Ylli i evolucionit. Cikli jetësor i një ylli

Ai zë një pikë në këndin e sipërm të djathtë: ka ndriçim të lartë dhe temperaturë të ulët. Rrezatimi kryesor ndodh në rrezen infra të kuqe. Rrezatimi nga guaska e pluhurit të ftohtë arrin tek ne. Gjatë procesit të evolucionit, pozicioni i yllit në diagram do të ndryshojë. Burimi i vetëm i energjisë në këtë fazë është kompresimi gravitacional. Prandaj, ylli lëviz mjaft shpejt paralel me boshtin e ordinatave.

Temperatura e sipërfaqes nuk ndryshon, por rrezja dhe shkëlqimi ulen. Temperatura në qendër të yllit rritet, duke arritur një vlerë në të cilën fillojnë reaksionet me elementë të lehtë: litium, berilium, bor, të cilët digjen shpejt, por arrijnë të ngadalësojnë ngjeshjen. Gjurma rrotullohet paralelisht me boshtin e ordinatave, temperatura në sipërfaqen e yllit rritet dhe shkëlqimi mbetet pothuajse konstant. Më në fund, në qendër të yllit fillojnë reaksionet e formimit të heliumit nga hidrogjeni (djegia e hidrogjenit). Ylli hyn në sekuencën kryesore.

Kohëzgjatja e fazës fillestare përcaktohet nga masa e yllit. Për yje si Dielli është rreth 1 milion vjet, për një yll me masë 10 M☉ rreth 1000 herë më pak, dhe për një yll me masë 0,1 M☉ mijëra herë më shumë.

Yje të rinj me masë të ulët

Në fillim të evolucionit, një yll me masë të ulët ka një bërthamë rrezatuese dhe një mbështjellës konvektiv (Fig. 82, I).

Në fazën e sekuencës kryesore, ylli shkëlqen për shkak të lëshimit të energjisë në reaksionet bërthamore të shndërrimit të hidrogjenit në helium. Furnizimi me hidrogjen siguron shkëlqimin e një ylli me masë 1 M☉ afërsisht brenda 10 10 viteve. Yjet me masë më të madhe konsumojnë hidrogjen më shpejt: për shembull, një yll me masë 10 M☉ do të konsumojë hidrogjen në më pak se 10 7 vjet (shkëlqimi është proporcional me fuqinë e katërt të masës).

Yje me masë të ulët

Ndërsa hidrogjeni digjet, rajonet qendrore të yllit janë shumë të ngjeshura.

Yje me masë të lartë

Pas arritjes së sekuencës kryesore, evolucioni i një ylli me masë të lartë (>1.5 M☉) përcaktohet nga kushtet e djegies së karburantit bërthamor në zorrët e yllit. Në fazën e sekuencës kryesore, kjo është djegia e hidrogjenit, por ndryshe nga yjet me masë të ulët, reagimet e ciklit karbon-azot mbizotërojnë në bërthamë. Në këtë cikël, atomet C dhe N luajnë rolin e katalizatorëve. Shpejtësia e çlirimit të energjisë në reaksionet e një cikli të tillë është proporcionale T 17. Prandaj, në bërthamë formohet një bërthamë konvektive, e rrethuar nga një zonë në të cilën transferimi i energjisë kryhet nga rrezatimi.

Shkëlqimi i yjeve me masë të lartë është shumë më i lartë se shkëlqimi i Diellit, dhe hidrogjeni konsumohet shumë më shpejt. Kjo është edhe për faktin se temperatura në qendër të yjeve të tillë është gjithashtu shumë më e lartë.

Ndërsa përqindja e hidrogjenit në lëndën e bërthamës konvektive zvogëlohet, shkalla e çlirimit të energjisë zvogëlohet. Por meqenëse shpejtësia e lëshimit përcaktohet nga shkëlqimi, bërthama fillon të ngjesh dhe shkalla e çlirimit të energjisë mbetet konstante. Në të njëjtën kohë, ylli zgjerohet dhe lëviz në rajonin e gjigantëve të kuq.

Yje me masë të ulët

Në kohën kur hidrogjeni digjet plotësisht, një bërthamë e vogël heliumi formohet në qendër të një ylli me masë të ulët. Në bërthamë, dendësia e materies dhe temperatura arrijnë respektivisht vlerat 10 9 kg/m dhe 10 8 K. Djegia e hidrogjenit ndodh në sipërfaqen e bërthamës. Ndërsa temperatura në bërthamë rritet, shkalla e djegies së hidrogjenit rritet dhe ndriçimi rritet. Zona rrezatuese zhduket gradualisht. Dhe për shkak të rritjes së shpejtësisë së rrjedhave konvektive, shtresat e jashtme të yllit fryhen. Madhësia dhe shkëlqimi i tij rriten - ylli kthehet në një gjigant të kuq (Fig. 82, II).

Yje me masë të lartë

Kur hidrogjeni në një yll me masë të madhe shterohet plotësisht, në bërthamë fillon të ndodhë një reaksion i trefishtë i heliumit dhe në të njëjtën kohë reaksioni i formimit të oksigjenit (3He=>C dhe C+He=>0). Në të njëjtën kohë, hidrogjeni fillon të digjet në sipërfaqen e bërthamës së heliumit. Shfaqet burimi i shtresës së parë.

Furnizimi me helium shterohet shumë shpejt, pasi në reaksionet e përshkruara, relativisht pak energji lirohet në çdo akt elementar. Fotografia përsëritet, dhe dy burime shtresash shfaqen në yll, dhe reaksioni C+C=>Mg fillon në bërthamë.

Rruga evolucionare rezulton të jetë shumë komplekse (Fig. 84). Në diagramin Hertzsprung-Russell, ylli lëviz përgjatë sekuencës së gjigantëve ose (me një masë shumë të madhe në rajonin supergjigant) bëhet periodikisht një Cephei.

Yje të vjetër me masë të ulët

Në një yll me masë të ulët, përfundimisht, shpejtësia e rrjedhës konvektive në një nivel arrin shpejtësinë e dytë të ikjes, guaska del dhe ylli kthehet në një xhuxh të bardhë të rrethuar nga një mjegullnajë planetare.

Gjurma evolucionare e një ylli me masë të ulët në diagramin Hertzsprung-Russell është paraqitur në Figurën 83.

Vdekja e yjeve me masë të lartë

Në fund të evolucionit të tij, një yll me masë të madhe ka një strukturë shumë komplekse. Çdo shtresë ka përbërjen e vet kimike, reaksionet bërthamore ndodhin në burime të disa shtresave dhe në qendër formohet një bërthamë hekuri (Fig. 85).

Reaksionet bërthamore me hekur nuk ndodhin, pasi ato kërkojnë shpenzim (dhe jo çlirim) të energjisë. Prandaj, bërthama e hekurit tkurret shpejt, temperatura dhe dendësia në të rriten, duke arritur vlera fantastike - një temperaturë prej 10 9 K dhe një presion prej 10 9 kg/m 3. Materiali nga faqja

Në këtë moment, fillojnë dy procese të rëndësishme, që ndodhin në bërthamë njëkohësisht dhe shumë shpejt (me sa duket, në minuta). E para është se gjatë përplasjeve bërthamore, atomet e hekurit prishen në 14 atome helium, e dyta është se elektronet "shtypen" në protone, duke formuar neutrone. Të dy proceset shoqërohen me thithjen e energjisë, dhe temperatura në bërthamë (gjithashtu presioni) bie menjëherë. Shtresat e jashtme të yllit fillojnë të bien drejt qendrës.

Rënia e shtresave të jashtme çon në një rritje të mprehtë të temperaturës në to. Hidrogjeni, heliumi dhe karboni fillojnë të digjen. Kjo shoqërohet nga një rrymë e fuqishme neutronesh që vjen nga bërthama qendrore. Si rezultat, ndodh një shpërthim i fuqishëm bërthamor, duke hedhur shtresat e jashtme të yllit, që tashmë përmbajnë të gjithë elementët e rëndë, deri në kaliforni. Sipas pikëpamjeve moderne, të gjithë atomet e elementëve kimikë të rëndë (d.m.th., më të rëndë se heliumi) u formuan në univers pikërisht në ndezje.

Edhe pse yjet duken të përjetshëm në shkallën kohore njerëzore, ata, si çdo gjë në natyrë, lindin, jetojnë dhe vdesin. Sipas hipotezës së pranuar përgjithësisht të reve gaz-pluhur, një yll lind si rezultat i ngjeshjes gravitacionale të një reje gaz-pluhur ndëryjor. Ndërsa një re e tillë trashet, ajo së pari formohet protoyll, temperatura në qendër të saj rritet vazhdimisht derisa të arrijë kufirin e nevojshëm që shpejtësia e lëvizjes termike të grimcave të tejkalojë pragun pas të cilit protonet janë në gjendje të kapërcejnë forcat makroskopike të zmbrapsjes reciproke elektrostatike ( cm. Ligji i Kulombit) dhe hyn në një reaksion shkrirjeje termonukleare ( cm. Prishja dhe shkrirja bërthamore).

