Rruga e fazave të yllit hapësinor. Evolucioni i yjeve

Pjesa e parë ASPEKTI ASTRONOMIK I PROBLEMIT

Oriz. 12. Globulat në një mjegullnajë difuzioni

Kur një protoyll tkurret, temperatura e tij rritet dhe një pjesë e konsiderueshme e energjisë potenciale të çliruar rrezatohet në hapësirën përreth. Meqenëse dimensionet e topit të gazit në kolaps janë shumë të mëdha, rrezatimi për njësi të sipërfaqes së tij do të jetë i parëndësishëm. Meqenëse fluksi i rrezatimit për njësi sipërfaqe është proporcional me fuqinë e katërt të temperaturës (ligji Stefan-Boltzmann), temperatura e shtresave sipërfaqësore të yllit është relativisht e ulët, ndërsa shkëlqimi i tij është pothuajse i njëjtë me atë të një ylli të zakonshëm me të njëjtën masë. Prandaj, në diagramin e spektrit-shkëlqim, yje të tillë do të vendosen në të djathtë të sekuencës kryesore, d.m.th., ata do të bien në rajonin e gjigantëve të kuq ose xhuxhëve të kuq, në varësi të vlerave të masave të tyre fillestare. Më pas, protoylli vazhdon të tkurret. Dimensionet e tij bëhen më të vogla, dhe temperatura e sipërfaqes rritet, si rezultat i së cilës spektri bëhet gjithnjë e më "i hershëm". Kështu, duke lëvizur përgjatë diagramit të spektrit-shkëlqim, protoylli do të "ulet" mjaft shpejt në sekuencën kryesore. Gjatë kësaj periudhe, temperatura e brendësisë së yjeve është tashmë e mjaftueshme që reaksionet termonukleare të fillojnë atje. Në këtë rast, presioni i gazit brenda yllit të ardhshëm balancon tërheqjen dhe topi i gazit ndalon së ngjeshja. Një protoyll bëhet yll. Duhet relativisht pak kohë që protoyjet të kalojnë këtë fazë më të hershme të evolucionit të tyre. Nëse, për shembull, masa e protoyllit është më e madhe se ajo e Diellit, duhen vetëm disa milionë vjet nëse është më pak, duhen disa qindra milionë vjet; Meqenëse koha evolucionare e protoyjeve është relativisht e shkurtër, kjo fazë më e hershme e zhvillimit të yjeve është e vështirë të zbulohet. Megjithatë, yjet në një fazë të tillë me sa duket janë vërejtur. Po flasim për yje shumë interesantë T Tauri, zakonisht të ngulitur në mjegullnaja të errëta. Në vitin 1966, krejt papritur, u bë e mundur të vëzhgoheshin protoyjet në fazat e hershme të evolucionit të tyre. Ne kemi përmendur tashmë në kapitullin e tretë të këtij libri rreth zbulimit nga radioastronomia e një numri molekulash në mjedisin ndëryjor, kryesisht hidroksil OH dhe avujt e ujit H2O. Astronomët e radios u befasuan shumë kur, kur vëzhguan qiellin në një gjatësi vale prej 18 cm, që korrespondon me linjën e radios OH, u zbuluan burime të ndritshme, jashtëzakonisht kompakte (d.m.th., me dimensione të vogla këndore). Kjo ishte aq e papritur sa në fillim ata refuzuan as të besonin se linja të tilla radio të ndritshme mund t'i përkisnin një molekule hidroksili. U supozua se këto rreshta i përkisnin një substance të panjohur, së cilës iu dha menjëherë emri "i përshtatshëm" "mysterium". Sidoqoftë, "mysterium" shumë shpejt ndau fatin e "vëllezërve" të tij optikë - "nebulia" dhe "korona". Fakti është se për shumë dekada linjat e ndritshme të mjegullnajave dhe koronës diellore nuk mund të identifikoheshin me asnjë vijë spektrale të njohur. Prandaj, ato iu atribuuan disa elementeve hipotetike të panjohura në tokë - "nebulium" dhe "kurorë". Le të mos buzëqeshim me përbuzje ndaj injorancës së astronomëve në fillim të shekullit tonë: në fund të fundit, atëherë nuk kishte teori atomike! Zhvillimi i fizikës nuk la vend në sistemin periodik të Mendelejevit për "qiellorët" ekzotikë: në vitin 1927, "nebuliumi" u zbulua, linjat e të cilit u identifikuan plotësisht në mënyrë të besueshme me linjat "të ndaluara" të oksigjenit dhe azotit të jonizuar, dhe në 1939 -1941. U tregua bindshëm se linjat misterioze të "koroniumit" i përkasin atomeve të jonizuara të shumëfishta të hekurit, nikelit dhe kalciumit. Nëse u deshën dekada për të "zhbërë" "nebuliumin" dhe "kodoniumin", atëherë brenda pak javësh pas zbulimit u bë e qartë se linjat "misterium" i përkasin hidroksilit të zakonshëm, por vetëm në kushte të pazakonta. Vëzhgimet e mëtejshme, para së gjithash, zbuluan se burimet e "misterit" kanë dimensione këndore jashtëzakonisht të vogla. Kjo u tregua duke përdorur një metodë kërkimore të re, shumë efektive të quajtur "interferometria radio në vija bazë ultra të gjata". Thelbi i metodës zbret në vëzhgimet e njëkohshme të burimeve në dy radio teleskopë të vendosur në distanca prej disa mijëra km nga njëri-tjetri. Siç rezulton, rezolucioni këndor përcaktohet nga raporti i gjatësisë së valës me distancën midis teleskopëve radio. Në rastin tonë, kjo vlerë mund të jetë ~3x10 -8 rad ose disa të mijta të sekondës së harkut! Vini re se në astronominë optike një rezolucion i tillë këndor është ende plotësisht i paarritshëm. Vëzhgime të tilla kanë treguar se ekzistojnë të paktën tre klasa të burimeve të "misterit". Këtu do të na interesojnë burimet e klasit të parë. Të gjithë ata janë të vendosur brenda mjegullnajave të jonizuara të gazta, siç është Mjegullnaja e famshme Orion. Siç u përmend tashmë, madhësitë e tyre janë jashtëzakonisht të vogla, mijëra herë më të vogla se madhësia e mjegullnajës. Gjëja më interesante është se ato kanë një strukturë komplekse hapësinore. Konsideroni, për shembull, një burim të vendosur në një mjegullnajë të quajtur W3.

