Что входит в состав звёзд

Что входит в состав звёзд

По определению звезда — это гигантский газовый шарообразный объект, который излучает свет и находится в состоянии равновесия благодаря собственной гравитации и давлению внутри него. Как известно, они формируются из газово-пылевой среды под действием гравитационного сжатия. Но что входит в состав звёзд?

Звезда Арктур

Хотя все светила разные, их образуют одни и те же вещества. Итак, химический состав звёзд:

  • водород (73%);
  • гелий (25%);
  • атомы тяжёлых веществ (2%).

Химический состав звезд

Вы когда-нибудь задумывались, из чего состоят звезды? Вы были бы удивлены, узнав их состав — это те самые материалы, из которых сделана вся остальная Вселенная:

  • 73% — водород;
  • 25% — гелий;
  • 2% — остальные элементы.

Вот и все, за исключением некоторых различий в определенных материалах, звезды созданы в значительной степени из одинакового вещества.

Звезды образовывались со времен зарождения Вселенной. Фактически астрономами рассчитано, что каждый год в галактике Млечный Путь формируется 5 новых звезд. Некоторые из них имеют больше тяжелых элементов от предыдущих звезд – металлически богатые, а некоторые содержат меньше – металлически бедные. Но даже так, соотношение элементов остается в равной степени.

Солнце — пример богатой на металл звезды, имеет более высокое количество тяжелых элементов внутри, нежели в среднем среди таких же представителей. И все же, наше светило обладает схожим соотношением долей элементов: 75% водорода, 24% гелия, а остальные — кислород, углерод, азот.

Преобразование водорода в гелий внутри ядра Солнца происходит уже 4,5 миллиарда лет

Вглубь звезды

Но как такая ничтожная часть состава звезды может серьезно изменить ее функционирование? Для человека, в среднем состоящего на 70% из воды, потеря 2% жидкости не страшна — это всего лишь ощущается как сильная жажда и не приводит к необратимым изменениям в организме. Но Вселенная очень чуткая даже к самым малым переменам — будь 50-я часть состава нашего Солнца хоть капельку иной, жизнь в Солнечной системе могла и не образоваться.

Читать еще:  Кометы - Астрономия и Космос

Как это работает? Для начала вспомним одно из главных последствий гравитационных взаимодействий, упоминаемое повсеместно в астрономии — тяжелое стремится к центру. Любая планета служит наглядной моделью этого принципа: самые тяжелые элементы, вроде железа, располагаются в ядре, когда более легкие — снаружи.

То же самое происходит во время образования звезды из рассеянного вещества. В условном стандарте строения звезды гелий образует ядро светила, а из водорода собирается окружающая оболочка. Когда масса гелия переваливает за критическую точку, гравитационные силы сжимают ядро с такой силой, что в прослойках между гелием и водородом в ядре начинается термоядерная реакция.

Строение разных звезд

Именно тогда звезда и зажигается — еще совсем молодая, окутанная водородными облаками, которые со временем улягутся на ее поверхности. Свечение играет важную роль в существовании звезды — именно частицы, пытающиеся вырваться из ядра после термоядерной реакции, удерживают светило от моментального сжатия в нейтронную звезду или черную дыру. Также имеет силу обычная конвекция, перемещение вещества под воздействием температуры — ионизированные накалом у ядра, атомы водорода поднимаются в верхние слои звезды, перемешивая тем самым материю в нем.

Так все же, при чем тут 2% тяжелых веществ в составе звезды? Дело в том, что любой элемент тяжелее гелия — будь то углерод, кислород или металлы — неминуемо окажется в самом центре ядра. Они опускают планку массы, по достижению которой зажигается термоядерная реакция — и чем тяжелее вещества в центре, тем быстрее зажигается ядро. Однако при этом оно будет излучать меньше энергии — размеры эпицентра горения водорода будут скромнее, чем если бы ядро звезды состояло из чистого гелия.

Читать еще:  Межзвездный газ

Астрономию ждала революция

Почти столетие спустя, когда появились соответствующие технологии, астрономы смогли разложить свет звезд, удаленных на десятки, сотни и тысячи световых лет от Земли, определив их химический состав с беспрецедентно высокой точностью. Было установлено, что по сути все звезды имеют одинаковый химический состав, что указывало на однородность Вселенной.

Однако судить о всей Вселенной по звездам Млечного Пути было бы слишком опрометчиво. Астрономы хотели заглянуть дальше, узнать о химии в самых дальних уголках космического пространства. Но как такое возможно? Отдельные звезды с расстояния в миллиарды световых лет неразличимы и не поддаются анализу…

На помощь пришли квазары — активные ядра галактик на начальном этапе развития, в которых сверхмассивная черная дыра поглощает окружающее вещество формируя аккреционный диск.

Важно отметить, что квазары являются одними из самых ярких и наиболее удаленных от Земли объектов.

Свет квазаров проходит через галактики, что создает эффект гравитационного линзирования — гравитация галактики искажает идущий свет, выступая в качестве линзы, которая как бы увеличивает далекий объект для наблюдателя / © ESA

Во второй половине XX века, когда были открыты сотни квазаров, часть из которых оказалась удалена почти на 12,5 миллиарда световых лет (возраст Вселенной 13,8) от Земли, астрономы приступили к спектральному анализу этого древнейшего излучения, которое миллиарды лет мчалось через «черный ящик» Вселенной в сторону Земли.

Это позволило установить, что Вселенная наполнена элементами, о существовании которых мы знаем из периодической системы химических элементов. Бесконечное космическое пространство оказалось фантастически однородным.

Ссылка на основную публикацию
Статьи на тему: