რა არის ვარსკვლავური ენერგიის წყაროები? რა პროცესები უჭერს მხარს ვარსკვლავების „სიცოცხლეს“? მიეცით წარმოდგენა ჩვეულებრივი ვარსკვლავებისა და წითელი გიგანტების ევოლუციის შესახებ, აუხსენით მათ ინტერიერში მიმდინარე პროცესები. როგორია მზის ევოლუციის პერსპექტივა?
ბუნებაში არსებული ყველა სხეულის მსგავსად, ვარსკვლავები არ რჩებიან უცვლელი, ისინი იბადებიან, ვითარდებიან და ბოლოს „კვდებიან“. ვარსკვლავების ცხოვრების გზაზე გასარკვევად და იმის გასაგებად, თუ როგორ დაბერდებიან ისინი, აუცილებელია ვიცოდეთ, როგორ წარმოიქმნება ისინი. თანამედროვე ასტრონომიას უამრავი არგუმენტი აქვს იმ მტკიცების სასარგებლოდ, რომ ვარსკვლავები წარმოიქმნება გაზ-მტვრის ვარსკვლავთშორისი გარემოს ღრუბლების კონდენსაციის შედეგად. ამ გარემოდან ვარსკვლავების ფორმირების პროცესი ამჟამადაც გრძელდება. ამ გარემოების გარკვევა თანამედროვე ასტრონომიის ერთ-ერთი უდიდესი მიღწევაა. შედარებით ბოლო დრომდე ითვლებოდა, რომ ყველა ვარსკვლავი თითქმის ერთდროულად წარმოიქმნა, რამდენიმე მილიარდი წლის წინ. ამ მეტაფიზიკური იდეების დაშლას, უპირველეს ყოვლისა, ხელი შეუწყო დაკვირვებითი ასტრონომიის პროგრესმა და ვარსკვლავების სტრუქტურისა და ევოლუციის თეორიის შემუშავებამ. შედეგად, გაირკვა, რომ დაკვირვებული ვარსკვლავიდან ბევრი შედარებით ახალგაზრდა ობიექტია და ზოგიერთი მათგანი წარმოიშვა მაშინ, როდესაც დედამიწაზე უკვე იყო ადამიანი.
ვარსკვლავების ევოლუციის პრობლემაში ცენტრალური საკითხია მათი ენერგიის წყაროების საკითხი. მართლაც, საიდან მოდის, მაგალითად, უზარმაზარი ენერგია, რომელიც აუცილებელია მზის გამოსხივების დაახლოებით დაკვირვებულ დონეზე რამდენიმე მილიარდი წლის განმავლობაში შესანარჩუნებლად? ყოველ წამს მზე ასხივებს 4*10 33 ერგს, ხოლო 3 მილიარდი წლის მანძილზე 4*10 50 ერგს. ეჭვგარეშეა, რომ მზის ასაკი დაახლოებით 5 მილიარდი წელია. ეს გამომდინარეობს სულ მცირე თანამედროვე შეფასებებიდან დედამიწის ასაკის შესახებ სხვადასხვა რადიოაქტიური მეთოდებით. ნაკლებად სავარაუდოა, რომ მზე "ახალგაზრდა" ვიდრე დედამიწა.
ბირთვული ფიზიკის მიღწევებმა შესაძლებელი გახადა ვარსკვლავური ენერგიის წყაროების პრობლემის გადაჭრა ჯერ კიდევ ჩვენი საუკუნის ოცდაათიანი წლების ბოლოს. ასეთი წყაროა თერმობირთვული შერწყმის რეაქციები, რომლებიც ხდება ვარსკვლავების ინტერიერში იქ გაბატონებულ ძალიან მაღალ ტემპერატურაზე (ათი მილიონი გრადუსის რიგითობა). ამ რეაქციების შედეგად, რომელთა სიჩქარე ძლიერ არის დამოკიდებული ტემპერატურაზე, პროტონები გარდაიქმნება ჰელიუმის ბირთვებად, გამოთავისუფლებული ენერგია კი ნელ-ნელა „გაჟონავს“ ვარსკვლავების ინტერიერში და საბოლოოდ, მნიშვნელოვნად გარდაიქმნება, გამოსხივდება მსოფლიო სივრცეში. ეს არის ძალიან ძლიერი წყარო. თუ ვივარაუდებთ, რომ თავდაპირველად მზე შედგებოდა მხოლოდ წყალბადისგან, რომელიც თერმობირთვული რეაქციების შედეგად მთლიანად გადაიქცა ჰელიუმად, მაშინ გამოთავისუფლებული ენერგიის რაოდენობა იქნება დაახლოებით 10 52 ერგ.
ამრიგად, რადიაციის დაკვირვების დონეზე მილიარდობით წლის განმავლობაში შესანარჩუნებლად, საკმარისია მზემ წყალბადის საწყისი მარაგის არაუმეტეს 10% „გამოიყენოს“. ახლა ჩვენ შეგვიძლია წარმოვადგინოთ ზოგიერთი ვარსკვლავის ევოლუციის სურათი შემდეგნაირად. რატომღაც (რამდენიმე მათგანი შეიძლება დაზუსტდეს) ვარსკვლავთშორისი გაზი-მტვრის გარემოს ღრუბელმა დაიწყო კონდენსაცია. სულ მალე (რა თქმა უნდა, ასტრონომიული მასშტაბით!) უნივერსალური გრავიტაციული ძალების გავლენით, ამ ღრუბლიდან წარმოიქმნება შედარებით მკვრივი, გაუმჭვირვალე გაზის ბურთი. მკაცრად რომ ვთქვათ, ამ ბურთს ჯერ არ შეიძლება ეწოდოს ვარსკვლავი, რადგან მის ცენტრალურ რეგიონებში ტემპერატურა არასაკმარისია თერმობირთვული რეაქციების დასაწყებად. ბურთის შიგნით გაზის წნევა ჯერ კიდევ არ შეუძლია დააბალანსოს მისი ცალკეული ნაწილების მიზიდულობის ძალები, ამიტომ იგი მუდმივად შეკუმშული იქნება.
ზოგიერთი ასტრონომი ადრე თვლიდა, რომ ასეთი "პროტოვარსკვლავები" შეინიშნებოდა ცალკეულ ნისლეულებში, როგორც ძალიან ბნელი კომპაქტური წარმონაქმნები, ე.წ. თუმცა, რადიოასტრონომიის წარმატებამ აიძულა მიგვეტოვებინა ეს საკმაოდ გულუბრყვილო თვალსაზრისი. როგორც წესი, ერთდროულად წარმოიქმნება არა ერთი პროტოვარსკვლავი, არამედ მათი მეტ-ნაკლებად მრავალრიცხოვანი ჯგუფი. მომავალში, ეს ჯგუფები იქცევა ვარსკვლავურ ასოციაციებად და გროვებად, რომლებიც კარგად არის ცნობილი ასტრონომებისთვის. ძალიან სავარაუდოა, რომ ვარსკვლავის ევოლუციის ამ ძალიან ადრეულ ეტაპზე მის ირგვლივ წარმოიქმნება უფრო მცირე მასის გროვები, რომლებიც შემდეგ თანდათან გადაიქცევიან პლანეტებად.
როდესაც პროტოვარსკვლავი იკუმშება, მისი ტემპერატურა იმატებს და გამოთავისუფლებული პოტენციური ენერგიის მნიშვნელოვანი ნაწილი გამოსხივდება მიმდებარე სივრცეში. ვინაიდან შეკუმშვის აირის სფეროს ზომები ძალიან დიდია, გამოსხივება მისი ზედაპირის ფართობის ერთეულზე უმნიშვნელო იქნება. ვინაიდან ერთეული ზედაპირიდან გამოსხივების ნაკადი პროპორციულია ტემპერატურის მეოთხე ხარისხთან (შტეფან-ბოლცმანის კანონი), ვარსკვლავის ზედაპირული ფენების ტემპერატურა შედარებით დაბალია, ხოლო მისი სიკაშკაშე თითქმის იგივეა, რაც ჩვეულებრივი ვარსკვლავის. იგივე მასით. მაშასადამე, "სპექტრი-ნათობის" დიაგრამაზე, ასეთი ვარსკვლავები განლაგდებიან მთავარი მიმდევრობის მარჯვნივ, ანუ ისინი მოხვდებიან წითელი გიგანტების ან წითელი ჯუჯების რეგიონში, მათი საწყისი მასების მნიშვნელობიდან გამომდინარე.
მომავალში პროტოვარსკვლავი აგრძელებს შემცირებას. მისი ზომები მცირდება, ხოლო ზედაპირის ტემპერატურა იზრდება, რის შედეგადაც სპექტრი უფრო და უფრო „ადრე“ ხდება. ამრიგად, "სპექტრი - სიკაშკაშის" დიაგრამის გასწვრივ მოძრაობს, პროტოვარსკვლავი საკმაოდ სწრაფად "ჯდება" მთავარ მიმდევრობაზე. ამ პერიოდის განმავლობაში, ვარსკვლავური ინტერიერის ტემპერატურა უკვე საკმარისია იქ თერმობირთვული რეაქციების დასაწყებად. ამავდროულად, მომავალი ვარსკვლავის შიგნით გაზის წნევა აბალანსებს მიზიდულობას და გაზის ბურთი წყვეტს შეკუმშვას. პროტოვარსკვლავი ხდება ვარსკვლავი.
პროტოვარსკვლავებს შედარებით ცოტა დრო სჭირდება ევოლუციის ამ ძალიან ადრეული ეტაპის გავლას. თუ, მაგალითად, პროტოვარსკვლავის მასა მზეზე მეტია, მხოლოდ რამდენიმე მილიონი წელია საჭირო, თუ ნაკლები, რამდენიმე ასეული მილიონი წელი. ვინაიდან პროტოვარსკვლავების ევოლუციის დრო შედარებით ხანმოკლეა, ძნელია ვარსკვლავის განვითარების ამ ადრეული ეტაპის აღმოჩენა. მიუხედავად ამისა, ამ ეტაპზე ვარსკვლავები, როგორც ჩანს, შეინიშნება. საუბარია ძალიან საინტერესო T Tauri ვარსკვლავებზე, ჩვეულებრივ ჩაძირულ ბნელ ნისლეულებში.
მას შემდეგ, რაც მთავარ მიმდევრობაზეა და შეწყვეტს შეკუმშვას, ვარსკვლავი ასხივებს დიდი ხნის განმავლობაში პრაქტიკულად "სპექტრი - სიკაშკაშის" დიაგრამაზე პოზიციის შეცვლის გარეშე. მის გამოსხივებას მხარს უჭერს ცენტრალურ რეგიონებში მიმდინარე თერმობირთვული რეაქციები. ამრიგად, მთავარი თანმიმდევრობა, როგორც იქნა, არის წერტილების ადგილი "სპექტრი - სიკაშკაშე" დიაგრამაზე, სადაც ვარსკვლავს (მისი მასის მიხედვით) შეუძლია ასხივოს დიდი ხნის განმავლობაში და სტაბილურად თერმობირთვული რეაქციების გამო. ვარსკვლავის პოზიცია მთავარ მიმდევრობაზე განისაზღვრება მისი მასით. უნდა აღინიშნოს, რომ არის კიდევ ერთი პარამეტრი, რომელიც განსაზღვრავს წონასწორული გამოსხივების ვარსკვლავის პოზიციას „სპექტრი-ნათობის“ დიაგრამაზე. ეს პარამეტრი არის ვარსკვლავის საწყისი ქიმიური შემადგენლობა. თუ მძიმე ელემენტების შედარებითი სიმრავლე შემცირდება, ქვემოთ მოცემულ დიაგრამაზე ვარსკვლავი „ჩამოვარდება“. სწორედ ეს გარემოება ხსნის ქვეჯუჯათა თანმიმდევრობის არსებობას.
როგორც ზემოთ აღინიშნა, ამ ვარსკვლავებში მძიმე ელემენტების შედარებითი სიმრავლე ათჯერ ნაკლებია, ვიდრე მთავარი მიმდევრობის ვარსკვლავებში.
ვარსკვლავის რეზიდენციის დრო მთავარ მიმდევრობაზე განისაზღვრება მისი საწყისი მასით. თუ მასა დიდია, ვარსკვლავის გამოსხივებას უზარმაზარი ძალა აქვს და ის სწრაფად მოიხმარს წყალბადის „საწვავის“ მარაგს. მაგალითად, მთავარი მიმდევრობის ვარსკვლავებს, რომელთა მასა რამდენიმე ათჯერ აღემატება მზის მასას (ეს არის O სპექტრული ტიპის ცხელი ცისფერი გიგანტები) შეუძლიათ სტაბილურად ასხივონ ამ მიმდევრობაზე მხოლოდ რამდენიმე მილიონი წლის განმავლობაში, ხოლო ვარსკვლავები მასა მზესთან ახლოს, მთავარ მიმდევრობაზე 10-15 მილიარდი წელია.
წყალბადის "დაწვა" (ანუ მისი გარდაქმნა ჰელიუმად თერმობირთვული რეაქციების დროს) ხდება მხოლოდ ვარსკვლავის ცენტრალურ რეგიონებში. ეს აიხსნება იმით, რომ ვარსკვლავური მატერია შერეულია ვარსკვლავის მხოლოდ ცენტრალურ რაიონებში, სადაც მიმდინარეობს ბირთვული რეაქციები, ხოლო გარე შრეები წყალბადის შედარებით შემცველობას უცვლელად ინარჩუნებენ. ვინაიდან ვარსკვლავის ცენტრალურ რაიონებში წყალბადის რაოდენობა შეზღუდულია, ადრე თუ გვიან (ვარსკვლავის მასის მიხედვით) თითქმის მთელი იქ „დაიწვება“.
