Файл: Шама Д.В. Современная космология.pdf

Э в о л ю ц и я звезд

Что произойдет со звездой, если весь водород в цент­ ральной наиболее горячей области превратится в гелий? Этот вопрос особенно важен для звезд, более массивных, чем Солнце, так как они расходуют свое ядерное горю­ чее относительно более высокими темпами. Как мы ви­ дели, если скорость выделения энергии станет слишком низкой, звезда должна сначала охладиться, а затем сжаться и снова нагреться. Сжатие и нагрев продолжа­ лись бы неограниченно долго, если только не начнется новая цепочка ядерных реакции, сопровождающихся вы­ делением энергии. Такие реакции действительно суще­ ствуют. Когда температура в центре звезды достигнет сотен миллионов градусов, начинается бурное горение гелия; конечным продуктом в этом случае будет в основ­ ном углерод. Когда гелий будет израсходован, звезда снова сжимается; правда, эти поздние стадии звездной эволюции изучены гораздо хуже, чем более ранние. Повидимому, во многих случаях звезда не будет эволюцио­

часть звезды взрывается и некоторое время может све­ тить ярче целой галактики, в которой она находится. Знаменитая Крабовидиая туманность (рис. 2) представ­ ляет собой остаток такого взрыва, который был отмечен

пример гигантского небесного взрыва. Теперь известно, что такие взрывы в масштабах, более грандиозных, не­

Конечные стадии звездной эволюции наступают тогда, когда в звезде не остается больше «легковоспламеняю­ щегося» ядерного горючего. Если звезда много массив­ ней Солнца, то она продолжает сжиматься. В отсутствие взрывных процессов сжатие будет продолжаться до тех пор, пока собственная гравитация звезды не станет на­ столько сильной, что ее поведение уже не будет описы­ ваться ньютоновской теорией тяготения. Большинство

физиков считают, что в этом случае следует использовать общую теорию относительности Эйнштейна, хотя пред­

нашел бы, что звезде требуется бесконечное время, чтобы сжаться до некоторого критического радиуса. Этот так

массы Солнца радиус Шварцшильда будет 15 км, а плот­

нии называется нейтронной звездой. В действительности внешний наблюдатель никогда не увидел бы, как звезда достигла своего шварцшильдовского радиуса, потому что гравитационное поле на поверхности такой звезды столь интенсивно, что из-за гравитационного красного смеще­ ния **) ее излучение будет слишком слабым, чтобы его можно было обнаружить. Неудачник, угодивший на коллапсирующую звезду, увидел бы, как он пересек сферу Шварцшильда и попал внутрь области со столь высокой плотностью вещества, с какой современной физике, по-

**) О гравитационном (эйнштейновском) красном смещении рассказано в гл. 5 книги «Физические принципы общей теории от­ носительности».

***) Это квантовомеханический эффект, который является след­ ствием принципа запрета Паули.

20 Г Л А В А I

к а р л и к а м и . Они имеют радиус всего около 0,01 солнеч­ ного, а массу порядка солнечной; следовательно, плот­ ность этих звезд составляет 106 г/см3 . Такая колоссаль­ ная плотность и является причиной того, что становится существенным принцип Паули . О веществе в таком со­ стоянии говорят, что оно в ы р о ж д е н о * ) .

Теоретически возможно состояние с еще более высо­ кой плотностью, при котором звезда в стационарном со­

вала бы, если бы ее масса была меньше нескольких масс Солнца. В этом случае давление, противодействующее силе гравитации, определялось бы вырожденными нейт­ ронами, а не электронами, как в белом карлике. Если бы такие нейтронные звезды существовали, то из-за малой площади поверхности их оптическое излучение было бы слишком слабым, чтобы его можно было зарегистриро­ вать. Д о недавнего времени думали, что нейтронную звезду (если только она не является невидимой компо­ нентой двойной системы) можно обнаружить единствен­ ным способом — по ее рентгеновскому излучению, если температура поверхности достаточно высока (Т ~ 107 К ) , чтобы испускать заметный поток рентгеновских лучей. Однако, хотя к настоящему времени известно несколько

ствие частиц, возникающее при очень больших плотностях или очень низких температурах. — Прим. ред.

**) Наблюдательные данные, полученные в самое последнее время (см. примечание на стр. 46), показывают, что рентгеновское излучение в некоторых случаях действительно связано с нейтронны­ ми звездами, причем как с одиночными, так и с находящимися в двойных системах; таким образом, обе указанные автором возмож­ ности реализуются в действительности. — Прим. ред.

***) Перевод этой статьи см. в сборнике «Пульсары», изд-во «Мир», М., 1971, стр. 27. — Прим. ред.