Астронет > Звёзды

Астронет: Ю. А. Насимович Звёзды
http://variable-stars.ru/db/msg/1222187/sect12.html

ОКОЛОЗВЁЗДНОЕ ВЕЩЕСТВО

В этой главе рассматриваются многочисленные околозвёздные объекты, которые во многих случаях связаны с молодыми звёздами и процессом звездообразования. Они расположены либо в экваториальной плоскости звезды (диски, мазеры), либо имеют биполярную структуру и направлены от полюсов звезды (все остальные). Биполярные объекты связаны с движением вещества от звезды и дают доплеровское расщепление линий ("синяя" струя к нам и "красная" струя от нас). Иногда биполярный объект, направленный от нас, не виден (заслонён диском). Примечательно, что внешне похожие явления связаны с последними этапами в жизни звёзд.

АККРЕЦИОННЫЕ ГАЗОВЫЕ ДИСКИ очень разнообразны по массе и размеру: от десятых долей до сотен солнечных масс, от 10 астрономических единиц до 1 парсека. Температура молекулярного газа в них от 20 до 100 градусов Кельвина. Плотность резко увеличивается к центру. Диски размером порядка 100 а.е. называются "околозвёздными", порядка 1 парсека - "межзвёздными".

Масса диска может быть соизмерима с массой звезды, а может превышать её во много раз. Описывается, например, звезда массой в 2,5 солнечной с диском массой в 1-5 солнечных, а также звезда массой в 6 раз больше Солнца с диском в 600 раз больше его массы.

РАСШИРЯЮЩИЕСЯ С ПОЛЮСОВ ГАЗОВЫЕ ОБОЛОЧКИ - широкие БИПОЛЯРНЫЕ ПОТОКИ ГАЗА, устремляющиеся по направлению от полюсов звезды. Обычно имеются одновременно с дисками и превышают их по размеру, но уступают им по массе. Так, например, вблизи упомянутого диска в 600 солнечных масс имеется оболочка массой в 20 солнечных. Оболочка расширяется со скоростью 40 км/с. А звёздный ветер вблизи звезды имеет скорость до 1000 км/с. Он и гонит перед собой плотный газ.

ОБЪЕКТЫ ХЕРБИГА-АРО - яркие конденсации с менее яркой оболочкой. Как правило, видны на фоне расширяющейся газовой оболочки? Открыты в 1954 г. Известно около 250 таких объектов. Размер - 500-1000 а.е. Нередко они образуют группы или цепочки. Разбегаются от звезды со скоростями до 400 км/с. Это либо газовые уплотнения, связанные с единичными взрывными явлениями, либо реактивно ускоренные облака (излучение звезды и звёздный ветер нагревают их со стороны звезды, вызывая отток газа к звезде), либо суженные и в конечном итоге блокированные струи звёздного ветра, которые передали энергию окружающему газу.

ДЖЕТЫ - узкие биполярные струи (длина иногда в 30 раз превосходит ширину). Направлены от полюсов звезды. Протяжённость 0,01-2 парсека. Скорость до 600 км/с. Динамический возраст до 1000 лет. Вероятно, связаны с ударными волнами.

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ПОТОКИ, или CO-потоки (т.к. обнаруживаются по доплеровскому расщеплению линий CO) - чуть менее узкие биполярные струи (длина превосходит ширину менее, чем в 10 раз). Направлены от полюсов звезды. Протяжённость 0,04-4 парсека. Скорость 5-100 км/с. Динамический возраст от 1000 до 100000 лет. Масса от 0,05 до 100 солнечных. Температура 10-90 градусов Кельвина. Все формирующиеся звёзды проходят через стадию потока. Кинетическая энергия потоков питается гравитационной энергией дисков. В превращениях энергии принимает участие магнитное поле. Согласно одной из моделей, диск путём аккреции поддерживает предельно быстрое вращение звезды, посредством динамо-эффекта усиливается магнитное поле, его центробежный эффект способствует оттоку газа. В любом случае благодаря этим потокам звезда избавляется от слишком большого вращательного момента [Сурдин, 1999]. Звезда должна потерять не менее 99,99% вращательного момента исходного облака [Сурдин, 1998].

То же самое можно сказать более простым языком. Когда вращающаяся балерина прижимает руки к туловищу, она начинает крутиться ещё быстрее. Когда медленно вращающееся молекулярное облако сжимается в звезду, эта звезда начинает крутиться с такой скоростью, что превратилась бы в диск и разорвалась, если бы не имела возможности избавиться от исходного углового вращательного момента облака. Это происходит, благодаря магнитным явлениям, путём выбрасывания газовых струй с полюсов звезды (теория Оуеда, Пудрицы и Стоуна, которая рассматривается также в конспекте о звёздных системах - см. "Молодые галактики").

