოლოდ 2% არის მტვერი და მყარი მიკროსკოპული ნაწილაკები. მანამდე ითვლებოდა, რომ ნებისმიერი ვარსკვლავის ცენტრში დევს რკინის ბირთვი, რომელიც ათბობს მილიონ გრადუს ტემპერატურაზე. სწორედ ამ ასპექტმა განმარტა ვარსკვლავის გიგანტური მასა.

ფიზიკური ძალების საწინააღმდეგოდ, კომპრესიული ძალები ჭარბობს, ვინაიდან ენერგიის გამოყოფის შედეგად მიღებული სინათლე არ აღწევს გაზის ღრუბელში. სინათლე, განთავისუფლებული ენერგიის ნაწილთან ერთად, ვრცელდება გარედან, ქმნის ქვედა ნულოვან ტემპერატურას და დაბალი წნევის ზონას გაზის მკვრივი დაგროვების შიგნით. ამ მდგომარეობაში ყოფნისას კოსმოსური გაზი სწრაფად იკუმშება, გრავიტაციული მიზიდულობის ძალების გავლენა იწვევს იმ ფაქტს, რომ ნაწილაკები ვარსკვლავური მატერიის წარმოქმნას იწყებენ. როდესაც აირის დაგროვება მკვრივია, ინტენსიური შეკუმშვა იწვევს ვარსკვლავის კასეტურის წარმოქმნას. როდესაც გაზის ღრუბლის ზომა მცირეა, შეკუმშვის შედეგად წარმოიქმნება ერთი ვარსკვლავი.

მომხდარის მოკლე აღწერა არის ის, რომ მომავალი ვარსკვლავი გადის ორ ეტაპს - სწრაფი და ნელი შეკუმშვა პროტოვარის მდგომარეობამდე. მარტივი და გასაგები ენით, სწრაფი შეკუმშვა არის ვარსკვლავური მატერიის დაცემა პროტოვარის ცენტრისკენ. ნელი შეკუმშვა ხდება უკვე პროტოვარსკვლავის ჩამოყალიბებული ცენტრის ფონზე. შემდეგი ასობით ათასი წლის განმავლობაში, ახალი წარმონაქმნი ზომით იკლებს და მისი სიმკვრივე მილიონჯერ იზრდება. თანდათანობით, პროტოვარსკვლავი გაუმჭვირვალე ხდება ვარსკვლავური მატერიის მაღალი სიმკვრივის გამო, ხოლო მიმდინარე შეკუმშვა იწვევს შინაგანი რეაქციების მექანიზმს. შიდა წნევისა და ტემპერატურის ზრდა იწვევს საკუთარი სიმძიმის ცენტრის მომავალი ვარსკვლავის ჩამოყალიბებას.

Protostar ამ მდგომარეობაში რჩება მილიონობით წლის განმავლობაში, ნელ-ნელა აძლევს სითბოს და თანდათან იკლებს, ზომით იკლებს. შედეგად, გამოიკვეთა ახალი ვარსკვლავის კონტურები და მისი მატერიის სიმკვრივე ხდება წყლის სიმკვრივის შედარება.

ჩვენი ვარსკვლავის საშუალო სიმკვრივეა 1,4 კგ / სმ 3 - თითქმის იგივეა რაც წყლის სიმკვრივე მარილიან მკვდარ ზღვაში. ცენტრში მზის სიმკვრივეა 100 კგ / სმ 3. ვარსკვლავური მატერია არა თხევად მდგომარეობაში, არამედ პლაზმის სახით.

უზარმაზარი წნევისა და დაახლოებით 100 მილიონი K ტემპერატურის ზემოქმედებით იწყება წყალბადის ციკლის თერმობირთვული რეაქციები. შეკუმშვა ჩერდება, იზრდება ობიექტის მასა, როდესაც სიმძიმის ენერგია გადაიქცევა წყალბადის თერმობირთვულ წვად. ამ მომენტიდან, ახალი ვარსკვლავი, რომელიც ენერგიას ასხივებს, მასის დაკარგვას იწყებს.

ვარსკვლავის ფორმირების ზემოხსენებული ვერსია მხოლოდ პრიმიტიული დიაგრამაა, რომელშიც აღწერილია ვარსკვლავის ევოლუციისა და დაბადების საწყისი ეტაპი. დღეს ჩვენი გალაქტიკაში და მთელ სამყაროში ასეთი პროცესები ვარსკვლავური მასალის ინტენსიური გამოფიტვის გამო პრაქტიკულად არ ჩანს. ჩვენს გალაქტიკაზე დაკვირვების მთელი შეგნებული ისტორიის განმავლობაში, მხოლოდ რამდენიმე ახალი ვარსკვლავი შეინიშნებოდა. სამყაროს მასშტაბით, ეს მაჩვენებელი ასობით და ათასობითჯერ შეიძლება გაიზარდოს.

ცხოვრების უმეტეს ნაწილში პროთოვარსკვლავები ადამიანის თვალს მტვრიან გარსს მალავს. ბირთვიდან გამოსხივება მხოლოდ ინფრაწითელი დიაპაზონში შეიძლება შეინიშნოს, რაც ერთადერთი გზაა ვარსკვლავის დაბადების დასათვალიერებლად. მაგალითად, ორიონის ნისლეულში 1967 წელს ასტროფიზიკოსებმა აღმოაჩინეს ინფრაწითელი დიაპაზონის ახალი ვარსკვლავი, რომლის გამოსხივების ტემპერატურა იყო კელვინის 700 გრადუსი. ამის შემდეგ აღმოჩნდა, რომ პროტოვარსკვლავების სამშობლო არის კომპაქტური წყაროები, რომლებიც იმყოფებიან არა მხოლოდ ჩვენს გალაქტიკაში, არამედ ჩვენგან შორს სამყაროს სხვა კუთხეებშიც. ინფრაწითელი გამოსხივების გარდა, ახალი ვარსკვლავების სამშობლოები აღინიშნება ინტენსიური რადიოსიგნალებით.

სწავლის პროცესი და ვარსკვლავების ევოლუციის დიაგრამა

ვარსკვლავების შეცნობის მთელი პროცესი დაახლოებით დაყოფილია რამდენიმე ეტაპად. დასაწყისშივე უნდა განსაზღვროთ მანძილი ვარსკვლავამდე. ინფორმაცია იმის შესახებ, თუ რამდენად შორს არის ჩვენგან ვარსკვლავი, რამდენ ხანში იშორებს მას შუქი, წარმოდგენას ქმნის იმის შესახებ, თუ რა დაემართა ვარსკვლავს ამ დროის განმავლობაში. მას შემდეგ, რაც ადამიანმა ისწავლა მანძილი შორეულ ვარსკვლავებამდე, გაირკვა, რომ ვარსკვლავები იგივე მზეებია, მხოლოდ სხვადასხვა ზომის და განსხვავებული ბედისწერის. ვიცით მანძილი ვარსკვლავამდე, სინათლის დონისა და ემიტირებული ენერგიის ოდენობით, შეიძლება ვიპოვოთ ვარსკვლავის თერმობირთვული შერწყმის პროცესი.

ვარსკვლავამდე მანძილის დადგენის შემდეგ შეგიძლიათ გამოიყენოთ სპექტრული ანალიზი, რომ გამოთვალოთ ვარსკვლავის ქიმიური შემადგენლობა და გაირკვეს მისი სტრუქტურა და ასაკი. სპექტროგრაფიის დადგომის წყალობით, მეცნიერებმა შეძლეს ვარსკვლავური შუქის ბუნების შესწავლა. ამ მოწყობილობას შეუძლია განსაზღვროს და გაზომოს ვარსკვლავური მატერიის გაზის შემადგენლობა, რომელსაც ვარსკვლავი ფლობს თავისი არსებობის სხვადასხვა ეტაპზე.

მზისა და სხვა ვარსკვლავების ენერგიის სპექტრალური ანალიზის შესწავლით, მეცნიერებმა დაასკვნეს, რომ ვარსკვლავებისა და პლანეტების ევოლუციას საერთო ფესვები აქვს. ყველა კოსმოსურ სხეულს აქვს ერთი და იგივე ტიპის, მსგავსი ქიმიური შემადგენლობა და წარმოიშვა ერთი და იგივე მატერიიდან, რომელიც დიდი აფეთქების შედეგად წარმოიშვა.

ვარსკვლავური მატერია შედგება იგივე ქიმიური ელემენტებისგან (რკინისგან), როგორც ჩვენი პლანეტა. განსხვავება მხოლოდ გარკვეულ ელემენტთა რაოდენობასა და მზეზე და დედამიწის ფსკერის შიგნით მიმდინარე პროცესებშია. ეს არის ის, რაც განასხვავებს ვარსკვლავებს სამყაროს სხვა ობიექტებისგან. ვარსკვლავების წარმოშობა ასევე უნდა განიხილებოდეს სხვა ფიზიკური დისციპლინის, კვანტური მექანიკის კონტექსტში. ამ თეორიის თანახმად, მატერია, რომელიც განსაზღვრავს ვარსკვლავურ მატერიას, შედგება მუდმივად დაყოფილი ატომებისა და ელემენტარული ნაწილაკებისგან, რომლებიც ქმნიან საკუთარ მიკროსამყაროს. ამ თვალსაზრისით, ვარსკვლავების სტრუქტურა, შემადგენლობა, სტრუქტურა და ევოლუცია საინტერესოა. როგორც აღმოჩნდა, ჩვენი ვარსკვლავის და მრავალი სხვა ვარსკვლავის უდიდესი ნაწილი მხოლოდ ორი ელემენტია - წყალბადის და ჰელიუმის. თეორიული მოდელი, რომელიც აღწერს ვარსკვლავის სტრუქტურას, საშუალებას მისცემს გავიგოთ მათი სტრუქტურა და ძირითადი განსხვავება სხვა კოსმოსური ობიექტებისგან.

მთავარი მახასიათებელია ის, რომ სამყაროს ბევრ ობიექტს აქვს გარკვეული ზომა და ფორმა, ხოლო ვარსკვლავს შეუძლია შეცვალოს ზომა მისი განვითარების დროს. ცხელი გაზი არის ატომების კომბინაცია, რომლებიც თავისუფლად არიან შეკრული ერთმანეთთან. ვარსკვლავის ფორმირებიდან მილიონობით წლის შემდეგ იწყება ვარსკვლავური მატერიის ზედაპირული ფენის გაგრილება. ვარსკვლავი ენერგიის უმეტეს ნაწილს აძლევს გარე სამყაროს, მცირდება ან იზრდება ზომით. სითბოს და ენერგიის გადაცემა ხდება ვარსკვლავის ინტერიერიდან ზედაპირზე, რაც გავლენას ახდენს გამოსხივების ინტენსივობაზე. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ერთი და იგივე ვარსკვლავი განსხვავებულად გამოიყურება თავისი არსებობის სხვადასხვა პერიოდში. თერმობირთვული პროცესები, რომლებიც დაფუძნებულია წყალბადის ციკლის რეაქციებზე, ხელს უწყობს მსუბუქი წყალბადის ატომების უფრო მძიმე ელემენტებად - ჰელიუმსა და ნახშირბადს გადაქცევას. ასტროფიზიკოსებისა და ბირთვული მეცნიერების აზრით, ასეთი თერმობირთვული რეაქცია ყველაზე ეფექტურია გამომუშავებული სითბოს რაოდენობით.

რატომ არ მთავრდება თერმობირთვული ბირთვული შერწყმა ასეთი რეაქტორის აფეთქებით? საქმე იმაშია, რომ მასში გრავიტაციული ველის ძალებს შეუძლიათ ვარსკვლავური მატერიის შენარჩუნება სტაბილურ მოცულობაში. აქედან ერთმნიშვნელოვანი დასკვნის გაკეთება შეიძლება: ნებისმიერი ვარსკვლავი არის მასიური სხეული, რომელიც ინარჩუნებს თავის ზომას სიმძიმის ძალებსა და თერმობირთვული რეაქციების ენერგიას შორის ბალანსის გამო. ამ იდეალური ბუნებრივი დიზაინის შედეგია სითბოს წყარო, რომელსაც შეუძლია დიდხანს იმუშაოს. ივარაუდება, რომ დედამიწაზე სიცოცხლის პირველი ფორმები 3 მილიარდი წლის წინ გაჩნდა. იმ შორეულ დროში მზემ ისევე გაათბო ჩვენი პლანეტა, როგორც ახლა. შესაბამისად, ჩვენი ვარსკვლავი მცირედ შეიცვალა, მიუხედავად იმისა, რომ გამოსხივებული სითბოს და მზის ენერგიის მასშტაბი კოლოსალურია - ყოველ წამში 3-4 მილიონ ტონაზე მეტი.

ძნელი არ არის იმის გამოანგარიშება, რამდენს იკლებს წონაში თავისი ვარსკვლავის არსებობის განმავლობაში. ეს იქნება უზარმაზარი მაჩვენებელი, თუმცა უზარმაზარი მასისა და მაღალი სიმკვრივის გამო, სამყაროს მასშტაბის ასეთი დანაკარგები უმნიშვნელოდ გამოიყურება.

ვარსკვლავური ევოლუციის ეტაპები

ვარსკვლავის ბედი დამოკიდებულია ვარსკვლავის საწყის მასაზე და მის ქიმიურ შემადგენლობაზე. მიუხედავად იმისა, რომ წყალბადის ძირითადი მარაგი კონცენტრირებულია ბირთვში, ვარსკვლავი რჩება ე.წ. მთავარ მიმდევრობაში. როგორც კი ვარსკვლავის ზომის გაზრდისკენ მიდრეკილება შეინიშნება, ეს ნიშნავს, რომ თერმობირთვული სინთეზის ძირითადი წყარო გაშრა. დაიწყო ციური სხეულის ტრანსფორმაციის გრძელი საბოლოო გზა.

სამყაროში ჩამოყალიბებული მნათობები თავდაპირველად იყოფა სამ ყველაზე გავრცელებულ ტიპად:

• ნორმალური ვარსკვლავები (ყვითელი ჯუჯები);
• ჯუჯა ვარსკვლავები;
• გიგანტური ვარსკვლავები.

დაბალი მასის ვარსკვლავები (ჯუჯები) ნელა წვავენ წყალბადის მარაგებს და საკმაოდ მშვიდად ცხოვრობენ თავიანთი ცხოვრებით.

სამყაროში ასეთი ვარსკვლავების უმრავლესობა და ჩვენი ვარსკვლავი - ყვითელი ჯუჯა - მათ ეკუთვნით. სიბერის დაწყებისთანავე, ყვითელი ჯუჯა ხდება წითელი გიგანტი ან სუპერგიგანტი.