Si rezultat i një reaksioni të shkrirjes termonukleare me shumë faza, katër protone përfundimisht formojnë një bërthamë helium (2 protone + 2 neutrone) dhe lirohet një burim i tërë grimcash të ndryshme elementare. Në gjendjen përfundimtare, masa totale e grimcave të formuara është më pak masat e katër protoneve fillestare, që do të thotë se energjia e lirë lirohet gjatë reaksionit ( cm. Teoria e relativitetit). Për shkak të kësaj, bërthama e brendshme e yllit të porsalindur nxehet shpejt në temperatura ultra të larta dhe energjia e tepërt e tij fillon të spërkat drejt sipërfaqes së tij më pak të nxehtë - dhe jashtë. Në të njëjtën kohë, presioni në qendër të yllit fillon të rritet ( cm. Ekuacioni i gjendjes së një gazi ideal). Kështu, duke "djegur" hidrogjenin në procesin e një reaksioni termonuklear, ylli nuk lejon që forcat e tërheqjes gravitacionale të ngjeshen në një gjendje super të dendur, duke kundërshtuar kolapsin gravitacional me presion të brendshëm termik të rinovuar vazhdimisht, duke rezultuar në një gjendje të qëndrueshme. ekuilibri i energjisë. Yjet që djegin në mënyrë aktive hidrogjen thuhet se janë në "fazën primare" të ciklit të tyre jetësor ose evolucionit ( cm. Diagrami Hertzsprung-Russell). Shndërrimi i një elementi kimik në një tjetër brenda një ylli quhet fuzion bërthamor ose nukleosinteza.

Në veçanti, Dielli ka qenë në fazën aktive të djegies së hidrogjenit në procesin e nukleosintezës aktive për rreth 5 miliardë vjet, dhe rezervat e hidrogjenit në bërthamë për vazhdimin e tij duhet të jenë të mjaftueshme për ndriçimin tonë për 5.5 miliardë vjet të tjerë. Sa më masiv të jetë ylli, aq më i madh është furnizimi me karburant hidrogjeni që ka, por për të kundërshtuar forcat e kolapsit gravitacional, ai duhet të djegë hidrogjen me një intensitet që tejkalon shkallën e rritjes së rezervave të hidrogjenit ndërsa masa e yllit rritet. Kështu, sa më masiv të jetë ylli, aq më e shkurtër jetëgjatësia e tij, e përcaktuar nga shterimi i rezervave të hidrogjenit, dhe yjet më të mëdhenj fjalë për fjalë digjen në "disa" dhjetëra miliona vjet. Yjet më të vegjël, nga ana tjetër, jetojnë të qetë për qindra miliarda vjet. Pra, në këtë shkallë, Dielli ynë i përket "klasës së mesme të fortë".

Megjithatë, herët a vonë, çdo yll do të përdorë të gjithë hidrogjenin e përshtatshëm për djegie në furrën e tij termonukleare. Çfarë është më pas? Kjo varet edhe nga masa e yllit. Dielli (dhe të gjithë yjet që nuk e kalojnë masën e tij më shumë se tetë herë) i japin fund jetës sime në një mënyrë shumë banale. Ndërsa rezervat e hidrogjenit në zorrët e yllit janë varfëruar, forcat e ngjeshjes gravitacionale, të cilat e kanë pritur me durim këtë orë që nga momenti i lindjes së yllit, fillojnë të fitojnë epërsi - dhe nën ndikimin e tyre. ylli fillon të tkurret dhe të bëhet më i dendur. Ky proces ka një efekt të dyfishtë: Temperatura në shtresat menjëherë rreth bërthamës së yllit rritet në një nivel në të cilin hidrogjeni që gjendet atje përfundimisht i nënshtrohet shkrirjes termonukleare për të formuar heliumin. Në të njëjtën kohë, temperatura në vetë bërthamën, e cila tani përbëhet praktikisht vetëm nga helium, rritet aq shumë sa vetë heliumi - një lloj "hiri" i reaksionit të nukleosintezës parësore të venitur - hyn në një reaksion të ri të shkrirjes termonukleare: nga tre bërthamat e heliumit formohet një bërthamë karboni. Ky proces i reaksionit të shkrirjes termonukleare dytësore, për të cilin produktet e reaksionit parësor shërbejnë si lëndë djegëse, është një nga momentet kyçe në ciklin jetësor të yjeve.

Gjatë djegies dytësore të heliumit në bërthamën e yllit, lirohet aq shumë energji sa që ylli fjalë për fjalë fillon të fryhet. Në veçanti, guaska e Diellit në këtë fazë të jetës do të zgjerohet përtej orbitës së Venusit. Në këtë rast, energjia totale e rrezatimit të yllit mbetet afërsisht në të njëjtin nivel si gjatë fazës kryesore të jetës së tij, por meqenëse kjo energji tani emetohet përmes një sipërfaqeje shumë më të madhe, shtresa e jashtme e yllit ftohet deri në pjesa e kuqe e spektrit. Ylli kthehet në gjigant i kuq.

Për yjet e klasës diellore, pasi karburanti që fuqizon reaksionin dytësor të nukleosintezës është i varfëruar, faza e kolapsit gravitacional fillon përsëri - këtë herë përfundimtare. Temperatura brenda bërthamës nuk është më në gjendje të rritet në nivelin e nevojshëm për të filluar nivelin tjetër të reaksionit termonuklear. Prandaj, ylli tkurret derisa forcat e tërheqjes gravitacionale të balancohen nga barriera tjetër e forcës. Roli i tij luhet nga presioni i degjeneruar i gazit elektronik(cm. Kufiri i Chandrasekhar). Elektronet, të cilat deri në këtë fazë luanin rolin e shtesave të papunë në evolucionin e yllit, duke mos marrë pjesë në reaksionet e shkrirjes bërthamore dhe duke lëvizur lirshëm midis bërthamave në procesin e shkrirjes, në një fazë të caktuar ngjeshjeje e gjejnë veten të privuar nga "hapësira e jetesës". dhe fillojnë t'i "rezistojnë" ngjeshjes së mëtejshme gravitacionale të yllit. Gjendja e yllit stabilizohet, dhe ai kthehet në një degjenerim xhuxhi i bardhë, i cili do të rrezatojë nxehtësinë e mbetur në hapësirë ​​derisa të ftohet plotësisht.

Yjet më masivë se Dielli përballen me një fund shumë më spektakolar. Pas djegies së heliumit, masa e tyre gjatë ngjeshjes rezulton të jetë e mjaftueshme për të ngrohur bërthamën dhe guaskën në temperaturat e nevojshme për të nisur reaksionet e ardhshme të nukleosintezës - karboni, pastaj silikoni, magnezi - e kështu me radhë, ndërsa masat bërthamore rriten. Për më tepër, me fillimin e çdo reagimi të ri në thelbin e yllit, ai i mëparshmi vazhdon në guaskën e tij. Në fakt, të gjithë elementët kimikë, përfshirë hekurin, që përbëjnë Universin u formuan pikërisht si rezultat i nukleosintezës në thellësitë e yjeve që vdesin të këtij lloji. Por hekuri është kufiri; ai nuk mund të shërbejë si lëndë djegëse për shkrirjen bërthamore ose reaksionet e kalbjes në çdo temperaturë ose presion, pasi si zbërthimi i tij ashtu edhe shtimi i nukleoneve shtesë në të kërkojnë një fluks energjie të jashtme. Si rezultat, një yll masiv gradualisht grumbullon një bërthamë hekuri brenda vetes, e cila nuk mund të shërbejë si lëndë djegëse për ndonjë reaksion të mëtejshëm bërthamor.

Pasi temperatura dhe presioni brenda bërthamës arrijnë një nivel të caktuar, elektronet fillojnë të ndërveprojnë me protonet e bërthamave të hekurit, duke rezultuar në formimin e neutroneve. Dhe në një periudhë shumë të shkurtër kohore - disa teoricienë besojnë se kjo zgjat disa sekonda - elektronet e lira gjatë evolucionit të mëparshëm të yllit shpërndahen fjalë për fjalë në protonet e bërthamave të hekurit, e gjithë substanca e bërthamës së yllit shndërrohet në një bandë e ngurtë e neutroneve dhe fillon të ngjesh me shpejtësi në kolaps gravitacional, pasi presioni kundërveprues i gazit elektronik të degjeneruar bie në zero. Predha e jashtme e yllit, nga e cila është rrëzuar e gjithë mbështetja, shembet drejt qendrës. Energjia e përplasjes së guaskës së jashtme të shembur me bërthamën e neutronit është aq e lartë sa ajo kërcen me shpejtësi të jashtëzakonshme dhe shpërndahet në të gjitha drejtimet nga bërthama - dhe ylli fjalë për fjalë shpërthen në një blic verbues supernova yjet. Brenda pak sekondash, një shpërthim supernova mund të lëshojë më shumë energji në hapësirë ​​sesa të gjithë yjet në galaktikë të bashkuar në të njëjtën kohë.

