Астрофизические процессы и явления

Найденo 90 статей

Природные процессы, явления внутри небесных тел или в космическом пространстве

Эволюция галактик

Эволю́ция гала́ктик, изменение со временем массы, формы, размера, состава галактик, содержания различных химических элементов в их звёздах и межзвёздном газе начиная с самых ранних этапов их существования. На ранних стадиях своей эволюции галактики, вероятно, представляли собой диски, более чем наполовину состоявшие из газа; в них активно шло звездообразование. Некоторые галактики испытывают слияния с другими галактиками и из быстро вращающихся дисков превращаются в медленно вращающиеся сфероиды, становясь эллиптическими галактиками. Бо́льшая часть галактик остаётся в форме дисков (спиральные галактики), но продолжает осаждать на себя газ из межгалактического пространства. В последние 8 млрд лет внутри старых толстых дисков формируются более тонкие и молодые звёздно-газовые диски. Тонкие диски изначально были гравитационно неустойчивы, поэтому их динамическая эволюция может включать в себя формирование таких деталей структуры, как спирали, бары и псевдобалджи. Химическая эволюция галактик заключается в монотонном росте содержания химических элементов тяжелее гелия в звёздах и межзвёздном газе дисков галактик. Источником новых химических элементов являются термоядерные реакции в недрах массивных звёзд, вспышки сверхновых звёзд, захват нейтронов тяжёлыми атомными ядрами. Особую роль в эволюции галактик играет рост сверхмассивных чёрных дыр в их центрах. Есть основания полагать, что в процессе эволюции галактики сначала формируется сверхмассивная чёрная дыра, а уже потом вокруг неё «нарастает» диск.

Характеристики астрономических объектов

Эффективность звездообразования

Эффекти́вность звездообразова́ния, величина, равная отношению темпа звездообразования в галактике (или в какой-либо её локальной области) к массе содержащегося в ней межзвёздного газа. Эффективность звездообразования характеризует то, насколько условия в рассматриваемой системе благоприятны для рождения звёзд.

Галактики Антенны в оптическом диапазоне

Физические процессы, явления

Магнитное пересоединение

Магни́тное пересоедине́ние в плазме, изменение топологии силовых линий магнитного поля, связанное с нарушением их вмороженности в плазму; обычно сопровождается высвобождением свободной магнитной энергии, накопленной в различных плазменных конфигурациях, и её преобразованием в тепловую и кинетическую энергию частиц, которые могут ускоряться вплоть до ультрарелятивистских скоростей. При пересоединении магнитных силовых линий возникают новые магнитные структуры: магнитные петли, острова, нейтральные точки и линии, новые течения плазмы. Существуют различные механизмы пересоединения магнитных силовых линий. Различают вынужденное и спонтанное (происходящее без внешнего воздействия) магнитное пересоединение. Свойства процессов пересоединения магнитных силовых линий проявляются в солнечных вспышках и магнитосферных суббурях. В космической плазме процессы магнитного пересоединения контролируют структуру и динамику магнитосфер планет.

Схема пересоединения силовых линий магнитного поля в плазме

Структурные элементы материи

Космическая плазма

Косми́ческая пла́зма, плазма в космическом пространстве и населяющих его объектах. Возникла в первые микросекунды рождения Вселенной после Большого взрыва и ныне является наиболее распространённым состоянием вещества в природе, составляя 95 % от массы Вселенной (без учёта тёмной материи и тёмной энергии). По свойствам, зависящим от температуры и плотности вещества, и по направлениям исследования космическую плазму можно разделить на следующие виды: кварк-глюонная (ядерная), галактическая (плазма галактик и галактических ядер), звёздная (плазма звёзд и звёздных атмосфер), межпланетная и магнитосферная. Космическая плазма может находиться в равновесном и неравновесном состояниях, может быть идеальной и неидеальной. Космическая плазма удалённых объектов исследуется дистанционными спектральными методами с помощью оптических телескопов, радиотелескопов, внеатмосферных рентгеновских и гамма-телескопов. Прямые измерения параметров космической плазмы в пределах Солнечной системы проводятся с помощью приборов, установленных на ракетах и космических аппаратах.

Возникновение космической плазмы в процессе эволюции Вселенной

Природные процессы, явления внутри небесных тел или в космическом пространстве

Солнечный магнетизм

Со́лнечный магнети́зм, комплекс физических процессов, связанных с возникновением и динамикой магнитных полей на Солнце. Магнитные поля тесно взаимодействуют с движущейся солнечной плазмой и описываются методами магнитной гидродинамики. Солнечный магнетизм является причиной солнечной активности. В фотосфере Солнца областями сильных магнитных полей являются солнечные пятна, где поля локально подавляют конвекцию, уменьшая тепловой поток и понижая локальную температуру. В хромосфере и короне Солнца магнитные поля порождают разнообразные плазменные образования – хромосферные дуги, корональные петли, аркады, протуберанцы, шлемовидные структуры и др. Динамика магнитных полей – важнейшая составляющая механизма солнечных вспышек. Из областей корональных дыр магнитные силовые линии простираются на большие расстояния от Солнца, образуя межпланетное магнитное поле, взаимодействующее с магнитосферой Земли. Различные закономерности проявления солнечного магнетизма объясняются в рамках модели солнечного динамо.

