Общепринято что звезды образуются из газо-пылевого Сжатие облака

Общепринято, что звезды образуются из газо-пылевого Сжатие облака вещества. может происходить по различным причинам, многие из которых и не известны: - столкновения молекулярных облаков, ударные волны, проходящие через молекулярные облака, при прохождении облаков через спирали галактики, гравитационная неустойчивость. Этот механизм является наиболее теоретически разработанным. Еще Ньютон, а позднее Джинс (английский астроном) показали, что однородное распределение вещества при наличии сил тяготения становится неоднородным с образованием локальных сгустков, которые являются центрами дальнейшей концентрации вещества. Образованию концентраций способствует наличие искривленных магнитных силовых линий (см. следующий слайд)

Положение протозвезд на диаграмме ДРГ Гл L/L ав на я по сл ед о ва те ль Объект имеет еще но ст ь низкую температуру, но светимость его достаточна велика из-за Температура большого размера. Поэтому протозвезды должны находиться в правой части диаграммы ДРГ и двигаться налево до достижения главной последовательности

Гипотеза Лапласа образования планетных систем «В моей гипотезе нет места богу»

Согасно Лапласу процесс образования звезд и планет начинается со сжатия облака из газа и пыли. Это облако имеет вращение, вызванное, например, столкновением с другим облаком при движении в галактике.

Образование планетной системы (общая схема-по Лапласу) 1 2 По мере сжатия облако вращается быстрее из-за закона сохранения вращательного момента 3 Вид со стороны Протосолнце Образовани диска в экватори. Альной области. По мере Протопланеты 4 Вид сверху

Шкала времени и размеров при сжатии

1 этап: гравитационный коллапс облака • Облако сжимается, вращение усиливается из -за сохранения момента вращения. • Образуется центральное ядро. • Облако становится плоским: вращение не может препятствовать коллапсу. 1

Этап 2: Образование диска • Высокое давление около центра действует от центра, создавая диск. • Центр становится более горячим. • Протозвезда начинает слабо излучать. 2 Диск звезды Beta-Pictoris

Этап 3: Образование планетозималей • Частицы вещества облака начинают сталкиваться и слипаться. В результате образуются более крупные тела-планетозимали-зародыши будущих планет. • Высокая температура около центральной протозвезды приводит к тому, что: . – Лед и газы во внутренних частях испаряются; 3 – Планетозимали во внутренних частях поэтому не могут содержать легкие элементы; – Более легкие элементы выметаются наружу; – Более тяжелые элементы остаются около протозвезды.

Этап 4: образование планет • Внешние планеты образуются из всего вещества: – они более холодны, так как расположены далеко от протозвезды; – планеты могут захватить газ диска; – содержат, в основном газы (H и He), немного твердого вещества и металлы. • Внутренние планеты формируются в основном, из твердого вещества и металлов : – температура на них выше, так как они ближе к 4 протозвезде; – только тяжелые элементы остались около протозвезды.

Этап 5: образование звезды • В центре протозвезды достигаются большие температуры и давление. • В центре звезды начинаются термоядерные реакции (превращение водорода в гелий). • С этого момента протозвезда превращается в звезду. 5

Этап 6: планетная система сформировалась • На планеты продолжает падать оставшееся вещество. • Этот процесс бомбардировок продолжается примерно 100 млн лет. • Остатки первоначального вещества существуют в виде астероидов, метероидов и комет. 6

Следствия из гипотезы, которые необходимо подтвердить наблюдениями 1. Наличие газо-пылевых облаков – источников будущих звезд. 2. Наличие плотных и малых образований – непосредственные предшественники будущих звезд. 3. Около очень молодых звезд должны иметься остатки газо-пылевого вещества – протопланетные диски. 4. Около звезд большего возраста должны существовать планетные системы. Проверим эти предсказания (см. следующие слайды)

Исходный материал: туманности

Межзвездный газ и пыль-вещество для образования звезд. =18 h 16 ь = -13050’ m. V=6/0 Громадные облака водородного газа Ультрафиолетовое излучение от близкой звезды Только что образовавшаяся звезда Туманность «Орел» Находится на расстоянии 7 000 с. л. в созвездии Змеи.