Pas një shpërthimi të supernovës dhe zgjerimit të guaskës së yjeve me një masë rreth 10-30 masa diellore, kolapsi gravitacional i vazhdueshëm çon në formimin e një ylli neutron, lënda e të cilit është e ngjeshur derisa fillon të ndjehet. presioni i neutroneve të degjeneruara - me fjalë të tjera, tani neutronet (ashtu siç bënin elektronet më parë) fillojnë t'i rezistojnë kompresimit të mëtejshëm, duke kërkuar për veten time hapësirë ​​banimi. Kjo zakonisht ndodh kur ylli arrin një madhësi prej rreth 15 km në diametër. Rezultati është një yll neutron që rrotullohet me shpejtësi, që lëshon impulse elektromagnetike në frekuencën e rrotullimit të tij; yje të tillë quhen pulsarët. Së fundi, nëse masa e bërthamës së yllit i kalon 30 masat diellore, asgjë nuk mund ta ndalojë kolapsin e tij të mëtejshëm gravitacional dhe një shpërthim supernova rezulton në

Le të shqyrtojmë shkurtimisht fazat kryesore të evolucionit yjor.

Ndryshimet në karakteristikat fizike, strukturën e brendshme dhe përbërjen kimike të një ylli me kalimin e kohës.

Fragmentimi i materies. .

Supozohet se yjet janë formuar gjatë ngjeshjes gravitacionale të fragmenteve të një reje gazi dhe pluhuri. Pra, të ashtuquajturat globula mund të jenë vende të formimit të yjeve.

Një rruzull është një re ndëryjore e dendur e errët e pluhurit molekular (gaz-pluhur), e cila vërehet në sfondin e reve të ndritshme të gazit dhe pluhurit në formën e një formacioni të errët të rrumbullakët. Përbëhet kryesisht nga hidrogjeni molekular (H 2) dhe helium ( Ai ) me një përzierje të molekulave të gazrave të tjerë dhe kokrrave të ngurta të pluhurit ndëryjor. Temperatura e gazit në rruzull (kryesisht temperatura e hidrogjenit molekular) T≈ 10 ÷ 50K, dendësia mesatare n~ 10 5 grimca/cm 3, që është disa rend magnitudë më e madhe se në retë më të dendura konvencionale të gazit dhe pluhurit, diametri D~ 0,1 ÷ 1. Masa e globulave M≤ 10 2 × M ⊙ . Në disa globula, tip i ri T Demi.

Reja është e ngjeshur nga graviteti i saj për shkak të paqëndrueshmërisë gravitacionale, e cila mund të lindë ose spontanisht ose si rezultat i ndërveprimit të resë me një valë goditëse nga një rrjedhë erës supersonike yjore nga një burim tjetër i afërt i formimit të yjeve. Ka shkaqe të tjera të mundshme të paqëndrueshmërisë gravitacionale.

Studimet teorike tregojnë se në kushtet që ekzistojnë në retë molekulare të zakonshme (T≈ 10 ÷ 30K dhe n ~ 10 2 grimca/cm 3), ajo fillestare mund të ndodhë në vëllimet e reve me masë M≥ 10 3 × M ⊙ . Në një re të tillë kontraktuese, është i mundur shpërbërja e mëtejshme në fragmente më pak masive, secila prej të cilave gjithashtu do të ngjesh nën ndikimin e gravitetit të vet. Vëzhgimet tregojnë se në galaktikë, gjatë procesit të formimit të yjeve, lind jo një, por një grup yjesh me masa të ndryshme, për shembull, një grumbull yjor i hapur.

Kur kompresohet në rajonet qendrore të resë, dendësia rritet, duke rezultuar në një moment kur substanca e kësaj pjese të resë bëhet e errët ndaj rrezatimit të saj. Në thellësi të resë, shfaqet një kondensim i qëndrueshëm i dendur, të cilin astronomët e quajnë oh.

Fragmentimi i materies është shpërbërja e një reje molekulare pluhuri në pjesë më të vogla, pjesa e mëtejshme e së cilës çon në shfaqjen.

- një objekt astronomik që është në skenë, nga i cili pas disa kohësh (për masën diellore këtë herë T~ 10 8 vjet) formohet normale.

Me rënien e mëtejshme të materies nga guaska e gazit në bërthamë (akretimi), masa e kësaj të fundit, dhe për rrjedhojë temperatura, rritet aq shumë sa gazi dhe presioni rrezatues krahasohen me forcat. Kompresimi i kernelit ndalon. Formacioni është i rrethuar nga një guaskë gazi dhe pluhuri, i errët ndaj rrezatimit optik, duke lejuar që të kalojë vetëm rrezatimi infra të kuqe dhe me gjatësi vale më të gjatë. Një objekt i tillë (-fshikëz) vërehet si një burim i fuqishëm i rrezatimit radio dhe infra të kuq.

Me një rritje të mëtejshme të masës dhe temperaturës së bërthamës, presioni i lehtë ndalon grumbullimin dhe mbetjet e guaskës shpërndahen në hapësirën e jashtme. Shfaqet një i ri, karakteristikat fizike të të cilit varen nga masa dhe përbërja kimike fillestare.

Burimi kryesor i energjisë për një yll të sapolindur është me sa duket energjia e çliruar gjatë ngjeshjes gravitacionale. Ky supozim rrjedh nga teorema virale: në një sistem të palëvizshëm, shuma e energjisë potenciale E f të gjithë anëtarët e sistemit dhe dyfishojnë energjinë kinetike 2 E te nga këto terma është e barabartë me zero:

E p + 2 E k = 0. (39)

Teorema është e vlefshme për sistemet e grimcave që lëvizin në një rajon të kufizuar të hapësirës nën ndikimin e forcave, madhësia e të cilave është në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e distancës midis grimcave. Nga kjo rrjedh se energjia termike (kinetike) është e barabartë me gjysmën e energjisë gravitacionale (potenciale). Kur një yll tkurret, energjia totale e yllit zvogëlohet, ndërsa energjia gravitacionale zvogëlohet: gjysma e ndryshimit të energjisë gravitacionale largohet nga ylli përmes rrezatimit, dhe për shkak të gjysmës së dytë, energjia termike e yllit rritet.

Yje të rinj me masë të ulët(deri në tre masa diellore) që po i afrohen sekuencës kryesore janë plotësisht konvektive; procesi i konvekcionit mbulon të gjitha zonat e yllit. Këta janë në thelb protoyje, në qendër të të cilave reaksionet bërthamore sapo kanë filluar, dhe i gjithë rrezatimi ndodh kryesisht për shkak të. Nuk është vërtetuar ende se ylli zbehet në një temperaturë konstante efektive. Në diagramin Hertzsprung-Russell, yje të tillë formojnë një gjurmë pothuajse vertikale të quajtur gjurmë Hayashi. Ndërsa ngjeshja ngadalësohet, të rinjtë i afrohen sekuencës kryesore.

Me tkurrjen e yllit, presioni i gazit elektronik të degjeneruar fillon të rritet dhe kur arrihet një rreze e caktuar e yllit, ngjeshja ndalon, gjë që çon në ndalimin e rritjes së mëtejshme të temperaturës qendrore të shkaktuar nga ngjeshja, dhe pastaj në uljen e tij. Për yjet më pak se 0,0767 masa diellore, kjo nuk ndodh: energjia e çliruar gjatë reaksioneve bërthamore nuk është kurrë e mjaftueshme për të balancuar presionin e brendshëm dhe. Këta "nën yje" lëshojnë më shumë energji sesa prodhohet gjatë reaksioneve bërthamore dhe klasifikohen si të ashtuquajturat; fati i tyre është ngjeshja e vazhdueshme derisa presioni i gazit të degjeneruar ta ndalojë atë dhe më pas ftohja graduale me ndërprerjen e të gjitha reaksioneve bërthamore që kanë filluar..

Yjet e rinj me masë të ndërmjetme (nga 2 deri në 8 herë masa e Diellit) evoluojnë cilësisht në të njëjtën mënyrë si motrat e tyre më të vogla, me përjashtim të faktit se ato nuk kanë zona konvektive deri në sekuencën kryesore.

Yjet me një masë më të madhe se 8 masa dielloretashmë kanë karakteristikat e yjeve normalë, pasi ata kanë kaluar nëpër të gjitha fazat e ndërmjetme dhe ishin në gjendje të arrinin një shkallë të tillë të reaksioneve bërthamore që ato të kompensojnë energjinë e humbur nga rrezatimi ndërsa masa e bërthamës grumbullohet. Dalja e masës nga këta yje është aq e madhe sa që jo vetëm ndalon kolapsin e zonave të jashtme të resë molekulare që nuk janë bërë ende pjesë e yllit, por, përkundrazi, i shkrin ato. Kështu, masa e yllit që rezulton është dukshëm më e vogël se masa e resë protoyjore.