გამოთვლებმა აჩვენა, რომ მისი ცენტრალური რეგიონის მასა და რადიუსი, რომელშიც ბირთვული რეაქციები მიმდინარეობს, თანდათან მცირდება, მაშინ როცა ვარსკვლავი ნელა მოძრაობს მარჯვნივ „სპექტრი - სიკაშკაშის“ დიაგრამაზე. ეს პროცესი გაცილებით სწრაფად ხდება შედარებით მასიურ ვარსკვლავებში. თუ წარმოვიდგენთ ერთდროულად წარმოქმნილი განვითარებადი ვარსკვლავების ჯგუფს, მაშინ დროთა განმავლობაში ამ ჯგუფისთვის აგებული "სპექტრი - სიკაშკაშის" დიაგრამაზე მთავარი თანმიმდევრობა, თითქოსდა, მარჯვნივ მოხრილდება.
რა დაემართება ვარსკვლავს, როდესაც მის ბირთვში არსებული მთელი (ან თითქმის მთელი) წყალბადი „დაიწვება“? მას შემდეგ, რაც ვარსკვლავის ცენტრალურ რაიონებში ენერგიის გამოყოფა ჩერდება, ტემპერატურა და წნევა იქ ვერ შენარჩუნდება იმ დონეზე, რაც აუცილებელია ვარსკვლავის შეკუმშვის მიზიდულობის ძალის დასაპირისპირებლად. ვარსკვლავის ბირთვი შეკუმშვას დაიწყებს და მისი ტემპერატურა მოიმატებს. იქმნება ძალიან მკვრივი ცხელი რეგიონი, რომელიც შედგება ჰელიუმისგან (რომელსაც წყალბადი მიუბრუნდა) უფრო მძიმე ელემენტების მცირე შერევით. ამ მდგომარეობაში მყოფ გაზს "დეგენერატი" ეწოდება. მას აქვს არაერთი საინტერესო თვისება, რაზეც აქ ვერ შევჩერდებით. ამ მკვრივ ცხელ რეგიონში ბირთვული რეაქციები არ მოხდება, მაგრამ ისინი საკმაოდ ინტენსიურად წარიმართება ბირთვის პერიფერიაზე, შედარებით თხელ ფენაში. გამოთვლები აჩვენებს, რომ ვარსკვლავის სიკაშკაშე და მისი ზომა დაიწყებს ზრდას. ვარსკვლავი, როგორც იყო, "ადიდებს" და იწყებს "ჩამოსვლას" მთავარი მიმდევრობიდან, გადადის წითელ გიგანტურ რეგიონებში. გარდა ამისა, ირკვევა, რომ მძიმე ელემენტების დაბალი შემცველობის მქონე გიგანტურ ვარსკვლავებს ექნებათ უფრო მაღალი სიკაშკაშე იმავე ზომისთვის. როდესაც ვარსკვლავი გადადის წითელი გიგანტის სტადიაში, მისი ევოლუციის ტემპი მნიშვნელოვნად იზრდება.
შემდეგი კითხვა არის რა დაემართება ვარსკვლავს, როდესაც ცენტრალურ რეგიონებში ჰელიუმ-ნახშირბადის რეაქცია ამოწურავს თავის თავს, ისევე როგორც წყალბადის რეაქცია თხელ ფენაში ცხელი მკვრივი ბირთვის გარშემო? ევოლუციის რა ეტაპი მოვა წითელი გიგანტის სტადიის შემდეგ? დაკვირვების მონაცემების მთლიანობა, ისევე როგორც მთელი რიგი თეორიული მოსაზრებები, მიუთითებს იმაზე, რომ ვარსკვლავების ევოლუციის ამ ეტაპზე, რომელთა მასა 1,2 მზის მასაზე ნაკლებია, მათი მასის მნიშვნელოვანი ნაწილი, რომელიც ქმნის მათ გარე გარსს, "წვეთები".
ასე რომ, ზემოთ აღწერილი სპეციფიკური არასტაბილურობის გამო, ვარსკვლავების კონვექციურ ფენებში ხდება გაზის ფართომასშტაბიანი მოძრაობები. გაზის უფრო ცხელი მასები ამოდის ქვემოდან ზემოთ, ხოლო ცივი მასები იძირება. მიმდინარეობს ნივთიერების შერევის ინტენსიური პროცესი. თუმცა, გამოთვლებმა აჩვენა, რომ გაზის მოძრავი ელემენტების და გარემოს ტემპერატურის სხვაობა სრულიად უმნიშვნელოა, მხოლოდ დაახლოებით 1 K - და ეს არის ნაწლავების ნივთიერების ტემპერატურაზე ათი მილიონი კელვინი! ეს აიხსნება იმით, რომ კონვექცია თავისთავად მიდრეკილია ფენების ტემპერატურის გათანაბრებისკენ. აიროვანი მასების აწევისა და დაცემის საშუალო სიჩქარე ასევე უმნიშვნელოა - მხოლოდ რამდენიმე ათეული მეტრი წამში. სასარგებლოა ამ სიჩქარის შედარება ვარსკვლავების ინტერიერში იონიზებული წყალბადის ატომების თერმული სიჩქარეებთან, რომლებიც წამში რამდენიმე ასეული კილომეტრია. ვინაიდან კონვექციაში ჩართული აირების მოძრაობის სიჩქარე ათობით ათასი ჯერ ნაკლებია, ვიდრე ვარსკვლავური მატერიის ნაწილაკების თერმული სიჩქარე, კონვექციური ნაკადებით გამოწვეული წნევა თითქმის მილიარდჯერ ნაკლებია, ვიდრე ჩვეულებრივი გაზის წნევა. ეს ნიშნავს, რომ კონვექცია აბსოლუტურად არანაირ გავლენას არ ახდენს ვარსკვლავის შიდა მატერიის ჰიდროსტატიკურ წონასწორობაზე, რომელიც განისაზღვრება გაზის წნევისა და მიზიდულობის ძალების თანასწორობით.
არ უნდა ვიფიქროთ კონვექციაზე, როგორც ერთგვარ მოწესრიგებულ პროცესზე, სადაც გაზის არეები რეგულარულად ენაცვლება მისი დაწევის ადგილებს. კონვექციური მოძრაობის ბუნება არ არის „ლამინარული“, არამედ „ტურბულენტური“; ანუ უკიდურესად ქაოტურია, შემთხვევით იცვლება დროსა და სივრცეში. აირის მასების მოძრაობის ქაოტური ბუნება იწვევს მატერიის სრულ შერევას. ეს ნიშნავს, რომ ვარსკვლავის კონვექციური მოძრაობებით დაფარული რეგიონის ქიმიური შემადგენლობა უნდა იყოს ერთგვაროვანი. ამ უკანასკნელ გარემოებას დიდი მნიშვნელობა აქვს ვარსკვლავური ევოლუციის მრავალი პრობლემისთვის. მაგალითად, თუ კონვექციური ზონის ყველაზე ცხელ (ცენტრალურ) ნაწილში ბირთვული რეაქციების შედეგად შეიცვალა ქიმიური შემადგენლობა (მაგალითად, ნაკლებია წყალბადი, რომლის ნაწილი გადაიქცა ჰელიუმად), მაშინ მოკლე დროში. ეს ცვლილება გავრცელდება მთელ კონვექციურ ზონაში. ამრიგად, "ახალი" ბირთვული ცხელი შეიძლება მუდმივად შევიდეს "ბირთვული რეაქციის ზონაში" - ვარსკვლავის ცენტრალურ რეგიონში, რომელსაც, რა თქმა უნდა, გადამწყვეტი მნიშვნელობა აქვს ვარსკვლავის ევოლუციისთვის. ამავდროულად, შეიძლება იყოს სიტუაციები, როდესაც არ არის კონვექცია ვარსკვლავის ცენტრალურ, ყველაზე ცხელ რეგიონებში, რაც ევოლუციის პროცესში იწვევს ამ რეგიონების ქიმიური შემადგენლობის რადიკალურ ცვლილებას. ეს უფრო დეტალურად იქნება განხილული მე-12 ნაწილში.
მე-3 პუნქტში უკვე ვთქვით, რომ თერმობირთვული რეაქციები არის მზისა და ვარსკვლავების ენერგიის წყაროები, რომლებიც უზრუნველყოფენ მათ სიკაშკაშეს გიგანტური "კოსმოგონიური" დროის განმავლობაში, მილიარდობით წლის განმავლობაში არც თუ ისე დიდი მასის ვარსკვლავებისთვის გამოთვლილი. ახლა ჩვენ უფრო დეტალურად ვისაუბრებთ ამ მნიშვნელოვან საკითხზე.
ვარსკვლავების შინაგანი სტრუქტურის თეორიას ედინგტონმა ჩაუყარა საფუძველი მაშინაც კი, როცა მათი ენერგიის წყაროები ცნობილი არ იყო. ჩვენ უკვე ვიცით, რომ მრავალი მნიშვნელოვანი შედეგი, რომელიც ეხება ვარსკვლავების წონასწორობის მდგომარეობას, ტემპერატურასა და წნევას მათ შიგთავსში, და სიკაშკაშის დამოკიდებულებას მასაზე, ქიმიურ შემადგენლობაზე (რომელიც განსაზღვრავს საშუალო მოლეკულურ წონას) და მატერიის გამჭვირვალობას, შეიძლება იყოს მიღებული ვარსკვლავური ენერგიის წყაროების ბუნების ცოდნის გარეშეც კი. მიუხედავად ამისა, ენერგიის წყაროების არსის გაგება აბსოლუტურად აუცილებელია ვარსკვლავების თითქმის უცვლელ მდგომარეობაში არსებობის ხანგრძლივობის ასახსნელად. კიდევ უფრო მნიშვნელოვანია ვარსკვლავური ენერგიის წყაროების ბუნების მნიშვნელობა ვარსკვლავების ევოლუციის პრობლემისთვის, ანუ დროთა განმავლობაში მათი ძირითადი მახასიათებლების (ნათება, რადიუსი) რეგულარული ცვლილება. მხოლოდ მას შემდეგ, რაც ცხადი გახდა ვარსკვლავური ენერგიის წყაროების ბუნება, გახდა შესაძლებელი ჰერცპრუნგ-რასელის დიაგრამის, ვარსკვლავური ასტრონომიის ძირითადი კანონზომიერების გაგება.
ვარსკვლავური ენერგიის წყაროების საკითხი დაისვა ენერგიის შენარჩუნების კანონის აღმოჩენისთანავე, როდესაც გაირკვა, რომ ვარსკვლავების გამოსხივება გამოწვეულია ენერგიის გარკვეული სახის გარდაქმნებით და სამუდამოდ არ შეიძლება მოხდეს. შემთხვევითი არ არის, რომ პირველი ჰიპოთეზა ვარსკვლავური ენერგიის წყაროების შესახებ მაიერს ეკუთვნის, ადამიანს, რომელმაც აღმოაჩინა ენერგიის შენარჩუნების კანონი. მას სჯეროდა, რომ მზის გამოსხივების წყარო მეტეოროიდების უწყვეტი ვარდნაა მის ზედაპირზე. თუმცა გამოთვლებმა აჩვენა, რომ ეს წყარო აშკარად არასაკმარისია მზის დაკვირვებული სიკაშკაშის უზრუნველსაყოფად. ჰელმჰოლცი და კელვინი ცდილობდნენ აეხსნათ მზის გახანგრძლივებული გამოსხივება მისი ნელი შეკუმშვით, რასაც თან ახლდა გრავიტაციული ენერგიის გათავისუფლება. ეს ჰიპოთეზა, რომელიც ძალიან მნიშვნელოვანია თუნდაც (და განსაკუთრებით!) თანამედროვე ასტრონომიისთვის, აღმოჩნდა გაუმართლებელი მილიარდობით წლის განმავლობაში მზის გამოსხივების ასახსნელად. ჩვენ ასევე აღვნიშნავთ, რომ ჰელმჰოლცისა და კელვინის დროს არ არსებობდა გონივრული წარმოდგენები მზის ასაკის შესახებ. სულ ახლახან გაირკვა, რომ მზის და მთელი პლანეტარული სისტემის ასაკი დაახლოებით 5 მილიარდი წელია.