БИПОЛЯРНЫЕ ТУМАННОСТИ, или КОМЕТАРНЫЕ ТУМАННОСТИ - туманности в форме песочных часов со звездой в центре. Вытянуты вдоль оси вращения диска. Изучено 27 таких объектов, известно ещё 18 [Сурдин, 1999]. Скорость расширения от 300 до 800 м/с.

МАЗЕРЫ (или МАЗЕРНЫЕ КОНДЕНСАЦИИ) - маленькие газовые конденсации с характерным излучением в линиях гидроксила, воды, окиси кремния (SiO) и метанола [Сурдин, 1999]. А вообще мазеры, или молекулярные генераторы, - это усилители микроволн с помощью индуцированного излучения возбуждённых молекул [ЭС, 1963]. Индуцированное излучение (вынужденное излучение) возникает в тех случаях, когда частота внешнего (вынуждающего) электромагнитного поля близка к резонансной частоте квантовых частиц. Сущность индуцированного излучения впервые, в 1920-х годах, рассмотрена Альбертом Эйнштейном [ЭС, 1964]. Мазер - аналог лазера, но не в оптическом, а в радиодиапазоне. Мазеры созданы искусственно в 1955 г. (за 5 лет до открытия лазера), а в космосе (в Нашей Галактике) открыты в 1965 г. [Сурдин, 1997а]. У космических объектов "эффект мазерного усиления проявляется в том, что при яркостной температуре линий до 10 в 16-й [степени] K [градусов Кельвина] их ширина соответствует нормальной температуре газа молекулярных облаков ([приблизительно] 100 K)" [Сурдин, 1999, с.191]. Характерна быстрая переменность (за год, реже за сутки, однажды за 5 минут), что говорит о малых размерах объектов (иногда порядка 1 а.е.). Не исключено, что области диска с мазерным эффектом - это протопланетные конденсации [Сурдин, 1999]. Нужно напомнить, что мазерный эффект характерен для радиационных поясов Земли и с ним связаны полярные сияния [Трахтенгерц, Демехов, 2002]. В соседних галактиках найдены более крупные МЕГАМАЗЕРЫ (см. ниже).

ПЫЛЕВЫЕ ДИСКИ - признак зарождающихся или уже существующих планетных систем. К настоящему моменту [Сурдин, 1999] они обнаружены у сотни с лишним молодых звёзд, в т.ч. у Веги и Фомальгаута (см. сведения об отдельных звёздах). Некоторые из них (в т.ч. у Веги) открыты инфракрасным спутником IRAS по избыточному инфракрасному излучению звезды, которого у неё не должно быть. Позднее удавалось получать и оптическое изображение пылевых дисков - с помощью спектр- интерферометра или звёздного аналога внезатменного коронографа (звезда прикрывается, а то, что рядом с ней, фотографируется). Полная масса мелких частиц, т.е. частиц менее 1 мм, которые вносят основной вклад в излучение, во всех известных дисках не превышает массы Солнца, но если диски населены и более крупными частицами метеоритных и астероидных размеров, то их массы могут достигать сотен солнечных. Моделирование инфракрасных спектров дисков говорит о наличии крупных пылинок от 0,5 микрометра до нескольких сантиметров. Диски имеют форму кольца, т.е. у них есть не только внешний, но и внутренний край, удалённый от звезды на десятки астрономических единиц. Это указывает на наличие планет; их притяжение не даёт пылинкам заполнить пространство около звезды. Сами же диски аналогичны облаку Оорта в Солнечной системе (но, конечно, в нашем облаке Оорта уже нет такого количества пыли).

ПРОТОПЛАНЕТНЫЕ ДИСКИ - пылевые и т.п. диски, из которых потом образуются планетные системы. Формирование звезды с таким диском требует умеренной массы (менее трёх солнечных) и среднего значения вращательного момента (10 в 50-52-й г кв.см/с). Меньший момент может быть "упрятан" в одиночную звезду, а больший приводит к фрагментации облака с образованием двойной или кратной системы [Сурдин, 1999].

ОБЛОМОЧНЫЕ ДИСКИ - это результаты столкновения астероидов или комет. Они вскоре исчезают, так как мелкие пылинки тормозятся и оседают на звезду. Такие диски известны, в основном, у молодых звёзд, которые не старше нескольких сотен миллионов лет, так как около них больше малых тел. Известен обломочный диск также у одной из "зрелых" звёзд (см. ниже описание звезды HD 69830) [Пояс астероидов или остатки кометы? 2006].

<< Как рождаются звёзды

| Оглавление |

Классификации звёзд >>