Sekuenca kryesore

Temperatura e yllit rritet derisa në rajonet qendrore të arrijë vlera të mjaftueshme për të mundësuar reaksione termonukleare, të cilat më pas bëhen burimi kryesor i energjisë për yllin. Për yjet masive ( M > 1 ÷ 2 × M ⊙ ) është “djegia” e hidrogjenit në ciklin e karbonit; Për yjet me masë të barabartë ose më të vogël se masa e Diellit, energjia lirohet në reaksionin proton-proton. hyn në fazën e ekuilibrit dhe zë vendin e tij në sekuencën kryesore të diagramit Hertzsprung-Russell: një yll me masë të madhe ka një temperaturë të bërthamës shumë të lartë ( T ≥ 3 × 10 7 K ), prodhimi i energjisë është shumë intensiv, - në sekuencën kryesore zë një vend mbi Diell në rajonin e hershëm ( O … A, (F )); një yll me masë të vogël ka një temperaturë relativisht të ulët të bërthamës ( T ≤ 1,5 × 10 7 K ), prodhimi i energjisë nuk është aq intensiv, - në sekuencën kryesore ai zë një vend pranë ose poshtë Diellit në rajonin e vonë (( F), G, K, M).

Ai shpenzon deri në 90% të kohës së caktuar nga natyra për ekzistencën e saj në sekuencën kryesore. Koha që kalon një yll në fazën e sekuencës kryesore varet gjithashtu nga masa e tij. Po, me masë M ≈ 10 ÷ 20 × M ⊙ O ose B është në fazën e sekuencës kryesore për rreth 10 7 vjet, ndërsa xhuxhi i kuq K 5 me masë M ≈ 0,5 × M ⊙ është në fazën e sekuencës kryesore për rreth 10 11 vjet, domethënë një kohë e krahasueshme me moshën e Galaktikës. Yjet masive të nxehtë kalojnë shpejt në fazat e ardhshme të evolucionit, xhuxhët e ftohtë janë në fazën e sekuencës kryesore gjatë gjithë ekzistencës së Galaxy. Mund të supozohet se xhuxhët e kuq janë lloji kryesor i popullsisë së Galaxy.

Gjigandi i kuq (supergjigant).

Djegia e shpejtë e hidrogjenit në rajonet qendrore të yjeve masive çon në shfaqjen e një bërthame heliumi. Kur pjesa masive e hidrogjenit është disa për qind në bërthamë, reaksioni i karbonit i shndërrimit të hidrogjenit në helium pothuajse plotësisht ndalon. Bërthama tkurret, duke bërë që temperatura e saj të rritet. Si rezultat i ngrohjes së shkaktuar nga ngjeshja gravitacionale e bërthamës së heliumit, hidrogjeni "ndizet" dhe lëshimi i energjisë fillon në një shtresë të hollë që ndodhet midis bërthamës dhe guaskës së zgjatur të yllit. Predha zgjerohet, rrezja e yllit rritet, temperatura efektive zvogëlohet dhe rritet. "largohet" nga sekuenca kryesore dhe kalon në fazën tjetër të evolucionit - në fazën e një gjiganti të kuq ose, nëse masa e yllit M > 10 × M ⊙ , në fazën e supergjigantit të kuq.

Me rritjen e temperaturës dhe densitetit, heliumi fillon të "digjet" në bërthamë. Në T ~ 2 × 10 8 K dhe r ~ 10 3 ¸ 10 4 g/cm 3 fillon një reaksion termonuklear, i cili quhet reaksion tresh a -procesi: nga tre a - grimcat (bërthamat e heliumit 4 Ai ) formohet një bërthamë e qëndrueshme karboni 12 C. Në masën e bërthamës së yllit M< 1,4 × M ⊙ тройной a -procesi çon në një natyrë shpërthyese të çlirimit të energjisë - një ndezje heliumi, e cila për një yll të caktuar mund të përsëritet disa herë.

Në rajonet qendrore të yjeve masive në fazën gjigante ose supergjigante, një rritje e temperaturës çon në formimin e njëpasnjëshëm të bërthamave të karbonit, karbon-oksigjenit dhe oksigjenit. Pas djegies së karbonit, ndodhin reaksione që rezultojnë në formimin e elementeve kimike më të rënda, ndoshta bërthamat e hekurit. Evolucioni i mëtejshëm i një ylli masiv mund të çojë në nxjerrjen e guaskës, shpërthimin e një ylli si një nova ose, me formimin e mëvonshëm të objekteve që janë faza përfundimtare e evolucionit të yjeve: një xhuxh i bardhë, një yll neutron ose një vrimë e zezë.

Faza përfundimtare e evolucionit është faza e evolucionit të të gjithë yjeve normalë pasi këta yje të kenë shteruar karburantin e tyre termonuklear; ndërprerja e reaksioneve termonukleare si burim i energjisë së yjeve; kalimi i një ylli, në varësi të masës së tij, në fazën e një xhuxhi të bardhë, ose vrimës së zezë.

Xhuxhët e bardhë janë faza e fundit e evolucionit të të gjithë yjeve normalë me masë M< 3 ÷ 5 × M ⊙ pasi këto të kenë shteruar karburantin e tyre termonuklear. Pasi ka kaluar fazën e një gjiganti të kuq (ose nëngjiganti), ajo hedh guaskën e saj dhe ekspozon bërthamën, e cila, ndërsa ftohet, bëhet një xhuxh i bardhë. Rreze e vogël (R b.k ~ 10 -2 × R ⊙ ) dhe ngjyrë të bardhë ose të bardhë-blu (T b.k ~ 10 4 K) përcaktoi emrin e kësaj klase të objekteve astronomike. Masa e një xhuxhi të bardhë është gjithmonë më pak se 1.4×M⊙ - është vërtetuar se xhuxhët e bardhë me masa të mëdha nuk mund të ekzistojnë. Me një masë të krahasueshme me masën e Diellit dhe madhësi të krahasueshme me madhësitë e planetëve të mëdhenj të Sistemit Diellor, xhuxhët e bardhë kanë një dendësi mesatare të madhe: ρ b.k ~ 10 6 g/cm 3, domethënë, një peshë me vëllim 1 cm 3 të lëndës xhuxh të bardhë peshon një ton! Nxitimi i gravitetit në sipërfaqe g b.k ~ 10 8 cm/s 2 (krahaso me nxitimin në sipërfaqen e Tokës - g ≈980 cm/s 2). Me një ngarkesë të tillë gravitacionale në rajonet e brendshme të yllit, gjendja e ekuilibrit të xhuxhit të bardhë mbahet nga presioni i gazit të degjeneruar (kryesisht gazi elektronik i degjeneruar, pasi kontributi i përbërësit jonik është i vogël). Le të kujtojmë se një gaz në të cilin nuk ka shpërndarje të shpejtësisë Maxwelliane të grimcave quhet i degjeneruar. Në një gaz të tillë, në vlera të caktuara të temperaturës dhe densitetit, numri i grimcave (elektroneve) që kanë çdo shpejtësi në intervalin nga v = 0 deri në v = v max do të jetë i njëjtë. v max përcaktohet nga dendësia dhe temperatura e gazit. Me një masë xhuxh të bardhë M b.k > 1,4 × M ⊙ shpejtësia maksimale e elektroneve në gaz është e krahasueshme me shpejtësinë e dritës, gazi i degjeneruar bëhet relativist dhe presioni i tij nuk është më në gjendje të përballojë ngjeshjen gravitacionale. Rrezja e xhuxhit tenton në zero - ajo "shembet" në një pikë.

Atmosferat e holla dhe të nxehta të xhuxhëve të bardhë përbëhen nga hidrogjeni, pa asnjë element tjetër të dallueshëm në atmosferë; ose nga heliumi, ndërsa hidrogjeni në atmosferë është qindra mijëra herë më pak se në atmosferat e yjeve normalë. Sipas llojit të spektrit, xhuxhët e bardhë i përkasin klasave spektrale O, B, A, F. Për të "dalluar" xhuxhët e bardhë nga yjet normalë, shkronja D vendoset përpara emërtimit (DOVII, DBVII etj. D është shkronja e parë në fjalën angleze Degenerate - degjeneruar). Burimi i rrezatimit nga një xhuxh i bardhë është rezerva e energjisë termike që xhuxhi i bardhë mori si bërthama e yllit mëmë. Shumë xhuxha të bardhë trashëguan nga prindërit e tyre një fushë magnetike të fortë, intensiteti i së cilës H ~ 10 8 E. Besohet se numri i xhuxhëve të bardhë është rreth 10% e numrit të përgjithshëm të yjeve në Galaxy.

Në Fig. 15 tregon një fotografi të Sirius - yllit më të ndritshëm në qiell (α Canis Majoris; m v = -1 m .46; klasa A1V). Disku i dukshëm në imazh është pasojë e rrezatimit fotografik dhe difraksionit të dritës në thjerrëzën e teleskopit, domethënë, vetë disku i yllit nuk zgjidhet në fotografi. Rrezet që vijnë nga disku fotografik i Sirius janë gjurmë të shtrembërimit të frontit të valës së fluksit të dritës në elementët e optikës së teleskopit. Sirius ndodhet në një distancë prej 2,64 nga Dielli, dritës nga Sirius i duhen 8,6 vjet për të arritur në Tokë - pra, është një nga yjet më të afërt me Diellin. Sirius është 2.2 herë më masiv se Dielli; e saj M v = +1 m .43, domethënë fqinji ynë lëshon 23 herë më shumë energji se Dielli.

