Строение и эволюция Вселенной

| Категория реферата: Рефераты по астрономии
| Теги реферата: план конспект урока, реферат на английском языке
| Добавил(а) на сайт: Антипий.

Эволюция звезд. Первая стадия жизни звезды подобна солнечной - в ней доминируют реакции водородного цикла. Температура звезды определяется ее массой и степенью гравитационного сжатия, которому противостоит главным образом световое давление. Звезда образует относительно устойчивую колебательную систему, ее периодические слабые сжатия и расширения определяют звездные циклы. По мере выгорания водорода в центре звезды, ее гелиевое ядро остывает, а зона протекания реакции синтеза перемещается на периферию. звезда “разбухает”, поглощая планеты ее системы, и остывает, превращаясь в красного гиганта.

Дальнейшее сжатие гелиевого ядра поднимает его температуру до зажигания реакций гелиевого цикла. Водородная оболочка постепенно рассеивается, образуя звездную туманность, а сильно сжатое ядро раскаляется до высоких температур, соответствующих свечению бело-голубым светом (“белый карлик”). по мере выгорания топлива звезда угасает, превращаясь в устойчивого “черного карлика” - характерный итог эволюции большинства звезд с массой, порядка солнечной.

Более массивные звезды ([pic]) на этапе превращения в белого карлика теряют водородную оболочку в результате мощного взрыва, сопровождающегося многократным увеличением светимости (“сверхновые звезды”). После выгорания их ядер сил давления в плазме оказывается недостаточным для компенсации гравитационных сил. В результате уплотнения вещества электроны
“вдавливаются” в протоны с образованием нейтральных частиц. Возникает нейтронная звезда - весьма компактное (радиус в несколько километров) и массивное образование, вращающееся с фантастически высокой для космических объектов скоростью: около одного оборота в секунду. Вращающееся вместе со звездой его магнитное поле посылает в пространство узконаправленный луч электромагнитного (часто- рентгеновского) излучения, действуя подобно маяку. Источники мощного периодического излучения, открытые в радиоастрономии, получили название пульсаров.

Звезды с массой, превосходящей массу Солнца более, чем в два раза, обладают столь сильным гравитационным полем, что на стадии нейтронной звезды их сжатие на останавливается. В результате дальнейшего неограниченного сжатия - гравитационного коллапса звезда уменьшается до таких размеров, что скорость, необходимая для ухода тела с ее поверхности на бесконечность превышает предельную (скорость света). При этом ни одно тело (даже свет) не может покинут непрерывно сжимающуюся звезду, представляющую собой “черную дыру”, размерами всего в несколько километров.
Существование черных дыр допускают уравнения Общей Теории Относительности.
В области черной дыры пространство-время сильно деформированы.

Астрономические наблюдения затруднены, поскольку такие объекты не излучают свет. Однако обнаружены звезды, совершающие движение, характерное для компонент двойных звезд, хотя парной звезды не наблюдается. Весьма вероятно, что ее роль играет черная дыра или не излучающая нейтронная звезда.

Помимо перечисленных обнаружен ряд астрофизических объектов, свойства которых не укладываются в приведенные схемы - квазары. Наблюдаемое их излучение аналогично пульсар ному, но очень сильно смещено в красную область. Величина красного смещения указывает на то, что квазары находятся так далеко, что их наблюдаемая яркость соответствует излучению, превосходящему по интенсивности излучения галактического скопления. В то же время наличие быстрых изменений интенсивности ставит вопрос о механизме согласования излучения элементами системы, размеры которой должны составлять тысячи световых лет.

Структура вселенной.

Вселенной на самых разных уровнях, от условно элементарных частиц и до гигантских сверхскоплений галактик, в ходе которой из протогалактик образовались галактики, из протозвёзд - звёзды, из протопланетного облака - планеты.

Галактика - гигантская система, состоящая из скоплений звёзд и туманностей, образующих в пространстве достаточно сложную конфигурацию.

По форме галактики условно разделяются на 3 типа :

1) Эллиптические галактики обладают пространственной формой эллипсоида с разной степенью сжатия. Они являются наиболее простыми по структуре : распределения звёзд равномерно убывает от центра.

2) Спиральные галактики представлены в форме спирали, включая спиральные ветви. Это самый многочисленный вид галактик, к которому относится и наша Галактика - Млечный путь.

3) Неправильные галактики не обладают выраженной формой, в них отсутствует центральное ядро.

Некоторые галактики характеризуются исключительно мощным радиоизлучением, превосходящем видимое излучение. Это радиогалактики.

В строение «правильных» галактик очень упрощенно можно выделить центральное ядро и сферическую периферию, представленную либо в форме огромных спиральных ветвей, либо в форме эллиптического диска, включающих наиболее горячие и яркие звёзды и массивные газовые облака.

На современном этапе эволюции Вселенной вещество в ней находится преимущественно в звёздном состоянии. 97% вещества в нашей Галактике сосредоточено в звёздах, представляющих собой гигантские плазменные образования различной величены температуры, с различной характеристикой движения.

Возраст звёзд меняется в достаточно большом диапазоне значений : от 15 млрд .лет, соответствующих возрасту Вселенной, до сотен тысяч - самых молодых.

Огромное значение имеет исследование взаимосвязи между звёздами и межзвёздной средой, включая проблему непрерывного образования звёзд из конденсирующейся диффузной материи.

Рождение звёзд происходит в газово-пылевых туманностях под действием гравитационных, магнитных и других сил. Основная эволюция вещества во
Вселенной происходила и происходит в недрах звёзд. Именно там находится тот
«плавильный тигель», который обусловил химическую эволюцию вещества во
Вселенной.

В недрах звёзд при температуре порядка 10 млн.град. ипри очень высокой плотности атомы находятся в ионизированном состоянии : электроны почти полностью или абсолютно все отдалены от своих атомов. Оставшиеся ядра вступают во взаимодействия друг с другом, благодаря чему водород, имеющийся в изобилии в большинстве звёзд, превращаются при участии углерода в гелий.

Огромная энергия, излучаемая звёздами образуется в результате ядерных процессов, происходящих внутри звёзд. Те же силы, которые высвобождаются при взрыве водородной бомбы, обрзуют в нутри звезды энергию, позволяющую ей излучать свет и тепло в течении миллионов и миллиардов лет за счёт превращения водорода в более тяжёлые элементы, и прежде всего в гелий. В итоге на совершающем этапе эволюции звезды превращаются в инертные
(«мертвые»).

Звёзды не существуют изолированно, а образуют систему. Простейшие звёздные системы - так называемые кратные системы состоят из двух, трёх, четырёх, пяти и больше звёзд, обращающихся вокруг общего центра тяжести.
Компоненты некоторых кратных систем окружены общей оболочкой диффузной материи, источником которой, по-видимому, являются сами звёзды, выбрасывающие её в пространство в виде мощного потока газов.

Звёзды объединены также в ещё большие группы - звёздные скопления, которые могут иметь «рассеянную» или «шаровую» структуру. Рассеянные звёздные скопления насчитывают несколько сотен отдельных звёзд, шаровые скопления - многие сотни тысяч.

Ассоциации, или скопления звёзд, также не являются неизменными и вечно существующими. Через определённое кол-во времени, исчисляемое миллионами лет, они рассеиваются силами галактического вращения.

Самая большая трудность возникает при объяснении причин космической эволюции. Если отбросить частности, то можно выделить две основные концепции, объясняющие эволюцию Вселенной : концепцию самоорганизации и концепцию креационизма.