ვარსკვლავების წარმოშობის თეორიიდან გამომდინარე, სამყაროში ვარსკვლავთა წარმოქმნის პროცესი არ დასრულებულა. ჩვენი გალაქტიკის ყველაზე კაშკაშა ვარსკვლავები არა მხოლოდ ყველაზე დიდია მზესთან შედარებით, არამედ ყველაზე ახალგაზრდაც. ასტროფიზიკოსები და ასტრონომები ამ ვარსკვლავებს ლურჯ სუპერგიგანტებს უწოდებენ. საბოლოოდ, მათ იგივე ბედი ეწევათ, რასაც ტრილიონობით სხვა ვარსკვლავი განიცდის. პირველი, სწრაფი დაბადება, ბრწყინვალე და მგზნებარე ცხოვრება, რის შემდეგაც ნელი გახრწნის პერიოდი დგება. მზესავით დიდ ვარსკვლავებს ძირითადი თანმიმდევრობით აქვთ გრძელი სიცოცხლის ციკლი (შუაში).

ვარსკვლავის მასის შესახებ მონაცემების გამოყენებით შეიძლება ვივარაუდოთ მისი განვითარების ევოლუციური გზა. ამ თეორიის ნათელი ილუსტრაციაა ჩვენი ვარსკვლავის ევოლუცია. არაფერი არ არის მარადიული. თერმობირთვული შერწყმის შედეგად, წყალბადის გარდაიქმნება ჰელიუმში, ამიტომ მისი თავდაპირველი რეზერვები იხარჯება და იკლებს. ზოგჯერ, ძალიან მალე, ეს მარაგები ამოიწურება. ვიმსჯელებთ იმით, რომ ჩვენი მზე აგრძელებს ანათებას 5 მილიარდ წელზე მეტი ხნის განმავლობაში, მისი ზომის შეცვლის გარეშე, ვარსკვლავის მომწიფებული ასაკი მაინც შეიძლება გაგრძელდეს დაახლოებით იმავე პერიოდში.

წყალბადის მარაგების შემცირება გამოიწვევს იმ ფაქტს, რომ სიმძიმის გავლენით, მზის ბირთვი სწრაფად იწყებს შეკუმშვას. ბირთვის სიმკვრივე ძალიან მაღალი გახდება, რის შედეგადაც თერმობირთვული პროცესები ბირთვის მიმდებარე ფენებში გადავა. ამ მდგომარეობას ეწოდება კოლაფსი, რაც შეიძლება გამოწვეული იყოს თერმობირთვული რეაქციების გავლით ვარსკვლავის ზედა ფენებში. მაღალი წნევის შედეგად თერმობირთვული რეაქციები იწყება ჰელიუმის მონაწილეობით.

წყალბადის და ჰელიუმის მარაგი ვარსკვლავის ამ ნაწილში კიდევ მილიონობით წელი გაგრძელდება. ძალიან მალე არ მოხდება, რომ წყალბადის მარაგების შემცირება გამოიწვევს რადიაციის ინტენსივობის ზრდას, კონვერტის ზომისა და თავად ვარსკვლავის ზომას. შედეგად, ჩვენი მზე ძალიან მასშტაბური გახდება. თუ ეს სურათი ათი მილიარდი წლის შემდეგ წარმოვიდგინეთ, მაშინ კაშკაშა ნათელი დისკის ნაცვლად, გიგანტური ზომების ცხელი წითელი დისკი დაიკიდება ცაში. წითელი გიგანტები ვარსკვლავის ევოლუციის ბუნებრივი ეტაპია, მისი გარდამავალი მდგომარეობა ცვალებადი ვარსკვლავების კატეგორიაში.

ამგვარი გარდაქმნის შედეგად დედამიწიდან მზეს შორის მანძილი შემცირდება, ასე რომ დედამიწა მზის გვირგვინის გავლენის ზონაში მოხვდება და მასში „ფრიალებს“. პლანეტის ზედაპირზე ტემპერატურა ათჯერ გაიზრდება, რაც გამოიწვევს ატმოსფეროს გაქრობას და წყლის აორთქლებას. შედეგად, პლანეტა გადაიქცევა უსიცოცხლო კლდოვან უდაბნოში.

ვარსკვლავების ევოლუციის ბოლო ეტაპები

მიაღწია წითელ გიგანტურ ფაზას, გრავიტაციული პროცესების გავლენით ნორმალური ვარსკვლავი ხდება თეთრი ჯუჯა. თუ ვარსკვლავის მასა დაახლოებით უდრის ჩვენი მზის მასას, მასში ყველა ძირითადი პროცესი მშვიდად, იმპულსების და ფეთქებადი რეაქციების გარეშე გაგრძელდება. თეთრი ჯუჯა დიდხანს მოკვდება, მიწას წვავს.

იმ შემთხვევებში, როდესაც თავდაპირველად ვარსკვლავს მზის მასა 1.4-ჯერ აღემატებოდა, თეთრი ჯუჯა არ იქნება საბოლოო ეტაპი. ვარსკვლავის შიგნით დიდი მასით, ვარსკვლავური ნივთიერების დატკეპნის პროცესები იწყება ატომურ, მოლეკულურ დონეზე. პროტონები ნეიტრონებად იქცევიან, ვარსკვლავის სიმკვრივე იზრდება და მისი ზომა სწრაფად იკლებს.

მეცნიერებისათვის ცნობილი ნეიტრონული ვარსკვლავების დიამეტრია 10-15 კმ. ასეთი მცირე ზომის მქონე ნეიტრონულ ვარსკვლავს აქვს კოლოსალური მასა. ვარსკვლავური ნივთიერების ერთი კუბური სანტიმეტრი შეიძლება იყოს მილიარდობით ტონა.

იმ შემთხვევაში, თუ თავდაპირველად დიდი მასის ვარსკვლავთან გვქონდა საქმე, ევოლუციის ბოლო ეტაპი სხვა ფორმებს იღებს. მასიური ვარსკვლავის ბედი არის შავი ხვრელი - ობიექტი გამოუკვლევი ბუნებით და არაპროგნოზირებადი ქცევით. ვარსკვლავის უზარმაზარი მასა ზრდის გრავიტაციულ ძალებს, რომლებიც ახდენენ კომპრესიულ ძალებს. ამ პროცესის შეჩერება შეუძლებელია. მატერიის სიმკვრივე იზრდება მანამ, სანამ ის უსასრულობაში გადაიქცევა და ქმნის სინგულარულ სივრცეს (აინშტაინის ფარდობითობის თეორია). ასეთი ვარსკვლავის რადიუსი საბოლოოდ გახდება ნულოვანი და გახდება შავ ხვრელში გარე სივრცეში. მნიშვნელოვნად მეტი შავი ხვრელი იქნებოდა, თუ მასიური და სუპერ მასიური ვარსკვლავები დაიკავებდნენ სივრცის უმეტეს ნაწილს.

უნდა აღინიშნოს, რომ როდესაც წითელი გიგანტი ნეიტრონულ ვარსკვლავად ან შავ ხვრელად გარდაიქმნება, სამყაროს შეუძლია განიცადოს უნიკალური ფენომენი - ახალი კოსმოსური ობიექტის დაბადება.

სუპერნოვას დაბადება ვარსკვლავური ევოლუციის ყველაზე სანახაობრივი ბოლო ეტაპია. აქ მოქმედებს ბუნების ბუნებრივი კანონი: ერთი სხეულის არსებობის შეჩერება ახალ სიცოცხლეს იწვევს. ისეთი ციკლის პერიოდი, როგორიცაა სუპერნოვა დაბადება, ძირითადად ეხება მასიურ ვარსკვლავებს. წყალბადის დახარჯული მარაგი იწვევს იმ ფაქტს, რომ ჰელიუმი და ნახშირბადი შედის თერმობირთვული შერწყმის პროცესში. ამ რეაქციის შედეგად, წნევა კვლავ იზრდება და ვარსკვლავის ცენტრში წარმოიქმნება რკინის ბირთვი. ყველაზე ძლიერი გრავიტაციული ძალების ზემოქმედებით მასის ცენტრი გადადის ვარსკვლავის ცენტრალურ ნაწილზე. ბირთვი იმდენად მძიმე ხდება, რომ მას ვერ გაუძლებს საკუთარ სიმძიმას. ამის შედეგად იწყება ბირთვის სწრაფი გაფართოება, რასაც მომენტალური აფეთქება მოჰყვება. სუპერნოვას დაბადება არის აფეთქება, ამაზრზენი ძალის შოკის ტალღა, კაშკაშა ციმციმი სამყაროს უკიდეგანო სივრცეებში.

უნდა აღინიშნოს, რომ ჩვენი მზე მასიური ვარსკვლავი არ არის, შესაბამისად, ასეთი ბედი მას არ ემუქრება და ჩვენს პლანეტას არ უნდა ეშინოდეს ასეთი დასასრულის. უმეტეს შემთხვევაში, სუპერნოვის აფეთქებები შორეულ გალაქტიკებში ხდება, რაც ხსნის მათ საკმაოდ იშვიათ გამოვლენას.

დაბოლოს

ვარსკვლავების ევოლუცია არის პროცესი, რომელიც ათეულობით მილიარდ წელს ითვლის. ჩვენი წარმოდგენა მიმდინარე პროცესებზე მხოლოდ მათემატიკური და ფიზიკური მოდელია, თეორია. ხმელეთის დრო არის მხოლოდ წამი იმ უზარმაზარ დროის ციკლში, რომელზეც ჩვენი სამყარო ცხოვრობს. ჩვენ შეგვიძლია მხოლოდ დავაკვირდეთ იმას, რაც მილიარდობით წლის წინ ხდებოდა და ვხვდებოდით, თუ რას შეიძლება შეექმნათ დედამიწის შემდეგი თაობები.

თუ თქვენ გაქვთ რაიმე კითხვა - დატოვეთ ისინი სტატიის ქვემოთ მოცემულ კომენტარებში. ჩვენ ან ჩვენი სტუმრები სიამოვნებით ვუპასუხებთ მათ

თერმობირთვული შერწყმა ვარსკვლავების ნაწლავებში

ამ დროს, მზის მასაზე 0,8-ჯერ მეტი მასის მქონე ვარსკვლავებისთვის, ბირთვი ხდება გამჭვირვალე გამოსხივებისთვის, ხოლო ბირთვში გაბრწყინებული ენერგიის გადაცემა გაბატონდება, ხოლო ზედა კონვერტი კონვექციური რჩება. დანამდვილებით არავინ იცის, რომელი ქვედა მასის ვარსკვლავები ჩამოდიან მთავარი თანმიმდევრობით, რადგან ამ ვარსკვლავების მიერ ახალგაზრდების კატეგორიაში გატარებული დრო აჭარბებს სამყაროს ასაკს. ყველა ჩვენი იდეა ამ ვარსკვლავების ევოლუციის შესახებ ემყარება რიცხვით გამოთვლებს.

ვარსკვლავის შემცირებისთანავე, დეგენერატირებული ელექტრონული აირის წნევა იწყებს ზრდას და ვარსკვლავის გარკვეულ რადიუსში ეს წნევა აჩერებს ცენტრალური ტემპერატურის ზრდას და შემდეგ იწყებს მის შემცირებას. ხოლო 0,08 – ზე ნაკლები ვარსკვლავებისთვის ეს ფატალური აღმოჩნდება: ბირთვული რეაქციების დროს გამოყოფილი ენერგია არასოდეს იქნება საკმარისი რადიაციის ხარჯების დასაფარავად. ასეთ ქვე-ვარსკვლავებს ყავისფერ ჯუჯებს უწოდებენ და მათი ბედი არის მუდმივი შეკუმშვა, სანამ დეგენერაციული აირის წნევა არ შეაჩერებს მას, შემდეგ კი თანდათანობით გაგრილებას ყველა ბირთვული რეაქციის შეწყვეტით.

შუალედური მასის ახალგაზრდა ვარსკვლავები

შუალედური მასის ახალგაზრდა ვარსკვლავები (2 – დან 8 მზის მასამდე) ვითარდებიან თვისობრივად ისე, როგორც მათი პატარა დები, გარდა იმ შემთხვევისა, რომ მათ არ აქვთ კონვექციური ზონები მთავარ თანმიმდევრობამდე.

ამ ტიპის ობიექტები ასოცირდება ე.წ. ჰერბიტის ვარსკვლავები Ae \\ Be, როგორც სპექტრალური ტიპის B-F5 არარეგულარული ცვლადები. მათ ასევე აქვთ ბიპოლარული რეაქტიული დისკები. გადინების სიჩქარე, სიკაშკაშე და ეფექტური ტემპერატურა მნიშვნელოვნად მაღალია, ვიდრე მათთვის τ კურო, ამიტომ ისინი ეფექტურად ათბობენ და აფრქვევენ პროტოტელალური ღრუბლის ნარჩენებს.

ახალგაზრდა ვარსკვლავები 8 მზის მასაზე მეტით

სინამდვილეში, ეს უკვე ჩვეულებრივი ვარსკვლავებია. სანამ ჰიდროსტატიკური ბირთვის მასა გროვდებოდა, ვარსკვლავმა მოახერხა ყველა შუალედური ეტაპის გამოტოვება და ბირთვული რეაქციების გათბობა იმდენად, რამდენადაც ისინი ანაზღაურებდნენ გამოსხივების დანაკარგებს. ამ ვარსკვლავებს აქვთ მასის გადინება და სიკაშკაშე იმდენად დიდია, რომ ის არა მხოლოდ აჩერებს დარჩენილი გარე რეგიონების კოლაფს, არამედ უკან უბიძგებს მათ. ამრიგად, წარმოქმნილი ვარსკვლავის მასა შესამჩნევად ნაკლებია, ვიდრე პროტოტელალური ღრუბლის მასა. სავარაუდოდ, ეს ხსნის ჩვენს გალაქტიკაში 100-200 მზის მასაზე მეტ ვარსკვლავს.