Oriz. 13. Profilet e katër përbërësve të linjës hidroksil

Në Fig. Figura 13 tregon profilin e linjës OH të emetuar nga ky burim. Siç mund ta shihni, ai përbëhet nga një numër i madh linjash të ngushta të ndritshme. Çdo linjë korrespondon me një shpejtësi të caktuar lëvizjeje përgjatë vijës së shikimit të resë që lëshon këtë linjë. Madhësia e kësaj shpejtësie përcaktohet nga efekti Doppler. Diferenca në shpejtësi (përgjatë vijës së shikimit) midis reve të ndryshme arrin ~10 km/s. Vëzhgimet interferometrike të përmendura më sipër treguan se retë që lëshojnë secilën linjë nuk janë të njëanshme hapësinore. Fotografia rezulton kështu: brenda një zone prej përafërsisht 1.5 sekonda në madhësi, rreth 10 re kompakte lëvizin me shpejtësi të ndryshme. Çdo re lëshon një linjë specifike (frekuence). Dimensionet këndore të reve janë shumë të vogla, në rendin e disa të mijëtave të sekondës së harkut. Meqenëse dihet distanca nga mjegullnaja W3 (rreth 2000 pc), dimensionet këndore mund të shndërrohen lehtësisht në ato lineare. Rezulton se dimensionet lineare të rajonit në të cilin lëvizin retë janë të rendit 10 -2 pc, dhe dimensionet e secilës re janë vetëm një renditje e madhësisë më e madhe se distanca nga Toka në Diell. Lindin pyetjet: çfarë lloj resh janë këto dhe pse lëshojnë kaq shumë në linjat radio hidroksil? Përgjigja për pyetjen e dytë u mor shumë shpejt. Doli se mekanizmi i rrezatimit është mjaft i ngjashëm me atë të vërejtur në maserët dhe lazerët laboratorikë. Pra, burimet e "misterit" janë maserët gjigantë, natyrorë kozmikë që veprojnë në valën e linjës hidroksile, gjatësia e së cilës është 18 cm. Është në mazer (dhe në frekuencat optike dhe infra të kuqe - në lazer) ai shkëlqim i madh. vija është arritur dhe gjerësia e saj spektrale është e vogël. Siç dihet, përforcimi i rrezatimit në linja për shkak të këtij efekti është i mundur kur mediumi në të cilin përhapet rrezatimi "aktivizohet" në një farë mënyre. Kjo do të thotë se një burim energjie "i jashtëm" (i ashtuquajturi "pompim") e bën përqendrimin e atomeve ose molekulave në nivelin fillestar (të sipërm) anormalisht të lartë. Pa një "pompim" që funksionon vazhdimisht, një maser ose lazer është i pamundur. Çështja e natyrës së mekanizmit për "pompimin" e maserëve kozmikë ende nuk është zgjidhur plotësisht. Sidoqoftë, ka shumë të ngjarë që "pompimi" sigurohet nga rrezatimi mjaft i fuqishëm infra të kuqe. Një tjetër mekanizëm i mundshëm pompimi mund të jenë disa reaksione kimike. Ia vlen të ndërpritet historia jonë për maserët kozmikë për të menduar se çfarë fenomenesh mahnitëse hasin astronomët në hapësirë. Një nga shpikjet më të mëdha teknike të shekullit tonë të turbullt, që luan një rol të rëndësishëm në revolucionin shkencor dhe teknologjik që po përjetojmë tani, realizohet lehtësisht në kushte natyrore dhe për më tepër, në një shkallë të madhe! Fluksi i emetimit të radios nga disa maser kozmikë është aq i madh sa mund të ishte zbuluar edhe në nivelin teknik të radioastronomisë 35 vjet më parë, pra edhe para shpikjes së maserëve dhe lazerëve! Për ta bërë këtë, ju duhet "vetëm" të dini gjatësinë e saktë të valës së lidhjes radio OH dhe të interesoheni për problemin. Meqë ra fjala, kjo nuk është hera e parë që problemet më të rëndësishme shkencore dhe teknike me të cilat përballet njerëzimi realizohen në kushte natyrore. Reaksionet termonukleare që mbështesin rrezatimin e Diellit dhe yjeve (shih më poshtë) stimuluan zhvillimin dhe zbatimin e projekteve për prodhimin e "karburantit" bërthamor në Tokë, i cili në të ardhmen duhet të zgjidhë të gjitha problemet tona energjetike. Mjerisht, ne jemi ende larg zgjidhjes së këtij problemi më të rëndësishëm, të cilin natyra e zgjidhi "lehtë". Një shekull e gjysmë më parë, themeluesi i teorisë së valës së dritës, Fresnel, vuri në dukje (në një rast tjetër, sigurisht): "Natyra qesh me vështirësitë tona". Siç e shohim, vërejtja e Fresnel është edhe më e vërtetë sot. Le të kthehemi, megjithatë, te maserët kozmikë. Megjithëse mekanizmi për "pompimin" e këtyre maserëve nuk është ende plotësisht i qartë, është ende e mundur të merret një ide e përafërt e kushteve fizike në retë që lëshojnë vijën 18 cm duke përdorur mekanizmin maser se këto re janë mjaft të dendura: për centimetër kub ka të paktën 10 8 -10 9 grimca, dhe një pjesë e rëndësishme (dhe ndoshta shumica) e tyre janë molekula. Temperatura nuk ka gjasa të kalojë dy mijë Kelvin, ka shumë të ngjarë të jetë rreth 1000 Kelvin. Këto veti janë thelbësisht të ndryshme nga vetitë e madje edhe reve më të dendura të gazit ndëryjor. Duke marrë parasysh madhësinë relativisht të vogël të reve, pa dashje arrijmë në përfundimin se ato kanë më shumë gjasa të ngjajnë me atmosferat e zgjatura, mjaft të ftohta të yjeve supergjigantë. Ka shumë të ngjarë që këto re të mos jenë gjë tjetër veçse një fazë e hershme e zhvillimit të protoyjeve, menjëherë pas kondensimit të tyre nga mediumi ndëryjor. Këtë pohim e mbështesin edhe fakte të tjera (të cilën autori i këtij libri e ka shprehur në vitin 1966). Në mjegullnajat ku vërehen mazer kozmikë, yjet e rinj dhe të nxehtë janë të dukshëm (shih më poshtë). Rrjedhimisht, procesi i formimit të yjeve atje përfundoi kohët e fundit dhe, ka shumë të ngjarë, vazhdon në kohën e tanishme. Ndoshta gjëja më kurioze është se, siç tregojnë vëzhgimet e astronomisë radio, maserët kozmikë të këtij lloji janë, si të thuash, "të zhytur" në re të vogla, shumë të dendura me hidrogjen të jonizuar. Këto re përmbajnë shumë pluhur kozmik, gjë që i bën ato të pavëzhgueshme në rrezen optike. Të tilla "fshikëza" jonizohen nga ylli i ri dhe i nxehtë që ndodhet brenda tyre. Astronomia me rreze infra të kuqe është provuar të jetë shumë e dobishme në studimin e proceseve të formimit të yjeve. Në të vërtetë, për rrezet infra të kuqe, thithja ndëryjore e dritës nuk është aq e rëndësishme. Tani mund të imagjinojmë pamjen e mëposhtme: nga reja e mediumit ndëryjor, përmes kondensimit të tij, formohen disa tufa me masa të ndryshme, që evoluojnë në protoyje. Shpejtësia e evolucionit është e ndryshme: për grumbullime më masive do të jetë më e madhe (shih tabelën 2 më poshtë). Prandaj, grumbulli më masiv do të kthehet së pari në një yll të nxehtë, ndërsa pjesa tjetër do të qëndrojë pak a shumë gjatë në fazën e protoyllit. Ne i vëzhgojmë ato si burime të rrezatimit maser në afërsi të një ylli të nxehtë "të porsalindur", duke jonizuar hidrogjenin "fshikëz" që nuk është kondensuar në grumbuj. Natyrisht, kjo skemë e përafërt do të rafinohet më tej dhe, natyrisht, do t'i bëhen ndryshime të rëndësishme. Por fakti mbetet: papritur doli që për ca kohë (me shumë mundësi një kohë relativisht të shkurtër) protoyjet e porsalindur, në mënyrë figurative, "ulërijnë" për lindjen e tyre, duke përdorur metodat më të fundit të radiofizikës kuantike (d.m.th. masers) ... 2 vjet vitet e mëvonshme pas zbulimit të maserëve kozmikë në hidroksil (vijë 18 cm) - u zbulua se të njëjtat burime lëshojnë njëkohësisht (gjithashtu nga një mekanizëm maseri) një linjë avulli uji, gjatësia e valës së së cilës është 1,35 cm Maseri “ujë” është edhe më i madh se ai i “hidroksilit”. Retë që lëshojnë linjën H2O, megjithëse ndodhen në të njëjtin vëllim të vogël si retë "hidroksyl", lëvizin me shpejtësi të ndryshme dhe janë shumë më kompakte. Nuk mund të përjashtohet që në të ardhmen e afërt të zbulohen edhe linja të tjera maser*. Kështu, krejt papritur, radioastronomia e ktheu problemin klasik të formimit të yjeve në një degë të astronomisë vëzhguese**. Pasi është në sekuencën kryesore dhe pasi ka ndaluar tkurrjen, ylli rrezaton për një kohë të gjatë, praktikisht pa ndryshuar pozicionin e tij në diagramin e spektrit-shkëlqim. Rrezatimi i tij mbështetet nga reaksionet termonukleare që ndodhin në rajonet qendrore. Kështu, sekuenca kryesore është, si të thuash, një vendndodhje gjeometrike e pikave në diagramin e spektrit-shkëlqim ku një yll (në varësi të masës së tij) mund të lëshojë për një kohë të gjatë dhe në mënyrë të qëndrueshme për shkak të reaksioneve termonukleare. Vendi i një ylli në sekuencën kryesore përcaktohet nga masa e tij. Duhet të theksohet se ekziston një parametër më shumë që përcakton pozicionin e yllit të ekuilibrit që lëshon në diagramin spektër-shkëlqim. Ky parametër është përbërja kimike fillestare e yllit. Nëse bollëku relativ i elementëve të rëndë zvogëlohet, ylli do të "bie" në diagramin më poshtë. Është kjo rrethanë që shpjegon praninë e një sekuence nënxhuxhësh. Siç u përmend më lart, bollëku relativ i elementeve të rënda në këta yje është dhjetëra herë më i vogël se në yjet e sekuencës kryesore. Koha që një yll qëndron në sekuencën kryesore përcaktohet nga masa e tij fillestare. Nëse masa është e madhe, rrezatimi i yllit ka fuqi të madhe dhe ai shpejt përdor rezervat e tij të "karburantit" të hidrogjenit. Për shembull, yjet e sekuencës kryesore me një masë disa dhjetëra herë më të madhe se Dielli (këto janë gjigantë blu të nxehtë të klasës spektrale O) mund të emetojnë në mënyrë të qëndrueshme ndërsa qëndrojnë në këtë sekuencë vetëm për disa milionë vjet, ndërsa yjet me një masë afër diellore, kanë qenë në sekuencën kryesore për 10-15 miliardë vjet. Më poshtë është tabela. 2, duke dhënë kohëzgjatjen e llogaritur të ngjeshjes gravitacionale dhe qëndrimin në sekuencën kryesore për yjet e klasave të ndryshme spektrale. E njëjta tabelë tregon vlerat e masave, rrezeve dhe shkëlqimit të yjeve në njësitë diellore.

