Внутреннее строение звезд

угля и источником его энергии было горение, то для при

поддержании нынешнего уровня излучения энергии Солнце бы полностью сгорело за 5000 лет. Но Солнце светит уже миллиарды лет!
Вопрос об источниках энергии звезд был затронут еще Ньютоном. Он предполагал, что звезды восполняют запас энергии за счет падающих комет.
В 1845г. нем. Физик Роберт Мейер (1814-1878) попытался доказать, что Солнце светит за счет падения на него межзвездного вещества.
1954г. Герман Гельмгольц высказал предположение, что Солнце излучает чась энергии, освобождающейся при его медленном сжатии. Из простых расчетов можно узнать, что Солнце полностью исчезло бы за 23 млн. лет, а это слишком мало. Кстати, этот источник энергии в принципе имеет место до выхода звезд на главную последовательность.

Герман Гельмгольц (1821-1894г.)

1,5 массы Солнца доминирует углеродный цикл (CNO). Реакция (4) самая

медленная – для нее требуется около 1 млн. лет. При этом выделяется чуть меньше энергии, т.к. больше ее уносится нейтрино.
Этот цикл в 1938г. Независимо разработали Ганс Бете и Карл Фридрих фон Вейцзеккер.

заканчивается, при более высоких температурах становятся возможными другие реакции, в

которых синтезируются более тяжелые элементы, вплоть до железа и никеля. Это а-реакции, углеродное горение, кислородное горение, кремниевое горение...








Таким образом, Солнце и планеты образовались из «пепла» давно вспыхнувших сверхновых звезд.

Эддингтона «Внутреннее строение звезд», с которой, можно сказать, началось изучение

внутреннего строения звезд.
Эддингтон сделал предположение о равновесном состоянии звезд главной последовательности, т.е., о равенстве потока энергии, генерируемого в недрах звезды, и энергии, излучаемой с ее поверхности.
Эддингтон не представлял источника этой энергии, но совершенно правильно поместил этот источник в самую горячую часть звезды – ее центр и предположил, что большое время диффузии энергии (миллионы лет) будет выравнивать все изменения, кроме тех, что проявляются вблизи поверхности .

т.е., придя в состояние равноесия, звезда будет иметь строго определенное

строение. В каждой точке звезды должен соблюдаться балланс сил гравитации, теплового давления, давления излучения и др. Также градиент температуры должен быть таким, чтобы тепловой поток наружу строго соответствовал наблюдаемому потоку излучени с поверхности.
Все эти условия можно записать в виде математических уравнений (не менее 7), решение которых возможно только численными методами.

направленная от центра, должна быть равна силе тяготения.
d P/d r

= ρM(r)G/r2 ,
где P-давление, ρ-плотность, M(r) – масса в пределах сферы радиуса r.
Энергетическое равновесие
Прирос светимости за счет источник энергии, содержащихся в слое толщиной dr на расстоянии от центра r, вычисляется по формуле
dL/dr = 4πr2ρε(r) ,
где L-светимость, ε(r) – удельное энерговыделени ядерных реакций.
Тепловое равновесие
Разность температур на внутренних и внешних границах слоя должна быть постоянна, причем, внутренние слои должны быть горячее.

Зона лучистого переноса выделяющейся в ядре энергии внешним слоям звезды.
3.

Зона конвекции (конвективного перемешивания вещества).
4. Гелиевое изотермическое ядро из вырожденного электронного газа.
5. Оболочка из идеального газа.

0,3 солнечной являются полностью конвективными, что связано с их низкими

температурами и высокими значениями коэффициентам поглощения.
Звезды солнечной массы в ядре осуществляется лучистый перенос, тогда как во внешних слоях – конвективный.
Причем, масса конвективной оболочки быстро уменьшается при движении вверх по главной последовательности.

килограммов на кубический сантиметр, а у пульсаров – на несколько

порядков выше.
При таких плотностях поведение резко отличается от поведения идеального газа. Перестает действовать газовый закон Менделеева-Клапейрона – давление уже не зависит от температуры, а определяется только плотностью. Это состояние вырожденного вещества.
Поведение вырожденного газа, состоящего из электронов, протонов и нейтронов, подчиняется квантовым законам, в частонсти, принципу запрета Паули. Он утверждает, что в одном и том же состоянии не может находиться больше двух частиц, причем их спины направленны противоплоожно.
У белых карликов число этих возможных состояний ограничено, сила тяжести пытается втиснуть электроны в уже занятые места. При этом возникает специфическая сила противодействия давлению. При этом, p ~ ρ 5/3.
При этом, электроны имеют высокие скорости движения, а вырожденный газ имеет высокую прозрачность вследствие занятости всех возможных энергетических уровней и невозможности процесса поглощения-переизлучения.

процесс нейтронизации вещества, реакции ρ + e → n +

ν
В в 1934г Фрицем Цвикки и Вальтером Баарде теоретически было предсказано существование нейтронных звезд, равновесие которых поддерживается давлением нейтронного газа.
Масса нейтронной звезды не может быть меньше 0,1M и больше 3M. Плотность в центре нейтронной звезды достигает значений 1015 г/см3 . Температура в недрах такой звезды измеряется сотнями миллионов градусов. Размеры нейтронных звезд не превышают десятков км. Магнитное поле на поверхности нейтронных звезд (в млн. раз больше земного) является источником радиоизлучения.
На поверхности нейтронной звезды вещество должно обладать свойствами твердого тела, т.е., нейтронные звезды окружены твердой корой толщиной несколько сотен метров.

Справочник любителя астрономии – М.УРСС, 2002
М.М.Дагаев, В.М.Чаругин “Астрофизика. Книга

для чтения по астрономии” - М.:Просвещение, 1988г.
А.И.Еремеева, Ф.А. Цицин «История Астрономии» - М.: МГУ, 1989г.
У.Купер, Е.Уокер «Измеряя свет звезд» - М.:Мир, 1994г.
Р.Киппенхан. 100 миллиардов Солнц. Рождение, жизнь и смерть звезд. М.:Мир, 1990г.

Внутреннее строение звезд

Список литературы