Звездообразование в туманности Ориона =05 h 33 ь = -50 m. V=4 Четыре молодых звезды Темный диск около молодой звезды Плотное пылевое облако

Газо-пылевая туманность в Киле Молодые звезды Звезда большой светимости находит- ся внутри туманнос - ности и не видна из-за пыли. Ее наличие проявляется джета- ми Вскоре из части туманности образуется группа звезд – р яркими выброзвездное скопление (см. следующийсами вещества и слайд). излучения,

Образовавшееся молодое звездное скопление Часть газо-пылевого облака уже использована на образование группы молодых звезд (показано белой стрелкой). Поэтому в туман ности образова лась ниша (пока зана синей стрелкой). Розовой стрелкой показана одно из молодых звезд, еще находящаяся в родительской туманости

Темная туманность Протозвезда, спрятанная в туманности Протозвезда Так как протозвезды образуются в темных плотных туманностях, их наблюдать можно лишь в инфракрасной области.

Планетные диски около молодых звезд

Протопланетный диск около звезды “beta Pictoris” =05 h 46 ь На этих снимках излучение m. V=3. 86 звезды было заэкранирова. Размер орбиты Плутона но специальной ширмой (как это делает Луна при солнечных затмениях). . В противном случае сильное излучение молодой звезды не позволило бы = -51005’ обнаружить слабосветящийся диск около звезды. Исследования показали, что диск звезды не является симметричным – это следствие наличия планеты внутри диска. Находится на расстоянии 78 с. л.

диск Размер орбиты Сатурна (для сравнения) планета звезда Pic ширма Это инфракрасное изображение получено астрономами Ю Европейской Обсерватории. На нем четко видно изображ планеты.

Разнообразие протопланетных дисков около молодых звезд Вид сбоку Вид «плашмя» Возраст звезды всего 1 млн лет Наличие протопланетного диска из пыли не позволяет увидеть протозвезду. На левом снимке наличие протозвезды лишь угадывается. На правом снимке протозвезда видна более четко. При таком рассмотрении диск уже не затмевает звезду. Поэтому протозвезды хорошо наблюдаются.

Выбросы вещества (джеты) с поверхности звезд Звезда НН-30, Диск повернут ребром Скорость джета 960 км / час Выбросы обычно происходят в направлении, перпендикулярном к диску звезды. Классическая теория образования звезд (по Лапласу) не объясняет наличие таких джетов. Существуют современные теории этого явления.

Основные этапы эволюции протозвезды (более подробно)

1. Стадия протозвезды Первоначальный коллапс происходит быстро за несколько лет. Так как температура растет, растет и давление P = Nк. T. Давление наружу балансируется гравитационным давлением, и объект находится на стадии гидростатического равновесия. При сжатии происходит Возраст t=1 -3 года выделение энергии излучения за счет части Гидростатическое Радиус R 50 Rсолнце (примерно ½) потенциальной равновесие энергии. Теория дает Tядро =150 000 К следующую величину g излученной энергии: Tповерх =3 500 К E=3 GM 2/R. Источник энергии – Например, для Солнца P=Nk. T Е=6 1048 эрг. При светимости гравитация Солнца L=2 1033 эрг/сек этой энергии хватило бы на время t=E/L=23 млн лет. Напомним, что Солнце уже прожило 5 млрд лет. Это означает, что гравитационная энергия не может быть источником энергии звезд в течение всей их жизни.

Глобулы как пример протозвезд IC 2914 – область звездообразования в созвездии Центавра. Темные пятна на светлом фоне туманности – это будущие звезды. Их называют глобулами. Их общая масса примерно 15 масс Солнца. Следует сказать, что не из всех глобул могут образоваться звезды. Некоторые из них могут распадаться под воздействием интенсивного излучения уже образовавшихся звезд. =11 h 29 ь = 13046’ m. V=15. 3

Протозвезды в созвездии Змеи

2. Стадия пред-ГП Объект продолжает излучать и таким образом должен сжиматься до тех пор, пока в центре не будут высокие температуры для образования термоядерных реакций. Как только начинаются термоядерные реакции, звезда начинает реагировать на этот новый источник энергии в ядре. На этой стадии объект находится выше ГП. Эти объекты наблюдаются как звезды типа T Tau, которые проходят через активную стадию: вещество еще спадает к центру, но звезда извергает вещество наружу. Возраст t=10 млн лет Радиус R 1. 33 Rсолнце Tядро =10 000 К Tповерх =4500 К Источник энергии – горение водорода

Звездный ветер Аккреционный диск T Tau звезда T Tau - звезды Как только звезда загорелась, то у нее образуется звездный ветер, обычно вдоль оси вращения. Это хорошо наблюдается в радиотелескопах. Протозвезды при своем зарождении могут и сбрасывать окружающих их газ и пыль, которые могут даже образовать диски около звезд – материал для образования планетной системы. Такие объекты называются звездами типа T Tau ( по названию типичной звезды этого класса). Их свойства таковы: - массы от 0. 2 до 2 масс Солнца - возраст 105 -106 лет - блеск переменен в течение часо Число известных звезд – несколько сотен