Tabela 2

Oriz. 14. Gjurmët evolucionare për yjet me masa të ndryshme në diagramin ndriçim-temperaturë

Oriz. 15. Diagrami Hertzsprung-Russell për grupin yjor NGC 2254

Oriz. 16. Diagrami Hertzsprung - Russell për grumbullin globular M 3. Përgjatë boshtit vertikal - madhësia relative

Diagrami përkatës tregon qartë të gjithë sekuencën kryesore, duke përfshirë pjesën e sipërme të majtë të saj, ku ndodhen yjet masive të nxehtë (një indeks ngjyrash prej 0.2 korrespondon me një temperaturë prej 20 mijë K, d.m.th., një spektër të klasës B). Grumbulli globular M3 është një objekt "i vjetër". Është qartë e dukshme se nuk ka pothuajse asnjë yll në pjesën e sipërme të diagramit të sekuencës kryesore të ndërtuar për këtë grumbull. Por dega e gjigantit të kuq të M 3 është shumë e përfaqësuar, ndërsa NGC 2254 ka shumë pak gjigantë të kuq. Kjo është e kuptueshme: në grupin e vjetër M 3, një numër i madh yjesh tashmë janë "larguar" nga sekuenca kryesore, ndërsa në grupin e ri NGC 2254 kjo ndodhi vetëm me një numër të vogël yjesh relativisht masivë, që evoluojnë me shpejtësi. Vlen të përmendet se dega gjigante për M 3 shkon mjaft pjerrët lart, ndërsa për NGC 2254 është pothuajse horizontale. Nga pikëpamja teorike, kjo mund të shpjegohet me përmbajtjen dukshëm më të ulët të elementeve të rëndë në M3 dhe në të vërtetë, në yjet e grupimeve globulare (si dhe në yjet e tjerë që përqendrohen jo aq shumë drejt rrafshit galaktik. drejt qendrës galaktike), bollëku relativ i elementeve të rënda është i parëndësishëm. Në diagramin "indeksi i ngjyrës - shkëlqimi" për M 3, një tjetër degë pothuajse horizontale është e dukshme. Nuk ka asnjë degë të ngjashme në diagramin e ndërtuar për NGC 2254. Teoria shpjegon pamjen e kësaj dege si më poshtë. Pasi temperatura e bërthamës së dendur të heliumit të kontraktuar të yllit - një gjigant i kuq - të arrijë 100-150 milion K, një reaksion i ri bërthamor do të fillojë të zhvillohet atje. Ky reagim konsiston në formimin e një bërthame karboni nga tre bërthama helium. Sapo të fillojë ky reagim, ngjeshja e bërthamës do të ndalet. Më pas, shtresat sipërfaqësore

yjet rrisin temperaturën e tyre dhe ylli në diagramin e spektrit-shkëlqim do të lëvizë majtas. Është nga yje të tillë që formohet dega e tretë horizontale e diagramit për M 3.

Oriz. 17. Përmbledhje diagrami Hertzsprung-Russell për grupimet me 11 yje

Në Fig. Figura 17 tregon në mënyrë skematike një diagram përmbledhës "ngjyrë-shkëlqim" për 11 grupime, dy prej të cilave (M 3 dhe M 92) janë globulare. Është qartë e dukshme se si sekuencat kryesore të grupimeve të ndryshme "përkulen" djathtas dhe lart në përputhje të plotë me konceptet teorike që janë diskutuar tashmë. Nga Fig. 17 mund të përcaktohet menjëherë se cilat grupime janë të reja dhe cilat janë të vjetra. Për shembull, grupi "i dyfishtë" X dhe h Perseus është i ri. Ai "ruajti" një pjesë të konsiderueshme të sekuencës kryesore. Grupi M 41 është më i vjetër, grupi Hyades është edhe më i vjetër, dhe grupi M 67 është shumë i vjetër, diagrami i shkëlqimit të ngjyrave për të cilin është shumë i ngjashëm me diagramin e ngjashëm për grupimet globulare M 3 dhe M 92. Vetëm gjiganti dega e grupimeve globulare është më e lartë në pajtim me dallimet në përbërjen kimike të diskutuara më parë. Kështu, të dhënat e vëzhgimit konfirmojnë dhe justifikojnë plotësisht përfundimet e teorisë. Do të dukej e vështirë të pritet verifikimi vëzhgues i teorisë së proceseve në brendësi të yjeve, të cilat fshihen prej nesh nga një trashësi e madhe materie yjore. E megjithatë teoria këtu monitorohet vazhdimisht nga praktika e vëzhgimeve astronomike. Duhet të theksohet se përpilimi i një numri të madh diagramesh me shkëlqim ngjyrash kërkonte një punë të madhe duke vëzhguar astronomët dhe një përmirësim rrënjësor në metodat e vëzhgimit. Nga ana tjetër, përparimet në teorinë e strukturës së brendshme dhe evolucionin e yjeve do të ishin të pamundura pa teknologjinë moderne kompjuterike të bazuar në përdorimin e makinave llogaritëse elektronike me shpejtësi të lartë. Kërkimet në fushën e fizikës bërthamore i dhanë gjithashtu një shërbim të paçmuar teorisë, e cila bëri të mundur marrjen e karakteristikave sasiore të atyre reaksioneve bërthamore që ndodhin në brendësi të yjeve. Pa ekzagjerim, mund të themi se zhvillimi i teorisë së strukturës dhe evolucionit të yjeve është një nga arritjet më të mëdha në astronomi të gjysmës së dytë të shekullit të 20-të. Zhvillimi i fizikës moderne hap mundësinë e testimit të drejtpërdrejtë vëzhgues të teorisë së strukturës së brendshme të yjeve, dhe në veçanti të Diellit. Bëhet fjalë për mundësinë e zbulimit të një rryme të fuqishme neutrinosh, të cilat duhet të emetohen nga Dielli nëse në thellësitë e tij ndodhin reaksione bërthamore. Dihet mirë se neutrinot ndërveprojnë jashtëzakonisht dobët me grimcat e tjera elementare. Për shembull, një neutrino mund të fluturojë në të gjithë trashësinë e Diellit pothuajse pa absorbim, ndërsa rrezatimi me rreze X mund të kalojë vetëm disa milimetra të lëndës në brendësi diellore pa përthithje. Nëse imagjinojmë se një rreze e fuqishme neutrinosh me energjinë e secilës grimcë 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 të zakonshme 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 e zakonshme molekulare (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 që shembet, është e mundur shpërbërja e mëtejshme në fragmente më pak masive, secila prej të cilave gjithashtu do të kompresohet 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 njëfarë kohe (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 energjia kinetike e dyfishtë 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. Të tillë “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 masivë të nxehtë lëvizin 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 çlirim energjie shpërthyese - një shpërthim heliumi, i cili për një yll të veçantë 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, praktikisht 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 Major; 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) është formuar 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) është formuar 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 (≈ ), por këto atome janë pasuruar tepër me neutrone. Trashësia e kësaj lëvore

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. Shpejtësia e rrotullimit zvogëlohet në atë masë sa që tani nuk ka asgjë që e ndalon lëndën 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 nxehur 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 dimensionet e magnetosferës janë të tilla që plazma ndalohet 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.