Veçantia e fotografisë qëndron në faktin se, së bashku me imazhin e Sirius, ishte e mundur të merrej një imazh i satelitit të tij - sateliti "shkëlqen" me një pikë të ndritshme në të majtë të Sirius. Sirius - teleskopikisht: Vetë Sirius përcaktohet me shkronjën A, dhe sateliti i tij me shkronjën B. Madhësia e dukshme e Sirius është B m v = +8 m .43, domethënë është pothuajse 10,000 herë më i dobët se Sirius A. Masa e Sirius B është pothuajse saktësisht e barabartë me masën e Diellit, rrezja është rreth 0.01 e rrezes së Diellit, sipërfaqja temperatura është rreth 12000K, por Sirius B lëshon 400 herë më pak se Dielli. Sirius B është një xhuxh tipik i bardhë. Për më tepër, ky është xhuxhi i parë i bardhë, i zbuluar, nga rruga, nga Alfven Clarke në 1862 gjatë vëzhgimit vizual përmes një teleskopi.

Sirius A dhe Sirius B orbitojnë rreth të njëjtës me një periudhë prej 50 vjetësh; distanca ndërmjet komponentëve A dhe B është vetëm 20 AU.

Sipas vërejtjes së duhur të V.M.Lipunov, "ata "pjeken" brenda yjeve masive (me një masë prej më shumë se 10×M⊙ )". Bërthamat e yjeve që evoluojnë në një yll neutron kanë 1.4× M ⊙ ≤ M ≤ 3 × M ⊙ ; pasi burimet e reaksioneve termonukleare të thahen dhe prindi të nxjerrë një pjesë të konsiderueshme të lëndës në një shpërthim, këto bërthama do të bëhen objekte të pavarura të botës yjore, duke zotëruar karakteristika shumë specifike. Kompresimi i bërthamës së yllit mëmë ndalet në një densitet të krahasueshëm me densitetin bërthamor (ρ n. h ~ 10 14 ÷ 10 15 g/cm 3). Me një masë dhe dendësi të tillë, rrezja e lindjes është vetëm 10 dhe përbëhet nga tre shtresa. Shtresa e jashtme (ose korja e jashtme) formohet nga një rrjetë kristalore e bërthamave atomike të hekurit ( Fe 10 15 g/cm 3). Me një masë dhe dendësi të tillë, rrezja e lindjes është vetëm 10 dhe përbëhet nga tre shtresa. Shtresa e jashtme (ose korja e jashtme) formohet nga një rrjetë kristalore e bërthamave atomike të hekurit ( ) me një përzierje të mundshme të vogël të bërthamave atomike të metaleve të tjera; Trashësia e kores së jashtme është vetëm rreth 600 m me një rreze prej 10 km. Nën koren e jashtme është një tjetër kore e brendshme e fortë, e përbërë nga atome hekuri (≈ 2 km. Korja e brendshme kufizohet me bërthamën e neutronit të lëngët, proceset fizike në të cilat përcaktohen nga vetitë e jashtëzakonshme të lëngut neutron - superfluiditeti dhe, në prani të elektroneve dhe protoneve të lira, superpërçueshmëria. Është e mundur që në qendër substanca të përmbajë mezone dhe hiperone.

Ata rrotullohen shpejt rreth një boshti - nga një në qindra rrotullime në sekondë. Një rrotullim i tillë në prani të një fushe magnetike ( H ~ 10 13 ÷ 10 15 Oe) shpesh çon në efektin e vërejtur të pulsimit të rrezatimit të yjeve në vargje të ndryshme të valëve elektromagnetike. Ne pamë një nga këta pulsarë brenda Mjegullnajës së Gaforres.

Numri total shpejtësia e rrotullimit nuk është më e mjaftueshme për nxjerrjen e grimcave, kështu që nuk mund të jetë një pulsar radio. Sidoqoftë, ai është ende i madh, dhe ylli neutron përreth, i kapur nga fusha magnetike, nuk mund të bjerë, domethënë, grumbullimi i materies nuk ndodh.

Akrektori (pulsar me rreze X). Shpejtësia e rrotullimit zvogëlohet në atë masë sa që tani nuk ka asgjë që e ndalon materinë të bjerë mbi një yll të tillë neutron. Plazma, duke rënë, lëviz përgjatë vijave të fushës magnetike dhe godet një sipërfaqe të fortë në rajonin e poleve, duke u ngrohur deri në dhjetëra miliona gradë. Lënda e ngrohur në temperatura kaq të larta shkëlqen në rrezet X. Rajoni në të cilin materia në rënie ndërvepron me sipërfaqen e yllit është shumë e vogël - vetëm rreth 100 metra. Për shkak të rrotullimit të yllit, kjo pikë e nxehtë zhduket periodikisht nga pamja, të cilën vëzhguesi i percepton si pulsime. Objekte të tilla quhen pulsare me rreze X.

Gjeorotator. Shpejtësia e rrotullimit të yjeve të tillë neutron është e ulët dhe nuk pengon grumbullimin. Por madhësia e magnetosferës është e tillë që plazma ndalet nga fusha magnetike përpara se të kapet nga graviteti.

Nëse është një komponent i një sistemi binar të ngushtë, atëherë materia "pompohet" nga ylli normal (komponenti i dytë) në yllin neutron. Masa mund të kalojë kritikën (M > 3×M⊙ ), atëherë stabiliteti gravitacional i yllit cenohet, asgjë nuk mund t'i rezistojë kompresimit gravitacional dhe "shkon" nën rrezen e tij gravitacionale.

r g = 2 × G × M/c 2, (40)

duke u kthyer në një "vrimë të zezë". Në formulën e dhënë për r g: M është masa e yllit, c është shpejtësia e dritës, G është konstanta gravitacionale.

Një vrimë e zezë është një objekt, fusha gravitacionale e të cilit është aq e fortë sa që as një grimcë, as një foton, as ndonjë trup material nuk mund të arrijë shpejtësinë e dytë kozmike dhe të shpëtojë në hapësirën e jashtme.

Një vrimë e zezë është një objekt i vetëm në kuptimin që natyra e proceseve fizike brenda saj nuk është ende e aksesueshme për përshkrimin teorik. Ekzistenca e vrimave të zeza rrjedh nga konsideratat teorike, ato mund të vendosen në rajonet qendrore të grupimeve globulare, kuazareve, galaktikave gjigante, duke përfshirë në qendër të galaktikës sonë.

Secili prej nesh të paktën një herë në jetë e ka parë qiellin me yje. Dikush e shikoi këtë bukuri, duke përjetuar ndjenja romantike, një tjetër u përpoq të kuptonte se nga vjen e gjithë kjo bukuri. Jeta në hapësirë, ndryshe nga jeta në planetin tonë, rrjedh me një shpejtësi të ndryshme. Koha në hapësirën e jashtme jeton në kategoritë e veta dhe madhësitë në Univers janë kolosale. Ne rrallë mendojmë për faktin se evolucioni i galaktikave dhe yjeve po ndodh vazhdimisht para syve tanë. Çdo objekt në hapësirën e madhe është rezultat i disa proceseve fizike. Galaktikat, yjet dhe madje edhe planetët kanë fazat kryesore të zhvillimit.

Planeti ynë dhe ne të gjithë varemi nga ylli ynë. Për sa kohë do të na kënaqë Dielli me ngrohtësinë e tij, duke i dhënë jetë Sistemit Diellor? Çfarë na pret në të ardhmen pas miliona e miliarda vitesh? Në këtë drejtim, është interesante të mësojmë më shumë për fazat e evolucionit të objekteve astronomike, nga vijnë yjet dhe si përfundon jeta e këtyre ndriçuesve të mrekullueshëm në qiellin e natës.

Origjina, lindja dhe evolucioni i yjeve

Evolucioni i yjeve dhe planetëve që banojnë në galaktikën tonë të Rrugës së Qumështit dhe në të gjithë Universin, në pjesën më të madhe, është studiuar mirë. Në hapësirë, ligjet e fizikës janë të palëkundshme dhe ndihmojnë për të kuptuar origjinën e objekteve hapësinore. Në këtë rast, është zakon të mbështetemi në teorinë e Big Bengut, e cila tani është doktrina mbizotëruese për procesin e origjinës së Universit. Ngjarja që tronditi universin dhe çoi në formimin e universit, sipas standardeve kozmike, është rrufe e shpejtë. Për kozmosin kalojnë momente nga lindja e një ylli deri në vdekjen e tij. Distancat e mëdha krijojnë iluzionin e qëndrueshmërisë së Universit. Një yll që ndizet në distancë na ndriçon për miliarda vjet, kohë në të cilën mund të mos ekzistojë më.