XIX და XX საუკუნეების მიჯნაზე. კაცობრიობის ისტორიაში ერთ-ერთი უდიდესი აღმოჩენა გაკეთდა - რადიოაქტიურობის აღმოჩენა. ამრიგად, ატომური ბირთვების სრულიად ახალი სამყარო გაიხსნა. თუმცა, ერთ ათწლეულზე მეტი დასჭირდა, რომ ატომის ბირთვის ფიზიკა მყარ მეცნიერულ საფუძველზე გამხდარიყო. უკვე 1920-იანი წლებისთვის გაირკვა, რომ მზისა და ვარსკვლავების ენერგიის წყარო ბირთვულ გარდაქმნებში უნდა ვეძებოთ. თავად ედინგტონიც ასე ფიქრობდა, მაგრამ ჯერ კიდევ შეუძლებელი იყო კონკრეტული ბირთვული პროცესების მითითება, რომლებიც ხდება ვარსკვლავების რეალურ ინტერიერში და თან ახლავს საჭირო რაოდენობის ენერგიის გამოყოფას. რამდენად არასრულყოფილი იყო იმ დროს ვარსკვლავური ენერგიის წყაროების ბუნების ცოდნა, თუ მხოლოდ ის ფაქტი, რომ ჯინსი, ჩვენი საუკუნის დასაწყისის უდიდესი ინგლისელი ფიზიკოსი და ასტრონომი, თვლიდა, რომ ასეთი წყარო შეიძლება იყოს ... რადიოაქტიურობა. ეს, რა თქმა უნდა, ასევე ბირთვული პროცესია, მაგრამ ადვილი მისახვედრია, რომ ის სრულიად შეუფერებელია მზის და ვარსკვლავების რადიაციის ასახსნელად. ეს ჩანს სულ მცირე იქიდან, რომ ენერგიის ასეთი წყარო სრულიად დამოუკიდებელია გარე პირობებისგან - ბოლოს და ბოლოს, რადიოაქტიურობა, როგორც ცნობილია, პროცესია. სპონტანური. ამ მიზეზით, ასეთი წყარო ვერანაირად ვერ „მორგებოდა“ ვარსკვლავის ცვალებად სტრუქტურას. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ვარსკვლავის გამოსხივების „მორგება“ არ იქნებოდა. ვარსკვლავური გამოსხივების მთელი სურათი მკვეთრად ეწინააღმდეგება დაკვირვებებს. პირველი, ვინც ეს გაიგო, იყო შესანიშნავი ესტონელი ასტრონომი ე.ეპიკი, რომელიც მეორე მსოფლიო ომამდე ცოტა ხნით ადრე მივიდა იმ დასკვნამდე, რომ მზისა და ვარსკვლავების ენერგიის წყარო შეიძლება იყოს მხოლოდ თერმობირთვული შერწყმის რეაქციები.
მხოლოდ 1939 წელს ცნობილმა ამერიკელმა ფიზიკოსმა ბეთემ წარმოადგინა რაოდენობრივი თეორია ვარსკვლავური ენერგიის ბირთვული წყაროების შესახებ. რა არის ეს რეაქციები? მე-7 პუნქტში უკვე აღვნიშნეთ, რომ ვარსკვლავების სიღრმეში უნდა იყოს თერმობირთვულირეაქციები. მოდით ვისაუბროთ ამაზე ცოტა უფრო დეტალურად. როგორც ცნობილია, ბირთვული რეაქციები, რომელსაც თან ახლავს ბირთვების გარდაქმნა და ენერგიის გამოყოფა, ხდება ნაწილაკების შეჯახებისას. ასეთი ნაწილაკები შეიძლება იყოს, პირველ რიგში, თავად ბირთვები. გარდა ამისა, ბირთვული რეაქციები ასევე შეიძლება მოხდეს ბირთვების შეჯახებისას ნეიტრონები. თუმცა, თავისუფალი (ანუ ბირთვებში შეკრული) ნეიტრონები არასტაბილური ნაწილაკებია. ამიტომ, მათი რაოდენობა ვარსკვლავების ინტერიერში უმნიშვნელო უნდა იყოს. მეორე მხრივ, ვინაიდან წყალბადი არის ყველაზე უხვი ელემენტი ვარსკვლავის ინტერიერში და მთლიანად იონიზირებულია, ბირთვების პროტონებთან შეჯახება განსაკუთრებით ხშირად მოხდება.
იმისათვის, რომ პროტონმა შეძლოს შეაღწიოს ბირთვში, რომელსაც ეჯახება ასეთი შეჯახების დროს, უნდა მიუახლოვდეს ამ უკანასკნელს დაახლოებით 10-13 სმ მანძილზე, შეჯახების პროტონს. მაგრამ იმისათვის, რომ ბირთვს მიუახლოვდეს ასეთ მცირე მანძილზე, პროტონმა უნდა გადალახოს ელექტროსტატიკური მოგერიების ძალზე მნიშვნელოვანი ძალა („კულონის ბარიერი“). ბირთვიც ხომ დადებითად არის დამუხტული! ადვილია გამოთვალოთ, რომ ამ ელექტროსტატიკური ძალის დასაძლევად, პროტონს უნდა ჰქონდეს კინეტიკური ენერგია, რომელიც აღემატება ელექტროსტატიკური ურთიერთქმედების პოტენციურ ენერგიას.
მესამე პრობლემა არის ვარსკვლავის გამოსხივების დაბალი დონე ხილულ დიაპაზონში. ნახ. სურათი 8.7 გვიჩვენებს მზის და M6 კლასის ჯუჯის სპექტრებს იგივე ქიმიური შემადგენლობით. შედარების მოხერხებულობისთვის, ამ სპექტრებში მაქსიმალური სიმაღლე მიჩნეულია ერთნაირი. M-ჯუჯის სპექტრის მკვეთრი ვარდნა 0,7 მკმ-ზე ნაკლები ტალღის სიგრძის რეგიონში ართმევს ხმელეთის ორგანიზმებს რადიაციის უმეტეს ნაწილს, რომელსაც ისინი იყენებენ ფოტოსინთეზისთვის (სექ. 2.5.2).
რა თქმა უნდა, M-ჯუჯის პლანეტებზე ფოტოსინთეზის პირობების არარსებობაც კი არ წარმოადგენს ფუნდამენტურ დაბრკოლებას სიცოცხლის განვითარებისთვის, რადგან დედამიწაზე, მაგალითად, არსებობენ მიკროორგანიზმები, რომელთა სიცოცხლე არ არის დაკავშირებული ფოტოსინთეზთან (სექ. 2.5). .2). გარდა ამისა, ზოგიერთი ხმელეთის ბაქტერია იყენებს რადიაციას, რომლის ტალღის სიგრძე აღემატება 0,7 მიკრონს ფოტოსინთეზისთვის. ასე რომ, M-ჯუჯების ხილული გამოსხივების სისუსტე არ შეიძლება ჩაითვალოს გადაულახავ პრობლემად.
M-ჯუჯების რადიაციული ცვალებადობა
ეს უკანასკნელი პრობლემა არც საბედისწერო ჩანს. ყველა ვარსკვლავი ანათებს, მზის ჩათვლით. აფეთქება არის ელექტრომაგნიტური გამოსხივების და დამუხტული ნაწილაკების ემისიის მკვეთრი ზრდა ფოტოსფეროს კომპაქტური რეგიონიდან, რომელიც ხშირად ასოცირდება ვარსკვლავურ ლაქებთან [იგულისხმება ვარსკვლავის ზედაპირზე მუქი ლაქები, მზის ლაქების მსგავსი. მათ ახასიათებთ მაგნიტური ველის მაღალი ენერგიის სიმკვრივე. - Შენიშვნა. რედ.]. ფლეშ შეიძლება გაგრძელდეს რამდენიმე წუთი, თუმცა ჩვეულებრივ ჯდება რამდენიმე ათეულ წამში; მაგრამ ხანგრძლივ შუქსაც კი აქვს მოკლე ძლიერი პიკი, რომელიც იწყება ნელი აწევით და მთავრდება ნელი დაცემით. ციმციმები განსაკუთრებით აძლიერებს რენტგენისა და ულტრაიისფერი (UV) გამოსხივებას, რაც უდიდეს საფრთხეს უქმნის ცოცხალ ორგანიზმებს. რენტგენის გამოსხივება ნაკლებად საშიშია, რადგან ის არ აღწევს პლანეტის ატმოსფეროში, მაგრამ ულტრაიისფერი გამოსხივება ქმნის რეალურ საფრთხეს, მით უმეტეს, რომ მისი ინტენსივობა გავრცელების დროს იზრდება დაახლოებით 100-ჯერ. საბედნიეროდ, M-ჯუჯების ულტრაიისფერი გამოსხივება დაუბრკოლებელ მდგომარეობაში იმდენად სუსტია (ნახ. 8.7), რომ ასჯერ გაზრდის შემთხვევაშიც კი, მისი დონე პლანეტის ზედაპირზე (დედამიწის მსგავსი ატმოსფერო აქვს) მხოლოდ რამდენჯერმე იქნება მაღალი. ვიდრე დედამიწის ზედაპირზე ნაკადი, რომელიც მოდის მშვიდი მზისგან.
მიუხედავად იმისა, რომ აალების სიმძლავრე დაბალია, ახალგაზრდა M-ჯუჯები მზეზე ბევრად უფრო ხშირად ანათებენ, ზოგჯერ დღეში რამდენჯერმე. საბედნიეროდ, ანთებების სიხშირე მცირდება ვარსკვლავის ასაკთან ერთად: ის მნიშვნელოვნად მცირდება დაახლოებით 1 მილიარდი წლის შემდეგ. ასე რომ, ვარსკვლავის ხშირი აფეთქებები შეიძლება მხოლოდ დაკავებასიცოცხლის გაჩენა პლანეტის ზედაპირზე. და მათ საერთოდ არ შეუძლიათ გავლენა მოახდინონ სიცოცხლეზე პლანეტის ქერქში ან მისი ოკეანეების სიღრმეში.
ცვალებადობის სხვა სახეობა გამოწვეულია ვარსკვლავის სიკაშკაშის ცვლილების გამო, როდესაც მის ზედაპირზე მუქი ლაქები ჩნდება. სპექტრული ტიპის M ვარსკვლავებს შეიძლება ჰქონდეთ მზის ლაქებზე გაცილებით დიდი ლაქები; ამიტომ, ასეთი ვარსკვლავების სიკაშკაშე შეიძლება შემცირდეს ათობით პროცენტით და ეს შეიძლება გაგრძელდეს რამდენიმე თვემდე. თუმცა, გამოთვლები აჩვენებს, რომ ატმოსფეროს მქონე პლანეტებზე ტემპერატურის კლება არ იქნება კატასტროფული ზედაპირული მაცხოვრებლებისთვისაც კი.
ამრიგად, არ არსებობს საფუძვლიანი მიზეზი, რომ გამოვრიცხოთ ყველგან გავრცელებული M-ჯუჯები იმ ვარსკვლავთა სიიდან, რომლებსაც შეუძლიათ საცხოვრებლად სასიცოცხლო პლანეტების მასპინძლობა, რომელთა მანიფესტაციების აღმოჩენა შორიდან შეგვიძლია.
გალაქტიკური სიცოცხლის ზონა
არა მხოლოდ ვარსკვლავს აქვს სიცოცხლის ზონა, არამედ გალაქტიკასაც. ნახ. 8.8 სქემატურად გვიჩვენებს ჩვენს გალაქტიკას ზღვარზე ნახვისას; განასხვავებენ მის ძირითად კომპონენტებს: წვრილი დისკი, სქელი დისკი, ცენტრალური გასქელება (გამობურცულობა) და ჰალო (სექ. 1.3.2). გაითვალისწინეთ, რომ სქელი დისკი მოიცავს თხელ დისკს, მაგრამ მისგან განსხვავდება ვარსკვლავური პოპულაციის ტიპით. თხელ დისკში, სქელ დისკზე, ამობურცულსა და ჰალოში შემავალი ვარსკვლავების რაოდენობა არის დაახლოებით 100:20:10:1, ასე რომ თხელი დისკო შეიცავს გალაქტიკის ყველა ვარსკვლავის დაახლოებით 3/4-ს.
გალაქტიკური სიცოცხლის ზონის დადგენა შესაძლებელია გალაქტიკის თითოეულ კომპონენტში სასიცოცხლო პლანეტების არსებობის ალბათობის შეფასებით.
როგორც აღინიშნა 8.2.2 ნაწილში, სიცოცხლის გაჩენის შესაძლებლობის განმსაზღვრელი მთავარი ფაქტორი არის ნივთიერების მეტალურობა, საიდანაც წარმოიქმნება ვარსკვლავი და მისი პლანეტარული სისტემა: სასიცოცხლო პლანეტების დაბადებისთვის, ვარსკვლავის მეტალურობა უნდა: როგორც ჩანს, იყოს მზის ნახევარი მაინც. თხელ დისკზე ვარსკვლავის წარმოქმნის ისტორია ყველაზე გრძელია; მისი ვარსკვლავთშორისი საშუალების მეტალურობა გალაქტიკის ისტორიის გარიჟრაჟზე დაიწყო და იზრდება დღემდე. Ამიტომაც
თხელი დისკი ყველაზე პერსპექტიულია სასიცოცხლო სამყაროების საძიებლად. მართალია, მისი გარე რეგიონები შეიცავს ნაკლებ მძიმე ელემენტებს, ამიტომ იქ ნაკლები შესაფერისი პლანეტები უნდა იყოს. სქელ დისკზე ბინადრობს ბევრად უფრო ძველი და ნაკლებად მეტალის ვარსკვლავები, ამიტომ ნაკლებად სავარაუდოა, რომ იქ სასიცოცხლო პლანეტების პოვნა. ხანდაზმული ვარსკვლავებიც კი ბინადრობენ გალაქტიკურ ჰალოში, რაც იმას ნიშნავს, რომ სასიცოცხლო პლანეტები იქ კიდევ უფრო იშვიათი უნდა იყოს. ჰალო ვარსკვლავების დაახლოებით 1% კონცენტრირებულია გლობულურ ვარსკვლავურ მტევნებში (ნახ. 1.14), რომლებიც ასევე გვხვდება გალაქტიკის ამობურცულში, სადაც ვარსკვლავების სწრაფი წარმოქმნის ეპოქა უკვე დასრულდა, მაგრამ ვარსკვლავების ფორმირება თანდათან გრძელდება. . ამ რეგიონში, როგორც ჩანს, შეიძლება არსებობდეს სასიცოცხლო პლანეტებიც, თუმცა მძიმე ელემენტები იქ განსხვავებული პროპორციით არის წარმოდგენილი, ვიდრე თხელ დისკზე და ძნელი სათქმელია, რა შეიძლება გამოიწვიოს ამან.