ვარსკვლავის შუა საუკუნე

ჩამოყალიბებულ ვარსკვლავებს შორის, ფერების და ზომის უზარმაზარი მრავალფეროვნებაა. სპექტრალური ტიპის მიხედვით, ისინი მერყეობს ცხელი ლურჯიდან ცივი წითელიდან, მასით - 0,08-დან 200-ზე მეტი მზის მასით. ვარსკვლავის სიკაშკაშე და ფერი დამოკიდებულია მისი ზედაპირის ტემპერატურაზე, რაც, თავის მხრივ, განისაზღვრება მისი მასით. ყველა ახალი ვარსკვლავი "იკავებს ადგილს" მთავარ თანმიმდევრობაზე მათი ქიმიური შემადგენლობისა და მასის მიხედვით. ჩვენ არ ვსაუბრობთ ვარსკვლავის ფიზიკურ მოძრაობაზე - მხოლოდ მის პოზიციაზე მითითებულ დიაგრამაზე, რაც დამოკიდებულია ვარსკვლავის პარამეტრებზე. ანუ, ჩვენ ვსაუბრობთ, სინამდვილეში, მხოლოდ ვარსკვლავის პარამეტრების შეცვლაზე.

რა მოხდება შემდეგ, ეს დამოკიდებულია ვარსკვლავის მასაზე.

მოგვიანებით წლები და ვარსკვლავების სიკვდილი

დაბალი მასის ძველი ვარსკვლავები

დღეისათვის დანამდვილებით ცნობილი არ არის, თუ რა ემართებათ მსუბუქ ვარსკვლავებს წყალბადის მარაგების ამოწურვის შემდეგ. მას შემდეგ, რაც სამყაროს ასაკი 13,7 მილიარდი წელია, რაც საკმარისი არ არის წყალბადის საწვავის მარაგის შესამცირებლად, თანამედროვე თეორიები ემყარება კომპიუტერულ სიმულაციებს ამ ვარსკვლავებში მომხდარი პროცესების შესახებ.

ზოგიერთ ვარსკვლავს მხოლოდ ზოგიერთ აქტიურ რეგიონში შეუძლია ჰელიუმის სინთეზი, რაც იწვევს არასტაბილურობასა და მზის ძლიერ ქარს. ამ შემთხვევაში პლანეტარული ნისლეულის წარმოქმნა არ ხდება და ვარსკვლავი მხოლოდ აორთქლდება და ყავისფერ ჯუჯაზე პატარაც კი ხდება.

მაგრამ 0,5 მზის მასაზე ნაკლები ვარსკვლავი ვერასოდეს შეძლებს ჰელიუმის სინთეზს მაშინაც კი, მას შემდეგ რაც რეაქციები მოხდება ბირთვში წყალბადის მონაწილეობით. მათი ვარსკვლავური გარსი არ არის საკმარისად მასიური, რომ გადალახოს ბირთვი წარმოქმნილი წნევა. ამ ვარსკვლავებში შედის წითელი ჯუჯები (მაგალითად, პროქსიმა კენტავრი), რომლებიც მთავარ თანმიმდევრობით ასობით მილიარდი წლის განმავლობაში ცხოვრობდნენ. მათ ბირთვში თერმობირთვული რეაქციების დასრულების შემდეგ, ისინი, თანდათანობით გაცივდებიან, განაგრძობენ სუსტი გამოსხივებას ელექტრომაგნიტური სპექტრის ინფრაწითელ და მიკროტალღურ დიაპაზონებში.

საშუალო ვარსკვლავები

როდესაც ვარსკვლავი წითელი გიგანტური ფაზის საშუალო ზომას (0.4-დან 3.4 მზის მასამდე) მიაღწევს, მისი გარეთა შრეები განაგრძობენ გაფართოებას, ბირთვი იკლებს და იწყება ნახშირბადის სინთეზის რეაქციები ჰელიუმიდან. შერწყმა დიდ ენერგიას გამოყოფს, ვარსკვლავს დროებით მოსვენებას აძლევს. მზის მსგავსი ზომის ვარსკვლავისთვის ამ პროცესს შეიძლება დაახლოებით მილიარდი წელი დასჭირდეს.

ემიტირებული ენერგიის ოდენობის ცვლილებები იწვევს ვარსკვლავს არასტაბილურობის პერიოდებში, რაც მოიცავს ზომის, ზედაპირის ტემპერატურისა და ენერგიის გამოყოფას. ენერგიის გამოყოფა გადადის დაბალი სიხშირის გამოსხივებისკენ. ამ ყველაფერს თან ახლავს მასის მზარდი დაკარგვა ძლიერი მზის ქარების და ინტენსიური პულსაციების გამო. ამ ფაზის ვარსკვლავებს ასახელებენ გვიანი ტიპის ვარსკვლავები, OH -IR ვარსკვლავები ან მსოფლიოს მსგავსი ვარსკვლავები, მათი ზუსტი მახასიათებლების გათვალისწინებით. განდევნილი გაზი შედარებით მდიდარია ვარსკვლავის ინტერიერში წარმოქმნილი მძიმე ელემენტებით, როგორიცაა ჟანგბადი და ნახშირბადი. გაზი ქმნის გაფართოებულ კონვერტს და კლებულობს ვარსკვლავის მოშორებით, რაც საშუალებას აძლევს მტვრის ნაწილაკებს და მოლეკულებს წარმოქმნან. ასეთ კონვერტებში ცენტრალური ვარსკვლავის ძლიერი ინფრაწითელი გამოსხივება ქმნის მასტერების გააქტიურების იდეალურ პირობებს.

ჰელიუმის წვის რეაქციები ძალიან მგრძნობიარეა ტემპერატურაზე. ეს ზოგჯერ დიდ არასტაბილურობას იწვევს. ხდება ძალადობრივი პულსაციები, რაც საბოლოოდ საკმარის კინეტიკურ ენერგიას ანიჭებს გარე ფენებს, რათა განდევნდეს და გახდეს პლანეტარული ნისლეული. ნისლეულის ცენტრში რჩება ვარსკვლავის ბირთვი, რომელიც გაცივებისას გადაიქცევა ჰელიუმის თეთრ ჯუჯად, რომელსაც ჩვეულებრივ აქვს 0,5-0,6 მზის მასა და დედამიწის დიამეტრის დიამეტრი.

თეთრი ჯუჯები

ვარსკვლავების, მათ შორის მზის აბსოლუტური უმრავლესობა ამთავრებს ევოლუციას და იკუმშება მანამ, სანამ გადაგვარებული ელექტრონების ზეწოლა არ დააბალანსებს მიზიდულობას. ამ მდგომარეობაში, როდესაც ვარსკვლავის ზომა ასჯერ შემცირდება და წყლის სიმკვრივე მილიონჯერ ხდება, ვარსკვლავს თეთრი ჯუჯა ეწოდება. იგი მოკლებულია ენერგიის წყაროებს და თანდათანობით გაცივდება, ბნელი და უხილავი ხდება.

მზეზე უფრო მასიურ ვარსკვლავებში, გადაგვარებული ელექტრონების წნევა არ შეიძლება შეიცავდეს ბირთვის შეკუმშვას და ის გრძელდება მანამ, სანამ ნაწილაკების უმეტესობა ნეიტრონებად გადაიქცევა ისე მჭიდროდ, რომ ვარსკვლავის ზომა იზომება კილომეტრებით, ხოლო სიმჭიდროვე 100 მლნ სიმკვრივეზე მეტია. წყალი ასეთ ობიექტს ნეიტრონული ვარსკვლავი ეწოდება; მის წონასწორობას ინარჩუნებს გადაგვარებული ნეიტრონული მატერიის წნევა.

სუპერმასიური ვარსკვლავები

ვარსკვლავის გარე შრეების შემდეგ, მასა, რომელზეც ხუთი მზის მასა აღემატება, გაფანტულია წითელი სუპერგიგანტის შესაქმნელად, გრავიტაციული ძალების გამო ბირთვი იწყებს შემცირებას. შეკუმშვის მიმდინარეობისას ტემპერატურა და სიმკვრივე იზრდება და იწყება თერმობირთვული რეაქციების ახალი თანმიმდევრობა. ასეთ რეაქციებში ხდება სინთეზირებული მძიმე ელემენტები, რომლებიც დროებით აფერხებს ბირთვის დაშლას.

საბოლოო ჯამში, პერიოდული სისტემის უფრო და უფრო მძიმე ელემენტების წარმოქმნის შედეგად, რკინის -56 სინთეზდება სილიციუმისგან. ამ ეტაპზე ელემენტების სინთეზმა გამოაქვეყნა დიდი რაოდენობით ენერგია, მაგრამ ეს არის რკინის -56 ბირთვი, რომელსაც აქვს მასის მაქსიმალური დეფექტი და უფრო მძიმე ბირთვების წარმოქმნა არახელსაყრელია. ამიტომ, როდესაც ვარსკვლავის რკინის ბირთვი გარკვეულ მნიშვნელობას მიაღწევს, მასში ზეწოლა ვეღარ გაუძლებს მიზიდულობის კოლოსალურ ძალას და მისი მატერიის ნეიტრონიზაციით ხდება ბირთვის დაუყოვნებლად დაშლა.

რა მოხდება შემდეგ, ბოლომდე არ არის ნათელი. რაც არ უნდა იყოს ის, ის წამებში მიდის წარმოუდგენელი ძალის სუპერნოვას აფეთქებას.

თანმხლები ნეიტრინოს აფეთქება იწვევს შოკის ტალღას. ნეიტრინოს ძლიერი გამანადგურებლები და მბრუნავი მაგნიტური ველი განდევნის ვარსკვლავით დაგროვილი მასალების უმეტეს ნაწილს - ე.წ. დასაჯდომი ელემენტები, მათ შორის რკინა და მსუბუქი ელემენტები. გასაფანტებელ ნივთიერებას ბომბავს ბირთვიდან გამოდევნილი ნეიტრონები, იტაცებს მათ და ამით ქმნის ელემენტთა სიმძიმეს, ვიდრე რკინას, მათ შორის რადიოაქტიურს, ურანამდე (და შესაძლოა კალიფორნიუმამდეც კი). ამრიგად, სუპერნოვის აფეთქებები ხსნის ვარსკვლავთშორის საკითხში უფრო მძიმე ელემენტების არსებობას.

აფეთქების ტალღა და ნეიტრინოების გამანადგურებლები მომაკვდავი ვარსკვლავისგან ვარსკვლავთშორის სივრცეში გადააქვთ მასალა. ამის შემდეგ, სივრცეში გადაადგილების შედეგად, ამ სუპერნოვას მასალს შეეძლება დაეჯახოს სხვა კოსმოსურ ნარჩენებს და, შესაძლოა, მონაწილეობა მიიღოს ახალი ვარსკვლავების, პლანეტების ან თანამგზავრების ფორმირებაში.

სუპერნოვას ფორმირების დროს მიმდინარე პროცესები ჯერ კიდევ შესწავლილია და ჯერჯერობით ამ საკითხის გარკვევა არ არსებობს. ასევე საეჭვოა რა რჩება ორიგინალური ვარსკვლავისგან. ამასთან, განიხილება ორი ვარიანტი:

ნეიტრონული ვარსკვლავები

ცნობილია, რომ ზოგიერთ სუპერნოვაში სუპერგანწყობილების ინტერიერში ძლიერი მიზიდულობა აიძულებს ელექტრონებს მოხვდნენ ატომურ ბირთვზე, სადაც ისინი უერთდებიან პროტონებს და ქმნიან ნეიტრონებს. ქრება ახლომდებარე ბირთვების გამყოფი ელექტრომაგნიტური ძალები. ვარსკვლავის ბირთვი ახლა ატომური ბირთვებისა და ცალკეული ნეიტრონების მკვრივი ბურთია.

ასეთი ვარსკვლავები, ცნობილი როგორც ნეიტრონული ვარსკვლავები, ძალიან მცირეა - არაუმეტეს დიდი ქალაქის ზომისა და წარმოუდგენლად მაღალი სიმკვრივისაა. მათი რევოლუციის პერიოდი უკიდურესად ხანმოკლე ხდება, რადგან ვარსკვლავის ზომა იკლებს (კუთხოვანი იმპულსის შენარჩუნების გამო). ზოგი წამში 600 რევოლუციას ახდენს. როდესაც ამ სწრაფად მბრუნავი ვარსკვლავის ჩრდილოეთ და სამხრეთ მაგნიტურ პოლუსებთან დამაკავშირებელი ღერძი მიემართება დედამიწისკენ, რადიაციული პულსი შეიძლება ჩაიწეროს, რომელიც იმეორებს ვარსკვლავის რევოლუციის პერიოდის ინტერვალებს. ასეთ ნეიტრონულ ვარსკვლავებს "პულსარს" უწოდებდნენ და პირველი ნეიტრონული ვარსკვლავები აღმოაჩინეს.

Შავი ხვრელები

ყველა სუპერნოვა არ ხდება ნეიტრონული ვარსკვლავი. თუ ვარსკვლავს საკმარისად დიდი მასა აქვს, მაშინ ვარსკვლავის ნგრევა გაგრძელდება და თავად ნეიტრონები დაიწყებენ შიგნით ვარდნას, სანამ მისი რადიუსი შვარცშილდის რადიუსზე ნაკლები არ გახდება. ამის შემდეგ, ვარსკვლავი ხდება შავი ხვრელი.

შავი ხვრელების არსებობა ზოგადი ფარდობითობით იწინასწარმეტყველა. ზოგადი ფარდობითობის თანახმად, მატერია და ინფორმაცია არავითარ პირობებში ვერ დატოვებს შავ ხვრელს. ამასთან, კვანტური მექანიკა იძლევა ამ წესის შესაძლო გამონაკლისებს.

რჩება მთელი რიგი ღია შეკითხვები. მათ შორის მთავარი: "საერთოდ არის შავი ხვრელები?" მართლაც, იმისთვის, რომ დანამდვილებით თქვათ, რომ მოცემული ობიექტი შავი ხვრელია, აუცილებელია მისი მოვლენის ჰორიზონტის დაცვა. ამის ყველა მცდელობა უშედეგოდ დასრულდა. მაგრამ ჯერ კიდევ არსებობს იმედი, რადგან ზოგიერთი ობიექტის ახსნა შეუძლებელია აკრეცის მოზიდვის გარეშე და მყარი ზედაპირის გარეშე ობიექტზე დაგროვება, მაგრამ შავი ხვრელების არსებობა არ ადასტურებს ამას.

ასევე ღია კითხვებია: შესაძლებელია თუ არა ვარსკვლავი ჩავარდეს პირდაპირ შავ ხვრელში, სუპერნოვას გვერდის ავლით? არსებობს სუპერნოვები, რომლებიც შემდეგ გახდებიან შავ ხვრელებად? რა არის ვარსკვლავის საწყისი მასის ზუსტი გავლენა სიცოცხლის ციკლის ბოლოს ობიექტების წარმოქმნაზე?