Teoria e evolucionit të galaktikës dhe yjeve është një zhvillim i teorisë së Big Bengut. Doktrina e lindjes së yjeve dhe e shfaqjes së sistemeve yjore dallohet nga shkalla e asaj që po ndodh dhe afati kohor, i cili, ndryshe nga Universi në tërësi, mund të vëzhgohet me mjete moderne të shkencës.

Kur studioni ciklin jetësor të yjeve, mund të përdorni shembullin e yllit më të afërt me ne. Dielli është një nga qindra triliona yje në fushën tonë të shikimit. Përveç kësaj, distanca nga Toka në Diell (150 milion km) ofron një mundësi unike për të studiuar objektin pa u larguar nga sistemi diellor. Informacioni i marrë do të bëjë të mundur të kuptojmë në detaje se si janë strukturuar yjet e tjerë, sa shpejt janë varfëruar këto burime gjigante nxehtësie, cilat janë fazat e zhvillimit të një ylli dhe cili do të jetë fundi i kësaj jete të shkëlqyer - të qetë dhe të zbehtë ose me gaz, shpërthyes.

Pas Big Bengut, grimcat e vogla formuan re ndëryjore, të cilat u bënë "materniteti" për triliona yje. Është karakteristike se të gjithë yjet kanë lindur në të njëjtën kohë si rezultat i ngjeshjes dhe zgjerimit. Kompresimi në retë e gazit kozmik ndodhi nën ndikimin e gravitetit të tij dhe proceseve të ngjashme në yjet e rinj në fqinjësi. Zgjerimi u ngrit si rezultat i presionit të brendshëm të gazit ndëryjor dhe nën ndikimin e fushave magnetike brenda resë së gazit. Në të njëjtën kohë, reja rrotullohej lirshëm rreth qendrës së saj të masës.

Retë e gazit të formuara pas shpërthimit përbëhen nga 98% hidrogjen atomike dhe molekulare dhe helium. Vetëm 2% e këtij masivi përbëhet nga pluhur dhe grimca të ngurta mikroskopike. Më parë besohej se në qendër të çdo ylli qëndron një bërthamë hekuri, e ngrohur në një temperaturë prej një milion gradë. Ishte ky aspekt që shpjegoi masën gjigante të yllit.

Në kundërshtimin e forcave fizike, forcat e ngjeshjes mbizotëruan, pasi drita që rezulton nga çlirimi i energjisë nuk depërton në renë e gazit. Drita, së bashku me një pjesë të energjisë së çliruar, përhapet nga jashtë, duke krijuar një temperaturë nën zero dhe një zonë me presion të ulët brenda akumulimit të dendur të gazit. Duke qenë në këtë gjendje, gazi kozmik kontraktohet me shpejtësi, ndikimi i forcave tërheqëse gravitacionale çon në faktin se grimcat fillojnë të formojnë materie yjore. Kur një grumbull gazi është i dendur, ngjeshja intensive shkakton formimin e një grumbulli yjor. Kur madhësia e resë së gazit është e vogël, ngjeshja çon në formimin e një ylli të vetëm.

Një përshkrim i shkurtër i asaj që po ndodh është se ylli i ardhshëm kalon nëpër dy faza - kompresim i shpejtë dhe i ngadalshëm në gjendjen e një protoylli. Në një gjuhë të thjeshtë dhe të kuptueshme, ngjeshja e shpejtë është rënia e materies yjore drejt qendrës së protoyllit. Ngjeshja e ngadaltë ndodh në sfondin e qendrës së formuar të protoyllit. Gjatë qindra mijëra viteve të ardhshme, formacioni i ri zvogëlohet në madhësi dhe dendësia e tij rritet miliona herë. Gradualisht, protoylli bëhet i errët për shkak të densitetit të lartë të materies yjore, dhe ngjeshja e vazhdueshme shkakton mekanizmin e reaksioneve të brendshme. Një rritje e presionit të brendshëm dhe temperaturës çon në formimin e qendrës së gravitetit të yllit të ardhshëm.

Protoylli qëndron në këtë gjendje për miliona vjet, duke lëshuar ngadalë nxehtësinë dhe gradualisht duke u zvogëluar, duke u zvogëluar në madhësi. Si rezultat, konturet e yllit të ri shfaqen dhe dendësia e materies së tij bëhet e krahasueshme me dendësinë e ujit.

Mesatarisht, dendësia e yllit tonë është 1.4 kg/cm3 - pothuajse e njëjtë me dendësinë e ujit në Detin e Vdekur të kripur. Në qendër, Dielli ka një densitet prej 100 kg/cm3. Lënda yjore nuk është në gjendje të lëngshme, por ekziston në formën e plazmës.

Nën ndikimin e presionit dhe temperaturës së madhe prej afërsisht 100 milion K, fillojnë reaksionet termonukleare të ciklit të hidrogjenit. Ngjeshja ndalon, masa e objektit rritet kur energjia gravitacionale shndërrohet në djegie termonukleare të hidrogjenit. Nga ky moment, ylli i ri, duke emetuar energji, fillon të humbasë masën.

Versioni i mësipërm i formimit të yjeve është vetëm një diagram primitiv që përshkruan fazën fillestare të evolucionit dhe lindjes së një ylli. Sot, procese të tilla në galaktikën tonë dhe në të gjithë Universin janë praktikisht të padukshme për shkak të varfërimit intensiv të materialit yjor. Në të gjithë historinë e vetëdijshme të vëzhgimeve të galaktikës sonë, janë vërejtur vetëm shfaqje të izoluara të yjeve të rinj. Në shkallën e Universit, kjo shifër mund të rritet qindra e mijëra herë.

Për pjesën më të madhe të jetës së tyre, protoyjet fshihen nga syri i njeriut nga një guaskë pluhur. Rrezatimi nga bërthama mund të vërehet vetëm në infra të kuqe, e cila është mënyra e vetme për të parë lindjen e një ylli. Për shembull, në Mjegullnajën e Orionit në vitin 1967, astrofizikanët zbuluan një yll të ri në rrezet infra të kuqe, temperatura e rrezatimit të të cilit ishte 700 gradë Kelvin. Më pas, doli se vendlindja e protoyjeve janë burime kompakte që ekzistojnë jo vetëm në galaktikën tonë, por edhe në qoshet e tjera të largëta të Universit. Përveç rrezatimit infra të kuq, vendlindja e yjeve të rinj shënohet nga sinjale radio intensive.

Procesi i studimit dhe evolucioni i yjeve

I gjithë procesi i njohjes së yjeve mund të ndahet në disa faza. Që në fillim, ju duhet të përcaktoni distancën deri në yllin. Informacioni se sa larg është ylli nga ne dhe sa kohë ka ardhur drita prej tij, jep një ide se çfarë ka ndodhur me yllin gjatë gjithë kësaj kohe. Pasi njeriu mësoi të masë distancën me yjet e largët, u bë e qartë se yjet janë të njëjtët diej, vetëm me madhësi të ndryshme dhe me fate të ndryshme. Duke ditur distancën nga ylli, niveli i dritës dhe sasia e energjisë së emetuar mund të përdoret për të gjurmuar procesin e shkrirjes termonukleare të yllit.

Pas përcaktimit të distancës nga ylli, mund të përdorni analizën spektrale për të llogaritur përbërjen kimike të yllit dhe për të gjetur strukturën dhe moshën e tij. Falë ardhjes së spektrografit, shkencëtarët kanë mundësinë të studiojnë natyrën e dritës së yjeve. Kjo pajisje mund të përcaktojë dhe masë përbërjen e gazit të materies yjore që një yll zotëron në faza të ndryshme të ekzistencës së tij.

Duke studiuar analizën spektrale të energjisë së Diellit dhe yjeve të tjerë, shkencëtarët arritën në përfundimin se evolucioni i yjeve dhe planetëve ka rrënjë të përbashkëta. Të gjithë trupat kozmikë kanë të njëjtin lloj, përbërje kimike të ngjashme dhe kanë origjinën nga e njëjta lëndë, e cila u ngrit si rezultat i Big Bengut.

Lënda yjore përbëhet nga të njëjtat elementë kimikë (madje edhe hekuri) si planeti ynë. Dallimi i vetëm është në sasinë e disa elementeve dhe në proceset që ndodhin në Diell dhe brenda kupën qiellore të tokës. Kjo është ajo që i dallon yjet nga objektet e tjera në Univers. Origjina e yjeve duhet të konsiderohet gjithashtu në kontekstin e një disipline tjetër fizike: mekanikën kuantike. Sipas kësaj teorie, materia që përcakton materien yjore përbëhet nga atome që ndahen vazhdimisht dhe grimca elementare që krijojnë mikrokozmosin e tyre. Në këtë dritë, struktura, përbërja, struktura dhe evolucioni i yjeve është me interes. Siç doli, pjesa më e madhe e masës së yllit tonë dhe shumë yjeve të tjerë përbëhet nga vetëm dy elementë - hidrogjeni dhe heliumi. Një model teorik që përshkruan strukturën e yjeve do të na lejojë të kuptojmë strukturën e tyre dhe ndryshimin kryesor nga objektet e tjera hapësinore.