მეტალის გარდა, არსებობს კიდევ ორი ფაქტორი, რომლებიც გავლენას ახდენენ პლანეტების საცხოვრებლობაზე - ეს არის გამჭოლი რადიაციის მკვეთრი ზრდა და ორბიტების გრავიტაციული აშლილობა. მე-7 თავში ითქვა, რომ მრავალი პლანეტის სტერილიზაცია შესაძლებელია ძლიერი რადიაციული ნაკადებით, მაგალითად, სუპერნოვას აფეთქებების დროს; და ზოგიერთი პლანეტარული სისტემა შეიძლება განადგურდეს ახლომდებარე ვარსკვლავების გრავიტაციული გავლენით. სუპერნოვას აფეთქებები ხდება მთელ დისკზე, მაგრამ შედარებით ნაკლებად ხშირად მის გარე დაბალი სიმკვრივის რეგიონებში. დისკის შიდა რაიონებში და ცენტრალურ გამონაყარში ისინი სერიოზულ საფრთხეს უქმნიან სიცოცხლეს. იგივე სიტუაციაა გლობულურ გროვებში, სადაც მასიური ვარსკვლავების ევოლუცია დიდი ხნის წინ დასრულდა სუპერნოვას აფეთქებებით, რომლებმაც ვარსკვლავური გროვა სასიკვდილო გამოსხივებით შეავსეს.
განსაკუთრებით ძლიერია პლანეტარული ორბიტების გრავიტაციული აშლილობა
ამობურცული და გლობულური მტევნები, რადგან ვარსკვლავები იქ უფრო მჭიდროდ არიან შეფუთული.
ამგვარად, ვარსკვლავების ყველაზე დიდი რაოდენობა დასახლებული პლანეტებით უნდა იყოს მოსალოდნელი თხელ დისკზე, განსაკუთრებით მის შუა რგოლურ რეგიონში, რომელიც ჩაკეტილია მკვრივ ცენტრალურ ნაწილსა და იშვიათ პერიფერიას შორის. სწორედ ამ რგოლში მდებარეობს ჩვენი მზე! ვინაიდან თხელი დისკი შეიცავს გალაქტიკის ვარსკვლავების დაახლოებით სამ მეოთხედს, ჩვენ უნდა გამოვრიცხოთ ყველა ვარსკვლავის მეოთხედზე მეტი განხილვისგან. გარდა ამისა, ვარსკვლავების დარჩენილი რაოდენობადან ზოგიერთს, ზემოთ აღნიშნული მიზეზების გამო, არ გააჩნია პლანეტები, რომლებზეც სიცოცხლის არსებობა შორიდან შეიძლება დარეგისტრირდეს.
ასე რომ, თუ არ გადავდებთ M-ჯუჯებს (გარდა ყველაზე ახალგაზრდათა 5-10%-ისა), მაშინ შეგვიძლია ვთქვათ, რომ გალაქტიკის ვარსკვლავების დაახლოებით ნახევარს აქვს პლანეტები, რომლებზეც სიცოცხლის აღმოჩენა შორიდან არის შესაძლებელი. ჩვენ ხაზს ვუსვამთ, რომ ეს შეფასება არის ძალიანეს არის უხეში შეფასება და წარმოადგენს ზედა ზღვარს, რომელიც შემცირდება წიგნის შემდეგ სექციებში, რადგან განიხილება დამატებითი შეზღუდვები, როგორც პლანეტების ფორმირების, ისე გადარჩენის თვალსაზრისით.
დასკვნები
* ვარსკვლავების გარეგანი მახასიათებლები და მათი ევოლუცია ნათლად არის აღწერილი ჰერცსპრუნგ-რასელის დიაგრამით, რომელიც აჩვენებს ვარსკვლავის სიკაშკაშეს და მის ეფექტურ ტემპერატურას ან მათთან დაკავშირებულ სხვა პარამეტრებს, მაგალითად, ეფექტური ტემპერატურის ნაცვლად, სპექტრული კლასი (O , B, A, F, G, K და M).
* ვარსკვლავის ევოლუცია ძირითადად განისაზღვრება მისი მასით, რომლითაც ის შედის მთავარ მიმდევრობაში. დაახლოებით 8 M¤ მასის მქონე ვარსკვლავები ევოლუციის მსვლელობისას გიგანტები ხდებიან და პლანეტარული ნისლეულების სახით აგდებენ გარსებს, ხოლო მათი ნარჩენები თეთრ ჯუჯებად იქცევა. უფრო მასიური ვარსკვლავები გადაიქცევა სუპერგიგანტებად და შემდეგ აფეთქდებიან სუპერნოვაებად, ხოლო მათი ნარჩენები ნეიტრონულ ვარსკვლავებად ან შავ ხვრელად იქცევა.
* ვარსკვლავის ევოლუციის ხანგრძლივობა მთავარ მიმდევრობაზე მკვეთრად მცირდება მისი საწყისი მასის მატებასთან ერთად, ამიტომ სხვადასხვა ვარსკვლავს სიცოცხლის ხანგრძლივობა ძალიან განსხვავებული აქვს - ვარსკვლავის დაბადების მომენტიდან პლანეტარული ნისლეულის ან სუპერნოვას ამოფრქვევამდე. აფეთქება.
* სხვადასხვა სპექტრული ტიპის ვარსკვლავების სიმრავლე მცირდება M-დან O-მდე, ამიტომ M ჯუჯები ყველაზე გავრცელებულია.
* დედამიწის მსგავსი პლანეტები, როგორც ჩანს, ყველაზე მოსახერხებელია ზედაპირზე სიცოცხლის განვითარებისთვის. იმისთვის, რომ სიცოცხლის გამოვლინებები ატმოსფეროსა და პლანეტის ზედაპირზე მისი ზემოქმედების თვალსაზრისით დიდი მანძილიდან შესამჩნევი გახდეს, პლანეტამ სიცოცხლის ზონაში მინიმუმ 2 მილიარდი წელი უნდა გაატაროს.
* პლანეტებს, რომლებზეც სიცოცხლის გამოვლინებები შეიძლება დარეგისტრირდეს დიდი მანძილიდან, სავარაუდოდ, შეიძლება ფლობდნენ F, G, K და M სპექტრული კლასების ძირითადი მიმდევრობის ვარსკვლავებს (ანუ დაახლოებით 2M ¤-ზე ნაკლები მასით), რომლებსაც აქვთ მაღალი მეტალურობა. მათი სიცოცხლის ხანგრძლივობა მთავარ მიმდევრობაზე უნდა აღემატებოდეს 2 მილიარდ წელს და ისინი უნდა იყვნენ 2 მილიარდ წელზე უფროსი. ამათგან უნდა გამოვრიცხოთ ახლო ორობითი ვარსკვლავები, ასევე სუპერნოვას აფეთქებებით სტერილური სისტემები და მეზობლების ძლიერი გრავიტაციული გავლენის მქონე სისტემები. მაგრამ არ არსებობს კარგი მიზეზი M-ჯუჯების განხილვისგან გამორიცხვისთვის.
* ვარსკვლავების უმეტესობა დასახლებული პლანეტებით, როგორც ჩანს, კონცენტრირებული უნდა იყოს გალაქტიკის თხელ დისკზე, მისი შიდა და გარე კიდეებისგან შორს.
* უხეში ზედა შეფასებით, შეგვიძლია ვივარაუდოთ, რომ გალაქტიკის ვარსკვლავთა ნახევარს აქვს პლანეტები, რომლებზეც სიცოცხლის დადგენა შესაძლებელია დიდი მანძილიდან დაკვირვებით. ეს ვარსკვლავები მოიცავს M ჯუჯებს, გარდა ყველაზე ახალგაზრდათა 5-10%. შემცირებული ქულა ძალიანუხეში; ის შემცირდება წიგნის შემდგომ სექციებში, რადგან განიხილება დამატებითი შეზღუდვები, როგორც პლანეტების ფორმირების, ასევე მათი გადარჩენის თვალსაზრისით.
კითხვები
პასუხები მოცემულია წიგნის ბოლოს.
კითხვა 8.1.
თქვენი არჩევანის დასაბუთებით მიუთითეთ, რომელი ვარსკვლავი უნდა გამოირიცხოს სიიდან, რომლებსაც შეუძლიათ ჰქონდეთ პლანეტები, რომლებზეც სიცოცხლე შეიძლება შორიდან აღმოჩნდეს (შეგახსენებთ, რომ ნომერი V მიუთითებს მთავარი მიმდევრობის ვარსკვლავებზე).
(1) A3V სპექტრული ტიპის ვარსკვლავი.
(2) ორობითი სისტემა, რომელიც შეიცავს მზის მასის ვარსკვლავს და M ჯუჯას, რომლებიც გამოყოფილია 3 ა.ე.
(3) მზის მასის ვარსკვლავი, რომელიც ეკუთვნის გლობულურ გროვას.
(4) G2V ვარსკვლავი 1 გირ.
(5) M0V სპექტრული ტიპის ვარსკვლავი, რომლის ასაკი 5 მილიარდი წელია, რომელიც მდებარეობს გალაქტიკის სქელ დისკზე, დაახლოებით მისი რადიუსის შუაში.
კითხვა 8.2.
გიგანტური პლანეტების მქონე ზოგიერთ ვარსკვლავს მეტალისობა 1%-ზე ნაკლები აქვს. ახსენით, რატომ არ ეწინააღმდეგება ეს განცხადებას, რომ ასეთ ვარსკვლავებს ნაკლებად სავარაუდოა, რომ პლანეტები ჰქონდეთ ზედაპირზე სიცოცხლით (ნაწილი 8.2.2).
ფიგურების წარწერები
სურ.8.1.
ჰერცსპრუნგ-რასელის დიაგრამა გვიჩვენებს, სად გროვდება ვარსკვლავების ყველაზე გავრცელებული ტიპები. დახრილი სწორი ხაზები შეესაბამება მუდმივ ვარსკვლავურ რადიუსებს (მზის რადიუსის ერთეულებში), ხოლო მთავარ მიმდევრობაზე ნაჩვენები რიცხვები მიუთითებს ვარსკვლავურ მასებზე (მზის მასის ერთეულებში).
ბრინჯი. 8.2.
შავი სხეულის რადიაციული სპექტრები 8000, 6000 და 4000 კ ტემპერატურაზე.
ბრინჯი. 8.3.
ევოლუციური ბილიკები ჰერცპრუნგ-რასელის დიაგრამაზე ძირითადი მიმდევრობის ვარსკვლავებისთვის, რომელთა მასა (მზის მასებში) ნაჩვენებია ფიგურაში. ტრასები მთავრდება იმ წერტილებში, სადაც კატასტროფული ცვლილებები იწყება ვარსკვლავში.
სურ.8.4.
ხაზი გვიჩვენებს საწყის მასის ფუნქციას გალაქტიკური დისკის ვარსკვლავებისთვის (y-ღერძის გასწვრივ მასშტაბი თვითნებურია). წერტილები მიუთითებს მზის სიახლოვეს მდებარე ვარსკვლავების რაოდენობაზე
მასების ერთეულ ინტერვალში.
ბრინჯი. 8.5.
ჯუჯა ვარსკვლავების ირგვლივ სიცოცხლის ზონების საზღვრები: სპექტრული კლასი M0 მასით 0,5 M ¤ და კლასი G2 1,0 M ¤ მასით (მზის მეტალურობა).
ბრინჯი. 8.6.
პლანეტის გრავიტაციული (მოქცევითი) დეფორმაცია. გაფართოების ღერძი გადახრის მიმართულებიდან ვარსკვლავისკენ პლანეტის სწრაფი ბრუნვის გამო (იმ მომენტამდე, როცა ყოველდღიური ბრუნი ორბიტალთან სინქრონულად დაიწყება).
ბრინჯი. 8.7.მზის სპექტრები და M6 ჯუჯა იგივე ქიმიური შემადგენლობით. სპექტრალური მაქსიმუმების გასათანაბრებლად, ვერტიკალური მასშტაბები არჩეულია განსხვავებული.
ბრინჯი. 8.8.გალაქტიკის სტრუქტურის სქემა (კიდეზე ხედი). ხაზგასმულია ძირითადი სტრუქტურული ელემენტები, რომელთა საზღვრები ფაქტობრივად არ არის ისეთი მკვეთრი, როგორც ფიგურაში.
წარწერები ნახატებზე
სურ.8.1.
3 - სუპერგიგანტები
4 - გიგანტები
5 - ძირითადი თანმიმდევრობა
6 - თეთრი ჯუჯები
ბრინჯი. 8.2.
1 - ტალღის სიგრძე, μm
2 - რადიაციული სიმძლავრე, 10 6 W m -2 μm -1
ბრინჯი. 8.3.
1 - ეფექტური ტემპერატურა, კ
2 - სიკაშკაშე (მზის სიკაშკაშის ერთეულებში)
3 - საწყისი მთავარი თანმიმდევრობა
4 - საბოლოო მთავარი თანმიმდევრობა
სურ.8.4.
