 |
Астронет: В. А. Батурин, И. В. Миронова Звезды: их строение, жизнь и смерть http://variable-stars.ru/db/msg/1170638/evolution/star.tracks/tracks.htm |
| предыдущая |
Эволюционные треки звезд
Эволюция звезды - изменение со временем ее физических характеристик (размеров, температуры, светимости), внутреннего строения и химического состава. Обычно эволюцию звезд иллюстрируют путем построения треков звезд на диаграмме ГР в координата lgL;lgT.
Эволюционное поведение звезды зависит от массы и в меньшей степени от начального химического состава звезды.
Ниже приведены базовые треки для звезд 1 солнечной массы, 5 солнечных масс и 15 солнечных масс, которые имеют характерные этапы эволюции.
Базовый эволюционный трек звезды
с одной солнечной массой
- (1) - ZAMS (Zero Age Main Sequence) модель нулевого возраста на ГП
- (1-4) - горение водорода в ядре (главная последовательность)
- (5-7) - горение водорода в слоевом источнике (провал Герцшпрунга )
- (8-9) - образование красного гиганта (ветвь красных гигантов)
- (8) - расширение внешней конвективной оболочки (до слоев, где идут ядерные реакции, перемешивание, изменение поверхностного хим. состава ("first dredge-up").
- (9) - гелиевая вспышка (загорается гелий в вырожденном ядре)
- (9-10) - исчезновение конвективной оболочки
- (10) - горизонтальная ветвь
- (10 - 13) - спокойное горение гелия в ядре и водорода в слоевом источнике
- (14) - исчерпание гелия в ядре
- (14-15) - вторичное расширение внешней конвективной оболочки ("second dredge-up"), красный сверхгигант, ранняя асимптотическая ветвь сверхгигантов (early-AGB)
- (15) - начало тепловой неустойчивости сверхгиганта (тепловые вспышки в слоевом гелиевом источнике), пульсации
- далее постепенная потеря массы, и в конце концов сброс оболочки, возникновение планетарной туманности и образование вырожденного углеродно-кислородного белого карлика из обнажившегося ядра с массой 0.6Мsun.
Примерная эволюция звезды с 1 массой Солнца
|
стадия эволюции
|
примерное время до след. стадии, лет
|
центр.темп. (106К)
|
поверх. темп. (106К)
|
центр.плотн. (г/см3)
|
радиус
R/Rsun
|
объект
|
|
1-4
|
1010
|
15
|
6000
|
102
|
1
|
главн.послед.
|
|
5-7
|
108
|
50
|
4000
|
104
|
3
|
ветвь субгигантов
|
|
9
|
105
|
100
|
4000
|
105
|
100
|
гелиевая вспышка
|
|
10
|
5 107
|
200
|
5000
|
104
|
10
|
горизонтальная ветвь
|
|
14-15
|
104
|
250
|
4000
|
105
|
500
|
асимптотическая ветвь гигантов
|
|
--
|
105
|
300
|
100,000
|
107
|
0.01
|
углеродное ядро
|
|
--
|
104
|
--
|
3000
|
10-20
|
1000
|
планетарная туманность
|
|
--
|
109
|
100
|
50,000
|
107
|
0.01
|
белый карлик
|
|
--
|
вечно
|
близко к 0
|
близко к 0
|
107
|
0.01
|
черный карлик
|
Базовый эволюционный трек звезды с пятью солнечными массами
- (1) - ZAMS (Zero Age Main Sequence) модель нулевого возраста на ГП
- (1-3) - горение водорода в ядре (главная последовательность)
- (4) - исчерпание водорода в ядре
- (4-5) - общее гравитационное сжатие звезды
- (5-6) - возгорание водорода в слоевом источнике
- (6-7) - горение водорода в толстом слое
- (5-7) - провал Герцшпрунга
- (8) -возникновение обширной конвективной оболочки ("first dredge-up").
- (7-9) - фаза красного гиганта (ветвь красных гигантов)
- (9) - загорание гелия (спокойное)
- (9-10) - исчезновение конвективной оболочки
- (10-11) - горизонтальная ветвь
- (9-13) - горение гелия в ядре и водорода в слоевом источнике
- (14) - исчерпание гелия
- (15) - вторичное расширение внешней конвективной оболочки ("second dredge-up"), звезда переходит на асимптотическую ветвь сверхгигантов c тепловыми пульсациями в слоевом гелиевом источнике (TP-AGB). Красный сверхгигант, сжатие углеродного ядра, горение гелия в слоевом источнике и водорода в слоевом источнике
- далее постепенный сброс оболочки, возникновение планетарной туманности и образование белого карлика из обнажившегося ядра c массой 0.85Мsun.
Базовые треки для звезд 1Мsun и 5Мsun - из статьи C.F.Frost & J.C.Lattanzio "AGB Stars: What Should Be Done?" Proceedings of the 32nd Liege International Astrophysical Colloquim, July 3-5, 1995, Universite de Liege, Institute d'Astrophysique, B-400 Liege-Belgium
Схематические эволюционные треки звезд
с 1,5, и 25 солнечными массами
Теоретические схематические треки на диаграмме ГР для звезд низких (1Мsun), средних (5Мsun) и высоких(25Мsun) масс (рисунок из статьи Iben I.Jr. "Single and binary star evolution" Ap.J.Suppl. 1991 76, 551).
Ядерное горение в ядре отмечено толстыми линиями на соответствующих треках. Эволюционные треки для 1Мsun и 5Мsun описаны выше. Эволюционный трек массивных звезд (голубых гигантов с М *>10Мsun) обладает рядом особенностей:
- трек монотонный без петель.
- гелий загорается спокойно, еще до того как звезда достигнет ветви красных гигантов
- также спокойно загорается углерод и дальнейшие элементы
- коллапсирующее ядро и образование или нейтронной звезды или черной дыры
- оболочка разлетается во время взрыва сверхновой II типа
Гелий загорается в ядре до того, как звезда достигнет ветви красных гигантов и звезда продолжает монотонно эволюционировать в сторону покраснения, в то время как гелий горит в конвективном ядре, а водород горит в слоевом источнике, обеспечивая большую часть светимости звезды. После исчерпания гелия в ядре температура там так высока, что происходит загорание углерода (спокойное, без углеродной детонации, так как газ невырожден). Загорание происходит до того, как звезда достигнет ветви сверхгигантов. В течении всего времени горения углерода в ядре происходит отток энергии из ядра за счет охлаждения нейтронами, а основным источником поверхностной светимости является горение водорода и гелия в слоевых источниках. Ядерное превращение элементов в ядре может продолжаться до элементов железного пика, после чего ядро коллапсирует, образуя или нейтронную звезду или черную дыру (в зависимости от массы ядра), а внешние слои разлетаются, что выглядит как взрыв сверхновой II типа.
Оценки времен жизни на разных этапах эволюции звезд
| масса M/Msun | спектральный класс | время жизни на ГП (106 лет) | период от ГП до красных гигантов (106 лет) | время жизни звезды как красного гиганта (106лет) |
|
30
|
O5
|
4.9
|
0.55
|
0.3
|
|
15
|
B0
|
10
|
1.7
|
2
|
|
9
|
B2
|
22
|
0.2
|
5
|
|
5
|
B5
|
68
|
2
|
20
|
|
3
|
A0
|
240
|
9
|
80
|
|
1.5
|
F2
|
2,000
|
280
|
|
|
1.0
|
G2
|
10,000
|
680
|
|
|
0.5
|
M0
|
30,000
|
||
|
0.1
|
M7
|
107
|
И.Миронова
| предыдущая |