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 i vitit 1929 se, falë efektit të tunelit, dy grimca të ngarkuara njësoj (dy protone) mund të afrohen në një distancë ku forca e tërheqjes do të jetë superiore, si dhe zbulimi në 1932 i 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.

Duke soditur qiellin e pastër të natës larg dritave të qytetit, është e lehtë të vërehet se Universi është plot me yje. Si arriti natyra të krijonte një mori të këtyre objekteve? Në fund të fundit, vlerësohet se vetëm në Rrugën e Qumështit ka rreth 100 miliardë yje. Përveç kësaj, yjet po lindin edhe sot, 10-20 miliardë vjet pas formimit të Universit. Si formohen yjet? Çfarë ndryshimesh pëson një yll para se të arrijë një gjendje të qëndrueshme si Dielli ynë?

Nga pikëpamja e fizikës, një yll është një top gazi

Nga pikëpamja e fizikës, është një top gazi. Nxehtësia dhe presioni i krijuar nga reaksionet bërthamore - kryesisht shkrirja e heliumit nga hidrogjeni - parandalon kolapsin e yllit nën gravitetin e tij. Jeta e këtij objekti relativisht të thjeshtë ndjek një skenar shumë specifik. Së pari, një yll lind nga një re e përhapur e gazit ndëryjor, pastaj ka një fund të gjatë. Por përfundimisht, kur i gjithë karburanti bërthamor të jetë shteruar, ai do të shndërrohet në një xhuxh të bardhë me dritë të dobët, yll neutron ose vrimë të zezë.

Ky përshkrim mund të japë përshtypjen se një analizë e detajuar e formimit dhe fazave të hershme të evolucionit yjor nuk duhet të paraqesë vështirësi të konsiderueshme. Por ndërveprimi i gravitetit dhe presionit termik bën që yjet të sillen në mënyra të paparashikueshme.
Konsideroni, për shembull, evolucionin e shkëlqimit, domethënë ndryshimin në sasinë e energjisë së emetuar nga sipërfaqja yjore për njësi të kohës. Temperatura e brendshme e yllit të ri është shumë e ulët që atomet e hidrogjenit të bashkohen së bashku, kështu që shkëlqimi i tij duhet të jetë relativisht i ulët. Mund të rritet kur fillojnë reaksionet bërthamore dhe vetëm atëherë mund të bjerë gradualisht. Në fakt, ylli shumë i ri është jashtëzakonisht i ndritshëm. Shkëlqimi i tij zvogëlohet me kalimin e moshës, duke arritur një minimum të përkohshëm gjatë djegies së hidrogjenit.

Gjatë fazave të hershme të evolucionit, në yje ndodhin procese të ndryshme fizike.

Gjatë fazave të hershme të evolucionit, yjet i nënshtrohen një sërë procesesh fizike, disa prej të cilave ende nuk kuptohen mirë. Vetëm në dy dekadat e fundit astronomët kanë filluar të ndërtojnë një pamje të detajuar të evolucionit yjor bazuar në përparimet në teori dhe vëzhgime.
Yjet lindin nga retë e mëdha, të padukshme në dritën e dukshme, të vendosura në disqet e galaktikave spirale. Astronomët i quajnë këto objekte komplekse molekulare gjigante. Termi "molekular" pasqyron faktin se gazi në komplekse përbëhet kryesisht nga hidrogjeni në formë molekulare. Retë e tilla janë formacionet më të mëdha në Galaxy, ndonjëherë duke arritur më shumë se 300 vjet dritë. vjet në diametër.

Pas një analize më të afërt të evolucionit të yllit

Një analizë më e kujdesshme zbulon se yjet janë formuar nga kondensime individuale - zona kompakte - në një re molekulare gjigante. Astronomët kanë studiuar vetitë e zonave kompakte duke përdorur teleskopë të mëdhenj radio, të vetmet instrumente të aftë për të zbuluar retë e zbehta millimo. Nga vëzhgimet e këtij rrezatimi rezulton se një zonë tipike kompakte ka një diametër prej disa muajsh dritë, një densitet prej 30,000 molekula hidrogjeni për cm^ dhe një temperaturë prej 10 Kelvin.
Bazuar në këto vlera, u arrit në përfundimin se presioni i gazit në zonat kompakte është i tillë që mund t'i rezistojë ngjeshjes nën ndikimin e forcave vetëgravituese.

Prandaj, në mënyrë që të formohet një yll, zona kompakte duhet të jetë e ngjeshur nga një gjendje e paqëndrueshme dhe e tillë që forcat gravitacionale të tejkalojnë presionin e brendshëm të gazit.
Nuk është ende e qartë se si zonat kompakte kondensohen nga reja molekulare fillestare dhe fitojnë një gjendje kaq të paqëndrueshme. Sidoqoftë, edhe para zbulimit të zonave kompakte, astrofizikanët patën mundësinë të simulonin procesin e formimit të yjeve. Tashmë në vitet 1960, teoricienët përdorën simulime kompjuterike për të përcaktuar se si retë e paqëndrueshme shemben.
Megjithëse për llogaritjet teorike u përdor një gamë e gjerë kushtesh fillestare, rezultatet e fituara ishin të njëjta: në një re që është shumë e paqëndrueshme, pjesa e brendshme ngjesh fillimisht, domethënë substanca në qendër fillimisht i nënshtrohet rënies së lirë, ndërsa rajonet periferike mbeten të qëndrueshme. Gradualisht, zona e kompresimit përhapet nga jashtë, duke mbuluar të gjithë renë.

Thellë në thellësitë e rajonit kontraktues, fillon evolucioni i yjeve

Thellë në thellësi të rajonit kontraktues, fillon formimi i yjeve. Diametri i yllit është vetëm një sekondë dritë, domethënë një e milionta e diametrit të zonës kompakte. Për madhësi të tilla relativisht të vogla, pamja e përgjithshme e ngjeshjes së reve nuk është e rëndësishme dhe rolin kryesor këtu e luan shpejtësia e materies që bie mbi yll.

Shpejtësia me të cilën bie lënda mund të ndryshojë, por varet drejtpërdrejt nga temperatura e resë. Sa më e lartë të jetë temperatura, aq më e madhe është shpejtësia. Llogaritjet tregojnë se një masë e barabartë me masën e Diellit mund të grumbullohet në qendër të një zone kompakte që shembet gjatë një periudhe prej 100 mijë deri në 1 milion vjet Një trup i formuar në qendër të një reje në kolaps quhet protoyll. Duke përdorur simulime kompjuterike, astronomët kanë zhvilluar një model që përshkruan strukturën e protoyllit.
Doli se gazi që bie godet sipërfaqen e protoyllit me një shpejtësi shumë të madhe. Prandaj, formohet një front i fuqishëm shoku (një kalim i papritur në presion shumë të lartë). Brenda ballit të goditjes, gazi nxehet deri në pothuajse 1 milion Kelvin, pastaj gjatë rrezatimit në sipërfaqe ftohet shpejt në rreth 10,000 K, duke formuar një shtresë pas shtrese një protoyll.