1 – მასა, 1 მ ¤
2 – ვარსკვლავების შედარებითი რაოდენობა მასის ინტერვალში 1 M ¤
ბრინჯი. 8.5.
1 - ვარსკვლავის ასაკი (მილიარდ წელი)
2 - მანძილი ვარსკვლავიდან (AU)
3 - 1.0 მზის მასა
4 - 0,5 მზის მასა
ბრინჯი. 8.6.
1 - როტაცია
2 - ვარსკვლავამდე
ბრინჯი. 8.7.
1 - ტალღის სიგრძე, μm
2 - რადიაციული სიმძლავრე (ნათესავი ერთეული)
3 - მზე
4 - ჯუჯა M6
ბრინჯი. 8.8.
1-100000 სინათლის წელი
3 - სქელი დისკი (დაახლოებით 4000 სინათლის წლის სისქე)
5 - თხელი დისკი (დაახლოებით 1200 სინათლის წლის სისქის)
ვარსკვლავები: მათი დაბადება, სიცოცხლე და სიკვდილი [მესამე გამოცემა, შესწორებული] შკლოვსკი იოსიფ სამუილოვიჩი
თავი 7 როგორ ასხივებენ ვარსკვლავები?
თავი 7 როგორ ასხივებენ ვარსკვლავები?
დაახლოებით ათი მილიონი კელვინის ტემპერატურაზე და მატერიის საკმარისად მაღალი სიმკვრივის პირობებში, ვარსკვლავის ინტერიერი უზარმაზარი რადიაციებით უნდა „ივსოს“. ამ გამოსხივების კვანტები განუწყვეტლივ ურთიერთქმედებენ მატერიასთან, შეიწოვება და ხელახლა გამოიყოფა მისგან. ასეთი პროცესების შედეგად იძენს რადიაციული ველი წონასწორობახასიათი (მკაცრად რომ ვთქვათ, თითქმისწონასწორობის სიმბოლო - იხილეთ ქვემოთ), ანუ აღწერილია ცნობილი პლანკის ფორმულით პარამეტრით. თ, უდრის საშუალო ტემპერატურას. მაგალითად, რადიაციის სიმკვრივე სიხშირეზე
ერთეულში სიხშირის ინტერვალი უდრის
რადიაციული ველის მნიშვნელოვანი მახასიათებელია მისი ინტენსივობა, ჩვეულებრივ აღინიშნება სიმბოლოთი მე
ეს უკანასკნელი განისაზღვრება, როგორც ენერგიის რაოდენობა, რომელიც მიედინება ერთი კვადრატული სანტიმეტრის ფართობზე ერთეულის სიხშირის ინტერვალით ერთ წამში, ერთი სტერადიანი მყარი კუთხით რომელიმე მოცემული მიმართულებით, და ფართობი ამ მიმართულებით პერპენდიკულარულია. თუ ინტენსივობა ყველა მიმართულებით ერთნაირია, მაშინ იგი დაკავშირებულია გამოსხივების სიმკვრივესთან მარტივი მიმართებით.
დაბოლოს, განსაკუთრებული მნიშვნელობა აქვს ვარსკვლავების შინაგანი სტრუქტურის პრობლემას რადიაციული ნაკადი, აღინიშნება ასოთი ჰ. ჩვენ შეგვიძლია განვსაზღვროთ ეს მნიშვნელოვანი სიდიდე ენერგიის მთლიანი რაოდენობის მიხედვით, რომელიც მიედინება გარედან ვარსკვლავის ცენტრის მიმდებარე წარმოსახვითი სფეროს მეშვეობით:
| (7.5) |
თუ ენერგია "იწარმოება" მხოლოდ ვარსკვლავის ყველაზე შიდა რეგიონებში, მაშინ რაოდენობა ლრჩება მუდმივი, ანუ არ არის დამოკიდებული თვითნებურად არჩეულ რადიუსზე რ. ვარაუდით რ = რ, ანუ ვარსკვლავის რადიუსს ვიპოვით მნიშვნელობას ლ: აშკარად მარტივია სიკაშკაშევარსკვლავები. რაც შეეხება ნაკადის რაოდენობას ჰ, შემდეგ ის იცვლება სიღრმით როგორც რ -2 .
თუ რადიაციის ინტენსივობა ყველა მიმართულებით იყო მკაცრად იგივე(ანუ, როგორც ამბობენ, რადიაციული ველი იქნება იზოტროპული), შემდეგ ნაკადი ჰტოლი იქნება ნულის[18]. ამის გაგება ადვილია, თუ წარმოვიდგენთ, რომ იზოტროპულ ველში რადიუსის რაოდენობა მიედინება თვითნებური რადიუსის სფეროს. გარეთ, რიცხვის ტოლი შემოდინებაენერგიის ამ წარმოსახვითი სფეროს შიგნით. ვარსკვლავური ინტერიერების პირობებში, რადიაციული ველი თითქმისიზოტროპულად. ეს ნიშნავს, რომ ღირებულება მეუმრავლესობით აღმატებული ჰ. ჩვენ შეგვიძლია ეს პირდაპირ გადავამოწმოთ. (7.2) და (7.4) მიხედვით თ= 10 7 კ მე\u003d 10 23 ერგ / სმ 2
წაშლილია და რადიაციის რაოდენობა, რომელიც მიედინება რომელიმე მიმართულებით ("ზევით" ან "ქვემოთ") იქნება გარკვეულწილად დიდი: ფ = მე = 3
10 23 ერგ / სმ 2
თან. იმავდროულად, მზის რადიაციის ნაკადის სიდიდე მის ცენტრალურ ნაწილში,. სადღაც შორს
100 000 კმ მისი ცენტრიდან (ეს შვიდჯერ ნაკლებია მზის რადიუსზე), ტოლი იქნება ჰ = ლ/ 4რ 2 = 4
10 33 / 10 21 = 4
10 12 ერგ / სმ 2
ს, ე.ი. ათას მილიარდჯერ ნაკლები. ეს აიხსნება იმით, რომ მზის შიგნიდან რადიაციული ნაკადი გარედან ("ზევით") თითქმის ზუსტად უდრის ნაკადს შიგნით ("ქვემოთ"). ეს ყველაფერი "თითქმის" არის. რადიაციული ველის ინტენსივობის უმნიშვნელო განსხვავება განსაზღვრავს ვარსკვლავის გამოსხივების მთელ სურათს. სწორედ ამ მიზეზით, ჩვენ გავაკეთეთ დათქმა ზემოთ, რომ რადიაციული ველი თითქმის წონასწორობაშია. მკაცრად წონასწორული რადიაციული ველით, არ უნდა იყოს რაიმე რადიაციული ნაკადი! კიდევ ერთხელ ხაზგასმით აღვნიშნავთ, რომ ვარსკვლავების ინტერიერში რეალური რადიაციული ველის გადახრები პლანკის ველიდან სრულიად უმნიშვნელოა, როგორც ეს თანაფარდობის სიმცირიდან ჩანს. H/F
ზე თ
10 7 K, მაქსიმალური ენერგია პლანკის სპექტრში არის რენტგენის დიაპაზონში. ეს გამომდინარეობს ვიენის კანონიდან, რომელიც კარგად არის ცნობილი რადიაციის ელემენტარული თეორიიდან:
| (7.6) |
10-8 სმ თუ 3? - ტიპიური რენტგენის დიაპაზონი. მზის (ან სხვა ვარსკვლავის) შიგნით შემავალი სხივური ენერგიის რაოდენობა ძლიერ არის დამოკიდებული ტემპერატურის განაწილებაზე სიღრმეზე, ვინაიდან u თ 4 . ვარსკვლავური ინტერიერის ზუსტი თეორია შესაძლებელს ხდის ასეთი დამოკიდებულების მიღებას, საიდანაც გამომდინარეობს, რომ ჩვენს სანათურს აქვს გასხივოსნებული ენერგიის რეზერვი დაახლოებით 10 45 ერგ. ამ მძიმე რადიაციის კვანტს რომ არაფერი შეეკავებინა, ისინი რამდენიმე წამში დატოვებდნენ მზეს და ეს ამაზრზენი ნათება უდავოდ დაწვავდა მთელ სიცოცხლეს დედამიწის ზედაპირზე. ეს არ ხდება, რადგან რადიაცია ფაქტიურად „ჩაკეტილია“ მზის შიგნით. მზის მატერიის უზარმაზარი სისქე საიმედო „ბუფერს“ ემსახურება. რადიაციის კვანტები, რომლებიც მუდმივად და ძალიან ხშირად შეიწოვება მზის ნივთიერების პლაზმის ატომების, იონებისა და ელექტრონების მიერ, მხოლოდ უკიდურესად ნელა "გაჟონავს" გარედან. ასეთი „დიფუზიის“ პროცესში ისინი საგრძნობლად ცვლიან ძირითად ხარისხს – ენერგიას. თუ ვარსკვლავების ინტერიერში, როგორც ვნახეთ, მათი ენერგია შეესაბამება რენტგენის დიაპაზონს, მაშინ ვარსკვლავის ზედაპირიდან კვანტები უკვე ძალიან "მჭლე" გამოდიან - მათი ენერგია უკვე ძირითადად ოპტიკურ დიაპაზონს შეესაბამება.
ჩნდება მთავარი კითხვა: რა განსაზღვრავს ვარსკვლავის სიკაშკაშეს, ანუ მისი გამოსხივების ძალას? რატომ ხარჯავს ვარსკვლავი, რომელსაც აქვს უზარმაზარი ენერგეტიკული რესურსები, მათ ასე „ეკონომიურად“, კარგავს რადიაციის ამ „რეზერვის“ მხოლოდ მცირე, თუმცა საკმაოდ განსაზღვრულ ნაწილს? ზემოთ ჩვენ შევაფასეთ გასხივოსნებული ენერგიის რეზერვი ვარსკვლავების ინტერიერში. გასათვალისწინებელია, რომ ეს ენერგია, მატერიასთან ურთიერთქმედებით, მუდმივად შეიწოვება და განახლდება იმავე რაოდენობით. ვარსკვლავების ინტერიერში არსებული „ხელმისაწვდომი“ გასხივოსნებული ენერგიის „რეზერვუარი“ არის თერმულიმატერიის ნაწილაკების ენერგია. ღირებულების დადგენა რთული არ არის თერმული ენერგიაინახება ვარსკვლავში. სიზუსტისთვის განიხილეთ მზე. სიმარტივისთვის თუ ვივარაუდებთ, რომ იგი შედგება მხოლოდ წყალბადისგან და თუ ვიცით მისი მასა, ადვილია იმის დადგენა, რომ დაახლოებით 2
10 57 ნაწილაკი - პროტონები და ელექტრონები. ტემპერატურაზე თ
10 7 K საშუალო ენერგია ნაწილაკზე იქნება ტოლი კტ = 2
10 -9 ერგ, აქედან გამომდინარეობს, რომ მზის თერმული ენერგიის მიწოდება ვ თწარმოადგენს ძალიან მნიშვნელოვან
10 48 ერგ. მზის გამოსხივების დაკვირვებულ ძალაზე ლ
10 33 ერგ/წმ ეს რეზერვი საკმარისია 10 15 წამისთვის ან
30 მილიონი წელი. საკითხავია, რატომ აქვს მზეს ზუსტად ის სიკაშკაშე, რასაც ჩვენ ვაკვირდებით? ან, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, რატომ აქვს მზის მასის ტოლი გაზის ბურთი, რომელიც იმყოფება ჰიდროსტატიკური წონასწორობის მდგომარეობაში, აქვს სრულიად განსაზღვრული რადიუსი და ზედაპირის სრულიად განსაზღვრული ტემპერატურა, საიდანაც მოდის გამოსხივება. გარეთ? ნებისმიერი ვარსკვლავის სიკაშკაშე, მზის ჩათვლით, შეიძლება იყოს წარმოდგენილი მარტივი გამოხატულებით
|
(7.7) |
სადაც თ ე- მზის ზედაპირის ტემპერატურა [19]. ყოველივე ამის შემდეგ, პრინციპში, მზეს იგივე მასით და რადიუსით შეიძლება ჰქონდეს ტემპერატურა, ვთქვათ, 20000 კ, და მაშინ მისი სიკაშკაშე ასჯერ მეტი იქნებოდა. თუმცა, ეს ასე არ არის, რაც, რა თქმა უნდა, შემთხვევითი არ არის.
