#Астрофизические процессы и явленияАстрофизические процессы и явленияИсследуйте Области знанийУ нас представлены тысячи статейТегАстрофизические процессы и явленияАстрофизические процессы и явленияНайденo 100 статейЭлементы строения звёздЭлементы строения звёзд Ядро звездыЯдро́ звезды́, термин, используемый для обозначения центральной, наиболее плотной и горячей области звезды, в отличие от внешних слоёв – звёздной оболочки. Ядро звезды как отдельную область можно выделять по разным критериям: по протекающим в нём термоядерным реакциям, по механизму переноса энергии (конвекцией или излучением), по химическому составу (гелиевое ядро, углеродно-кислородное ядро и т. д.). У звёзд главной последовательности, включая Солнце, ядром обычно называют центральную область, внутри которой в ходе термоядерных реакций водород превращается в гелий. У звёзд с массой M, близкой к массе Солнца (M⊙), в ядре сосредоточено около 30 % всей массы, а у звёзд c M ~ 10 M⊙ – около 10 %. По мере выгорания водорода в звезде формируется гелиевое ядро – область, состоящая из атомных ядер гелия 4He (альфа-частиц) с небольшой примесью более тяжёлых химических элементов. У звёзд с M ≤ 0,5 M⊙ ядро в конечном итоге превращается в гелиевый белый карлик. У более массивных звёзд термоядерные реакции могут приводить к формированию ядер, состоящих из более тяжёлых химических элементов (углерода, кислорода, неона, кремния, железа). У звёзд с 0,5 M⊙ < M < 8 M⊙ ядро на конечном этапе их эволюции превращается в углеродно-кислородный белый карлик. У более массивных звёзд ядро может либо стать кислородно-неоновым белым карликом, либо коллапсировать и превратиться в нейтронную звезду или чёрную дыру, либо полностью разрушиться в результате термоядерного взрыва.Галактические объекты Источники мягких повторяющихся гамма-всплесковИсто́чники мя́гких повторя́ющихся га́мма-вспле́сков, космические объекты, испускающие нерегулярное вспышечное гамма-излучение в диапазоне энергий от десятков до сотен килоэлектронвольт. Длительность гамма-вспышек – от долей секунды до нескольких секунд, при этом выделяемая энергия достигает 1037 Дж, а иногда и более высоких значений ~1039 Дж. Кроме вспышек для этих источников характерно периодическое импульсное рентгеновское излучение с интервалами между импульсами от 2 до 9 с. Почти все такие источники расположены вблизи плоскости диска Галактики, некоторые из них находятся на краях остатков вспышек сверхновых. Для объяснения некоторых особенностей источников мягких повторяющихся гамма-всплесков привлекаются те же модели, что и для аномальных рентгеновских пульсаров. Наиболее популярной среди исследователей является модель магнитара, где источником энергии излучения служит сильное магнитное поле на поверхности нейтронной звезды. В других моделях излучение связывается с дрейфовыми волнами на периферии магнитосферы нейтронной звезды, с аккрецией на нейтронную звезду вещества из её окрестностей и др.Природные процессы, явления внутри небесных тел или в космическом пространстве Вращение звёздВраще́ние звёзд, вращательное движение звёзд вокруг оси. Видимое перемещение солнечных пятен указывает, что фотосфера Солнца вращается с периодом около 27 сут и линейной скоростью около 2 км/с. Угловая скорость вращения поверхности Солнца возрастает от полярных областей к экватору на 20 % (дифференциальное вращение). Получены данные о дифференциальном вращении поверхностей некоторых близких красных гигантов. Максимального значения (до 500 км/с) скорость экваториального вращения достигает у звёзд спектральных классов O, B, A и ранних F. Вращение звёзд изучают с помощью анализа наблюдаемого уширения линий в их спектрах, многократных измерений эффективного магнитного поля звезды по величине зеемановского расщепления уровней энергии атомов и других методов. Периоды вращения звёзд с неоднородной (пятнистой) поверхностью определяют по переменности их блеска. Под действием центробежной силы звезда сплющивается вдоль оси вращения; температура её околополярных областей повышается, поэтому вклад от них в поток излучения быстровращающейся звезды выше, чем от её экваториальных областей. Если скорость вращения на экваторе близка к первой космической, то звезда теряет вещество, образуется околозвёздная оболочка, обнаруживаемая как по форме спектральных линий, так и по поляризации излучения. Эволюционное увеличение радиуса звезды, происходящее при смене типа ядерных реакций, приводит к замедлению её вращения.