Пространственная картина силовых линий магнитного поля Солнца (компьютерная модель)

Природные процессы, явления внутри небесных тел или в космическом пространстве

Звездообразование

Звездообразова́ние, процесс рождения звёзд из галактических газа и пыли. Этим термином обозначают 2 вида процессов, различающихся масштабами: образование отдельных звёзд и кратных звёздных систем, а также массовое образование звёзд в галактиках. Процесс образования звезды начинается со сжатия холодного и очень плотного ядра межзвёздного газово-пылевого облака вследствие гравитационной неустойчивости. В центральной части ядра при достижении высокой плотности и последующем повышении температуры появляется протозвезда, окружённая непрозрачной оболочкой, продолжающей падать на звезду. Масса такой протозвезды, а также её температура и светимость возрастают, и звезда начинает активно воздействовать на падающее вещество, останавливая его дальнейшее падение. Из части вещества оболочки образуется вращающийся диск, дальнейшая эволюция которого может привести к образованию планетной системы. Если исходный сгусток вращался слишком быстро, из него путём деления может образоваться двойная или кратная звёздная система. По-видимому, почти все звёзды рождаются двойными или кратными. В нашей Галактике в современную эпоху образуется в год несколько звёзд общей массой около 4 масс Солнца. В галактиках со вспышками звездообразования (через такую стадию проходят, вероятно, многие галактики) эта величина в десятки раз выше.

Природные процессы, явления внутри небесных тел или в космическом пространстве

Межзвёздное поглощение света

Межзвёздное поглоще́ние све́та, ослабление света в результате его рассеяния и поглощения межзвёздными пылью и газом. Измеряется в звёздных величинах. Пыль сильнее ослабляет коротковолновое излучение, что ведёт к изменению распределения энергии в спектрах астрономических объектов – т. н. межзвёздному покраснению. Величина межзвёздного поглощения света изменяется в широких пределах в зависимости от направления. Средняя величина поглощения в видимой области спектра в плоскости Галактики составляет звёздной величины. В некоторых областях она может достигать десятков звёздных величин. Межзвёздное поглощение света уменьшается с удалением от плоскости Галактики; в полюсах Галактики звёздной величины. Наблюдаемое поглощение почти полностью возникает в межзвёздных облаках, тогда как в межоблачной среде оно не превышает ≈0,002 звёздной величины.

Галактические объекты

Красные гиганты и сверхгиганты

Кра́сные гига́нты и сверхгига́нты, звёзды высокой светимости (до 105–106 светимостей Солнца) и низкой эффективной температуры (3000–5000 К). Они относятся соответственно к спектральным классам K и M и классам светимости III и I. Звёзды в ходе своей эволюции становятся красными гигантами и сверхгигантами в результате расширения их оболочек после выгорания водорода в ядрах и проводят на этой стадии около 10 % полного времени жизни. Если звёзды имеют исходный химический состав, близкий к солнечному, то красными гигантами становятся объекты с массами примерно от 1 массы Солнца (M☉) до (8–10) M☉, а красными сверхгигантами – примерно от (8–10) M☉ до 40 M☉. Радиусы красных гигантов достигают сотен, а красных сверхгигантов – тысяч радиусов Солнца. Они излучают преимущественно в красной и инфракрасной областях спектра. Характерная особенность их спектров – присутствие линий излучения металлов, линий H и K ионизованного кальция Ca II, линий нейтрального кальция Ca I, молекулярных полос поглощения.

Внегалактические объекты

Крупномасштабная структура Вселенной

Крупномасшта́бная структу́ра Вселе́нной, строение Вселенной на масштабах, существенно превышающих размеры отдельных галактик, т. е. от нескольких мегапарсек до сотен мегапарсек. Отдельные галактики при этом выступают как «пробные частицы»; объекты меньших размеров в космологии не рассматриваются. Крупномасштабная структура Вселенной состоит из скоплений и сверхскоплений галактик, филаментов и гигантских «стенок», образованных галактиками, между которыми находятся большие пустоты, почти не содержащие галактик, – войды. Крупномасштабная структура Вселенной сформировалась из первичных возмущений плотности вещества в результате гравитационной неустойчивости.

Природные процессы, явления внутри небесных тел или в космическом пространстве

Космические лучи

Косми́ческие лучи́, потоки заряженных частиц высокой энергии, которые приходят к Земле со всех сторон из космического пространства и постоянно бомбардируют её атмосферу. В составе космических лучей (КЛ) преобладают ядра атомов водорода (протоны) и гелия (альфа-частицы) – около 85 и 10 % соответственно. В небольшом количестве присутствуют более тяжёлые ядра (вплоть до ядер с зарядовым числом ) – их доля не превышает примерно 5 %. Небольшую часть КЛ составляют электроны и позитроны (менее 1 %).

Каскад вторичных частиц в атмосфере Земли