Prania e një fronti goditjeje shpjegon shkëlqimin e lartë të yjeve të rinj

Prania e një fronti goditjeje shpjegon shkëlqimin e lartë të yjeve të rinj. Nëse masa e protozoarit është e barabartë me një diell, atëherë shkëlqimi i tij mund të kalojë dhjetë herë atë diellor. Por nuk shkaktohet nga reaksionet e shkrirjes termonukleare, si në yjet e zakonshëm, por nga energjia kinetike e materies e fituar në fushën gravitacionale.
Protostarët mund të vëzhgohen, por jo me teleskopë optikë konvencionalë.
I gjithë gazi ndëryjor, duke përfshirë atë nga i cili formohen yjet, përmban "pluhur" - një përzierje grimcash të ngurta me madhësi nën mikron. Rrezatimi nga fronti i goditjes ndeshet me një numër të madh të këtyre grimcave përgjatë rrugës së tij, duke rënë së bashku me gazin në sipërfaqen e protoyllit.
Grimcat e pluhurit të ftohtë thithin fotonet e emetuara nga pjesa e përparme e goditjes dhe i riemetojnë ato në gjatësi vale më të gjata. Ky rrezatim me valë të gjatë absorbohet dhe më pas riemetohet nga pluhuri edhe më i largët. Prandaj, ndërsa një foton kalon rrugën e tij nëpër retë pluhuri dhe gazi, gjatësia e valës së tij përfundon në rajonin infra të kuqe të spektrit elektromagnetik. Por vetëm disa orë dritë larg nga protoylli, gjatësia e valës së fotonit bëhet shumë e gjatë që pluhuri ta thithë atë dhe më në fund mund të nxitojë i papenguar drejt teleskopëve të Tokës të ndjeshëm ndaj infra të kuqe.
Pavarësisht nga aftësitë e gjera të detektorëve modernë, astronomët nuk mund të pretendojnë se teleskopët në të vërtetë regjistrojnë rrezatimin e protoyjeve. Me sa duket ato janë thellësisht të fshehura në thellësitë e zonave kompakte të regjistruara në rrezen e radios. Pasiguria në zbulimin buron nga fakti se detektorët nuk mund të dallojnë një protostar nga yjet më të vjetër të ngulitur në gaz dhe pluhur.
Për identifikim të besueshëm, një teleskop infra të kuqe ose radio duhet të zbulojë zhvendosjen Doppler të linjave të emetimit spektral të protoyllit. Zhvendosja e Doppler-it do të zbulonte lëvizjen e vërtetë të gazit që bie në sipërfaqen e tij.
Sapo, si rezultat i rënies së materies, masa e protoyllit arrin disa të dhjetat e masës së Diellit, temperatura në qendër bëhet e mjaftueshme për fillimin e reaksioneve të shkrirjes termonukleare. Megjithatë, reaksionet termonukleare në protoyjet janë thelbësisht të ndryshme nga reagimet në yjet e moshës së mesme. Burimi i energjisë për yje të tillë janë reaksionet e shkrirjes termonukleare të heliumit nga hidrogjeni.

Hidrogjeni është elementi kimik më i bollshëm në Univers

Hidrogjeni është elementi kimik më i bollshëm në Univers. Në lindjen e Universit (Big Bang), ky element u formua në formën e tij të zakonshme me një bërthamë të përbërë nga një proton. Por dy nga çdo 100,000 bërthama janë bërthama deuterium, të përbërë nga një proton dhe një neutron. Ky izotop i hidrogjenit është i pranishëm në kohët moderne në gazin ndëryjor, nga i cili hyn në yje.
Vlen të përmendet se kjo papastërti e vogël luan një rol dominues në jetën e protoyjeve. Temperatura në thellësi të tyre është e pamjaftueshme për reaksionet e hidrogjenit të zakonshëm, të cilat ndodhin në 10 milion Kelvin. Por si rezultat i ngjeshjes gravitacionale, temperatura në qendër të një protoylli mund të arrijë lehtësisht 1 milion Kelvin, kur fillon shkrirja e bërthamave të deuteriumit, e cila gjithashtu çliron energji kolosale.

Opaciteti i materies protoyjore është shumë i madh

Opaciteti i materies protoyjore është shumë i madh që kjo energji të transferohet nga transferimi rrezatues. Prandaj, ylli bëhet konvektivisht i paqëndrueshëm: flluskat e gazit të ngrohura nga "zjarri bërthamor" notojnë në sipërfaqe. Këto flukse lart balancohen nga rrjedhat e gazit të ftohtë në drejtim të qendrës. Lëvizje të ngjashme konvektive, por në një shkallë shumë më të vogël, zhvillohen në një dhomë me ngrohje me avull. Në një protoyll, vorbullat konvektive transportojnë deuterium nga sipërfaqja në brendësi të tij. Në këtë mënyrë, karburanti i nevojshëm për reaksionet termonukleare arrin në thelbin e yllit.
Pavarësisht përqendrimit shumë të ulët të bërthamave të deuteriumit, nxehtësia e lëshuar gjatë shkrirjes së tyre ka një efekt të fortë në protostar. Pasoja kryesore e reaksioneve të djegies së deuteriumit është "ënjtja" e protoyllit. Për shkak të transferimit efikas të nxehtësisë me konvekcion si rezultat i "djegjes" së deuteriumit, protoylli rritet në madhësi, gjë që varet nga masa e tij. Një protoyll me një masë diellore ka një rreze të barabartë me pesë masa diellore. Me një masë të barabartë me tre diellore, protoylli fryhet në një rreze të barabartë me 10 diellore.
Masa e një zone tipike kompakte është më e madhe se masa e yllit që prodhon. Prandaj, duhet të ketë një mekanizëm që largon masën e tepërt dhe ndalon rënien e materies. Shumica e astronomëve janë të bindur se një erë e fortë yjore që shpëton nga sipërfaqja e protoyllit është përgjegjëse. Era yjore fryn gazin që bie në drejtim të kundërt dhe përfundimisht shpërndan zonën kompakte.

Ideja e erës yjore

"Ideja e erës yjore" nuk rrjedh nga llogaritjet teorike. Dhe teoricienëve të befasuar iu dhanë prova të këtij fenomeni: vëzhgime të rrymave të gazit molekular që lëvizin nga burimet e rrezatimit infra të kuqe. Këto rrjedha lidhen me erën protoyjore. Origjina e tij është një nga misteret më të thella të yjeve të rinj.
Kur zona kompakte shpërndahet, ekspozohet një objekt që mund të vërehet në rrezen optike - një yll i ri. Ashtu si një protoyll, ai ka një shkëlqim të lartë, i cili përcaktohet më shumë nga graviteti sesa nga shkrirja termonukleare. Presioni në brendësi të një ylli parandalon kolapsin gravitacional katastrofik. Megjithatë, nxehtësia përgjegjëse për këtë presion rrezatohet nga sipërfaqja e yllit, kështu që ylli shkëlqen shumë dhe kontraktohet ngadalë.
Ndërsa tkurret, temperatura e saj e brendshme gradualisht rritet dhe përfundimisht arrin 10 milionë Kelvin. Pastaj reaksionet e bashkimit të bërthamave të hidrogjenit fillojnë të formojnë helium. Nxehtësia e krijuar krijon presion që parandalon ngjeshjen dhe ylli do të shkëlqejë për një kohë të gjatë derisa karburanti bërthamor në thellësitë e tij të mbarojë.
Diellit tonë, një ylli tipik, iu deshën rreth 30 milionë vjet për t'u tkurrur nga përmasat protoyjore në ato moderne. Falë nxehtësisë së çliruar gjatë reaksioneve termonukleare, ajo i ka ruajtur këto dimensione për rreth 5 miliardë vjet.
Kështu lindin yjet. Por, pavarësisht sukseseve të tilla të dukshme të shkencëtarëve, të cilat na lejuan të mësojmë një nga sekretet e shumta të universit, shumë veti më të njohura të yjeve të rinj nuk janë kuptuar ende plotësisht. Kjo i referohet ndryshueshmërisë së tyre të parregullt, erës kolosale yjore dhe ndezjeve të papritura të ndritshme. Nuk ka ende përgjigje të sigurta për këto pyetje. Por këto probleme të pazgjidhura duhen konsideruar si shkëputje të një zinxhiri, hallkat kryesore të të cilit tashmë janë bashkuar. Dhe ne do të jemi në gjendje ta mbyllim këtë zinxhir dhe të plotësojmë biografinë e yjeve të rinj nëse gjejmë çelësin e krijuar nga vetë natyra. Dhe ky çelës dridhet në qiellin e pastër mbi ne.