ზემოთ ვისაუბრეთ ვარსკვლავში თერმული ენერგიის მარაგზე. თერმულ ენერგიასთან ერთად ვარსკვლავს აქვს სხვა ტიპის ენერგიის მყარი მარაგიც. პირველ რიგში, განიხილეთ გრავიტაციულიენერგია. ეს უკანასკნელი განისაზღვრება, როგორც ვარსკვლავის ყველა ნაწილაკების ერთმანეთის მიმართ გრავიტაციული მიზიდულობის ენერგია. ის, რა თქმა უნდა, პოტენციალივარსკვლავის ენერგია და აქვს მინუს ნიშანი. რიცხობრივად, ის უდრის სამუშაოს, რომელიც უნდა დაიხარჯოს, რათა ვარსკვლავის ყველა ნაწილი „გაიყვანოს“ უსასრულოდ დიდ მანძილზე მისი ცენტრიდან, დაძლიოს მიზიდულობის ძალა. ამ ენერგიის სიდიდის შეფასება შეიძლება გაკეთდეს, თუ ვიპოვით ვარსკვლავის გრავიტაციული ურთიერთქმედების ენერგიას საკუთარ თავთან:
ახლა განვიხილოთ ვარსკვლავი არა წონასწორულ, სტაციონარულ მდგომარეობაში, არამედ ნელი შეკუმშვის სტადიაში (როგორც ეს პროტოვარსკვლავის შემთხვევაშია; იხ. § 5). შეკუმშვის პროცესში ვარსკვლავის გრავიტაციული ენერგია ნელა მცირდება(გახსოვდეთ, რომ ეს უარყოფითია). თუმცა, როგორც ჩანს ფორმულიდან (7.9), მხოლოდ ნახევარიგამოთავისუფლებული გრავიტაციული ენერგია გადაიქცევა სითბოდ, ანუ დაიხარჯება ნივთიერების გათბობაზე. გამოთავისუფლებული ენერგიის მეორე ნახევარი უნდა დატოვებავარსკვლავი რადიაციის სახით. აქედან გამომდინარეობს, რომ თუ ვარსკვლავის რადიაციული ენერგიის წყარო მისი შეკუმშვაა, მაშინ მისი ევოლუციის დროს გამოსხივებული ენერგიის რაოდენობა მისი თერმული ენერგიის რეზერვის ტოლია.
ახლა რომ თავი დავანებოთ ძალიან მნიშვნელოვან საკითხს, რატომ აქვს ვარსკვლავს ძალიან გარკვეულისიკაშკაშე, მაშინვე ხაზს ვუსვამთ იმას, რომ თუ შეკუმშვის პროცესში მისი გრავიტაციული ენერგიის გათავისუფლებას მივიჩნევთ ვარსკვლავის ენერგიის წყაროდ (როგორც ითვლებოდა მე-19 საუკუნის ბოლოს), მაშინ ძალიან სერიოზულ სირთულეებს წავაწყდებით. საქმე ის არ არის, რომ დაკვირვებული სიკაშკაშის უზრუნველსაყოფად, მზის რადიუსი ყოველწლიურად დაახლოებით 20 მეტრით უნდა შემცირდეს - მზის ზომის ასეთი უმნიშვნელო ცვლილება თანამედროვე დაკვირვებით ასტრონომიას არ შეუძლია აღმოაჩინოს. სირთულე იმაში მდგომარეობს, რომ მზის გრავიტაციული ენერგიის რეზერვი საკმარისი იქნებოდა ჩვენი ვარსკვლავის მხოლოდ 30 მილიონი წლის გამოსხივებისთვის, იმ პირობით, რომ, რა თქმა უნდა, ის წარსულში დაახლოებით ისევე ასხივებდა, როგორც ახლა. თუ მე-19 საუკუნეში, როდესაც ცნობილმა ინგლისელმა ფიზიკოსმა ტომპსონმა (ლორდ კელვინი) წამოაყენა მზის რადიაციის შენარჩუნების ეს „გრავიტაციული“ ჰიპოთეზა, დედამიწისა და მზის ასაკის შესახებ ცოდნა ძალიან ბუნდოვანი იყო, მაგრამ ახლა ეს ასე აღარ არის. . გეოლოგიური მონაცემები დიდი სანდოობით გვაძლევს იმის მტკიცებას, რომ მზის ასაკი გამოითვლება მინიმუმ რამდენიმე მილიარდი წლის განმავლობაში, რაც ასჯერ მეტია, ვიდრე "კელვინის მასშტაბი" მისი სიცოცხლისთვის.
აქედან გამომდინარეობს ძალიან მნიშვნელოვანი დასკვნა, რომ არც თერმული და არც გრავიტაციული ენერგია არ შეუძლია უზრუნველყოს მზის ასეთი გრძელვადიანი გამოსხივება, ისევე როგორც სხვა ვარსკვლავების დიდი უმრავლესობა. ჩვენი ეპოქა დიდი ხანია მიუთითებს მზისა და ვარსკვლავების გამოსხივების ენერგიის მესამე წყაროზე, რომელსაც გადამწყვეტი მნიშვნელობა აქვს მთელი ჩვენი პრობლემისთვის. ეს არის დაახლოებით ბირთვული ენერგია(იხ. § 3). მე-8 პუნქტში უფრო დაწვრილებით და კონკრეტულად იმ ბირთვულ რეაქციებზე ვისაუბრებთ, რომლებიც ხდება ვარსკვლავის ინტერიერში.
ბირთვული ენერგიის მარაგის რაოდენობა ვ i = 0 , 008Xc 2 მ
10 52 erg 1000-ზე მეტჯერ აღემატება მზის გრავიტაციული და თერმული ენერგიის ჯამს. იგივე ეხება სხვა ვარსკვლავების დიდ უმრავლესობას. ეს რეზერვი საკმარისია მზის რადიაციის შესანარჩუნებლად ასი მილიარდი წლის განმავლობაში! რა თქმა უნდა, აქედან არ გამომდინარეობს, რომ მზე ამხელა დროის განმავლობაში ასხივებს დღევანდელ დონეზე. მაგრამ ნებისმიერ შემთხვევაში, ცხადია, რომ მზესა და ვარსკვლავებს აქვთ ბირთვული საწვავის საკმარისზე მეტი მარაგი.
მნიშვნელოვანია ხაზგასმით აღვნიშნოთ, რომ ბირთვული რეაქციები, რომლებიც ხდება მზისა და ვარსკვლავების ინტერიერში თერმობირთვული. ეს ნიშნავს, რომ მიუხედავად იმისა, რომ სწრაფი (და შესაბამისად საკმაოდ ენერგიული) დამუხტული ნაწილაკები რეაგირებენ, ისინი მაინც თერმული. ფაქტია, რომ გარკვეულ ტემპერატურამდე გაცხელებული აირის ნაწილაკებს აქვთ მაქსველის სიჩქარის განაწილება. ტემპერატურაზე
10 7 K, ნაწილაკების თერმული მოძრაობის საშუალო ენერგია უახლოვდება 1000 ევ-ს. ეს ენერგია ზედმეტად მცირეა იმისთვის, რომ გადალახოს კულონის მოწინააღმდეგე ძალები ორი ბირთვის შეჯახების დროს და მოხვდეს სხვა ბირთვში და ამით გამოიწვიოს ბირთვული ტრანსფორმაცია. საჭირო ენერგია უნდა იყოს მინიმუმ ათჯერ მეტი. თუმცა არსებითია, რომ მაქსველისეული სიჩქარის განაწილების შემთხვევაში ყოველთვის იქნება ნაწილაკები, რომელთა ენერგია მნიშვნელოვნად გადააჭარბებს საშუალოს. მართალია, ისინი ცოტანი იქნებიან, მაგრამ მხოლოდ ისინი, სხვა ბირთვებთან შეჯახებით, იწვევენ ბირთვულ გარდაქმნებს და, შესაბამისად, ენერგიის გამოყოფას. ასეთი არანორმალურად სწრაფი, მაგრამ მაინც „თერმული“ ბირთვების რაოდენობა ძალიან მგრძნობიარეა ნივთიერების ტემპერატურაზე. როგორც ჩანს, ასეთ სიტუაციაში ბირთვულ რეაქციებს, რომელსაც თან ახლავს ენერგიის გამოყოფა, შეუძლია სწრაფად გაზარდოს მატერიის ტემპერატურა, რაც, თავის მხრივ, მკვეთრად ზრდის მათ სიჩქარეს და ვარსკვლავს შეუძლია გამოიყენოს ბირთვული საწვავის მარაგი. შედარებით მოკლე დროში მისი სიკაშკაშის გაზრდით. ყოველივე ამის შემდეგ, ენერგია არ შეიძლება დაგროვებავარსკვლავში - ეს გამოიწვევს გაზის წნევის მკვეთრ მატებას და ვარსკვლავი უბრალოდ აფეთქდება, როგორც გადახურებული ორთქლის ქვაბი. ამიტომ, ვარსკვლავების ინტერიერში გამოთავისუფლებული მთელი ბირთვული ენერგია უნდა დატოვოს ვარსკვლავი; ეს პროცესი განსაზღვრავს ვარსკვლავის სიკაშკაშეს. მაგრამ საქმე ისაა, რომ როგორიც არ უნდა იყოს თერმობირთვული რეაქციები, ისინი ვარსკვლავში თვითნებური სიჩქარით ვერ გაგრძელდებიან. როგორც კი, სულ მცირე, უმნიშვნელო ხარისხით, ხდება ვარსკვლავური მატერიის ლოკალური (ანუ ადგილობრივი) გათბობა, ეს უკანასკნელი გაზრდილი წნევის გამო. გაფართოვდებარატომ, კლაპეირონის ფორმულის მიხედვით, მოხდება გაგრილება. ამ შემთხვევაში ბირთვული რეაქციების სიჩქარე მაშინვე დაეცემა და ნივთიერება ამგვარად დაუბრუნდება პირვანდელ მდგომარეობას. ადგილობრივი გათბობის გამო დარღვეული ჰიდროსტატიკური წონასწორობის აღდგენის პროცესი, როგორც ადრე ვნახეთ, ძალიან სწრაფად მიმდინარეობს.
ამრიგად, ბირთვული რეაქციების სიჩქარე, როგორც ეს იყო, "მორგებულია" ტემპერატურის განაწილებას ვარსკვლავის შიგნით. რაც არ უნდა პარადოქსულად ჟღერდეს, ვარსკვლავის სიკაშკაშე არ არის დამოკიდებულიმის ნაწლავებში მომხდარი ბირთვული რეაქციებისგან! ბირთვული რეაქციების მნიშვნელობა მდგომარეობს იმაში, რომ ისინი, როგორც იქნა, მხარდაჭერასტაბილური ტემპერატურის რეჟიმი ვარსკვლავის სტრუქტურით განსაზღვრულ დონეზე, რომელიც უზრუნველყოფს ვარსკვლავების სიკაშკაშეს "კოსმოგონიური" დროის ინტერვალებში. ამრიგად, "ნორმალური" ვარსკვლავი (მაგალითად, მზე) არის შესანიშნავად მორგებული მანქანა, რომელსაც შეუძლია სტაბილურ რეჟიმში იმუშაოს დიდი ხნის განმავლობაში.
ახლა ჩვენ უნდა მივუდგეთ პასუხს მთავარ კითხვაზე, რომელიც დაისვა ამ განყოფილების დასაწყისში: თუ ვარსკვლავის სიკაშკაშე არ არის დამოკიდებული მასში არსებულ ენერგიის წყაროებზე, მაშინ რა განსაზღვრავს მას? ამ კითხვაზე პასუხის გასაცემად, პირველ რიგში, უნდა გვესმოდეს, თუ როგორ ხდება ენერგიის ტრანსპორტირება (გადატანა) ცენტრალური ნაწილებიდან პერიფერიაზე ვარსკვლავების ინტერიერში. ცნობილია ენერგიის გადაცემის სამი ძირითადი მეთოდი: ა) თბოგამტარობა, ბ) კონვექცია, გ) გამოსხივება. ვარსკვლავების უმეტესობაში, მზის ჩათვლით, სითბოს გამტარობით ენერგიის გადაცემის მექანიზმი სრულიად არაეფექტურია სხვა მექანიზმებთან შედარებით. გამონაკლისი არის წიაღისეული თეთრი ჯუჯები, რომელიც განხილული იქნება § 10-ში. კონვექცია ხდება მაშინ, როდესაც თერმული ენერგია გადადის მატერიასთან ერთად. მაგალითად, ცხელ ზედაპირთან შეხებაში გაცხელებული გაზი ფართოვდება, აქედან გამომდინარეობს მისი სიმკვრივე მცირდებადა ის შორდება გამათბობელ კორპუსს – უბრალოდ „ამოიწევა“. მის ადგილას ჩამოდის ცივი გაზი, რომელიც ისევ თბება და ამოდის და ა.შ. ასეთი პროცესი გარკვეულ პირობებში შეიძლება საკმაოდ სწრაფად გაგრძელდეს. მისი როლი შედარებით მასიური ვარსკვლავების ყველაზე ცენტრალურ რეგიონებში, ისევე როგორც მათ გარე, „სუბფოტოსფერულ“ ფენებში, შეიძლება იყოს ძალიან მნიშვნელოვანი, როგორც ქვემოთ იქნება განხილული. ვარსკვლავურ ინტერიერებში ენერგიის გადაცემის ძირითადი პროცესი ჯერ კიდევ გრძელდება რადიაცია.