Природные процессы, явления внутри небесных тел или в космическом пространстве Происхождение ЛуныПроисхожде́ние Луны́, космогоническая проблема образования естественного спутника Земли, окончательно не решённая до сих пор. Для её решения выдвигались и рассматривались следующие гипотезы: совместное образование Луны и Земли в пределах туманности, из которой сформировалась и вся Солнечная система (И. Кант, 1755; эти представления позднее оформились в более широкую по содержанию небулярную гипотезу); отделение протолуны от Земли под действием центробежной силы вследствие вращения Земли (Дж. Дарвин, 1878); формирование Луны как независимого планетного тела Солнечной системы и её последующий захват гравитационным полем Земли (Т. Си, 1909); отделение фрагмента Земли в результате её столкновения с другим планетным телом (гипотеза мегаимпакта; У. Хартман, Д. Р. Дейвис, 1975); одновременное образование Луны и Земли из крупномасштабного газово-пылевого сгущения, размер которого был ограничен радиусом сферы Хилла (Э. М. Галимов и др., 2005–2010). По мере накопления новых данных представления о происхождении Луны и её возрасте всё время обновляются. Согласно современным данным, Луна образовалась 4,425 ± 0,025 млрд лет назад.Природные процессы, явления внутри небесных тел или в космическом пространстве Углеродно-азотный циклУглеро́дно-азо́тный цикл, последовательность термоядерных реакций в звёздах, приводящая к превращению водорода в гелий с участием стабильных изотопов углерода , азота , кислорода и фтора в качестве катализаторов. Совокупность реакций углеродно-азотного цикла состоит из 4 переплетающихся элементарных циклов, итогом каждого из которых является образование из 4 протонов ядра атома 4He (α-частицы) с испусканием 2 нейтрино. При этом выделяется энергия 26,73 МэВ, из которой в среднем 1,7 МэВ уносят нейтрино. Углеродно-азотный цикл – основной источник энергии звёзд с массой больше 1,2 массы Солнца на начальных стадиях их существования. Температура ядер таких звёзд превышает 18 млн К, что обеспечивает преобладание углеродно-азотного цикла над водородным циклом.Природные процессы, явления внутри небесных тел или в космическом пространстве Водородный циклВодоро́дный цикл, последовательность термоядерных реакций в звёздах, приводящая к превращению водорода в гелий без участия катализаторов. Начинается столкновением двух протонов 1H с образованием ядра дейтерия 2H. Далее дейтерий реагирует с ещё одним протоном, образуя изотоп гелия 3He. Затем два ядра 3He при столкновении образуют 4He с отщеплением двух протонов (либо участвуют в более длинной цепочке реакций с участием ядра 7Be). Итог каждой ветви водородного цикла – образование ядра 4He из четырёх протонов с испусканием двух нейтрино, а также фотонов. При этом выделяется энергия 26,73 МэВ, из которой в среднем около 0,6 МэВ уносят нейтрино. Водородный цикл – основной источник энергии звёзд с массой меньше 1,2 массы Солнца на начальных стадиях их существования.