მიუხედავად იმისა, რომ ვარსკვლავები საუკუნოები არიან ადამიანის დროში, ისინი, ისევე როგორც ყველაფერი ბუნებაში, იბადებიან, ცხოვრობენ და იღუპებიან. გაზისა და მტვრის ღრუბლის საყოველთაოდ მიღებული ჰიპოთეზის თანახმად, ვარსკვლავი იბადება ვარსკვლავთშორისი აირისა და მტვრის ღრუბლის გრავიტაციული შეკუმშვის შედეგად. როგორც ასეთი ღრუბელი იტკეპნება, იგი ჯერ ყალიბდება პროტოვარსკვლავი,მის ცენტრში ტემპერატურა სტაბილურად იზრდება მანამ, სანამ არ მიაღწევს ლიმიტს, რომელიც საჭიროა ნაწილაკების თერმული მოძრაობის სიჩქარის გადალახვაზე, ამის შემდეგ პროტონებს შეუძლიათ გადალახონ ურთიერთსასტროლო ელექტროსტატიკური მოგერიების მაკროსკოპული ძალები ( სმ. კულონის კანონი) და შევა თერმობირთვული შერწყმის რეაქციაში ( სმ. ბირთვული დაშლა და შერწყმა).

მრავალსაფეხურიანი თერმობირთვული შერწყმის რეაქციის შედეგად, საბოლოოდ ოთხი პროტონისგან წარმოიქმნება ჰელიუმის ბირთვი (2 პროტონი + 2 ნეიტრონი) და გამოიყოფა სხვადასხვა ელემენტარული ნაწილაკების მთელი შადრევანი. საბოლოო მდგომარეობაში, წარმოქმნილი ნაწილაკების მთლიანი მასა უფრო პატარა ოთხი საწყისი პროტონის მასა, რაც ნიშნავს რომ თავისუფალი ენერგია გამოიყოფა რეაქციის დროს ( სმ. Ფარდობითობის თეორია). ამის გამო, ახალშობილი ვარსკვლავის შიდა ბირთვი სწრაფად თბება ულტრა მაღალ ტემპერატურაზე და მისი ჭარბი ენერგია იწყებს მის ნაკლებად ცხელი ზედაპირისკენ და გარეთ. ამავე დროს, წნევა იწყება ვარსკვლავის ცენტრში ( სმ. მდგომარეობის იდეალური გაზის განტოლება). ამრიგად, თერმობირთვული რეაქციის დროს წყალბადის "დაწვით" ვარსკვლავი არ აძლევს გრავიტაციული მიზიდულობის ძალებს ზედმეტი მდგომარეობის შეკუმშვას, ეწინააღმდეგება მუდმივად განახლებულ შიდა თერმულ წნევას გრავიტაციულ კოლაფსს, რის შედეგადაც დგება სტაბილური ენერგიის წონასწორობა. როგორც ამბობენ, წყალბადის აქტიური წვის ეტაპზე ვარსკვლავები მათი ცხოვრების ციკლის ან „ევოლუციის“ მთავარ ფაზაში არიან ( სმ. ჰერცპრუნგ-რასელის დიაგრამა). ზოგიერთი ქიმიური ელემენტის ვარსკვლავის შიგნით გარდაქმნას ეწოდება ბირთვული fusion ან ნუკლეოსინთეზი.

კერძოდ, მზე აქტიური ნუკლეოსინთეზის პროცესში წყალბადის წვის აქტიურ სტადიაში იმყოფებოდა დაახლოებით 5 მილიარდი წლის განმავლობაში, ხოლო წყალბადის მარაგი მის ბირთვში საკმარისია ჩვენი ვარსკვლავისთვის კიდევ 5,5 მილიარდი წლის განმავლობაში. რაც უფრო მასიურია ვარსკვლავი, მით მეტია წყალბადის საწვავი, მაგრამ გრავიტაციული კოლაფსის ძალების დასაძლევად მას წყალბადის დაწვა სჭირდება ისეთი სიმძლავრით, რომელიც აჭარბებს წყალბადის რეზერვების ზრდის ტემპს, რადგან ვარსკვლავის მასა იზრდება. ამრიგად, რაც უფრო მასიურია ვარსკვლავი, მით უფრო ხანმოკლეა მისი სიცოცხლის ხანგრძლივობა, რაც განისაზღვრება წყალბადის მარაგების შემცირებით და უდიდესი ვარსკვლავები სიტყვასიტყვით იწვებიან „ზოგიერთ“ ათეულობით მილიონი წლის განმავლობაში. მეორეს მხრივ, ყველაზე პატარა ვარსკვლავები ასობით მილიარდი წლის განმავლობაში "კომფორტულად" ცხოვრობენ. ამ მასშტაბით, ჩვენი მზე ეკუთვნის "ძლიერ შუა გლეხებს".

ადრე თუ გვიან, ნებისმიერი ვარსკვლავი გამოიყენებს თავის თერმობირთვულ ღუმელში წვისთვის საჭირო წყალბადის გამოყენებას. Რა არის შემდეგი? ეს ასევე დამოკიდებულია ვარსკვლავის მასაზე. მზე (და ყველა ვარსკვლავი, რომელიც მასაზე არ აღემატება რვაჯერ) ძალიან ბანალურად ამთავრებს ჩემს ცხოვრებას. ვარსკვლავის ინტერიერში წყალბადის მარაგების ამოწურვის შედეგად, გრავიტაციული შეკუმშვის ძალები, რომლებიც მოთმინებით ელოდება ამ საათს ვარსკვლავის დაბადების მომენტიდან, იწყებენ უპირატესობას - და მათი გავლენით ვარსკვლავი იწყებს შეკუმშვას და გასქელებას. ამ პროცესს აქვს ორმაგი ეფექტი: ტემპერატურა უშუალოდ ვარსკვლავის ბირთვის ფენებში იწევს იმ დონემდე, რომლითაც იქ არსებული წყალბადის საბოლოოდ შედის თერმობირთვული შერწყმის რეაქცია, ჰელიუმის წარმოქმნის მიზნით. ამავდროულად, ბირთვში ტემპერატურა, რომელიც ახლა თითქმის ერთი ჰელიუმისგან შედგება, იმდენად იზრდება, რომ თავად ჰელიუმი - მომაკვდავი პირველადი ნუკლეოსინთეზის რეაქციის ერთგვარი "ნაცარი" - შედის ახალ თერმობირთვულ სინთეზურ რეაქციაში: ერთი ნახშირბადის ბირთვი წარმოიქმნება სამი ჰელიუმის ბირთვიდან. თერმობირთვული სინთეზის ეს მეორადი რეაქცია, რომელსაც პირველადი რეაქციის პროდუქტები აწვება, ვარსკვლავების სიცოცხლის ციკლის ერთ-ერთი მთავარი მომენტია.

ვარსკვლავის ბირთვში ჰელიუმის მეორადი წვისას იმდენი ენერგია გამოიყოფა, რომ ვარსკვლავი სიტყვასიტყვით იწყებს შეშუპებას. კერძოდ, მზის გარსი სიცოცხლის ამ ეტაპზე გაფართოვდება ვენერას ორბიტის მიღმა. ამ შემთხვევაში, ვარსკვლავის მთლიანი რადიაციული ენერგია დაახლოებით იმავე დონეზე რჩება, როგორც მისი სიცოცხლის ძირითადი ფაზის განმავლობაში, მაგრამ რადგან ეს ენერგია ახლა გაცილებით მეტ ზედაპირზე ასხივებს, ვარსკვლავის გარე ფენა ცივდება სპექტრის წითელ ნაწილამდე. ვარსკვლავი იქცევა წითელი გიგანტი.

მზის კლასის ვარსკვლავებისთვის, ნუკლეოსინთეზის მეორადი რეაქციის საწვავის ამოწურვის შემდეგ, გრავიტაციული კოლაფსის ეტაპი ისევ იწყება - ამჯერად საბოლოო. ბირთვის შიგნით ტემპერატურა ვეღარ აიწევს იმ დონეზე, რაც საჭიროა თერმობირთვული რეაქციის შემდეგი დონის დასაწყებად. ამიტომ, ვარსკვლავი იკუმშება მანამ, სანამ გრავიტაციული მიზიდულობის ძალები არ გაწონასწორდება მომდევნო ძალის ბარიერით. მას თამაშობს გადაგვარებული ელექტრონული აირის წნევა(სმ. Chandrasekhar's Limit). ელექტრონები, რომლებმაც ამ ეტაპზე ითამაშეს უმუშევარი დამატებითი პერსონალის როლი ვარსკვლავის ევოლუციაში, ბირთვული შერწყმის რეაქციებში მონაწილეობის გარეშე და თავისუფლად გადაადგილდნენ ბირთვებს შორის შერწყმის პროცესში, შეკუმშვის გარკვეულ ეტაპზე მოკლებულია "საცხოვრებელ ადგილს" და იწყებენ ვარსკვლავის შემდგომი გრავიტაციული შეკუმშვის "წინააღმდეგობას". ვარსკვლავის მდგომარეობა სტაბილურია და ის გადაგვარებულია თეთრი ჯუჯა,რომელიც ნარჩენი სითბოს ასხივებს სივრცეში, სანამ ის მთლიანად გაცივდება.

მზეზე უფრო მასიურ ვარსკვლავებს ბევრად უფრო სანახაობრივი დასასრული ექნებათ. ჰელიუმის წვის შემდეგ, მათი მასა შეკუმშვის დროს აღმოჩნდება საკმარისი იმისათვის, რომ ბირთვი და გარსი გაათბოს ტემპერატურაზე, რაც საჭიროა შემდეგი ნუკლეოსინთეზის რეაქციების - ნახშირბადის, შემდეგ სილიციუმის, მაგნიუმის და ა.შ. უფრო მეტიც, ყოველი ახალი რეაქციის დასაწყისში ვარსკვლავის ბირთვში, წინა აგრძელებს თავის კონვერტს. სინამდვილეში, ყველა ქიმიური ელემენტი რკინასთან, რომელთაგან შედგება სამყარო, ზუსტად ამ ტიპის მომაკვდავი ვარსკვლავების სიღრმეში ნუკლეოსინთეზის შედეგად ჩამოყალიბდა. მაგრამ რკინა არის ზღვარი; ეს არ შეიძლება გახდეს საწვავი ბირთვული შერწყმის ან დაშლის რეაქციებისათვის ნებისმიერ ტემპერატურაზე და წნევაზე, რადგან საჭიროა გარე ენერგიის შემოდინება როგორც მისი გახრწნისთვის, ასევე მასში დამატებითი ნუკლეონების დამატებისთვის. შედეგად, მასიური ვარსკვლავი თანდათან აგროვებს რკინის ბირთვს საკუთარ თავში, რომელსაც არ შეუძლია გახდეს საწვავი შემდგომი ბირთვული რეაქციებისათვის.

როგორც კი ბირთვში ტემპერატურა და წნევა გარკვეულ დონეს მიაღწევს, ელექტრონები იწყებენ ურთიერთქმედებას რკინის ბირთვების პროტონებთან, რის შედეგადაც ხდება ნეიტრონების წარმოქმნა. დროის მოკლე მონაკვეთში, ზოგი თეორეტიკოსის აზრით, წამებს დრო სჭირდება - თავისუფალი ელექტრონები ვარსკვლავის წინა ევოლუციის დროს იშლება რკინის ბირთვების პროტონში, ხოლო ვარსკვლავის ბირთვის მთელი ნივთიერება ნეიტრონების უწყვეტ წყობად იქცევა და გრავიტაციული კოლაფსის დროს სწრაფად იკუმშება. , მას შემდეგ, რაც დეგენერატირებული ელექტრონული გაზის საწინააღმდეგო წნევა ნულამდე ვარდება. ვარსკვლავის გარეთა გარსი, საიდანაც ნებისმიერი საყრდენი აკაკუნდება, ცენტრისკენ იშლება. ჩამონგრეული გარსის გარსის ნეიტრონულ ბირთვთან შეჯახების ენერგია იმდენად მაღალია, რომ ის დიდი სისწრაფით ახტება და ბირთვიდან ყველა მიმართულებით იფანტება - და ვარსკვლავი სიტყვასიტყვით თვალის დახუჭვაში სუპერნოვა ვარსკვლავები... რამდენიმე წამში, სუპერნოვას აფეთქების დროს, სივრცეში შეიძლება მეტი ენერგიის გამოყოფა, ვიდრე გალაქტიკის ყველა ვარსკვლავი ერთდროულად.

სუპერნოვას აფეთქების და დაახლოებით 10-30 მზის მასის მქონე ვარსკვლავებში კონვერტის გაფართოების შემდეგ, გრავიტაციული კოლაფსი განაგრძობს ნეიტრონული ვარსკვლავის წარმოქმნას, რომლის ნივთიერება იკუმშება მანამ, სანამ იგი თავს იგრძნობს გადაგვარებული ნეიტრონული წნევა -სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ახლა ნეიტრონებმა (ისევე როგორც ადრე ელექტრონებმა გააკეთეს) დაიწყეს წინააღმდეგობის გაწევა შემდგომი შეკუმშვისთვის, რაც მოითხოვს თვითონსაცხოვრებელი ფართი. ეს ჩვეულებრივ ხდება მაშინ, როდესაც ვარსკვლავი დიამეტრით აღწევს დაახლოებით 15 კმ. შედეგი არის სწრაფად მბრუნავი ნეიტრონული ვარსკვლავი, რომელიც ასხივებს ელექტრომაგნიტურ იმპულსებს ბრუნვის სიხშირეზე; ასეთ ვარსკვლავებს უწოდებენ პულსარები. დაბოლოს, თუ ვარსკვლავის ბირთვის მასა 30 მზის მასას გადააჭარბებს, ვერაფერი შეაჩერებს მის შემდგომ გრავიტაციულ კოლაფსს და სუპერნოვას აფეთქების შედეგად,

წყალბადის წვა გრძელი ეტაპია ვარსკვლავის ცხოვრებაში, რაც ასოცირდება წყალბადის თავდაპირველ სიჭარბესთან (მასა 70) და წყალბადის ჰელიუმად გადაქცევის მაღალ კალორიულობასთან, რაც არის დაახლოებით 70 ენერგია, რომელიც მიიღება წყალბადის ზედიზედ თერმობირთვული გარდაქმნების ჯაჭვში, ყველაზე მაღალი ენერგიის ელემენტად. ობლიგაციები თითო ნუკლეონზე (MeV / nucleon). ვარსკვლავების ფოტონის სიკაშკაშე ძირითადი თანმიმდევრობით, სადაც იწვის წყალბადს, როგორც წესი, ნაკლებია, ვიდრე ევოლუციის მომდევნო ეტაპებზე და მათი ნეიტრინოს სიკაშკაშე გაცილებით დაბალია, რადგან ცენტრალური ტემპერატურა არ აღემატება K. ამიტომ, გალაქტიკისა და სამყაროს ვარსკვლავების უმეტესობა მთავარი მიმდევრობის ვარსკვლავია.