Një yll lind video:

Universi është një makrokozmos në ndryshim të vazhdueshëm, ku çdo objekt, substancë ose materie është në një gjendje transformimi dhe ndryshimi. Këto procese zgjasin për miliarda vjet. Krahasuar me kohëzgjatjen e jetës njerëzore, kjo periudhë kohore e pakuptueshme është e madhe. Në një shkallë kozmike, këto ndryshime janë mjaft të shpejta. Yjet që ne shohim tani në qiellin e natës ishin të njëjtat mijëra vjet më parë, kur faraonët egjiptianë mund t'i shihnin, por në fakt, gjatë gjithë kësaj kohe ndryshimi në karakteristikat fizike të trupave qiellorë nuk u ndal për asnjë sekondë. Yjet lindin, jetojnë dhe sigurisht plaken - evolucioni i yjeve vazhdon si zakonisht.

Pozicioni i yjeve të konstelacionit Ursa Major në periudha të ndryshme historike në intervalin 100,000 vjet më parë - koha jonë dhe pas 100 mijë vjetësh

Interpretimi i evolucionit të yjeve nga këndvështrimi i një personi mesatar

Për një person mesatar, hapësira duket të jetë një botë qetësie dhe heshtjeje. Në fakt, Universi është një laborator fizik gjigant ku po ndodhin transformime të mëdha, gjatë të cilave ndryshon përbërja kimike, karakteristikat fizike dhe struktura e yjeve. Jeta e një ylli zgjat për aq kohë sa ai shkëlqen dhe lëshon nxehtësi. Sidoqoftë, një gjendje kaq e shkëlqyer nuk zgjat përgjithmonë. Lindja e ndritshme pasohet nga një periudhë e pjekurisë së yjeve, e cila përfundon në mënyrë të pashmangshme me plakjen e trupit qiellor dhe vdekjen e tij.

Formimi i një protoylli nga një re gazi dhe pluhuri 5-7 miliardë vjet më parë

Të gjitha informacionet tona rreth yjeve sot përshtaten brenda kornizës së shkencës. Termodinamika na jep një shpjegim të proceseve të ekuilibrit hidrostatik dhe termik në të cilin ndodhet lënda yjore. Fizika bërthamore dhe kuantike na lejojnë të kuptojmë procesin kompleks të shkrirjes bërthamore që lejon një yll të ekzistojë, duke emetuar nxehtësi dhe duke i dhënë dritë hapësirës përreth. Në lindjen e një ylli, formohet ekuilibri hidrostatik dhe termik, i ruajtur nga burimet e tij të energjisë. Në fund të një karriere të shkëlqyer yjore, ky ekuilibër prishet. Fillon një seri procesesh të pakthyeshme, rezultati i të cilave është shkatërrimi ose kolapsi i yllit - një proces madhështor i vdekjes së menjëhershme dhe të shkëlqyer të trupit qiellor.

Një shpërthim supernova është një fund i ndritshëm i jetës së një ylli të lindur në vitet e para të Universit.

Ndryshimet në karakteristikat fizike të yjeve janë për shkak të masës së tyre. Shkalla e evolucionit të objekteve ndikohet nga përbërja e tyre kimike dhe, në një farë mase, nga parametrat ekzistues astrofizikë - shpejtësia e rrotullimit dhe gjendja e fushës magnetike. Nuk është e mundur të flitet saktësisht se si ndodh gjithçka në të vërtetë për shkak të kohëzgjatjes së madhe të proceseve të përshkruara. Shkalla e evolucionit dhe fazat e transformimit varen nga koha e lindjes së yllit dhe nga vendndodhja e tij në Univers në momentin e lindjes.

Evolucioni i yjeve nga pikëpamja shkencore

Çdo yll lind nga një grumbull gazi të ftohtë ndëryjor, i cili, nën ndikimin e forcave gravitacionale të jashtme dhe të brendshme, është i ngjeshur në gjendjen e një topi gazi. Procesi i ngjeshjes së substancës së gaztë nuk ndalet për asnjë moment, i shoqëruar me një çlirim kolosal të energjisë termike. Temperatura e formacionit të ri rritet derisa të fillojë shkrirja termonukleare. Nga ky moment, ngjeshja e materies yjore ndalon dhe arrihet një ekuilibër midis gjendjeve hidrostatike dhe termike të objektit. Universi është rimbushur me një yll të ri të plotë.

Karburanti kryesor yjor është atomi i hidrogjenit si rezultat i një reaksioni termonuklear të nisur.

Në evolucionin e yjeve, burimet e tyre të energjisë termike janë të një rëndësie thelbësore. Energjia rrezatuese dhe termike që del në hapësirë ​​nga sipërfaqja e yllit plotësohet duke ftohur shtresat e brendshme të trupit qiellor. Reaksionet termonukleare që ndodhin vazhdimisht dhe ngjeshja gravitacionale në zorrët e yllit kompensojnë humbjen. Për sa kohë që ka karburant të mjaftueshëm bërthamor në zorrët e yllit, ylli shkëlqen me dritë të ndritshme dhe lëshon nxehtësi. Sapo procesi i shkrirjes termonukleare ngadalësohet ose ndalet plotësisht, mekanizmi i ngjeshjes së brendshme të yllit aktivizohet për të ruajtur ekuilibrin termik dhe termodinamik. Në këtë fazë, objekti tashmë lëshon energji termike, e cila është e dukshme vetëm në rrezen infra të kuqe.

Bazuar në proceset e përshkruara, mund të konkludojmë se evolucioni i yjeve përfaqëson një ndryshim të qëndrueshëm në burimet e energjisë yjore. Në astrofizikën moderne, proceset e transformimit të yjeve mund të organizohen në përputhje me tre shkallë:

• afati kohor bërthamor;
• periudha termike e jetës së një ylli;
• segment dinamik (përfundimtar) i jetës së një ndriçuesi.

Në secilin rast individual, merren parasysh proceset që përcaktojnë moshën e yllit, karakteristikat e tij fizike dhe llojin e vdekjes së objektit. Afati kohor bërthamor është interesant për sa kohë që objekti fuqizohet nga burimet e veta të nxehtësisë dhe lëshon energji që është produkt i reaksioneve bërthamore. Kohëzgjatja e kësaj faze vlerësohet duke përcaktuar sasinë e hidrogjenit që do të shndërrohet në helium gjatë shkrirjes termonukleare. Sa më e madhe të jetë masa e yllit, aq më i madh është intensiteti i reaksioneve bërthamore dhe, në përputhje me rrethanat, aq më i lartë është shkëlqimi i objektit.

Madhësitë dhe masat e yjeve të ndryshëm, duke filluar nga një supergjigant në një xhuxh të kuq

Shkalla e kohës termike përcakton fazën e evolucionit gjatë së cilës një yll shpenzon të gjithë energjinë e tij termike. Ky proces fillon që nga momenti kur konsumohen rezervat e fundit të hidrogjenit dhe ndalojnë reaksionet bërthamore. Për të ruajtur ekuilibrin e objektit, fillon një proces kompresimi. Lënda yjore bie drejt qendrës. Në këtë rast, energjia kinetike shndërrohet në energji termike, e cila shpenzohet për ruajtjen e ekuilibrit të nevojshëm të temperaturës brenda yllit. Një pjesë e energjisë ikën në hapësirën e jashtme.

Duke marrë parasysh faktin se shkëlqimi i yjeve përcaktohet nga masa e tyre, në momentin e ngjeshjes së një objekti, shkëlqimi i tij në hapësirë ​​nuk ndryshon.