ზემოთ უკვე ვთქვით, რომ რადიაციული ველი ვარსკვლავის ინტერიერში თითქმისიზოტროპულად. თუ წარმოვიდგენთ ვარსკვლავის მატერიის მცირე მოცულობას სადმე ვარსკვლავის ინტერიერში, მაშინ გამოსხივების ინტენსივობა, რომელიც მოდის "ქვემოდან", ანუ ვარსკვლავის ცენტრის მიმართულებით, ოდნავ მეტი იქნება, ვიდრე საპირისპირო მიმართულებით. . სწორედ ამ მიზეზით არის ვარსკვლავის შიგნით ნაკადირადიაცია. რა განსაზღვრავს განსხვავებას "ზემოდან" და "ქვემოდან" მომდინარე გამოსხივების ინტენსივობას შორის, ანუ რადიაციის ნაკადს შორის? ერთი წუთით წარმოიდგინეთ, რომ ვარსკვლავური ინტერიერის ნივთიერება თითქმის გამჭვირვალეა. შემდეგ ჩვენი მოცულობით "ქვემოდან" გაივლის მისგან შორს, სადღაც ვარსკვლავის ძალიან ცენტრალურ რეგიონში წარმოშობილი გამოსხივება. ვინაიდან იქ ტემპერატურა მაღალია, ინტენსივობა ძალიან მნიშვნელოვანი იქნება. პირიქით, „ზემოდან“ მომავალი ინტენსივობა ვარსკვლავის გარე ფენების შედარებით დაბალ ტემპერატურას შეეფერება. ამ წარმოსახვით შემთხვევაში, სხვაობა რადიაციის ინტენსივობას შორის "ქვემოდან" და "ზემოდან" იქნება ძალიან დიდი და შეესაბამება უზარმაზარ ნაკადირადიაცია.
ახლა წარმოიდგინეთ მეორე უკიდურესობა: ვარსკვლავის საკითხი ძალიან გაუმჭვირვალეა. მაშინ მოცემული ტომიდან შესაძლებელია მხოლოდ შეკვეთის მანძილზე „დანახვა“. ლ/
შთანთქმის კოეფიციენტი გამოითვლება ერთეულ მასაზე [20]. მზის წიაღში, ღირებულება ლ/
ერთ მილიმეტრთან ახლოს. ერთი შეხედვით უცნაურიც კია, რომ გაზი შეიძლება იყოს ასეთი გაუმჭვირვალე. ყოველივე ამის შემდეგ, ჩვენ, დედამიწის ატმოსფეროში ყოფნისას, ვხედავთ ობიექტებს, რომლებიც ათეულობით კილომეტრში არიან! ვარსკვლავური ინტერიერების აირისებრი ნივთიერების ასეთი უზარმაზარი გამჭვირვალობა აიხსნება მისი მაღალი სიმკვრივით და რაც მთავარია, მაღალი ტემპერატურით, რაც აირს იონიზირებს. ნათელია, რომ ტემპერატურის სხვაობა ერთ მილიმეტრზე მეტი უნდა იყოს აბსოლუტურად უმნიშვნელო. უხეშად შეიძლება შეფასდეს დაშვებით, რომ ტემპერატურის სხვაობა მზის ცენტრიდან მის ზედაპირამდე ერთგვაროვანია. შემდეგ აღმოჩნდება, რომ ტემპერატურის სხვაობა 1 მმ მანძილზე უახლოვდება გრადუსის ას მეათასედს. შესაბამისად, „ზემოდან“ და „ქვემოდან“ მომავალი გამოსხივების ინტენსივობას შორის სხვაობაც უმნიშვნელო იქნება. შესაბამისად, რადიაციის ნაკადი უმნიშვნელოდ მცირე იქნება ინტენსივობასთან შედარებით, როგორც ზემოთ იყო განხილული.
ამრიგად, მივდივართ მნიშვნელოვან დასკვნამდე, რომ ვარსკვლავური მატერიის გამჭვირვალობა განსაზღვრავს მასში გამავალ ენერგიას. ნაკადირადიაცია და, შესაბამისად, ვარსკვლავის სიკაშკაშე. რაც უფრო დიდია ვარსკვლავური მატერიის გამჭვირვალობა, მით უფრო დაბალია გამოსხივების ნაკადი. გარდა ამისა, რადიაციული ნაკადი, რა თქმა უნდა, მაინც უნდა იყოს დამოკიდებული იმაზე, თუ რამდენად სწრაფად იცვლება ვარსკვლავის ტემპერატურა სიღრმესთან ერთად. წარმოვიდგინოთ გახურებული გაზის ბურთი, რომლის ტემპერატურა მკაცრად მუდმივია. სავსებით აშკარაა, რომ ამ შემთხვევაში რადიაციის ნაკადი ტოლი იქნება ნულის, მიუხედავად იმისა, რადიაციის შთანთქმა დიდია თუ მცირე. ყოველივე ამის შემდეგ, ნებისმიერი
რადიაციის ინტენსივობა "ზემოდან" ტოლი იქნება რადიაციის ინტენსივობის "ქვემოდან", რადგან ტემპერატურა მკაცრად თანაბარია.
ახლა ჩვენ შეგვიძლია სრულად გავიგოთ ზუსტი ფორმულის მნიშვნელობა, რომელიც აკავშირებს ვარსკვლავის სიკაშკაშეს მის მთავარ მახასიათებლებთან:
|
(7.10) |
სადაც სიმბოლო
ნიშნავს ტემპერატურის ცვლილებას ვარსკვლავის ცენტრიდან ერთი სანტიმეტრის გადაადგილებისას. თუ ტემპერატურა მკაცრად მუდმივი იყო, მაშინ
იქნება ნული. ფორმულა (7.10) გამოხატავს იმას, რაც უკვე ზემოთ იყო განხილული. რადიაციის ნაკადი ვარსკვლავიდან (და შესაბამისად მისი სიკაშკაშე) რაც უფრო დიდია, მით უფრო დაბალია ვარსკვლავური მატერიის გამჭვირვალობა და მით უფრო დიდია ტემპერატურის ვარდნა ვარსკვლავის ინტერიერში.
ფორმულა (7.10) შესაძლებელს ხდის, პირველ რიგში, მივიღოთ ვარსკვლავის სიკაშკაშე, თუ ცნობილია მისი ძირითადი მახასიათებლები. მაგრამ სანამ რიცხობრივ შეფასებებზე გადავიდოდეთ, ჩვენ ამ ფორმულას გარდაქმნით. ექსპრესი თმეშვეობით მფორმულის გამოყენებით (6.2) და მიიღეთ ეს
3M/ 4რ 3 .
შემდეგ, ვარაუდით
Მექნება
|
(7.11) |
მიღებული ფორმულის დამახასიათებელი მახასიათებელია ის, რომ სიკაშკაშის დამოკიდებულება ვარსკვლავის რადიუსზე ამოვარდა მისგან. მიუხედავად იმისა, რომ ვარსკვლავური ინტერიერის ნივთიერების საშუალო მოლეკულურ წონაზე დამოკიდებულება საკმაოდ ძლიერია, თავად ღირებულება
ვარსკვლავების უმეტესობისთვის ის იცვლება უმნიშვნელო საზღვრებში. ვარსკვლავური მატერიის გამჭვირვალობა
პირველ რიგში დამოკიდებულია მასში მძიმე ელემენტების არსებობაზე. ფაქტია, რომ წყალბადი და ჰელიუმი ვარსკვლავური ინტერიერების პირობებში სრულადიონიზირებულია და ამ მდგომარეობაში თითქმის ვერ შთანთქავს რადიაციას. მართლაც, იმისათვის, რომ რადიაციის კვანტი შეიწოვოს, აუცილებელია, რომ მისი ენერგია მთლიანად დაიხარჯოს ელექტრონის ბირთვიდან გამოყოფაზე, ანუ იონიზაციაზე. თუ წყალბადის და ჰელიუმის ატომები მთლიანად იონიზირებულია, მაშინ, მარტივად რომ ვთქვათ, გასაწყვეტი არაფერია [21]. კიდევ ერთი რამ არის მძიმე ელემენტები. ისინი, როგორც ზემოთ ვნახეთ, ინარჩუნებენ ელექტრონებს უფრო მეტს თავიანთ შიდა გარსებში და, შესაბამისად, შეუძლიათ საკმაოდ ეფექტურად შთანთქას რადიაცია. აქედან გამომდინარეობს, რომ მიუხედავად იმისა, რომ ვარსკვლავთა ინტერიერში მძიმე ელემენტების შედარებითი სიმრავლე მცირეა, მათი როლი არაპროპორციულად დიდია, რადგან სწორედ ისინი განსაზღვრავენ ვარსკვლავური მატერიის გამჭვირვალობას.
თეორია იწვევს შთანთქმის კოეფიციენტის მარტივ დამოკიდებულებას ნივთიერების მახასიათებლებზე (კრამერის ფორმულა):
| (7.12) |
ამასთან, გაითვალისწინეთ, რომ ეს ფორმულა საკმაოდ სავარაუდოა. მიუხედავად ამისა, აქედან გამომდინარეობს, რომ რაოდენობას თუ დავადგენთ, დიდ შეცდომას არ დავუშვებთ
დიდად არ განსხვავდება ვარსკვლავიდან ვარსკვლავამდე. ზუსტი გამოთვლები აჩვენებს, რომ ცხელი მასიური ვარსკვლავებისთვის
1, ხოლო წითელი ჯუჯებისთვის მნიშვნელობა
10-ჯერ მეტი. ამრიგად, ფორმულიდან (7.11) გამომდინარეობს, რომ "ნორმალური" (ანუ წონასწორობაში მყოფი მთავარი მიმდევრობით) ვარსკვლავის სიკაშკაშე პირველ რიგში დამოკიდებულია მის მასაზე. თუ შევცვლით ფორმულაში შეტანილი ყველა კოეფიციენტის რიცხვით მნიშვნელობას, მაშინ ის შეიძლება გადაიწეროს სახით
|
(7.13) |
ეს ფორმულა შესაძლებელს ხდის განსაზღვროს აბსოლუტურივარსკვლავის სიკაშკაშე თუ ცნობილია მისი მასა. მაგალითად, მზისთვის შეგვიძლია ვივარაუდოთ, რომ შთანთქმის კოეფიციენტი
20 და საშუალო მოლეკულური წონა
0, 6 (იხ. ზემოთ). მერე ლ/ლ
5, 6. არ უნდა გვრცხვენოდეს ის ფაქტი, რომ ლ/ლ
ერთის ტოლი არ აღმოჩნდა. ეს გამოწვეულია ჩვენი მოდელის უკიდურესი უხეშობით. ზუსტი გამოთვლები, მზის ტემპერატურის სიღრმის განაწილების გათვალისწინებით, იძლევა მნიშვნელობას ლ/ლ
ერთიანობასთან ახლოს.
ფორმულის (7.13) მთავარი მნიშვნელობა არის ის, რომ იგი იძლევა მთავარი მიმდევრობის ვარსკვლავის სიკაშკაშეს მის მიმართ დამოკიდებულებას. მასები. ამიტომ ფორმულას (7.13) ჩვეულებრივ უწოდებენ "მასა - განათების დამოკიდებულებას". კიდევ ერთხელ მივაქციოთ ყურადღება, რომ ვარსკვლავის ისეთი მნიშვნელოვანი მახასიათებელია, როგორიც არის მისი რადიუსი, არ შედის ამ ფორმულაში. არ არსებობს მინიშნება იმის შესახებ, რომ ვარსკვლავის სიკაშკაშე დამოკიდებულია მის სიღრმეში ენერგიის წყაროების ძალაზე. ბოლო გარემოებას ფუნდამენტური მნიშვნელობა აქვს. როგორც ზემოთ უკვე აღვნიშნეთ, მოცემული მასის ვარსკვლავი, თითქოსდა, არეგულირებს ენერგიის წყაროების ძალას, რომლებიც „მორგებულია“ მის სტრუქტურასა და „გაუმჭვირვალობას“.
"მასა - სიკაშკაშის" ურთიერთობა პირველად გამოჩენილმა ინგლისელმა ასტრონომმა ედინგტონმა, ვარსკვლავების შინაგანი სტრუქტურის თანამედროვე თეორიების ფუძემდებელმა მიიღო. ეს დამოკიდებულება მან თეორიულად აღმოაჩინა და მხოლოდ შემდგომ დადასტურდა ვრცელი დაკვირვების მასალებზე. ამ ფორმულის შეთანხმება, როგორც ზემოთ ვნახეთ, უმარტივესი ვარაუდებიდან, დაკვირვების შედეგებთან ზოგადად კარგია. ზოგიერთი შეუსაბამობა ხდება ძალიან დიდი და ძალიან მცირე ვარსკვლავური მასებისთვის (ანუ ცისფერი გიგანტებისა და წითელი ჯუჯებისთვის). თუმცა, თეორიის შემდგომმა გაუმჯობესებამ საშუალება მისცა ამ შეუსაბამობების აღმოფხვრა ...
ზემოთ, ჩვენ წარმოვადგინეთ რადიაციის ნაკადსა და ტემპერატურულ განსხვავებას შორის კავშირი, დაფუძნებული ვარაუდიდან, რომ ენერგია ვარსკვლავის შიგნიდან გარედან მხოლოდ გამოსხივებით გადადის (იხ. ფორმულა (7.10)). ვარსკვლავების ინტერიერში მდგომარეობა გასხივოსნებული ბალანსი. ეს ნიშნავს, რომ ვარსკვლავის მოცულობის თითოეული ელემენტი შთანთქავს ზუსტად იმდენ ენერგიას, რამდენსაც ასხივებს. თუმცა, ეს ბალანსი ყოველთვის არ არის მდგრადი. ავხსნათ ეს მარტივი მაგალითით. მოდით გამოვყოთ ვარსკვლავის შიგნით მცირე მოცულობის ელემენტი და გონებრივად გადავიტანოთ იგი მაღლა (ანუ ზედაპირთან უფრო ახლოს) მცირე მანძილზე. ვინაიდან ვარსკვლავის ცენტრიდან მოშორებით, მისი წარმოქმნილი გაზის ტემპერატურაც და წნევაც შემცირდება, ჩვენი მოცულობა ასეთი მოძრაობით უნდა გაფართოვდეს. შეგვიძლია ვივარაუდოთ, რომ ჩვენს მოცულობასა და გარემოს შორის ასეთი გადაადგილების პროცესში ენერგიის გაცვლა არ ხდება. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, შეიძლება ჩაითვალოს მოცულობის გაფართოება, როდესაც ის მაღლა მოძრაობს ადიაბატური. ეს გაფართოება მოხდება ისე, რომ მისი შიდა წნევა ყოველთვის უტოლდება გარემოს გარე წნევას. თუ გადაადგილების შემდეგ წარმოვიდგენთ ჩვენი გაზის მოცულობას „თავისთვის“, მაშინ ის ან დაუბრუნდება თავდაპირველ მდგომარეობას, ან გააგრძელებს სვლას ზემოთ. რა განსაზღვრავს მოცულობის მოძრაობის მიმართულებას?
