Два основных населения, две формы вещества известны нам сейчас в : и межзвездная газопылевая среда. Они находятся в постоянном взаимодействии, постоянно обмениваются веществом и энергией. Большая часть современной астрофизики так или иначе посвящена изучению именно этих процессов. Однако в начале XX века о связи между и межзвездным веществом было известно еще очень мало. В 1916 г. Э. Барнард обнаружил расширяющуюся туманную оболочку, которая образовалась вокруг Новой звезды, вспыхнувшей в созвездии Персея в 1901 г. Это открытие стало одним из первых указаний на возможность обмена веществом между и межзвездной средой. А поскольку примерно в те же годы Дж. Джинс разработал теорию гравитационной неустойчивости разреженной среды и образования из нее , то появились предпосылки для обобщающих взглядов на круговорот космической материи. В 1921 г. немецкий физик В. Нернст (1864-1941) в лекции "Вселенная в свете современных исследований", прочитанной им в Берлинской академии, поставил вопрос о том, возможно ли определенное квазистационарное состояние , при котором в процессе разрушения одних высвобождается столько же вещества, сколько его тратится на формирование других, образующихся в это же время? Разумеется, нынешние астрономы ответят на такой вопрос отрицательно, ибо хорошо известно, что из круговорота вещества в постоянно выпадают неразрушающиеся остатки звездной эволюции: , , , а также объекты субзвездной массы, например, . Да и химическая эволюция Галактики вследствие термоядерных реакций идет в одном направлении - от простых элементов к сложным. Поэтому стационарное состояние в целом недостижимо. Однако, если сформулировать тот же вопрос по отношению только к межзвездной среде, то не исключено, что она уже длительное время пребывает в квазистационарном состоянии. Действительно, существуют указания на то, что уменьшение массы газа в процессе звездообразования и изменение его химического состава в результате выброса тяжелых элементов проэволюционировавшими почти в точности компенсируется аккрецией на чистого водородо-гелиевого межгалактического газа. Вероятно, именно поэтому в течение последних нескольких миллиардов лет звезды в образуются почти в постоянном темпе и с неизменным химическим составом. Давайте познакомимся с этими процессами подробнее. В том, что в межзвездной среде поддерживается относительный баланс вещества, нас убедит простой расчет. Вся совокупность наблюдательных данных указывает, что полная масса межзвездной среды в Галактике составляет около 8g109 MH. В то же время, как мы знаем, ежегодно в звезды превращается около 4 MH диффузного вещества. Расходуя межзвездную среду с такой скоростью, полностью лишилась бы ее за 2 млрд лет. Но возраст нашей звездной системы никак не меньше, чем 10 млрд лет. Значит, либо запасы межзвездной среды стремительно подходят к концу (а в это трудно поверить, поскольку вокруг нас много подобных галактик), либо имеются источники ее пополнения. Такие источники действительно существуют. Расчеты эволюции одиночных звезд показывают, что с начальной массой менее 9 MH в конце эволюции превращаются в с массой меньше чандрасекаровского предела (1,4 МH). Точнее говоря, в белые карлики превращаются проэволюционировавшие ядра звезд, лишенные водорода и в значительной степени - гелия. У звезд с начальными массами 1, 5 и 9 MH массы ядер составляют, соответственно, 0,6; 0,85 и 1,1 MH. Остальное вещество, т. е. богатые водородом оболочки звезд сбрасываются ими на стадии красного гиганта в виде мощного звездного ветра и некоторое время наблюдаются как планетарные туманности. Как видно из табл. 1, это один из важнейших источников поступления газа в межзвездную среду. Масса выброшенного вещества от взрыва Новой невелика - десятитысячные доли массы , и несмотря на то, что в Галактике ежегодно вспыхивает более 100 Новых, все вместе они выбрасывают в пространство сравнительно небольшое количество газа. Немного газа поставляют и Сверхновые, но это очень ценный газ: он обогащен продуктами ядерного синтеза - тяжелыми элементами, из которых формируются твердые пылинки, , и живое вещество на них. Таблица 1Источники межзвездного вещества Источники вещества Темп потери вещества,МH в год Количество в Галактике Общая потеря массы,MH в год 3‡10-5 103 0,03 Вспыхивающие звезды 10-12 1011 0,1 Звезды типа Т Тельца 10-8 106 0,01 Звезды типа U Близнецов 2‡10-9 107 0,02 Звезды спектрального типа O,В 2‡10-6 105 0,2 Звезды спектрального типа M I 4‡10-6 2‡104 0,08 Звезды спектрального типа M II 4‡10-7 4‡105 0,16 Звезды спектрального типа M III 10-8 106 0,01 Планетарные туманности 10-5 3‡104 0,3 Новые (одна вспышка) 10-4 100 в год 0,01 Сверхновые (одна вспышка) 0,5 1 в 30 лет 0,02 Аккреция из межгалактического пространства - - 0,2 1 (?) главной последовательности, вообще говоря, неохотно расстаются со своим веществом. Пример тому , которое в виде солнечного ветра ежегодно теряет около 10 13 МH. Однако подобные звезды-карлики "берут числом": их ежегодный вклад в межзвездную среду вполне заметен. Горячие массивные спектральных классов О и В на главной последовательности теряют газ очень интенсивно, но их в сравнительно немного, поэтому их суммарный вклад довольно скромен. Приближаясь к концу эволюции, все звезды становятся активными поставщиками газа. Наиболее массивные из них превращаются в (М >~ 25 МH); их мощный звездный ветер развивает скорость более 2000 км/с. Звез
Круговорот вещества в Галактике
Космический горизонт - Круговорот вещества в Галактике
Комментариев нет:
Отправить комментарий