ბირთვში წყალბადის დაწვის დასრულების შემდეგ, ვარსკვლავი გადადის მთავარი თანმიმდევრობის მარჯვნივ, ეფექტური ტემპერატურის - სიკაშკაშის დიაგრამაზე (ჰერცპრუნგ-რასელის დიაგრამა), მისი ეფექტური ტემპერატურა იკლებს და ვარსკვლავი წითელ გიგანტთა რეგიონში გადადის. ეს გამოწვეულია ენერგიის კონვექციური გადაცემით ფენიანი წყალბადის წყაროდან, რომელიც მდებარეობს უშუალოდ ჰელიუმის ბირთვთან. თვითონ ბირთვში გრავიტაციული კომპრესიის გამო ტემპერატურა თანდათან იზრდება და გ / სმ ტემპერატურაზე და სიმკვრივეში იწყება ჰელიუმის დაწვა. ( კომენტარი: რადგან ბუნებაში არ არის სტაბილური ელემენტები 5 და 8 ატომური ნომრებით, რეაქცია შეუძლებელია და ბერილიუმ -8 იშლება 2 ალფა ნაწილაკად

ჰელიუმის წვისას გრამზე ენერგიის გამოყოფა დაახლოებით მაგნიტუდის ბრძანებით ნაკლებია, ვიდრე წყალბადის წვისას. ამიტომ, ევოლუციის ამ ეტაპზე ვარსკვლავების სიცოცხლე და რაოდენობა გაცილებით ნაკლებია, ვიდრე მთავარი მიმდევრობის ვარსკვლავები. მაგრამ მათი მაღალი სიკაშკაშის გამო (წითელი გიგანტის ან სუპერგიგანტის ეტაპი), ეს ვარსკვლავები კარგად არის შესწავლილი.

ყველაზე მნიშვნელოვანი რეაქციაა - - პროცესი: სამი ალფა ნაწილაკის ჯამის ენერგია 7,28 მეგავატი მეტია, ვიდრე ნახშირბად -12 ბირთვის დანარჩენი ენერგია. ამიტომ, რეაქციის ეფექტურად წარმართვისთვის საჭიროა ნახშირბად -12 ბირთვის "შესაფერისი" ენერგიის დონე. ბირთვს ასეთი დონე აქვს (ენერგია 7,656 მეგავატი); ამიტომ, 3 რეაქცია ვარსკვლავებში რეზონანსული ხასიათისაა და შესაბამისად მიმდინარეობს საკმარისი სიჩქარით. ორი ალფა ნაწილაკი ქმნის კორტიკოსტეროიდულ ბირთვს:. სიცოცხლის ხანგრძლივობა დაახლოებით c არის, მაგრამ არსებობს ალფა ნაწილაკის დამაგრების შესაძლებლობა, რომ წარმოიქმნას ნახშირბად -12 ბირთვი:. მას შემდეგ, რაც აღგზნება ხდება წყვილის შექმნით და არა ფოტონით ამ დონიდან ფოტონის გადასვლა აკრძალულია შერჩევის წესებით:. გაითვალისწინეთ, რომ შედეგად მიღებული ატომი ძირითადად დაუყოვნებლივ "იშლება" Be და He და ბოლოს 3 ალფა ნაწილაკებად და მხოლოდ ერთ შემთხვევაში 2500-დან ხდება მიწის დონეზე გადასვლა, წყვილის მიერ გატარებული 7,65 MeV ენერგიის გამოყოფით.

შემდგომი რეაქციის სიჩქარე

მკაცრად არის დამოკიდებული ტემპერატურაზე (განისაზღვრება ვარსკვლავის მასით), ამიტომ ჰელიუმის წვის საბოლოო შედეგი მასიური ვარსკვლავებში არის ნახშირბადის, ნახშირბადის ჟანგბადის ან წმინდა ჟანგბადის ბირთვის წარმოქმნა.

მაღალ ტემპერატურაზე ვარსკვლავის ცენტრალურ რაიონებში მასიური ვარსკვლავების ევოლუციის შემდგომ ეტაპებზე ხდება მძიმე ბირთვების პირდაპირი შერწყმის რეაქციები. წვის რეაქციებში ენერგიის გამოყოფა შედარებულია β- რეაქციაში ენერგიის გამოყოფასთან, თუმცა ძლიერი ნეიტრინოვანი გამოსხივება მაღალი ტემპერატურის გამო (K) ვარსკვლავს ამ ეტაპზე სიცოცხლის ხანგრძლივობას ბევრად უფრო მოკლეა, ვიდრე ჰელიუმის დაწვის დრო. ასეთი ვარსკვლავების გამოვლენის ალბათობა ძალიან მცირეა და ამჟამად არ არსებობს ვარსკვლავის მშვიდი მდგომარეობის დამაჯერებელი იდენტიფიკაცია, რომელიც ენერგიას გამოყოფს წვის ან უფრო მძიმე ელემენტების გამო.

ფიგურა: 7.1 22-ის საწყისი მასის მქონე ვარსკვლავის ევოლუციის გაანგარიშება დროის მიხედვით, ბირთვში წყალბადის ანთების მომენტიდან დაშლის დაწყებამდე. დრო (ლოგარითმული მასშტაბით) ითვლება დაშლის დაწყების მომენტიდან. ორდინატი არის მასა მზის ერთეულებში, იზომება ცენტრიდან. აღინიშნება სხვადასხვა ელემენტის თერმობირთვული წვის ეტაპები (ფენიანი წყაროების ჩათვლით). ფერი მიუთითებს გათბობის (ლურჯი) და ნეიტრინოს გაგრილების ინტენსივობაზე (მეწამული). დაჩრდილული ადგილები მიუთითებს ვარსკვლავის კონვექციურად არასტაბილურ რეგიონებზე. გამოთვლები Heger A., \u200b\u200bWoosley S. (ნახაზი Langanke K., Martinez-Pinedo G., 2002, nucl-th / 0203071 მიმოხილვით)

ვარსკვლავები: მათი დაბადება, სიცოცხლე და სიკვდილი [მესამე გამოცემა, შესწორებული] შკლოვსკი იოსიფ სამუილოვიჩი

თავი 12 ვარსკვლავის ევოლუცია

თავი 12 ვარსკვლავის ევოლუცია

როგორც მე -6 თავში უკვე აღინიშნა, ვარსკვლავების აბსოლუტური უმრავლესობა ძალიან ნელა ცვლის თავის მთავარ მახასიათებლებს (სიკაშკაშე, რადიუსს). ნებისმიერ მომენტში, ისინი შეიძლება ჩაითვალოს წონასწორობის მდგომარეობაში - გარემოება, რომელიც ჩვენ ფართოდ გამოვიყენეთ ვარსკვლავური ინტერიერის ბუნების გასარკვევად. მაგრამ ცვლილებების შენელება არ ნიშნავს მათ არარსებობას. ეს ყველაფერი ეხება დროის განაწილება ევოლუცია, რაც აბსოლუტურად გარდაუვალი უნდა იყოს ვარსკვლავებისთვის. მისი ყველაზე ზოგადი ფორმით, ვარსკვლავის ევოლუციის პრობლემა შეიძლება ჩამოყალიბდეს შემდეგნაირად. ვთქვათ, რომ არსებობს ვარსკვლავი მოცემული მასით და რადიუსით. გარდა ამისა, ცნობილია მისი საწყისი ქიმიური შემადგენლობა, რომელიც მუდმივად ჩაითვლება ვარსკვლავის მთლიანი მოცულობით. შემდეგ მისი სიკაშკაშე გამომდინარეობს ვარსკვლავის მოდელის გაანგარიშებიდან. ევოლუციის დროს, ვარსკვლავის ქიმიური შემადგენლობა აუცილებლად უნდა შეიცვალოს, რადგან თერმობირთვული რეაქციების გამო, რომლებიც ხელს უწყობენ მის სიკაშკაშეს, წყალბადის შემცველობა შეუქცევადად იკლებს დროთა განმავლობაში. გარდა ამისა, ვარსკვლავის ქიმიური შემადგენლობა შეწყვეტს ერთგვაროვნებას. თუ მის ცენტრალურ ნაწილში წყალბადის პროცენტული წილი მკვეთრად შემცირდება, მაშინ პერიფერიაზე ის პრაქტიკულად უცვლელი დარჩება. მაგრამ ეს ნიშნავს, რომ ვარსკვლავი ვითარდება, რაც ასოცირდება მისი ბირთვული საწვავის "გადაწვასთან", თავად ვარსკვლავის მოდელი და შესაბამისად მისი სტრუქტურა უნდა შეიცვალოს. მოსალოდნელია სიკაშკაშის, რადიუსის, ზედაპირის ტემპერატურის ცვლილებები. ასეთი სერიოზული ცვლილებების შედეგად, ვარსკვლავი თანდათან შეიცვლის ადგილს ჰერცპრუნგის - რასელის დიაგრამაზე. უნდა წარმოიდგინოთ, რომ ამ დიაგრამაზე ის აღწერს გარკვეულ ტრაექტორიას ან, როგორც იტყვიან, "ტრეკს".

ვარსკვლავური ევოლუციის პრობლემა, უდავოდ, ასტრონომიის ერთ-ერთი ფუნდამენტური პრობლემაა. არსებითად, კითხვა ის არის, თუ როგორ იბადებიან და იღუპებიან ვარსკვლავები. სწორედ ამ პრობლემას ეძღვნება ეს წიგნი. ეს პრობლემა, თავისი ბუნებით, არის ინტეგრირებული... იგი წყდება ასტრონომიის სხვადასხვა დარგის წარმომადგენლების - დამკვირვებლებისა და თეორეტიკოსების მიზანმიმართული კვლევით. ვარსკვლავების შესწავლის შემდეგ, შეუძლებელია ერთბაშად გითხრა, რომელ მათგანს აქვს გენეტიკური კავშირი. ზოგადად, ეს პრობლემა ძალიან რთული აღმოჩნდა და რამდენიმე ათწლეულის განმავლობაში საერთოდ არ იძლეოდა თავს გადაწყვეტისთვის. უფრო მეტიც, შედარებით ცოტა ხნის წინ, კვლევითი ძალისხმევა ხშირად მიდიოდა სრულიად არასწორი მიმართულებით. მაგალითად, ჰერცპრუნგ-რასელის დიაგრამაში მთავარი თანმიმდევრობის არსებობამ მრავალი შთაგონებული მკვლევარი "შთააგონა" იმის წარმოდგენაში, რომ ვარსკვლავები ვითარდება ამ დიაგრამაზე ცხელი ლურჯი გიგანტებიდან წითელ ჯუჯებამდე. მაგრამ რადგან არსებობს თანაფარდობა "მასა - სიკაშკაშე", რომლის მიხედვითაც მდებარეობს ვარსკვლავების მასა გასწვრივ ძირითადი თანმიმდევრობა მუდმივად უნდა შემცირდეს, ზემოხსენებული მკვლევარები ჯიუტად თვლიდნენ, რომ ვარსკვლავების ევოლუციას მითითებული მიმართულებით უნდა ახლდეს მათი მასის უწყვეტი და, მით უმეტეს, ძალზე მნიშვნელოვანი დაკარგვა.

ეს ყველაფერი არასწორი აღმოჩნდა. თანდათანობით ნათელი გახდა ვარსკვლავების ევოლუციის ბილიკების საკითხი, თუმცა პრობლემის ინდივიდუალური დეტალები ჯერ კიდევ შორსაა გადაჭრის. განსაკუთრებული დამსახურებაა ვარსკვლავური ევოლუციის პროცესის გაგებაში ეკუთვნის თეორიულ ასტროფიზიკოსებს, ვარსკვლავების შინაგანი სტრუქტურის სპეციალისტებს და უპირველეს ყოვლისა ამერიკელ მეცნიერს მ. შვარცშილდსა და მის სკოლას.

ამ წიგნის პირველი ნაწილის ბოლოს განიხილეს ვარსკვლავების ევოლუციის ადრეული ეტაპი, რომელიც დაკავშირებულია ვარსკვლავთშორისი საშუალებიდან მათი კონდენსაციის პროცესთან. სინამდვილეში, აქ საქმე ეხებოდა არა მხოლოდ ვარსკვლავებს, არამედ მათ პროტო ვარსკვლავები... ეს უკანასკნელი, მუდმივად იკუმშება მიზიდულობის მოქმედების ქვეშ, სულ უფრო კომპაქტურ ობიექტებად იქცევა. ამ შემთხვევაში, მათი ნაწლავების ტემპერატურა მუდმივად იზრდება (იხ. ფორმულა (6.2)), სანამ არ გახდება რამდენიმე მილიონი კელვინი. ამ ტემპერატურაზე, პროსტრების ცენტრალურ რეგიონებში, "ჩართულია" პირველი თერმობირთვული რეაქციები სინათლის ბირთვებზე (დეიტერიუმი, ლითიუმი, ბერილიუმი, ბორი), რომელშიც "კულონის ბარიერი" შედარებით დაბალია. როდესაც ეს რეაქციები მოხდება, პროტოვარსკვლავის შეკუმშვა შენელდება. ამასთან, მსუბუქი ბირთვები საკმაოდ სწრაფად „დაიწვა”, რადგან მათი სიმრავლე მცირეა, ხოლო პროტოვარის შეკუმშვა გაგრძელდება თითქმის იგივე სიჩქარით (იხ. განტოლება (3.6) წიგნის პირველ ნაწილში), პროტოვარსკვლავი „სტაბილურია”, ანუ შეჩერდება შეკუმშვა, მხოლოდ მას შემდეგ, რაც მის ცენტრალურ ნაწილში ტემპერატურა იმდენად მოიმატებს, რომ პროტონის – პროტონის ან ნახშირბად – აზოტის რეაქციები „ირთვება“. იგი მიიღებს წონასწორობის კონფიგურაციას საკუთარი სიმძიმის ძალების მოქმედებით და გაზის წნევის სხვაობაში, რაც თითქმის ზუსტად ანაზღაურებს ერთმანეთს (იხ. § 6). მკაცრად რომ ვთქვათ, ამ წუთიდან პროტოსტარი ხდება ვარსკვლავი. ახალგაზრდა ვარსკვლავი თავის ადგილზე "ზის" სადღაც მთავარ თანმიმდევრობით. მისი ზუსტი ადგილი მთავარ თანმიმდევრობაზე განისაზღვრება პროტოვარსკვლავის საწყისი მასის მნიშვნელობით. ამ მიმდევრობის ზედა ნაწილზე მასიური პროტოვარსკვლავები "დაეშვებიან", ქვედა ნაწილში შედარებით მცირე მასის (მზის მასაზე ნაკლები) პროტოვარსკვლავები "დაეშვებიან". ამრიგად, პროტოვარსკვლავები განუწყვეტლივ "შედიან" მთავარ მიმდევრობაში მთელ სიგრძეზე, ასე ვთქვათ, "ფართო ფრონტით".

