Нейтронні зорі. Чорні діри.

Еволюція зір зміна фізичних характеристик, хімічного складу та внутрішньої будови зорі із часом.

Зоря починає своє існування, як холодна, розріджена туманність міжзоряного газу. Потім ця туманність стискається, внаслідок тяжіння, і поступово набуває форму кулі. Під час стискання енергія гравітації частково перетворюється на теплову.

Коли температура в центрі сягає близько 3 млн К, починаються термоядерні реакції, в яких гідроген перетворюється на гелій. Стискання припиняється, коли виділення енергії в термоядерних реакціях повністю врівноважує витрати на випромінювання. Протозоря стає повноцінною зорею та опиняється на головній послідовності.

Енергія, що виділяється у термоядерних реакціях, підтримує випромінювання зорі та високий тиск у її надрах, який врівноважує тяжіння. Час перебування зорі на головній послідовності визначається її масою.

Коли майже весь гідроген в ядрі перетворюється на гелій, його горіння продовжується у шарі на периферії ядра. Термоядерні реакції сповільнюються, зменшується температура та, відповідно, тиск у ядрі. Гідростатична рівновага порушується й під дією сил тяжіння відбувається стискання ядра. Це призводить до зростання його густини та температури. У цей період структура зорі змінюється. Її світністьзростає, зовнішні шари розширюються, а температура поверхні зменшується. Зоря перетворюється на червоного гіганта.

Зорі малої маси Наразі достеменно не відомо, що відбувається з легкими зорями після вичерпання запасів гелію. Сучасні теорії засновані лише на комп'ютерному моделюванні. Деякі зорі можуть синтезувати гелій тільки в деяких активних центрах, що робить їх нестабільними і утворює сильний зоряний вітер. Після таких зір планетарна туманність не утворюється, а зоря просто випаровується в космічний простір і стає навіть меншою, ніж коричневий карлик.

Зорі середньої маси Туманність Котяче Око планетарна туманність, яка сформувалась після загибелі зірки, яка за масою була близькою до Сонця. У цих зір гелій перетворюється у вуглець. Від цього шари зірки розширюються. Зміни в розмірі енергії, яка випускається з зорі, змушують пройти її через періоди нестабільності. Від цього втрачається багато газу, який багатий іншими елементами, крім гелію і вуглецю (наприклад, киснем). Потім зоря перетворюється в білий карлик.

Зорі великої маси Після згорання гелію вага зір вагою понад 8 сонячних мас при стисненні виявляється достатньою для розігріву ядра і оболонки до температур, необхідних для запуску наступних реакцій нуклеосинтезу - вуглецю, потім кремнію, магнію - і так далі, у міру зростання ядерних мас. При цьому при початку кожної нової реакції в ядрі зірки попередня продовжується в її оболонці. В результаті масивна зірка поступово накопичує всередині себе залізне ядро, не здатне послужити паливом ні для яких подальших ядерних реакцій.

Після спалаху наднової і розльоту оболонки у зірок масою порядку сонячних мас триваючий гравітаційний колапс призводить до утворення нейтронної зірки, речовина якої стискається до тих пір, поки не починає давати про себе знати тиск вироджених нейтронів - іншими словами, тепер вже нейтрони починають противитися подальшому стисненню, вимагаючи собі життєвого простору. В результаті утворюється швидко обертається нейтронна зірка, що випускає електромагнітні імпульси з частотою її обертання; такі зірки називаються пульсарами. Нарешті, якщо маса ядра зірки перевищує 30 сонячних мас, ніщо не в силах зупинити її подальший гравітаційний колапс, і в результаті спалаху наднової утворюється чорна діра.

Нейтронна зоря космічний об'єкт. Зоря на певному етапі своєї еволюції. Густина даного об'єкта, згідно із сучасними астрофізичними теоріями, співмірна з густиною атомного ядра.

Оскільки радіус нейтронної зірки складає лише порядку км, то вона має низьку світність. Безпосередньо спостерігати саму нейтронну зірку важко. Спостереження ведуться опосередковано, через ті ефекти які спричинюють особливості нейтронної зірки.

Нейтронні зорі одні з небагатьох астрономічних обєктів, які були спочатку теоретично передбачені, а потім вже відкриті експериментально. У 1932 році Ландау припустив існування надгустих зірок, рівновага яких підтримується ядерними силами. А в 1934 році астрономи Вальтер Бааде і Фріц Цвіккі назвали їх нейтронними зорями і звязали з вибухами наднових. Але перше загальновизнане спостереження нейтронної зорі відбулося лише у 1968 році, коли були відкриті пульсари.

Чорна діра астрофізичний об'єкт, який створює настільки велику силу тяжіння, що жодні, як завгодно швидкі частинки, не можуть покинути його поверхню, в тому числі світло.

Чорна діра може мати три фізичні параметри: масу, електричний заряд і момент імпульсу. Навколо чорної діри можна побудувати уявну поверхню, з-під якої не може виходити випромінювання, така поверхня називається горизонтом подій. Область простору-часу поблизу чорної діри, розташована між горизонтом подій і межею статичності називається ергосферою. Об'єкти, що знаходяться в межах ергосфери, неминуче обертаються разом з чорною дірою за рахунок ефекту Ленза Тіррінга.