Karakteristika kryesore është se shumë objekte në Univers kanë një madhësi dhe formë të caktuar, ndërsa një yll mund të ndryshojë madhësinë ndërsa zhvillohet. Një gaz i nxehtë është një kombinim i atomeve të lidhur lirshëm me njëri-tjetrin. Miliona vjet pas formimit të një ylli, shtresa sipërfaqësore e materies yjore fillon të ftohet. Ylli jep pjesën më të madhe të energjisë së tij në hapësirën e jashtme, duke u zvogëluar ose rritur në madhësi. Nxehtësia dhe energjia transferohen nga pjesa e brendshme e yllit në sipërfaqe, duke ndikuar në intensitetin e rrezatimit. Me fjalë të tjera, i njëjti yll duket ndryshe në periudha të ndryshme të ekzistencës së tij. Proceset termonukleare të bazuara në reaksionet e ciklit të hidrogjenit kontribuojnë në shndërrimin e atomeve të lehta të hidrogjenit në elementë më të rëndë - helium dhe karbon. Sipas astrofizikanëve dhe shkencëtarëve bërthamorë, një reagim i tillë termonuklear është më efektivi për sa i përket sasisë së nxehtësisë së gjeneruar.

Pse shkrirja termonukleare e bërthamës nuk përfundon me shpërthimin e një reaktori të tillë? Puna është se forcat e fushës gravitacionale në të mund të mbajnë materien yjore brenda një vëllimi të stabilizuar. Nga kjo mund të nxjerrim një përfundim të paqartë: çdo yll është një trup masiv që ruan madhësinë e tij për shkak të ekuilibrit midis forcave të gravitetit dhe energjisë së reaksioneve termonukleare. Rezultati i një modeli të tillë ideal natyror është një burim nxehtësie që mund të funksionojë për një kohë të gjatë. Supozohet se format e para të jetës në Tokë u shfaqën 3 miliardë vjet më parë. Dielli në ato kohë të largëta e ngrohte planetin tonë ashtu si edhe tani. Rrjedhimisht, ylli ynë ka ndryshuar pak, pavarësisht nga fakti se shkalla e nxehtësisë dhe energjisë diellore të emetuar është kolosale - më shumë se 3-4 milion ton çdo sekondë.

Nuk është e vështirë të llogaritet se sa peshë ka humbur ylli ynë gjatë viteve të ekzistencës së tij. Kjo do të jetë një shifër e madhe, por për shkak të masës së saj të madhe dhe densitetit të lartë, humbje të tilla në shkallën e Universit duken të parëndësishme.

Fazat e evolucionit të yjeve

Fati i yllit varet nga masa fillestare e yllit dhe përbërja e tij kimike. Ndërsa rezervat kryesore të hidrogjenit janë të përqendruara në bërthamë, ylli mbetet në të ashtuquajturën sekuencë kryesore. Sapo ka një tendencë për rritjen e madhësisë së yllit, do të thotë se burimi kryesor për shkrirjen termonukleare është tharë. Rruga e gjatë përfundimtare e transformimit të trupit qiellor ka filluar.

Ndriçuesit e formuar në Univers fillimisht ndahen në tre lloje më të zakonshme:

• yje normalë (xhuxhët e verdhë);
• yje xhuxh;
• yje gjigantë.

Yjet me masë të ulët (xhuxhët) djegin ngadalë rezervat e tyre të hidrogjenit dhe e jetojnë jetën e tyre mjaft të qetë.

Yje të tillë janë shumica në Univers, dhe ylli ynë, një xhuxh i verdhë, është një prej tyre. Me fillimin e pleqërisë, një xhuxh i verdhë bëhet një gjigant i kuq ose supergjigant.

Bazuar në teorinë e origjinës së yjeve, procesi i formimit të yjeve në Univers nuk ka përfunduar. Yjet më të shndritshëm në galaktikën tonë nuk janë vetëm më të mëdhenjtë, në krahasim me Diellin, por edhe më të rinjtë. Astrofizikanët dhe astronomët i quajnë yje të tillë supergjigantë blu. Në fund, ata do të kenë të njëjtin fat si triliona yje të tjerë. Së pari ka një lindje të shpejtë, një jetë të shkëlqyer dhe të zjarrtë, pas së cilës vjen një periudhë kalbjeje e ngadaltë. Yjet me madhësinë e Diellit kanë një cikël të gjatë jetësor, duke qenë në sekuencën kryesore (në pjesën e mesme të tij).

Duke përdorur të dhëna për masën e një ylli, ne mund të supozojmë rrugën e tij evolucionare të zhvillimit. Një ilustrim i qartë i kësaj teorie është evolucioni i yllit tonë. Asgjë nuk zgjat përgjithmonë. Si rezultat i shkrirjes termonukleare, hidrogjeni shndërrohet në helium, prandaj, rezervat e tij origjinale konsumohen dhe reduktohen. Një ditë, jo shumë shpejt, këto rezerva do të mbarojnë. Duke gjykuar nga fakti se Dielli ynë vazhdon të shkëlqejë për më shumë se 5 miliardë vjet, pa ndryshuar madhësinë e tij, mosha e pjekur e yllit mund të zgjasë ende për të njëjtën periudhë.

Shkarkimi i rezervave të hidrogjenit do të çojë në faktin se, nën ndikimin e gravitetit, bërthama e diellit do të fillojë të tkurret me shpejtësi. Dendësia e bërthamës do të bëhet shumë e lartë, si rezultat i së cilës proceset termonukleare do të lëvizin në shtresat ngjitur me bërthamën. Kjo gjendje quhet kolaps, i cili mund të shkaktohet nga reaksionet termonukleare në shtresat e sipërme të yllit. Si rezultat i presionit të lartë, shkaktohen reaksione termonukleare që përfshijnë heliumin.

Rezervat e hidrogjenit dhe heliumit në këtë pjesë të yllit do të zgjasin për miliona vjet. Nuk do të kalojë shumë kohë që shterimi i rezervave të hidrogjenit do të çojë në një rritje të intensitetit të rrezatimit, në një rritje të madhësisë së guaskës dhe madhësisë së vetë yllit. Si rezultat, Dielli ynë do të bëhet shumë i madh. Nëse e imagjinoni këtë foto dhjetëra miliarda vjet nga tani, atëherë në vend të një disku të ndritshëm verbues, një disk i kuq i nxehtë me përmasa gjigante do të varet në qiell. Gjigantët e kuq janë një fazë natyrore në evolucionin e një ylli, gjendja e tij e kalimit në kategorinë e yjeve të ndryshueshëm.

Si rezultat i këtij transformimi, distanca nga Toka në Diell do të ulet, kështu që Toka do të bjerë në zonën e ndikimit të koronës diellore dhe do të fillojë të "skuqet" në të. Temperatura në sipërfaqen e planetit do të dhjetëfishohet, gjë që do të çojë në zhdukjen e atmosferës dhe avullimin e ujit. Si rezultat, planeti do të kthehet në një shkretëtirë shkëmbore të pajetë.

Fazat e fundit të evolucionit yjor

Pasi ka arritur fazën e gjigantit të kuq, një yll normal bëhet një xhuxh i bardhë nën ndikimin e proceseve gravitacionale. Nëse masa e një ylli është afërsisht e barabartë me masën e Diellit tonë, të gjitha proceset kryesore në të do të ndodhin me qetësi, pa impulse apo reagime shpërthyese. Xhuxhi i bardhë do të vdesë për një kohë të gjatë, duke u djegur deri në tokë.

Në rastet kur ylli fillimisht kishte një masë më të madhe se 1.4 herë Dielli, një xhuxh i bardhë nuk do të jetë faza përfundimtare. Me një masë të madhe brenda yllit, proceset e ngjeshjes së materies yjore fillojnë në nivelin atomik dhe molekular. Protonet kthehen në neutrone, dendësia e yllit rritet dhe madhësia e tij zvogëlohet me shpejtësi.

Yjet neutrone të njohura për shkencën kanë një diametër prej 10-15 km. Me një madhësi kaq të vogël, një yll neutron ka një masë kolosale. Një centimetër kub i materies yjore mund të peshojë miliarda tonë.

Në rast se fillimisht kishim të bënim me një yll me masë të lartë, faza përfundimtare e evolucionit merr forma të tjera. Fati i një ylli masiv është një vrimë e zezë - një objekt me një natyrë të paeksploruar dhe sjellje të paparashikueshme. Masa e madhe e yllit kontribuon në një rritje të forcave gravitacionale, duke nxitur forcat e ngjeshjes. Nuk është e mundur të ndërpritet ky proces. Dendësia e materies rritet derisa bëhet e pafundme, duke formuar një hapësirë ​​singulare (teoria e relativitetit të Ajnshtajnit). Rrezja e një ylli të tillë përfundimisht do të bëhet zero, duke u bërë një vrimë e zezë në hapësirën e jashtme. Do të kishte dukshëm më shumë vrima të zeza nëse yjet masive dhe supermasive do të zinin pjesën më të madhe të hapësirës në hapësirë.