Природные процессы, явления внутри небесных тел или в космическом пространстве Ядерные реакции в звёздахЯ́дерные реа́кции в звёздах, происходят в недрах звёзд и являются основным источником их энергии. Посредством ядерных реакций в недрах звёзд постепенно высвобождаются огромные запасы ядерной энергии, что обеспечивает длительное существование звёзд в виде стационарных гидростатически равновесных тел. Ядерные реакции играют определяющую роль и на нестационарных стадиях эволюции звёзд, в том числе при вспышках новых и сверхновых звёзд. На всех этих стадиях звёздной эволюции посредством ядерных реакций синтезируется большинство встречающихся в природе тяжёлых химических элементов. Наибольший интерес для астрофизики представляют термоядерные реакции синтеза. Важнейшие из них – реакции водородного цикла и углеродно-азотного цикла, обеспечивающие длительное «горение» водорода в недрах звёзд главной последовательности. Особое место занимают ядерные реакции, вызываемые слабым взаимодействием электронов и позитронов с атомными ядрами; в них участвуют также нейтрино. При взаимодействии высокоэнергичных частиц (ускоренных атомных ядер) с межзвёздной средой и веществом разреженных звёздных атмосфер и околозвёздных оболочек возможны реакции скалывания, сопровождающиеся отщеплением от ядер лёгких фрагментов (протонов, нейтронов, α-частиц и др.).Элементы строения звёзд Атмосферы звёздАтмосфе́ры звёзд, внешние слои звёзд, определяющие их наблюдаемое излучение. В атмосферах звёзд происходит поглощение, излучение и рассеяние энергии, образованной в звёздных недрах в результате термоядерных реакций. Протяжённость атмосферы обычно составляет порядка тысячной доли радиуса звезды, но имеются гигантские звёзды, у которых она сопоставима с радиусом звезды. В атмосферах звёзд выделяют несколько зон, расположенных на разной глубине и имеющих разную плотность и температуру: фотосферу, хромосферу и корону. Их температуры лежат в широком диапазоне – от нескольких тысяч до миллионов кельвинов. Перенос энергии в атмосферах звёзд происходит в основном посредством переноса излучения, а у холодных звёзд – ещё и конвекцией. Наиболее распространёнными химическими элементами являются водород и гелий. Содержание других элементов составляет всего тысячные доли (по числу атомов) от содержания водорода. В атмосферах звёзд наблюдаются различные нестационарные процессы и явления (пятна, вспышки и др.), аналогичные проявлениям солнечной активности.Природные процессы, явления внутри небесных тел или в космическом пространстве Вращение галактикВраще́ние гала́ктик, неотъемлемое свойство галактик любых морфологических типов. Поскольку галактики – это не сплошные тела, различные составляющие галактик могут иметь разные скорости вращения даже на одном и том же расстоянии от центра. У спиральных галактик звёзды и газ, образующие диск, движутся вокруг центра галактики по орбитам, близким к круговым, с характерным периодом от нескольких десятков до нескольких сотен миллионов лет. Встречаются более сложные случаи, когда отдельные компоненты галактик имеют разные направления осей вращения. Балджи спиральных галактик и звёздные гало вращаются значительно медленнее дисков. Эллиптические галактики, не обладающие заметными звёздными дисками, вращаются особенно медленно, со скоростью, обычно не превышающей нескольких десятков км/с, при этом средние скорости разнонаправленного движения звёзд в них могут быть во много раз больше.Галактические объекты Аномальные рентгеновские пульсарыАнома́льные рентге́новские пульса́ры, космические источники импульсного рентгеновского излучения с регулярным интервалом между импульсами длительностью от 2 до 12 с, не входящие в двойные звёздные системы. Поскольку данные объекты, в отличие от обычных рентгеновских пульсаров, не входят в двойные системы, источником их энергии не может служить аккреция вещества от компаньона на нейтронную звезду. Наиболее популярной среди исследователей моделью для объяснения свойств этих объектов является модель магнитара, предполагающая, что источником энергии их излучения служит сильное магнитное поле на поверхности нейтронной звезды. В других моделях излучение связывается с дрейфовыми волнами на периферии магнитосферы нейтронной звезды, с белыми карликами, кварковыми звёздами и др. 12345