ვარსკვლავური ევოლუციის "პროტოტელარული" ეტაპი საკმაოდ ხანმოკლეა. ყველაზე მასიური ვარსკვლავები ამ ეტაპს მხოლოდ რამდენიმე ასეული ათასი წლის განმავლობაში გადიან. ამიტომ გასაკვირი არ არის, რომ გალაქტიკაში ასეთი ვარსკვლავების რაოდენობა მცირეა. ამიტომ, მათი დაკვირვება არც ისე ადვილია, მით უმეტეს, თუ გაითვალისწინებთ, რომ ის ადგილები, სადაც ხდება ვარსკვლავის წარმოქმნის პროცესი, როგორც წესი, ჩაფლულია მტვრის ღრუბლებში, რომლებიც შუქს ითვისებენ. მას შემდეგ, რაც ისინი "დარეგისტრირდებიან თავიანთ მუდმივ არეალზე" ჰერცპრუნგ-რასელის დიაგრამის მთავარ თანმიმდევრობაზე, სიტუაცია მკვეთრად შეიცვლება. ძალიან დიდი ხნის განმავლობაში ისინი დიაგრამის ამ ნაწილზე იქნებიან, თითქმის არ განიცდიან თვისებებს. ამიტომ, ვარსკვლავების უმეტესობა შეინიშნება მითითებული თანმიმდევრობით.

ვარსკვლავის მოდელების სტრუქტურა, როდესაც ის შედარებით ცოტა ხნის წინ "დაჯდა" მთავარ თანმიმდევრობაზე, განისაზღვრება მოდელის მიხედვით, რომლის თანახმადაც მისი ქიმიური შემადგენლობა იგივეა მთლიანი მოცულობით ("ერთგვაროვანი მოდელი"; იხ. ნახ. 11.1, 11.2). წყალბადის "დაწვის" დროს, ვარსკვლავის მდგომარეობა შეიცვლება ძალიან ნელა, მაგრამ სტაბილურად, რის შედეგადაც ვარსკვლავი წარმოადგენს წერტილს, რომელიც აღწერს ჰერცპპრუნგ-რასელის დიაგრამაზე გარკვეულ "ტრასას". ვარსკვლავის მდგომარეობის შეცვლის ხასიათი არსებითად დამოკიდებულია იმაზე, ირევა თუ არა მატერია მის შინაგანში. მეორე შემთხვევაში, როგორც წინა ნაწილის ზოგიერთი მოდელისთვის ვნახეთ, ვარსკვლავის ცენტრალურ რეგიონში, წყალბადის სიმრავლე ბირთვული რეაქციების გამო შესამჩნევად იკლებს, ვიდრე პერიფერიაზე. ასეთი ვარსკვლავის აღწერა მხოლოდ ჰომოგენური მოდელის საშუალებით შეიძლება. ვარსკვლავური ევოლუციის კიდევ ერთი გზაა შესაძლებელი: შერევა ხდება ვარსკვლავის მთელ მოცულობაში, რომელიც ამ მიზეზით ყოველთვის ინარჩუნებს "ერთგვაროვან" ქიმიურ შემადგენლობას, თუმცა წყალბადის შემცველობა დროთა განმავლობაში განუწყვეტლივ იკლებს. წინასწარ შეუძლებელი იყო იმის თქმა, თუ ამ შესაძლებლობებიდან რომელი ხასიათდება ბუნებაში. რა თქმა უნდა, ვარსკვლავების კონვექციურ ზონებში ყოველთვის ხდება მატერიის ინტენსიური შერევა და ამ ზონებში ქიმიური შემადგენლობა მუდმივი უნდა იყოს. ვარსკვლავების იმ რეგიონებისთვისაც კი, სადაც სხივური ენერგიის გადაცემა დომინირებს, სავსებით შესაძლებელია მატერიის შერევაც. ბოლოს და ბოლოს, ვერასოდეს გამოვრიცხავთ დიდი მასის სისტემურ საკმაოდ ნელა მოძრაობას დაბალი სიჩქარით, რაც შერევას გამოიწვევს. ასეთი მოძრაობები შეიძლება წარმოიშვას ვარსკვლავის ბრუნვის ზოგიერთი მახასიათებლის გამო.

ვარსკვლავის გათვლილი მოდელები, რომლებშიც ქიმიური შემადგენლობა და არაადამიანობის საზომი სისტემატურად იცვლება მუდმივ მასაზე, ქმნიან ე.წ. "ევოლუციურ მიმდევრობას". ჰერცპრუნგის - რასელის დიაგრამაზე ვარსკვლავის ევოლუციური თანმიმდევრობის სხვადასხვა მოდელის შესაბამისი წერტილების შედგენა, ამ დიაგრამაზე მისი თეორიული კვალის მოპოვებაა შესაძლებელი. აღმოჩნდება, რომ თუ ვარსკვლავის ევოლუციას თან ახლავს მისი მატერიის სრული შერევა, კვალს მიმართავს ძირითადი თანმიმდევრობიდან მარცხნივ... პირიქით, თეორიული ევოლუციური ტრეკები არაერთგვაროვანი მოდელებისათვის (ანუ სრული შერევის არარსებობის შემთხვევაში) ყოველთვის მიჰყავს ვარსკვლავს მართალი მთავარი მიმდევრობიდან. ვარსკვლავური ევოლუციის ორი თეორიულად გათვლილი გზიდან რომელია სწორი? მოგეხსენებათ, სიმართლის კრიტერიუმი პრაქტიკაა. ასტრონომიაში პრაქტიკა არის დაკვირვების შედეგები. მოდით გადავხედოთ ჰერცპრუნგს - რასელის დიაგრამა ვარსკვლავური მტევნების ნახატზე. 1.6, 1.7 და 1.8. ჩვენ ვერ ვხვდებით ვარსკვლავებს ზემოთ და მარცხენა მთავარი მიმდევრობიდან. მაგრამ ბევრი ვარსკვლავია მარჯვნივ მისგან არიან წითელი გიგანტები და ქვეგანწყობილები. ამიტომ, ჩვენ შეგვიძლია განვიხილოთ, რომ ასეთი ვარსკვლავები ევოლუციის დროს ტოვებენ მთავარ მიმდევრობას, რასაც არ ახლავს მატერიის სრული შერევა მათ ინტერიერში. წითელი გიგანტების ბუნების ახსნა ვარსკვლავური ევოლუციის თეორიის ერთ-ერთი უდიდესი მიღწევაა [30]. წითელი გიგანტების არსებობა ნიშნავს, რომ ვარსკვლავების ევოლუციას, როგორც წესი, არ ახლავს მატერიის მთლიანი მოცულობის შერევა. გამოთვლები აჩვენებს, რომ ვარსკვლავი ვითარდება, მისი კონვექციური ბირთვის ზომა და მასა მუდმივად იკლებს [31].

ცხადია, ვარსკვლავური მოდელების ევოლუციური თანმიმდევრობა თავისთავად ჯერ კიდევ არაფერს ამბობს ტემპი ვარსკვლავური ევოლუცია. ევოლუციური ქრონოლოგიის მიღება შესაძლებელია ვარსკვლავის მოდელების ევოლუციური თანმიმდევრობის სხვადასხვა წევრის ქიმიური შემადგენლობის ცვლილების ანალიზით. შესაძლებელია განისაზღვროს წყალბადის საშუალო საშუალო შემცველობა ვარსკვლავში, "შეწონილი" მისი მოცულობით. ჩვენ აღვნიშნავთ ამ საშუალო შინაარსს X... შემდეგ, ცხადია, დროში შეიცვალა რაოდენობა X განსაზღვრავს ვარსკვლავის სიკაშკაშეს, ვინაიდან ის პროპორციულია თერმობირთვული ენერგიის რაოდენობისა, რომელიც წამში გამოიყოფა ვარსკვლავში. ამიტომ, შეგიძლიათ დაწეროთ:

(12.1)

ენერგიის რაოდენობა, რომელიც გამოიყოფა ერთი გრამი მატერიის ბირთვული ტრანსფორმაციის დროს, სიმბოლო

ნიშნავს ღირებულების ცვლილებას X ერთ წამში. ვარსკვლავის ასაკი შეგვიძლია განვსაზღვროთ, როგორც დროის გასული დრო, როდესაც იგი "დაჯდა" მთავარ თანმიმდევრობაზე, ანუ მის შინაგანში დაიწყო ბირთვული წყალბადის რეაქციები. თუ ევოლუციური თანმიმდევრობის სხვადასხვა წევრისთვის ცნობილია შუქნიშანი და წყალბადის საშუალო შემცველობა X, მაშინ ძნელი არ არის (12.1) განტოლებიდან ვიპოვოთ ვარსკვლავის გარკვეული მოდელის ასაკი მისი ევოლუციური თანმიმდევრობით. ვინც იცის უმაღლესი მათემატიკის საფუძვლები, მიხვდება, რომ (12.1) განტოლებიდან, რომელიც არის მარტივი დიფერენციალური განტოლება, ვარსკვლავის ასაკი

განისაზღვრება, როგორც ინტეგრალი

დროის ინტერვალების შეჯამება

12, აშკარად მივიღებთ დროის ინტერვალს

გავიდა ვარსკვლავის ევოლუციის დასაწყისიდან. სწორედ ეს გარემოება გამოიხატება ფორმულით (12.2).

ნახ. 12.1 გვიჩვენებს თეორიულად გამოთვლილ ევოლუციურ კვალს შედარებით მასიური ვარსკვლავებისთვის. ისინი თავიანთ ევოლუციას იწყებენ ძირითადი თანმიმდევრობის ქვედა ზღვარზე. წყალბადის დაწვისთანავე, ასეთი ვარსკვლავები თავიანთ კვალზე მოძრაობენ ზოგადი მიმართულებით გადაღმა ძირითადი თანმიმდევრობა, მის ფარგლებს გარეთ გასვლის გარეშე (ანუ, დარჩება მის სიგანეზე). ევოლუციის ეს ეტაპი, რომელიც დაკავშირებულია მთავარ თანმიმდევრობით ვარსკვლავების არსებობასთან, ყველაზე გრძელია. როდესაც ასეთი ვარსკვლავის ბირთვში წყალბადის შემცველობა 1% -თან მიახლოვდება, ევოლუციის სიჩქარე დაჩქარდება. ენერგიის გამოყოფის საჭირო დონეზე შესანარჩუნებლად წყალბადის "საწვავის" მკვეთრად შემცირებული შემცველობით, აუცილებელია ბირთვული ტემპერატურის გაზრდა, როგორც "კომპენსაცია". აქ, ისევე როგორც ბევრ სხვა შემთხვევაში, ვარსკვლავი თავად არეგულირებს მის სტრუქტურას (იხ. § 6). ძირითადი ტემპერატურის ზრდა მიიღწევა შეკუმშვა ვარსკვლავები მთლიანობაში. ამ მიზეზით, ევოლუციური კვანძები მკვეთრად მარცხნივ უხვევენ, ანუ ვარსკვლავის ზედაპირის ტემპერატურა იზრდება. ძალიან მალე, ვარსკვლავის შეკუმშვა წყდება, რადგან მის ბირთვში წყალბადის მთელი ნაწილი დაიწვა. მაგრამ ბირთვული რეაქციების ახალი არეალი "ირთვება" - თხელი გარსი უკვე "მკვდარი" (თუმცა ძალიან ცხელი) ბირთვის გარშემო. ვარსკვლავის შემდგომი ევოლუციის შედეგად, ეს კონვერტი უფრო და უფრო შორს მოძრაობს ვარსკვლავის ცენტრიდან, რითაც იზრდება "დამწვარი" ჰელიუმის ბირთვის მასა. ამავდროულად, მოხდება ამ ბირთვის შეკუმშვისა და მისი გათბობის პროცესი. ამასთან, ამ შემთხვევაში, ასეთი ვარსკვლავის გარეთა შრეები სწრაფად და ძალიან ძლიერად იწყებს შეშუპებას. ეს ნიშნავს, რომ ზედაპირის ტემპერატურა მნიშვნელოვნად იკლებს ოდნავ შეცვლილი ნაკადის დროს. მისი ევოლუციური ბილიკი მკვეთრად მოუხვია მარჯვნივ და ვარსკვლავი იძენს წითელი სუპერგიგანტის ყველა მახასიათებელს. მას შემდეგ, რაც შეკუმშვის შეწყვეტის შემდეგ ვარსკვლავი ამ მდგომარეობას საკმაოდ სწრაფად უახლოვდება, ჰერცპპრუნგის - რასელის დიაგრამაზე თითქმის არ არსებობს ვარსკვლავები, რომლებიც ავსებენ უფსკრულს მთავარ მიმდევრობასა და გიგანტების და სუპერდიგანტების ტოტს შორის. ეს ნათლად ჩანს ღია გროვებისთვის აშენებულ ასეთ დიაგრამებში (იხ. ნახ. 1.8). წითელი სუპერგიგანტების შემდგომი ბედი ჯერ კიდევ კარგად არ არის გასაგები. ამ მნიშვნელოვან საკითხს დავუბრუნდებით შემდეგ განყოფილებაში. ბირთვი შეიძლება გაცხელდეს ძალიან მაღალ ტემპერატურაზე, ასობით მილიონი კელვინის ბრძანებით. ასეთ ტემპერატურაზე ჰელიუმის სამმაგი რეაქცია "ირთვება" (იხ. § 8). ამ რეაქციის დროს გამოყოფილი ენერგია აჩერებს ბირთვის შემდგომ შეკუმშვას. ამის შემდეგ, ბირთვი ოდნავ გაფართოვდება, ხოლო ვარსკვლავის რადიუსი შემცირდება. ვარსკვლავი გახდება უფრო ცხელი და გადავა მარცხნივ ჰერცპრუნგ-რასელის დიაგრამაზე.