Duhet të theksohet se kur një gjigant i kuq shndërrohet në një yll neutron ose një vrimë të zezë, Universi mund të përjetojë një fenomen unik - lindjen e një objekti të ri kozmik.

Lindja e një supernova është faza më spektakolare e fundit në evolucionin e yjeve. Këtu vepron një ligj natyror i natyrës: ndërprerja e ekzistencës së një trupi krijon një jetë të re. Periudha e një cikli të tillë si lindja e një supernova ka të bëjë kryesisht me yjet masive. Rezervat e shteruara të hidrogjenit çojnë në përfshirjen e heliumit dhe karbonit në procesin e shkrirjes termonukleare. Si rezultat i këtij reagimi, presioni rritet përsëri dhe një bërthamë hekuri formohet në qendër të yllit. Nën ndikimin e forcave të forta gravitacionale, qendra e masës zhvendoset në pjesën qendrore të yllit. Bërthama bëhet aq e rëndë sa nuk është në gjendje t'i rezistojë gravitetit të saj. Si rezultat, fillon zgjerimi i shpejtë i bërthamës, duke çuar në një shpërthim të menjëhershëm. Lindja e një supernova është një shpërthim, një valë goditëse e forcës monstruoze, një ndezje e ndritshme në hapësirat e mëdha të Universit.

Duhet të theksohet se Dielli ynë nuk është një yll masiv, kështu që një fat i ngjashëm nuk e kërcënon atë dhe planeti ynë nuk duhet të ketë frikë nga një fund i tillë. Në shumicën e rasteve, shpërthimet e supernovës ndodhin në galaktikat e largëta, kjo është arsyeja pse ato zbulohen rrallë.

Si përfundim

Evolucioni i yjeve është një proces që shtrihet në dhjetëra miliarda vjet. Ideja jonë për proceset që ndodhin është vetëm një model matematikor dhe fizik, një teori. Koha tokësore është vetëm një moment në ciklin e madh kohor në të cilin jeton Universi ynë. Ne mund të vëzhgojmë vetëm atë që ndodhi miliarda vjet më parë dhe të imagjinojmë se çfarë mund të përballen brezat e ardhshëm të tokësorëve.

Nëse keni ndonjë pyetje, lini ato në komentet poshtë artikullit. Ne ose vizitorët tanë do të jemi të lumtur t'u përgjigjemi atyre

Masa e yjeve T☼ dhe rrezja R mund të karakterizohen nga energjia e saj potenciale E . Potenciali ose energji gravitacionale ylli është puna që duhet shpenzuar për të shpërndarë lëndën e yllit në pafundësi. Dhe anasjelltas, kjo energji lirohet kur ylli tkurret, d.m.th. ndërsa rrezja e saj zvogëlohet. Vlera e kësaj energjie mund të llogaritet duke përdorur formulën:

Energjia potenciale e Diellit është e barabartë me: E ☼ = 5,9∙10 41 J.

Një studim teorik i procesit të ngjeshjes gravitacionale të një ylli ka treguar se një yll lëshon afërsisht gjysmën e energjisë së tij potenciale, ndërsa gjysma tjetër shpenzohet për rritjen e temperaturës së masës së tij në afërsisht dhjetë milionë kelvins. Megjithatë, nuk është e vështirë të jesh i bindur se Dielli do ta kishte emetuar këtë energji në 23 milionë vjet. Pra, kompresimi gravitacional mund të jetë një burim energjie për yjet vetëm në disa faza, mjaft të shkurtra, të zhvillimit të tyre.

Teoria e shkrirjes termonukleare u formulua në vitin 1938 nga fizikanët gjermanë Karl Weizsäcker dhe Hans Bethe. Parakusht për këtë ishte, së pari, përcaktimi në vitin 1918 nga F. Aston (Angli) i masës së atomit të heliumit, e cila është e barabartë me 3,97 masa të atomit të hidrogjenit. , së dyti, identifikimi në vitin 1905 i lidhjes ndërmjet peshës trupore T dhe energjinë e tij E në formën e formulës së Ajnshtajnit:

ku c është shpejtësia e dritës, së treti, zbulimi në vitin 1929 se, falë efektit të tunelit, dy grimca të ngarkuara njësoj (dy protone) mund të afrohen në një distancë ku forca e tërheqjes është më e lartë, si dhe zbulimi në 1932 të pozitronit e+ dhe neutronit n.

E para dhe më efektive e reaksioneve të shkrirjes termonukleare është formimi i katër protoneve në bërthamën e një atomi të heliumit sipas skemës:

Ajo që po ndodh këtu është shumë e rëndësishme defekt në masë: masa e bërthamës së heliumit është 4,00389 amu, ndërsa masa e katër protoneve është 4,03252 amu. Duke përdorur formulën e Ajnshtajnit, ne llogarisim energjinë që lirohet gjatë formimit të një bërthame të heliumit:

Nuk është e vështirë të llogaritet se nëse Dielli në fazën fillestare të zhvillimit përbëhej vetëm nga hidrogjeni, atëherë shndërrimi i tij në helium do të mjaftonte për ekzistencën e Diellit si yll me humbje aktuale të energjisë prej rreth 100 miliardë vjetësh. Në fakt, bëhet fjalë për "djegien" e rreth 10% të hidrogjenit nga zorrët më të thella të yllit, ku temperatura është e mjaftueshme për reaksionet e shkrirjes.

Reaksionet e sintezës së heliumit mund të ndodhin në dy mënyra. I pari quhet cikli pp e dyta - ME JO-cikël. Në të dyja rastet, dy herë në çdo bërthamë heliumi, një proton shndërrohet në një neutron sipas skemës së mëposhtme:

Ku V- neutrino.

Tabela 1 tregon kohën mesatare të çdo reaksioni të shkrirjes termonukleare, periudhën gjatë së cilës numri i grimcave fillestare do të ulet me e një herë.

Tabela 1. Reaksionet e sintezës së heliumit.

Efikasiteti i reaksioneve të shkrirjes karakterizohet nga fuqia e burimit, sasia e energjisë që lirohet për njësi masë të një substance për njësi të kohës. Nga teoria del se

Nëse temperatura në brendësi të një ylli, pasi hidrogjeni është shterur atje, arrin në qindra miliona kelvins, dhe kjo është e mundur për yjet me masë. T>1.2m ☼, atëherë burimi i energjisë bëhet reaksioni i shndërrimit të heliumit në karbon sipas skemës:

Në temperatura më të larta ndodhin reagimet e mëposhtme:

etj. deri në formimin e bërthamave të hekurit. Këto janë reagime ekzotermike, Si rezultat i përparimit të tyre, energjia çlirohet.

Siç e dimë, energjia që lëshon një yll në hapësirën përreth lirohet në thellësitë e tij dhe gradualisht depërton në sipërfaqen e yllit. Ky transferim i energjisë përmes trashësisë së materies së yllit mund të kryhet me dy mekanizma: transferim rrezatues ose konvekcionit.

Në rastin e parë, bëhet fjalë për thithjen dhe riemetimin e përsëritur të kuanteve. Në fakt, gjatë çdo ngjarjeje të tillë, kuantet fragmentohen, kështu që në vend të γ-kuanteve të forta që lindin gjatë shkrirjes termonukleare në zorrët e një ylli, miliona kuante me energji të ulët arrijnë në sipërfaqen e tij. Në këtë rast, zbatohet ligji i ruajtjes së energjisë.

Në teorinë e transferimit të energjisë, u prezantua koncepti i rrugës së lirë të një kuantike me një frekuencë të caktuar υ. Nuk është e vështirë të kuptosh se në atmosferat yjore, rruga e lirë e një kuantike nuk i kalon disa centimetra. Dhe koha që i duhet kuanteve të energjisë për të rrjedhur nga qendra e një ylli në sipërfaqen e tij matet në miliona vjet, megjithatë, në thellësitë e yjeve, mund të krijohen kushte në të cilat një ekuilibër i tillë rrezatues prishet. Uji sillet në mënyrë të ngjashme në një enë që nxehet nga poshtë. Për një kohë të caktuar, lëngu këtu është në një gjendje ekuilibri, pasi molekula, pasi ka marrë energji të tepërt direkt nga fundi i enës, arrin të transferojë një pjesë të energjisë për shkak të përplasjeve në molekula të tjera që ndodhen sipër. Kjo vendos një gradient të caktuar të temperaturës në enë nga fundi i saj në skajin e sipërm. Megjithatë, me kalimin e kohës, shkalla me të cilën molekulat mund të transferojnë energji lart përmes përplasjeve bëhet më e vogël se shpejtësia me të cilën nxehtësia transferohet nga poshtë. Ndodh zierja - transferimi i nxehtësisë me lëvizje të drejtpërdrejtë të substancës.