და პაღნიშნავს სიმკვრივეს და წნევას. მას შემდეგ, რაც მოცულობა გადაინაცვლებს ზემოთ (ან, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, "გაიარა აურზაური") და მისი შიდა წნევა დაბალანსდება გარემოს წნევით, მისი სიმკვრივე უნდა განსხვავდებოდეს მითითებული საშუალების სიმკვრივისგან. ეს აიხსნება იმით, რომ ჩვენი მოცულობის აწევისა და გაფართოების პროცესში მისი სიმკვრივე იცვლებოდა სპეციალური, ე.წ „ადიაბატური“ კანონის მიხედვით. ამ შემთხვევაში გვექნება
|
(7.15) |
ვარსკვლავების ინტერიერში, როგორც წესი, ენერგიის გადაცემა ხდება რადიაციის საშუალებით. ეს ახსნილია მდგრადობასაშუალო მისი „უმოძრაობის“ აშლილობასთან მიმართებაში (იხ. ზემოთ). მაგრამ არის ასეთი ფენები მრავალი ვარსკვლავის ინტერიერში და თუნდაც მთელ დიდ რეგიონებში, სადაც სტაბილურობის მდგომარეობა, რომელიც ზემოთ იქნა მიღებული, არ არის დაკმაყოფილებული. ამ შემთხვევაში, ენერგიის ძირითადი ნაწილი გადადის კონვექციის გზით. ეს ჩვეულებრივ ხდება მაშინ, როდესაც რადიაციის მიერ ენერგიის გადაცემა რაიმე მიზეზით შეზღუდულია. ეს შეიძლება მოხდეს, მაგალითად, ძალიან დიდი გამჭვირვალობით.
ზემოთ, ძირითადი მიმართება "მასა - სიკაშკაშე" მიიღეს იმ ვარაუდიდან, რომ ვარსკვლავებში ენერგიის გადაცემა მხოლოდ რადიაციის საშუალებით ხდება. იბადება კითხვა: თუ ვარსკვლავშიც ხდება ენერგიის გადაცემა კონვექციით, ეს დამოკიდებულება არ დაირღვევა? თურმე არა! ფაქტია, რომ „მთლიანად კონვექციური ვარსკვლავები“, ანუ ისეთი ვარსკვლავები, რომლებშიც ყველგან, ცენტრიდან ზედაპირზე, ენერგიის გადაცემა მხოლოდ კონვექციით განხორციელდება, ბუნებაში არ არსებობს. რეალურ ვარსკვლავებს აქვთ მხოლოდ მეტ-ნაკლებად თხელი ფენები, ან დიდი უბნები ცენტრში, სადაც კონვექცია დომინანტურ როლს ასრულებს. მაგრამ საკმარისია ვარსკვლავის შიგნით ერთი ფენა მაინც იყოს, სადაც ენერგიის გადაცემა განხორციელდება რადიაციის საშუალებით, რათა მისი გამჭვირვალეობა ყველაზე რადიკალურად იმოქმედოს ვარსკვლავის "გამტარუნარიანობაზე" მის სიღრმეში გამოთავისუფლებულ ენერგიასთან მიმართებაში. თუმცა, კონვექციური რეგიონების არსებობა ვარსკვლავების ინტერიერში, რა თქმა უნდა, შეცვლის კოეფიციენტების რიცხვით მნიშვნელობას ფორმულაში (7.13). ეს გარემოება, კერძოდ, არის ერთ-ერთი მიზეზი იმისა, რომ ჩვენ მიერ ამ ფორმულით გამოთვლილი მზის სიკაშკაშე თითქმის ხუთჯერ აღემატება დაკვირვებულს.
ასე რომ, ზემოთ აღწერილი სპეციფიკური არასტაბილურობის გამო, ვარსკვლავების კონვექციურ ფენებში ხდება გაზის ფართომასშტაბიანი მოძრაობები. გაზის უფრო ცხელი მასები ამოდის ქვემოდან ზემოთ, ხოლო ცივი მასები იძირება. მიმდინარეობს ნივთიერების შერევის ინტენსიური პროცესი. თუმცა, გამოთვლებმა აჩვენა, რომ გაზის მოძრავი ელემენტების და გარემოს ტემპერატურის სხვაობა სრულიად უმნიშვნელოა, მხოლოდ დაახლოებით 1 K - და ეს არის ნაწლავების ნივთიერების ტემპერატურაზე ათი მილიონი კელვინი! ეს აიხსნება იმით, რომ კონვექცია თავისთავად მიდრეკილია ფენების ტემპერატურის გათანაბრებისკენ. აიროვანი მასების აწევისა და დაცემის საშუალო სიჩქარე ასევე უმნიშვნელოა - მხოლოდ რამდენიმე ათეული მეტრი წამში. სასარგებლოა ამ სიჩქარის შედარება ვარსკვლავების ინტერიერში იონიზებული წყალბადის ატომების თერმული სიჩქარეებთან, რომლებიც წამში რამდენიმე ასეული კილომეტრია. ვინაიდან კონვექციაში ჩართული აირების მოძრაობის სიჩქარე ათობით ათასი ჯერ ნაკლებია, ვიდრე ვარსკვლავური მატერიის ნაწილაკების თერმული სიჩქარე, კონვექციური ნაკადებით გამოწვეული წნევა თითქმის მილიარდჯერ ნაკლებია, ვიდრე ჩვეულებრივი გაზის წნევა. ეს ნიშნავს, რომ კონვექცია აბსოლუტურად არანაირ გავლენას არ ახდენს ვარსკვლავის შიდა მატერიის ჰიდროსტატიკურ წონასწორობაზე, რომელიც განისაზღვრება გაზის წნევისა და მიზიდულობის ძალების თანასწორობით.
არ უნდა ვიფიქროთ კონვექციაზე, როგორც ერთგვარ მოწესრიგებულ პროცესზე, სადაც გაზის არეები რეგულარულად ენაცვლება მისი დაწევის ადგილებს. კონვექციური მოძრაობის ბუნება არ არის „ლამინარული“, არამედ „ტურბულენტური“; ანუ უკიდურესად ქაოტურია, შემთხვევით იცვლება დროსა და სივრცეში. აირის მასების მოძრაობის ქაოტური ბუნება იწვევს მატერიის სრულ შერევას. ეს ნიშნავს, რომ ვარსკვლავის კონვექციური მოძრაობებით დაფარული რეგიონის ქიმიური შემადგენლობა უნდა იყოს ერთგვაროვანი. ამ უკანასკნელ გარემოებას დიდი მნიშვნელობა აქვს ვარსკვლავური ევოლუციის მრავალი პრობლემისთვის. მაგალითად, თუ კონვექციური ზონის ყველაზე ცხელ (ცენტრალურ) ნაწილში ბირთვული რეაქციების შედეგად შეიცვალა ქიმიური შემადგენლობა (მაგალითად, ნაკლებია წყალბადი, რომლის ნაწილი გადაიქცა ჰელიუმად), მაშინ მოკლე დროში. ეს ცვლილება გავრცელდება მთელ კონვექციურ ზონაში. ამრიგად, "ბირთვული რეაქციის ზონას" - ვარსკვლავის ცენტრალურ რეგიონს - შეუძლია მუდმივად მიიღოს "ახალი" ბირთვული ცხელი, რაც, რა თქმა უნდა, გადამწყვეტი მნიშვნელობა აქვს ვარსკვლავის ევოლუციისთვის [22]. ამავდროულად, შეიძლება იყოს სიტუაციები, როდესაც არ არის კონვექცია ვარსკვლავის ცენტრალურ, ყველაზე ცხელ რეგიონებში, რაც ევოლუციის პროცესში იწვევს ამ რეგიონების ქიმიური შემადგენლობის რადიკალურ ცვლილებას. ეს უფრო დეტალურად იქნება განხილული მე-12 ნაწილში.
წიგნიდან ფარდობითობის თეორია - მეოცე საუკუნის ხუმრობა ავტორი სეკერინ ვლადიმერ ილიჩიII ვარსკვლავები ასხივებენ... ასე გავაგრძელე დროში მოძრაობა უზარმაზარი ნაბიჯებით, თითოეული ათასი წელი და მეტი, დედამიწის უკანასკნელი დღეების საიდუმლოებით გატაცებული და რაღაც ჰიპნოზის მდგომარეობაში ვაკვირდებოდი, როგორ ცის დასავლეთ ნაწილში მზე უფრო დიდი და ბნელოდა... ბოლოს და ბოლოს,
წიგნიდან საინტერესოა კოსმოგონიის შესახებ ავტორი ტომილინი ანატოლი ნიკოლაევიჩიIII ვარსკვლავები ფეთქდებიან... ში-ჰოს პერიოდის პირველი წლის მეშვიდე მთვარის ოცდამეორე დღეს, იანგ ვეიტმა თქვა: „მე თავს ვიყრი: მე დავაკვირდი სტუმარი ვარსკვლავის გამოჩენას ტვენის თანავარსკვლავედში. კუან. ის ოდნავ მოლურჯო იყო. იმპერატორის ბრძანებით ი
ავტორის წიგნიდანთავი 19 ნეიტრონული ვარსკვლავები და პულსარების აღმოჩენა როგორც ამ წიგნის მეორე ნაწილში იყო განხილული, ვარსკვლავის ევოლუციის საბოლოო ფაზა, რომელიც ხდება მას შემდეგ, რაც მისი ბირთვული წყალბადის საწვავის რესურსები ამოიწურება, მნიშვნელოვნად არის დამოკიდებული მასაზე.
ავტორის წიგნიდანთავი 23 რენტგენის ვარსკვლავები როგორც უკვე აღინიშნა ამ წიგნის შესავალში, ექსტრაატმოსფერული ასტრონომიის, ისევე როგორც რადიოასტრონომიის სწრაფმა განვითარებამ ომისშემდგომ წლებში გამოიწვია რევოლუცია ჩვენს მეცნიერებაში. შესაძლოა ექსტრაატმოსფერული ყველაზე შთამბეჭდავი მიღწევები
წიგნიდან ავტორი ავტორის წიგნიდანვარსკვლავები ასორტიმენტში ასორტიმენტი ვაჭრობაში არის სხვადასხვა სახის და ჯიშის საქონლის ნაკრები. რა თქმა უნდა, ვარსკვლავებით ვაჭრობას არ ვაპირებთ. მაგრამ ამ დღეებში ასტრონომიული შეჯიბრებები სავაჭრო უნივერსიტეტებში, ასეთი ტერმინები განსაკუთრებით პოპულარულია. და ჩვენ ვისწრაფვით
ავტორის წიგნიდანვარსკვლავები 66. რა არის ვარსკვლავები? ვარსკვლავები სხვა მზეებია, რომლებიც დედამიწიდან წარმოუდგენლად დიდი მანძილის გამო შემცირებულია მანათობელი წვერის ზომამდე. 1600 წელს იტალიელი ფილოსოფოსი ჯორდანო ბრუნო დაწვეს კოცონზე კათოლიკურმა ეკლესიამ იმის მტკიცებით, რომ
ავტორის წიგნიდან66. რა არის ვარსკვლავები? ვარსკვლავები სხვა მზეებია, რომლებიც დედამიწიდან წარმოუდგენელი მანძილის გამო დამცირებულია მანათობელი წვერის ზომამდე. 1600 წელს იტალიელი ფილოსოფოსი ჯორდანო ბრუნო დაწვეს კოცონზე კათოლიკურმა ეკლესიამ იმის მტკიცებით, რომ
ავტორის წიგნიდან71. როგორ მუშაობენ ვარსკვლავები? ვარსკვლავი გაზის გიგანტური ბურთია. ის წარმოიქმნება მაშინ, როდესაც ვარსკვლავთშორისი ღრუბელი, უმეტესად წყალბადი და ჰელიუმი, იწყებს კოლაფსს საკუთარი წონის ქვეშ. შეკუმშვა გრძელდება მანამ, სანამ ბირთვი არ გახდება ისე შეკუმშული და ცხელი, რომ გაშვება.
ავტორის წიგნიდან78. ვარსკვლავები ხელოვნურია? ეს სრულიად სულელური კითხვაა, არა? მაგრამ სინამდვილეში, ეს დაკავშირებულია ყველაზე მნიშვნელოვან მეცნიერულ კითხვასთან: როგორ შეგვიძლია ამოვიცნოთ უცხოპლანეტელები (ET)? არამიწიერი ინტელექტის ძიებაში SETI (არამიწიერი ინტელექტის ძიება) სკანირებს ცას.