ქვედა მასის მქონე ვარსკვლავების ევოლუცია გარკვეულწილად განსხვავებულად მიმდინარეობს, მაგალითად, მ

1, 5მ

გაითვალისწინეთ, რომ ვარსკვლავების ევოლუცია, რომელთა მასა მზის მასაზე ნაკლებია, ზოგადად არასათანადო გასათვალისწინებელია, რადგან ძირითადი თანმიმდევრობით მათი ყოფნის დრო აჭარბებს გალაქტიკის ასაკს. ეს გარემოება დაბალი მასის ვარსკვლავების ევოლუციის პრობლემას "უინტერესო" ან, უკეთესად რომ ვთქვათ, "არა აქტუალურს" ხდის. ჩვენ მხოლოდ აღვნიშნავთ, რომ დაბალი მასის მქონე ვარსკვლავები (ნაკლებია

0, 3 მზის) რჩება მთლიანად "კონვექციური" მაშინაც კი, როდესაც ისინი მთავარ თანმიმდევრობით არიან. ისინი არასდროს ქმნიან "გასხივოსნებულ" ბირთვს. ეს ტენდენცია აშკარად ჩანს პროტოვარსკვლავების ევოლუციის შემთხვევაში (იხ. § 5). თუ ამ უკანასკნელის მასა შედარებით დიდია, მანათობელი ბირთვი წარმოიქმნება მანამდე, სანამ პროტოვარსკვლავი მთავარ თანმიმდევრობაზე "იჯდება". დაბალი მასის ობიექტები, როგორც პროტოტელის, ისე ვარსკვლავის ეტაპზე, მთლიანად კონვექციური რჩება. ასეთ ვარსკვლავებში, ტემპერატურა ცენტრში არ არის საკმარისად მაღალი, რომ პროტონ-პროტონის ციკლი სრულად იმუშაოს. იგი წყდება იზოტოპის 3 მან წარმოქმნით და "ნორმალური" 4 მას სინთეზირება აღარ ხდება. 10 მილიარდი წლის განმავლობაში (რაც ახლოსაა ამ ტიპის უძველესი ვარსკვლავების ასაკთან), წყალბადის 1% გადაიქცევა 3 არა. შესაბამისად, მოსალოდნელია, რომ 3 ჰემეტრის სიმრავლე 1 H– ს მიმართ ანომალურად მაღალი იქნება - დაახლოებით 3%. სამწუხაროდ, თეორიის ამ პროგნოზის შემოწმება დაკვირვებით ჯერ არ არის შესაძლებელი. ასეთი დაბალი მასის მქონე ვარსკვლავებია წითელი ჯუჯები, რომელთა ზედაპირის ტემპერატურა სრულიად არასაკმარისია ოპტიკური რეგიონის ჰელიუმის ხაზების გასაღვივებლად. პრინციპში, სპექტრის ულტრაიისფერ შორეულ ნაწილში, რეზონანსის შთანთქმის ხაზების დაკვირვება შესაძლებელია სარაკეტო ასტრონომიის მეთოდებით. ამასთან, უწყვეტი სპექტრის უკიდურესი სისუსტე გამორიცხავს ამ პრობლემურ შესაძლებლობასაც კი. ამასთან, უნდა აღინიშნოს, რომ მნიშვნელოვანი, თუ არა წითელი ჯუჯების უმეტესობა, არის მოციმციმე UV Ceti ტიპის ვარსკვლავები (იხ. § 1). ასეთ გრილ ჯუჯა ვარსკვლავებში სწრაფად გამეორების ატმოსფეროს ფენომენი უდავოდ უკავშირდება კონვექციას, რომელიც მთელ მათ მოცულობას შთანთქავს. ემისიის ხაზები შეინიშნება აფეთქებების დროს. იქნებ შესაძლებელი იყოს ხაზების დაკვირვება 3 არა ამ ვარსკვლავებში? თუ პროტოვარსკვლავის მასა 0-ზე ნაკლებია , 08მ

მის ინტერიერში ტემპერატურა იმდენად დაბალია, რომ თერმობირთვული რეაქციები ვერ შეაჩერებს შეკუმშვას ძირითადი თანმიმდევრობის ეტაპზე. ასეთი ვარსკვლავები განუწყვეტლივ იკუმშებიან მანამ, სანამ არ გახდებიან თეთრი ჯუჯები (უფრო სწორედ, გადაგვარებული წითელი ჯუჯები). თუმცა, დავუბრუნდეთ უფრო მასიური ვარსკვლავების ევოლუციას.

ნახ. 12.2 გვიჩვენებს ვარსკვლავის ევოლუციურ კვალს, რომლის მასა 5-ის ტოლია მ

კომპიუტერის გამოყენებით ჩატარებული ყველაზე დეტალური გათვლებით. ამ ტრასაზე ციფრები მიუთითებს ვარსკვლავის ევოლუციის დამახასიათებელ ეტაპებზე. ფიგურის განმარტება მიუთითებს ევოლუციის თითოეული ეტაპის დროზე. აქ მხოლოდ იმას აღვნიშნავთ, რომ ევოლუციური ტრასის 1-2 მონაკვეთი შეესაბამება მთავარ თანმიმდევრობას, 6-7 განყოფილება შეესაბამება წითელი გიგანტის ეტაპს. სიკაშკაშის საინტერესო შემცირება 5-6 რეგიონში, რაც დაკავშირებულია ვარსკვლავის "შეშუპებისთვის" ენერგიის ხარჯვასთან. ნახ. 12.3 მსგავსი თეორიულად გათვლილი ტრეკები მოცემულია სხვადასხვა მასის ვარსკვლავებისთვის. ევოლუციის სხვადასხვა ფაზის აღმნიშვნელ ციფრებს იგივე მნიშვნელობა აქვს, როგორც ნახ. 12.2.

ფიგურა: 12.2:5 მასის მქონე ვარსკვლავის ევოლუციური ტრასა მ , (1-2) - წყალბადის წვა კონვექციულ ბირთვში, 6 , 44 10 7 წლის; (2-3) - ვარსკვლავის სრული შეკუმშვა, 2 , 2 10 6 წლის; (3-4) - წყალბადის ანთება შრის ფენაში, 1 , 4 10 5 წელი; (4-5) - წყალბადის წვა სქელ ფენად, 1 , 2 10 6 წლის; (5-6) - კონვექციური გარსის გაფართოება, 8 10 5 წელი; (6-7) - წითელი გიგანტური ფაზა, 5 10 5 წელი; (7-8) - ჰელიუმის ანთება ბირთვში, 6 10 6 წლის; (8-9) - კონვექციური გარსის გაუჩინარება, 10 6 წელი; (9-10) - ჰელიუმის წვა ბირთვში, 9 10 6 წლის; (10-11) - კონვექციური გარსის საშუალო გაფართოება, 10 6 წელი; (11-12) - ბირთვის შეკუმშვა ჰელიუმის დაწვისას; (12-13-14) - ფენოვანი ჰელიუმის წყარო; (14-?) - ნეიტრინოს დანაკარგები, წითელი სუპერგანწყობილი.

ნახაზზე გამოსახული ევოლუციური კვალის მარტივი განხილვიდან. 12.3, აქედან გამომდინარეობს, რომ მეტნაკლებად მასიური ვარსკვლავები ტოვებენ მთავარ მიმდევრობას საკმაოდ "გრაგნილი" გზით, ჰერცპრუნგ-რასელის დიაგრამაზე ქმნიან გიგანტების ტოტს. დაბალი მასის მქონე ვარსკვლავების სიკაშკაშის ძალიან სწრაფი ზრდა დამახასიათებელია, რადგან ისინი წითელი გიგანტებისკენ ვითარდებიან. ასეთი ვარსკვლავების ევოლუციის განსხვავება უფრო მასიურთან შედარებით არის ის, რომ პირველი ქმნის ძალიან მკვრივ, გადაგვარებულ ბირთვს. ასეთ ბირთვს, დეგენერაციული გაზის მაღალი წნევის გამო (იხ. სექ. 10), შეუძლია "შეაჩეროს" ზემოთ მდებარე ვარსკვლავის ფენების წონა. იგი თითქმის არ შემცირდება და, შესაბამისად, ძალიან ცხელა. ამიტომ, თუ ჰელიუმის "სამმაგი" რეაქცია ჩართულია, ეს ბევრად გვიან იქნება. ფიზიკური პირობების გარდა, ცენტრის მახლობლად მდებარე რეგიონში, ასეთი ვარსკვლავების სტრუქტურა უფრო მასიური ვარსკვლავების მსგავსი იქნება. შესაბამისად, ცენტრალურ რეგიონში წყალბადის დამწვრობის შემდეგ მათ ევოლუციას თან ახლავს გარეთა გარსის „შეშუპება“, რაც მათ კვალს წითელი გიგანტების რეგიონში მიჰყავს. ამასთან, უფრო მასიური სუპერდიგანტებისგან განსხვავებით, მათი ბირთვები შედგება ძალიან მკვრივი დეგენერაციული გაზისგან (იხ. დიაგრამა ნახ. ნახ. 11.4).

ამ ნაწილში განვითარებული ვარსკვლავური ევოლუციის თეორიის ალბათ ყველაზე გამორჩეული მიღწევაა ჰერცპრუნგის - რასელის დიაგრამის ყველა მახასიათებლის ახსნა ვარსკვლავური გროვებისთვის. ამ დიაგრამების აღწერილობა უკვე მოცემულია §1 – ში. როგორც უკვე აღვნიშნეთ ზემოთ მოცემულ ნაწილში, მოცემული მტევნის ყველა ვარსკვლავის ასაკი უნდა ჩაითვალოს იგივე. ამ ვარსკვლავების საწყისი ქიმიური შემადგენლობაც იგივე უნდა იყოს. ყოველივე ამის შემდეგ, ისინი ყველა წარმოიქმნება ვარსკვლავთშორისი საშუალო - გაზის მტვრის კომპლექსის ერთი და იგივე (თუმცა საკმაოდ დიდი) აგრეგატისგან. სხვადასხვა ვარსკვლავური მტევანი ერთმანეთისგან, პირველ რიგში, ასაკით უნდა განსხვავდებოდეს და გარდა ამისა, გლობულური მტევნების საწყისი ქიმიური შემადგენლობა მკვეთრად უნდა განსხვავდებოდეს ღია მტევნების შემადგენლობისგან.

ის ხაზები, რომელთა გასწვრივ განლაგებულია მტევნის ვარსკვლავები ჰერცპრუნგში - რასელის დიაგრამა არანაირად არ ნიშნავს მათ ევოლუციურ კვალს. ეს ხაზები არის წერტილების ლოკუსი მითითებულ დიაგრამაზე, სადაც აქვთ სხვადასხვა მასის ვარსკვლავები იგივე ასაკი... თუ გვსურს ვარსკვლავების ევოლუციის თეორია შევადაროთ დაკვირვების შედეგებს, უპირველეს ყოვლისა აუცილებელია სხვადასხვა მასის და იგივე ქიმიური შემადგენლობის ვარსკვლავებისთვის თეორიულად "ერთი და იგივე ასაკის ხაზების" აგება. ვარსკვლავის ასაკი მისი ევოლუციის სხვადასხვა ეტაპზე შეიძლება განისაზღვროს ფორმულის გამოყენებით (12.3). ამ შემთხვევაში საჭიროა სურათზე ნაჩვენები ტიპის ვარსკვლავური ევოლუციის თეორიული ტრეკების გამოყენება. 12.3. ნახ. 12.4 გვიჩვენებს გამოთვლების შედეგებს რვა ვარსკვლავისთვის, რომელთა მასა 5,6 – დან 2,5 მზის მასამდე მერყეობს. თითოეული ამ ვარსკვლავის ევოლუციურ კვალზე აღინიშნება პოზიციის წერტილები, რომლებსაც შესაბამისი ვარსკვლავები მიიღებენ ასი, ორას, ოთხას რვაასი მილიონი წლის განმავლობაში ძირითადი თანმიმდევრობის ქვედა კიდეზე თავდაპირველი მდგომარეობიდან. სხვადასხვა ვარსკვლავების შესაბამისი წერტილების გავლით მრუდები არის "იმავე ასაკის მოსახვევები". ჩვენს შემთხვევაში, გათვლები ჩატარდა საკმაოდ მასიური ვარსკვლავებისთვის. მათი ევოლუციის გამოთვლილი დროის ინტერვალები მოიცავს მათი "აქტიური სიცოცხლის" მინიმუმ 75% -ს, როდესაც ისინი გამოყოფენ თერმობირთვულ ენერგიას მათ სიღრმეებში. ყველაზე მასიური ვარსკვლავებისთვის ევოლუცია საშუალო შეკუმშვის სტადიას აღწევს, რაც ხდება მათი ცენტრალურ ნაწილებში წყალბადის სრული გადაწვის შემდეგ.

თუ თანაბარი ასაკის მიღებულ თეორიულ მრუდს შევადარებთ ჰერცპრუნგის - რასელის დიაგრამა ახალგაზრდა ვარსკვლავთა მტევნისთვის (იხ. ნახ. 12.5 და აგრეთვე 1.6), მაშინ მისი გასაოცარი მსგავსება ამ მტევნის მთავარ ხაზთან არის უნებურად გასაოცარი. სრული შესაბამისად ევოლუციის თეორიის მთავარ პრინციპთან, რომლის თანახმადაც უფრო მასიური ვარსკვლავები უფრო სწრაფად ტოვებენ მთავარ მიმდევრობას, დიაგრამა ნახ. 12.5 აშკარად მიუთითებს იმაზე, რომ ვარსკვლავების ამ მიმდევრობის ზედა ნაწილი მტევანშია მოსახვევებში მარჯვნივ... მთავარი მიმდევრობის ადგილი, სადაც ვარსკვლავები მისგან შესამჩნევად გადახრას იწყებენ, არის "ქვედა", რაც უფრო ძველია მტევანი. მხოლოდ ეს გარემოება იძლევა საშუალებას შევადაროთ სხვადასხვა ვარსკვლავის მტევნის ასაკი. ძველი მტევნისთვის მთავარი თანმიმდევრობა მთავრდება სადღაც სპექტრალური კლასის ა. ახალგაზრდა მტევნისთვის, მთელი ძირითადი თანმიმდევრობა კვლავ "ხელუხლებელია", სპექტრალური კლასის ცხელ მასიურ ვარსკვლავებამდე. მაგალითად, ეს სიტუაცია ჩანს დიაგრამაზე NGC 2264 (ნახ. 1.6) მართლაც, ამ მტევნისთვის გამოთვლილი იმავე ასაკის ხაზი იძლევა მხოლოდ 10 მილიონი წლის ევოლუციის პერიოდს. ამრიგად, ეს მტევანი დაიბადა უძველესი ადამიანის წინაპრების - "რამაპითეკების" მეხსიერებაში ". ვარსკვლავების გაცილებით ძველი გროვა - პლეადები, რომელთა დიაგრამა ნაჩვენებია ნახაზზე. 1.4, აქვს მთლიანად "საშუალო" ასაკი დაახლოებით 100 მილიონი წელი. იქ კვლავ შემორჩენილია სპექტრალური კლასის B7 ვარსკვლავები. მაგრამ ჰიადესის კასეტური (იხ. ნახ. 1.5) საკმაოდ ძველია - მისი ასაკი დაახლოებით ერთი მილიარდი წელია და, შესაბამისად, ძირითადი თანმიმდევრობა იწყება მხოლოდ A კლასის ვარსკვლავებით.

