Зорі, їх утворення, розвиток і види

Зорі, їх утворення, розвиток і види

Як народжуються зорі. Проблема зореутворення - одна з центральних у сучасній астрофізиці. Зорі - най¬поширеніші у Всесвіті об'єкти, з них складаються більші структурні утворення - галактики. І питання про те, чому в різних регіонах Всесвіту речовина переважно формується саме в зорі, за яких умов і яким чином це звершується, не може не хвилювати астрономів. Тим більше, що явища, які відбуваються в процесі утворен¬ня і вмирання зір, мабуть, тісно пов'язані з найглибши¬ми проблемами будови і еволюції матерії, зокрема з явищами, що відбуваються у світі елементарних ча¬стинок.

У сучасній астрофізиці є дві основні концепції походження зір. Одна з них, яка дістала назву «класич¬ної», виходить з того, що зорі утворюються в процесі конденсації газу в холодних газопилових комплексах, гігантських безформних клоччастих утвореннях розмі¬рами в багато десятків і сотень світлових років, що скла¬даються головним чином з молекул водню. Що ж до пи¬линок, то вони являють собою дрібні тверді утворення, що розсіяні в космічному просторі і мають досить складну структуру, їх центральну частину становить тугоплавке силікатне чи графітове ядро, на яке намерзли забруднені льоди. Як показують спостереження міжзо¬ряного поглинання світла, розміри таких пилинок не¬великі - від 0,1 до 1 мкм.

Формування зір починається з того, що в газопило¬вій хмарі або в якійсь її частині розвивається так звана гравітаційна нестійкість. Іншими словами, у хмарі від¬бувається процес наростання збурень густини і швид¬кості руху речовини, невеликих відхилень цих фізичних величин від їхніх середніх значень для даної хмари. З теорії виходить, що однорідний розподіл речовини за наявності сил тяжіння не може бути стійким. Речовина повинна розпадатися на окремі згустки. За одним з ос¬новних законів фізики будь-яка фізична система завжди прагне до такого стану, при якому її потенціальна енер¬гія є мінімальною. При утворенні згустків і їх стисненні гравітаційна енергія переходить у кінетичну енергію речовини, що стискується, яка в свою чергу може пере¬ходити в теплову енергію і випромінюватися. Таким чином, внаслідок процесу фрагментації та утворення згустків зменшується потенціальна енергія.

Крім гравітаційної нестійкості, в процесі фрагмента¬ції газових хмар певну роль відіграє так звана термо¬хімічна нестійкість, яка виникає внаслідок того, що швидкість утворення молекул усередині газопилового комплексу і швидкість охолодження газу за рахунок випромінювання цих молекул у радіодіапазоні відрізня¬ються одна від одної.

У подальшому утворенні фрагменти в свою чергу діляться на ще дрібніші згустки і так доти, доки в ре¬зультаті гравітаційного стиснення густина цих згустків зросте настільки, що в їх центральних частинах утво¬ряться зореподібні ядра - протозорі, оточені масивними оболонками, які продовжують стискатися.

Як показують розрахунки, у тих випадках, коли маса згустка перевершує три маси Сонця, речовина оболонки вільно падає на ядро. Завдяки цьому, маса таких про-

тозір швидко збільшується, зростає їх світність. У якийсь момент випромінювання протозорі стає настільки силь¬ним, що в результаті нагрівання оболонки і дії світло¬вого тиску оболонка розсіюється в просторі.

Вивільнені від оболонок ядра деякий час ще про¬довжують стискатися і випромінювати досить значну кількість енергії, яка виділяється за рахунок гравіта¬ційного стиснення. Температура в надрах протозорі зро¬стає і, нарешті, стає достатньою для виникнення тер¬моядерної реакції. Протозоря стає зорею.

Такою, якщо не вдаватися в деталі, найбільш попу¬лярною в сучасній астрофізиці є схема утворення зір з холодного газу в газопилових комплексах. Чи підтвер¬джується вона астрономічними спостереженнями? Оскільки оболонки навколо протозір, що формуються, містять велику кількість пилу, наскрізь вони не прогля¬даються і це набагато утруднює спостереження почат¬кової стадії формування зір.

Проте з розвитком радіо- і інфрачервоної астрономії з'явилася деяка можливість «зазирнути» в таємничі «зоряні колиски», оскільки пил і газ прозорі для цих електромагнітних випромінювань. У ряді районів вияв¬лено компактні зони радіо- і інфрачервоного випромі¬нювання, які витлумачуються прихильниками класичної концепції як зони, де містяться надзвичайно молоді зорі, яких в оптичному діапазоні спостерігати ще не можна.