Një yll në rrugën e tij drejt sekuencës kryesore

Formimi i yjeve ndodh sipas një shkalle dinamike kohore. Gazi yjor bie lirshëm nga brenda drejt qendrës, duke rritur densitetin dhe presionin në zorrët e objektit të ardhshëm. Sa më e lartë të jetë dendësia në qendër të topit të gazit, aq më e lartë është temperatura brenda objektit. Nga ky moment, nxehtësia bëhet energjia kryesore e trupit qiellor. Sa më i madh të jetë dendësia dhe sa më e lartë të jetë temperatura, aq më i madh është presioni në zorrët e yllit të ardhshëm. Rënia e lirë e molekulave dhe atomeve ndalon dhe procesi i ngjeshjes së gazit yjor ndalon. Kjo gjendje e një objekti zakonisht quhet protoyll. Objekti është 90% hidrogjen molekular. Kur temperatura arrin 1800K, hidrogjeni kalon në gjendjen atomike. Gjatë procesit të kalbjes, energjia konsumohet dhe rritja e temperaturës ngadalësohet.

Universi përbëhet nga 75% hidrogjen molekular, i cili gjatë formimit të protoyjeve shndërrohet në hidrogjen atomik - karburanti bërthamor i një ylli.

Në këtë gjendje, presioni brenda topit të gazit zvogëlohet, duke i dhënë kështu lirinë forcës së ngjeshjes. Kjo sekuencë përsëritet sa herë që i gjithë hidrogjeni jonizohet së pari, dhe më pas jonizohet heliumi. Në një temperaturë prej 105 K, gazi jonizohet plotësisht, ngjeshja e yllit ndalon dhe lind ekuilibri hidrostatik i objektit. Evolucioni i mëtejshëm i yllit do të ndodhë në përputhje me shkallën kohore termike, shumë më i ngadalshëm dhe më konsistent.

Rrezja e protoyllit ka ardhur duke u zvogëluar nga 100 AU që nga fillimi i formimit. deri në ¼ a.u. Objekti është në mes të një re gazi. Si rezultat i grumbullimit të grimcave nga rajonet e jashtme të resë së gazit yjor, masa e yllit do të rritet vazhdimisht. Rrjedhimisht, temperatura brenda objektit do të rritet, duke shoqëruar procesin e konvekcionit - transferimin e energjisë nga shtresat e brendshme të yllit në skajin e tij të jashtëm. Më pas, me rritjen e temperaturës në brendësi të trupit qiellor, konvekcioni zëvendësohet nga transferimi rrezatues, duke lëvizur drejt sipërfaqes së yllit. Në këtë moment, shkëlqimi i objektit rritet me shpejtësi, dhe temperatura e shtresave sipërfaqësore të topit yjor gjithashtu rritet.

Proceset e konvekcionit dhe transferimi i rrezatimit në një yll të sapoformuar përpara fillimit të reaksioneve të shkrirjes termonukleare

Për shembull, për yjet me masë identike me masën e Diellit tonë, ngjeshja e resë protoyjore ndodh në vetëm disa qindra vjet. Sa i përket fazës përfundimtare të formimit të objektit, kondensimi i materies yjore është shtrirë për miliona vjet. Dielli po lëviz drejt sekuencës kryesore mjaft shpejt dhe ky udhëtim do të zgjasë qindra miliona ose miliarda vjet. Me fjalë të tjera, sa më e madhe të jetë masa e yllit, aq më e gjatë është periudha kohore e shpenzuar për formimin e një ylli të plotë. Një yll me një masë prej 15 M do të lëvizë përgjatë rrugës drejt sekuencës kryesore për shumë më gjatë - rreth 60 mijë vjet.

Faza e sekuencës kryesore

Përkundër faktit se disa reaksione të shkrirjes termonukleare fillojnë në temperatura më të ulëta, faza kryesore e djegies së hidrogjenit fillon në një temperaturë prej 4 milion gradë. Nga ky moment fillon faza kryesore e sekuencës. Një formë e re e riprodhimit të energjisë yjore hyn në lojë - bërthamore. Energjia kinetike e çliruar gjatë ngjeshjes së objektit zbehet në sfond. Ekuilibri i arritur siguron një jetë të gjatë dhe të qetë për një yll që e gjen veten në fazën fillestare të sekuencës kryesore.

Ndarja dhe zbërthimi i atomeve të hidrogjenit gjatë një reaksioni termonuklear që ndodh në brendësi të një ylli

Nga ky moment, vëzhgimi i jetës së një ylli është i lidhur qartë me fazën e sekuencës kryesore, e cila është një pjesë e rëndësishme e evolucionit të trupave qiellorë. Është në këtë fazë që burimi i vetëm i energjisë yjore është rezultat i djegies së hidrogjenit. Objekti është në gjendje ekuilibri. Ndërsa karburanti bërthamor konsumohet, ndryshon vetëm përbërja kimike e objektit. Qëndrimi i Diellit në fazën e sekuencës kryesore do të zgjasë afërsisht 10 miliardë vjet. Kjo është sa kohë do t'i duhet yllit tonë vendas për të përdorur të gjithë furnizimin e tij me hidrogjen. Sa i përket yjeve masive, evolucioni i tyre ndodh më shpejt. Duke emetuar më shumë energji, një yll masiv mbetet në fazën e sekuencës kryesore vetëm për 10-20 milionë vjet.

Yjet më pak masivë digjen në qiellin e natës për shumë më gjatë. Kështu, një yll me një masë prej 0,25 M do të mbetet në fazën e sekuencës kryesore për dhjetëra miliarda vjet.

Diagrami Hertzsprung-Russell që vlerëson marrëdhënien midis spektrit të yjeve dhe shkëlqimit të tyre. Pikat në diagram janë vendndodhjet e yjeve të njohur. Shigjetat tregojnë zhvendosjen e yjeve nga sekuenca kryesore në fazat gjigante dhe xhuxh të bardhë.

Për të imagjinuar evolucionin e yjeve, thjesht shikoni diagramin që karakterizon rrugën e një trupi qiellor në sekuencën kryesore. Pjesa e sipërme e grafikut duket më pak e ngopur me objekte, pasi këtu janë përqendruar yjet masive. Ky vend shpjegohet me ciklin e tyre të shkurtër të jetës. Nga yjet e njohur sot, disa kanë një masë prej 70 M. Objektet masa e të cilave e kalon kufirin e sipërm prej 100 M mund të mos formohen fare.

Trupat qiellorë, masa e të cilëve është më e vogël se 0,08 M ​​nuk kanë mundësinë të kapërcejnë masën kritike të nevojshme për fillimin e shkrirjes termonukleare dhe mbeten të ftohtë gjatë gjithë jetës së tyre. Protoyjet më të vegjël shemben dhe formojnë xhuxhë të ngjashëm me planetin.

Një xhuxh kafe i ngjashëm me planetin në krahasim me një yll normal (Dielli ynë) dhe planeti Jupiter

Në fund të sekuencës janë objekte të përqendruara të dominuara nga yje me masë të barabartë me masën e Diellit tonë dhe pak më shumë. Kufiri imagjinar midis pjesëve të sipërme dhe të poshtme të sekuencës kryesore janë objekte masa e të cilëve është – 1.5 M.

Fazat pasuese të evolucionit yjor

Secila prej opsioneve për zhvillimin e gjendjes së një ylli përcaktohet nga masa e tij dhe gjatësia e kohës gjatë së cilës ndodh transformimi i materies yjore. Megjithatë, Universi është një mekanizëm i shumëanshëm dhe kompleks, kështu që evolucioni i yjeve mund të ndjekë shtigje të tjera.

Kur udhëtoni përgjatë sekuencës kryesore, një yll me një masë afërsisht të barabartë me masën e Diellit ka tre opsione kryesore të rrugës:

1. jetoni jetën tuaj të qetë dhe pushoni i qetë në hapësirat e pafundme të Universit;
2. hyni në fazën e gjigantit të kuq dhe ngadalë plakeni;
3. shkoni në kategorinë e xhuxhëve të bardhë, shpërthejnë si një supernova dhe shndërrohen në një yll neutron.