ვარსკვლავური ევოლუციის თეორია ხსნის ჰერცპრუნგ-რასელის დიაგრამის კიდევ ერთ საინტერესო მახასიათებელს "ახალგაზრდა" მტევნებისათვის. საქმე იმაშია, რომ დაბალი მასის ჯუჯა ვარსკვლავების ევოლუციური დრო ძალიან გრძელია. მაგალითად, ბევრ მათგანს 10 მილიონი წლის განმავლობაში (NGC 2264 მტევნის ევოლუციური პერიოდი) ჯერ არ მიუღია გრავიტაციული შეკუმშვის ეტაპი და, მკაცრად რომ ვთქვათ, ვარსკვლავები კი არ არიან, არამედ პროტოვარსკვლავები. ასეთი ობიექტები, როგორც ვიცით, მდებარეობს მარჯვნივ ჰერცპრუნგის - რასელის დიაგრამადან (იხ. ნახ. 5.2, სადაც ვარსკვლავების ევოლუციური კვალი იწყება გრავიტაციული შეკუმშვის საწყის ეტაპზე). თუკი, ახალგაზრდა მტევანში, ჯუჯა ვარსკვლავები ჯერ კიდევ არ "დასხდნენ" მთავარ მიმდევრობაზე, ამ უკანასკნელის ქვედა ნაწილი ასეთ გროვაში იქნება გადაინაცვლა მარჯვნივ, რაც შეიმჩნევა (იხ. ნახ. 1.6). ჩვენმა მზემ, როგორც ზემოთ ვთქვით, მიუხედავად იმისა, რომ მან უკვე "ამოწურა" მისი "წყალბადის რესურსების" შესამჩნევი ნაწილი, ჯერ კიდევ არ დაუტოვებია ჰერცპრუნგ-რასელის დიაგრამის თანმიმდევრული ზოლი, თუმცა იგი განვითარდა დაახლოებით 5 მილიარდი წლის განმავლობაში. გამოთვლების თანახმად, "ახალგაზრდა", ბოლო დროს "დაეშვა" მთავარ თანმიმდევრობაზე, მზემ გამოაქვეყნა 40% -ით ნაკლები ვიდრე ახლა და მისი რადიუსი იყო მხოლოდ 4% -ით ნაკლები ვიდრე თანამედროვე და ზედაპირის ტემპერატურა 5200 K (ახლა 5700 K).

ევოლუციის თეორია მარტივად ხსნის ჰერცპრუნგ-რასელის დიაგრამის თავისებურებებს გლობულური მტევნისთვის. უპირველეს ყოვლისა, ეს ძალიან ძველი ობიექტებია. მათი ასაკი მხოლოდ ოდნავ ნაკლებია, ვიდრე გალაქტიკის ასაკი. ეს აშკარად გამომდინარეობს ამ დიაგრამებში ზედა ძირითადი მიმდევრობის ვარსკვლავების თითქმის სრული არარსებობიდან. ძირითადი თანმიმდევრობის ქვედა ნაწილი, როგორც უკვე აღვნიშნეთ in 1-ში, ქვეჯუჯებისგან შედგება. სპექტროსკოპიული დაკვირვების შედეგად ცნობილია, რომ ქვეჯუჯები მძიმე ელემენტებით ძალიან ღარიბია - შეიძლება ათეულჯერ ნაკლები იყოს, ვიდრე "ჩვეულებრივი" ჯუჯა. ამიტომ, გლობულური მტევნების საწყისი ქიმიური შემადგენლობა მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდა იმ ნივთიერების შემადგენლობისგან, საიდანაც წარმოიქმნა ღია მტევანი: ძალიან მცირე იყო მძიმე ელემენტები. ნახ. 12.6 წარმოადგენს 1.2 მზის მასის მქონე ვარსკვლავების თეორიულ ევოლუციურ კვალს (ეს ახლოსაა ვარსკვლავის მასასთან, რომელმაც 6 მილიარდ წელიწადში მოახერხა ევოლუცია), მაგრამ განსხვავებული საწყისი ქიმიური შემადგენლობით. აშკარად ჩანს, რომ მას შემდეგ, რაც ვარსკვლავი "დატოვა" მთავარი მიმდევრობიდან, იგივე ევოლუციური ფაზების სიკაშკაშე ლითონის დაბალი სიმრავლით გაცილებით მაღალი იქნება. ამავე დროს, ასეთი ვარსკვლავების ზედაპირის ეფექტური ტემპერატურა უფრო მაღალი იქნება.

ნახ. 12.7 გვიჩვენებს დაბალი მასის ვარსკვლავების ევოლუციურ კვალს მძიმე ელემენტების მცირე სიმრავლით. ამ მოსახვევებზე წერტილები მიუთითებენ ვარსკვლავების პოზიციებზე ექვსი მილიარდი წლის ევოლუციის შემდეგ. ამ წერტილების დამაკავშირებელი სქელი ხაზი აშკარად იმავე ასაკის ხაზია. თუ ამ ხაზს შევადარებთ ჰერცპრუნგ-რასელის დიაგრამას გლობულური მტევნის M 3 (იხ. ნახ. 1.8), მაშინ ამ ხაზის სრული დამთხვევა იმ ხაზთან, რომლის გასწვრივ ამ მტევნის ვარსკვლავები "ტოვებენ" მთავარ მიმდევრობას, მაშინვე თვალშისაცემია.

ნაჩვენებია ნახ. 1.8 დიაგრამაზე ასევე ნაჩვენებია ჰორიზონტალური ტოტი, რომელიც გადახრილა გიგანტების მიმდევრობიდან მარცხნივ. როგორც ჩანს, ის შეესაბამება ვარსკვლავებს, რომელთა სიღრმეებში ხდება "სამმაგი" ჰელიუმის რეაქცია (იხ. სექ. 8). ამრიგად, ვარსკვლავური ევოლუციის თეორია განმარტავს ჰერცპრუნგის ყველა მახასიათებელს - რასელის დიაგრამა გლობულური მტევნებისათვის მათ "უძველეს საუკუნეებამდე" და მძიმე ელემენტების მცირე სიმრავლით [32].

საინტერესოა, რომ ჰიადესის კლასტერში რამდენიმე თეთრი ჯუჯაა, მაგრამ არა პლეადებში. ორივე მტევანი ჩვენთან შედარებით ახლოსაა, ამიტომ ამ საინტერესო განსხვავება ორ მტევანს შორის არ შეიძლება აიხსნას განსხვავებული ”ხილვადობის პირობებით”. მაგრამ უკვე ვიცით, რომ თეთრი ჯუჯები წითელი გიგანტების ფინალურ ეტაპზე წარმოიქმნება, რომელთა მასა შედარებით მცირეა. ამიტომ, ასეთი გიგანტის სრული ევოლუციისთვის მნიშვნელოვანი დროა საჭირო - მინიმუმ მილიარდი წელი. ამჯერად "გაიარა" ჰიადესის კლასტერში, მაგრამ "ჯერ არ მოსულა" პლეადებში. ამიტომ პირველი მტევანი უკვე შეიცავს თეთრ ჯუჯათა გარკვეულ რაოდენობას, ხოლო მეორე - არა.

ნახ. 12.8. წარმოდგენილია ჰერცპრუნგის - რასელის შემაჯამებელი სქემატური დიაგრამა რიგი კლასტერებისთვის, ღია და გლობულური. ამ დიაგრამაზე აშკარად ჩანს ასაკობრივი განსხვავებების ეფექტი სხვადასხვა მტევნისთვის. ამრიგად, ყველა საფუძველი არსებობს იმის მტკიცების, რომ ვარსკვლავების სტრუქტურის თანამედროვე თეორიამ და მასზე დაფუძნებულ ვარსკვლავურმა ევოლუციამ შეძლო ასტრონომიული დაკვირვების ძირითადი შედეგების მარტივად ახსნა. ეჭვგარეშეა, ეს მე -20 საუკუნის ასტრონომიის ერთ-ერთი ყველაზე გამორჩეული მიღწევაა.

წიგნიდან „ვარსკვლავები: მათი დაბადება, სიცოცხლე და სიკვდილი“ [მესამე გამოცემა, შესწორებულია] ავტორი შკლოვსკი იოსიფ სამუილოვიჩი

თავი 3 ვარსკვლავთთა აკვანი ვარსკვლავთღერის აკვანში აირის მტვრის კომპლექსები მასში არსებული ფიზიკური პირობების მრავალფეროვანი მახასიათებელია. პირველ რიგში, არსებობს ზონები H I და ზონები H II, რომელთა კინეტიკური ტემპერატურა განსხვავდება

აკრძალული ტესლას წიგნიდან ავტორი გორკოვსკი პაველი

თავი 5. პროტოვარსკვლავებისა და პროტესტელარული კონვერტების ევოლუცია

წიგნიდან სამყაროს თეორია ავტორი Ethernus

თავი 8 ვარსკვლავების გამოსხივების ენერგიის ბირთვული წყაროები § 3-ში უკვე ვთქვით, რომ მზისა და ვარსკვლავების ენერგიის წყაროები, რომლებიც უზრუნველყოფენ მათ სიკაშკაშეს გიგანტური "კოსმოგონიური" დროის ინტერვალებით, მილიარდობით არც თუ ისე დიდი მასის ვარსკვლავებისთვის.

წიგნიდან საინტერესო ასტრონომიის შესახებ ავტორი ტომილინ ანატოლი ნიკოლაევიჩი

თავი 11 ვარსკვლავური მოდელები მე -6 განყოფილებაში მივიღეთ ვარსკვლავების ინტერიერის ძირითადი მახასიათებლები (ტემპერატურა, სიმკვრივე, წნევა) ვარსკვლავების წონასწორობის მდგომარეობების აღსაწერად განტოლებებში შეტანილი რაოდენობების უხეში შეფასების მეთოდის გამოყენებით. მიუხედავად იმისა, რომ ეს შეფასებები იძლევა სწორ წარმოდგენას

წიგნიდან მეცნიერების ათი დიდი იდეა. როგორ მუშაობს ჩვენი სამყარო. ავტორი ატკინს პიტერი

თავი 14 ვარსკვლავების ევოლუცია ბინარული მჭიდრო სისტემებში წინა ნაწილში, ვარსკვლავების ევოლუცია გარკვეულწილად განიხილეს. ამასთან, აუცილებელია მნიშვნელოვანი დათქმის გაკეთება: ჩვენ ვსაუბრობდით ცალკეული, იზოლირებული ვარსკვლავების ევოლუციაზე. როგორ მოხდება ვარსკვლავების ევოლუცია

წიგნიდან ცხოვრების გავრცელება და გონების უნიკალურობა? ავტორი მოსევიცკი მარკ ისააკოვიჩი

თავი 20 პულსირები და ნისლეულები - სუპერნოვების აფეთქებების ნარჩენები სინამდვილეში, დასკვნა იმის შესახებ, რომ პულსარები სწრაფად ბრუნავენ ნეიტრონულ ვარსკვლავებს, სულაც არ იყო გასაკვირი. შეგვიძლია ვთქვათ, რომ იგი მოამზადა წინა ასტროფიზიკის მთელმა განვითარებამ

წიგნიდან „უსასრულობის დასაწყისი“ [განმარტებები, რომლებიც სამყაროს ცვლის] დოიტ დავითის მიერ

წიგნიდან დროის დაბრუნება [ძველი კოსმოგონიიდან მომავლის კოსმოლოგიამდე] სმოლინ ლის მიერ

წიგნიდან „ვარსკვლავთშორისი: მეცნიერება კულისებში“ ავტორი თორნი კიპ სტეფანე

1. მზე არის ვარსკვლავების საზომი ვარსკვლავები - მზე. მზე არის ვარსკვლავი. მზე დიდია. და ვარსკვლავები? როგორ გავზომოთ ვარსკვლავები? რა წონების აღება ხდება წონისთვის, რა გაზომვები დიამეტრის გაზომვისთვის? თავად მზე შესაფერისი იქნება ამ მიზნისთვის - ვარსკვლავი, რომლის შესახებაც უფრო მეტი რამ ვიცით, ვიდრე ყველა სანათურის შესახებ?

ავტორის წიგნიდან

ავტორის წიგნიდან

ავტორის წიგნიდან

15. კულტურის ევოლუცია იდეები, რომლებიც კულტურას გადარჩება, არის იდეა, რომელიც განსაზღვრავს, ზოგიერთ ასპექტში, მათი მატარებლის მსგავს ქცევას. იდეებში ვგულისხმობ ნებისმიერ ინფორმაციას, რომელიც ადამიანის თავში შეიძლება შეინახოს და გავლენა მოახდინოს მის ქცევაზე. Ისე

ავტორის წიგნიდან

მემების ევოლუცია ისააკ ასიმოვის კლასიკურ სამეცნიერო ფანტასტიკაში, ჯოკესტერი, 1956 წელს დაწერილი, მთავარი გმირი ანეკდოტების შემსწავლელი მეცნიერია. ის აღმოაჩენს, რომ მიუხედავად იმისა, რომ ბევრი ადამიანი ზოგჯერ მახვილგონივრულ, ორიგინალურ შენიშვნებს აკეთებს, არავინ არასდროს

ავტორის წიგნიდან

16. შემოქმედებითი აზროვნების ევოლუცია

ავტორის წიგნიდან

ავტორის წიგნიდან

მანძილი უახლოეს ვარსკვლავებამდე უახლოესი (მზის გარეშე) ვარსკვლავი, რომლის სისტემაში შეიძლება არსებობდეს პლანეტა სიცოცხლისთვის შესაფერისი, არის ტაუ ცეტი. ის დედამიწიდან დაშორებულია 11,9 სინათლის წლისგან; ანუ სინათლის სიჩქარით მოგზაურობა, შესაძლებელი იქნება მის მიღწევა