Opsionet e mundshme për evolucionin e protoyjeve në varësi të kohës, përbërjes kimike të objekteve dhe masës së tyre

Pas sekuencës kryesore vjen faza gjigante. Në këtë kohë, rezervat e hidrogjenit në zorrët e yllit janë shteruar plotësisht, rajoni qendror i objektit është një bërthamë heliumi dhe reaksionet termonukleare zhvendosen në sipërfaqen e objektit. Nën ndikimin e shkrirjes termonukleare, guaska zgjerohet, por masa e bërthamës së heliumit rritet. Një yll i zakonshëm shndërrohet në një gjigant të kuq.

Faza gjigante dhe veçoritë e saj

Në yjet me masë të vogël, dendësia e bërthamës bëhet kolosale, duke e kthyer lëndën yjore në një gaz relativist të degjeneruar. Nëse masa e yllit është pak më shumë se 0,26 M, një rritje në presion dhe temperaturë çon në fillimin e sintezës së heliumit, duke mbuluar të gjithë rajonin qendror të objektit. Nga ky moment, temperatura e yllit rritet me shpejtësi. Karakteristika kryesore e procesit është se gazi i degjeneruar nuk ka aftësi të zgjerohet. Nën ndikimin e temperaturës së lartë, rritet vetëm shkalla e ndarjes së heliumit, e cila shoqërohet me një reagim shpërthyes. Në momente të tilla mund të vëzhgojmë një blic heliumi. Shkëlqimi i objektit rritet qindra herë, por agonia e yllit vazhdon. Ylli kalon në një gjendje të re, ku të gjitha proceset termodinamike ndodhin në bërthamën e heliumit dhe në guaskën e jashtme të shkarkuar.

Struktura e një ylli të sekuencës kryesore të tipit diellor dhe një gjiganti të kuq me një bërthamë heliumi izotermale dhe një zonë nukleosinteze me shtresa

Kjo gjendje është e përkohshme dhe jo e qëndrueshme. Lënda yjore përzihet vazhdimisht dhe një pjesë e konsiderueshme e saj hidhet në hapësirën përreth, duke formuar një mjegullnajë planetare. Një bërthamë e nxehtë mbetet në qendër, e quajtur një xhuxh i bardhë.

Për yjet me masa të mëdha, proceset e listuara më sipër nuk janë aq katastrofike. Djegia e heliumit zëvendësohet nga reaksioni i ndarjes bërthamore të karbonit dhe silikonit. Përfundimisht, bërthama e yjeve do të shndërrohet në hekur yjor. Faza gjigante përcaktohet nga masa e yllit. Sa më e madhe të jetë masa e një objekti, aq më e ulët është temperatura në qendër të tij. Kjo nuk mjafton qartë për të shkaktuar reaksionin e ndarjes bërthamore të karbonit dhe elementëve të tjerë.

Fati i një xhuxhi të bardhë - një yll neutron ose një vrimë e zezë

Pasi në gjendjen e xhuxhit të bardhë, objekti është në një gjendje jashtëzakonisht të paqëndrueshme. Reaksionet e ndërprera bërthamore çojnë në një rënie të presionit, thelbi shkon në një gjendje kolapsi. Energjia e çliruar në këtë rast shpenzohet në zbërthimin e hekurit në atome të heliumit, i cili më tej zbërthehet në protone dhe neutrone. Procesi i drejtimit po zhvillohet me ritme të shpejta. Rënia e një ylli karakterizon segmentin dinamik të shkallës dhe merr një pjesë të sekondës në kohë. Djegia e mbetjeve të karburantit bërthamor ndodh në mënyrë shpërthyese, duke çliruar një sasi kolosale energjie në një pjesë të sekondës. Kjo është mjaft e mjaftueshme për të hedhur në erë shtresat e sipërme të objektit. Faza e fundit e një xhuxhi të bardhë është një shpërthim supernova.

Bërthama e yllit fillon të shembet (majtas). Kolapsi formon një yll neutron dhe krijon një rrjedhë energjie në shtresat e jashtme të yllit (qendër). Energjia e çliruar kur shtresat e jashtme të një ylli derdhen gjatë një shpërthimi supernova (djathtas).

Bërthama superdendur e mbetur do të jetë një grup protonesh dhe elektronesh, të cilat përplasen me njëri-tjetrin për të formuar neutrone. Universi është rimbushur me një objekt të ri - një yll neutron. Për shkak të densitetit të lartë, bërthama degjenerohet dhe procesi i kolapsit të bërthamës ndalet. Nëse masa e yllit do të ishte mjaft e madhe, kolapsi mund të vazhdonte derisa materia e mbetur yjore më në fund të binte në qendër të objektit, duke formuar një vrimë të zezë.

Shpjegimi i pjesës së fundit të evolucionit yjor

Për yjet normale të ekuilibrit, proceset e përshkruara të evolucionit nuk kanë gjasa. Megjithatë, ekzistenca e xhuxhëve të bardhë dhe yjeve neutrone vërteton ekzistencën reale të proceseve të ngjeshjes së materies yjore. Numri i vogël i objekteve të tilla në Univers tregon kalueshmërinë e ekzistencës së tyre. Faza e fundit e evolucionit yjor mund të përfaqësohet si një zinxhir sekuencial i dy llojeve:

• yll normal - gjigant i kuq - derdhje e shtresave të jashtme - xhuxh i bardhë;
• yll masiv - supergjigant i kuq - shpërthim supernova - yll neutron ose vrima e zezë - asgjë.

Diagrami i evolucionit të yjeve. Opsione për vazhdimin e jetës së yjeve jashtë sekuencës kryesore.

Është mjaft e vështirë të shpjegohen proceset në vazhdim nga pikëpamja shkencore. Shkencëtarët bërthamorë janë dakord se në rastin e fazës përfundimtare të evolucionit yjor, kemi të bëjmë me lodhje të materies. Si rezultat i ndikimit të zgjatur mekanik dhe termodinamik, materia ndryshon vetitë e saj fizike. Lodhja e materies yjore, e varfëruar nga reaksionet bërthamore afatgjata, mund të shpjegojë shfaqjen e gazit elektronik të degjeneruar, neutronizimin dhe asgjësimin e tij të mëvonshëm. Nëse të gjitha proceset e mësipërme ndodhin nga fillimi në fund, materia yjore pushon së qeni një substancë fizike - ylli zhduket në hapësirë, duke mos lënë asgjë pas.

Flluskat ndëryjore dhe retë e gazit dhe pluhurit, të cilat janë vendlindja e yjeve, nuk mund të plotësohen vetëm nga yjet e zhdukur dhe të shpërthyer. Universi dhe galaktikat janë në një gjendje ekuilibri. Ka një humbje të vazhdueshme të masës, dendësia e hapësirës ndëryjore zvogëlohet në një pjesë të hapësirës së jashtme. Rrjedhimisht, në një pjesë tjetër të Universit krijohen kushte për formimin e yjeve të rinj. Me fjalë të tjera, skema funksionon: nëse një sasi e caktuar lënde humbi në një vend, në një vend tjetër në Univers, e njëjta sasi materies shfaqej në një formë tjetër.

Si përfundim

Duke studiuar evolucionin e yjeve, arrijmë në përfundimin se Universi është një zgjidhje gjigante e rrallë, në të cilën një pjesë e materies shndërrohet në molekula hidrogjeni, të cilat janë materiali ndërtimor për yjet. Pjesa tjetër shpërndahet në hapësirë, duke u zhdukur nga sfera e ndjesive materiale. Një vrimë e zezë në këtë kuptim është vendi i kalimit të të gjithë materialit në antimaterie. Është mjaft e vështirë të kuptosh plotësisht kuptimin e asaj që po ndodh, veçanërisht nëse, kur studion evolucionin e yjeve, mbështetesh vetëm në ligjet e fizikës bërthamore, kuantike dhe termodinamikës. Studimi i kësaj çështjeje duhet të përfshijë teorinë e probabilitetit relativ, e cila lejon lakimin e hapësirës, ​​duke lejuar shndërrimin e një energjie në një tjetër, një gjendje në një tjetër.