БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (ЗВ)

Химический состав вещества недр З. на ранних стадиях их развития сходен с химическим составом звёздных атмосфер (см. Атмосферы звёзд ), который определяется из спектроскопических наблюдений (диффузионное разделение может произойти лишь за время, значительно превосходящее время жизни З.). С течением времени ядерные реакции изменяют химический состав звёздных недр и внутреннее строение З. меняется.

Источники звёздной энергии и эволюция звёзд.Основным источником энергии З. являются термоядерные реакции, при которых из лёгких ядер образуются более тяжёлые; чаще всего это — превращение водорода в гелий. В З. с массой, меньшей двух солнечных, оно происходит главным образом путём соединения двух протонов в ядро дейтерия (лишний заряд уносится рождающимся позитроном), затем превращением дейтерия в изотоп He 3 путём захвата протона и, наконец, превращением двух ядер He 3 в He 4 и два протона. В более массивных З. преобладает углеродно-азотная циклическая реакция: углерод захватывает последовательно 4 протона, выделяя попутно два позитрона, превращается сначала в азот, затем распадается на гелий и углерод. Окончательным результатом обеих реакций является синтез ядра гелия из четырёх ядер водорода с выделением энергии: ядра азота и углерода в углеродно-азотной реакции играют лишь роль катализатора. Для сближения ядер на такое расстояние, когда может произойти захват, нужно преодолеть электростатическое отталкивание, поэтому реакции могут идти только при температурах, превышающих 10 7градусов. Такие температуры встречаются в самых центральных частях З. В З. малых масс, где температура в центре недостаточна для термоядерных реакций, источником энергии служит гравитационное сжатие З.

Зная процессы передачи и выделения тепла, можно решить систему уравнений механического и теплового равновесия и рассчитать внутреннее строение З., имеющей данную массу. При этом вычисляются также радиус и светимость З., которые являются функцией массы. Полученные таким путём теоретические зависимости могут быть сопоставлены с диаграммами «масса — светимость» и «масса — радиус», составленными по наблюдениям З. Для З. главной последовательности результаты наблюдений согласуются с теорией. З. др. последовательностей теоретическим зависимостям не удовлетворяют. Причина появления др. последовательностей заключается в изменении химического состава недр З. в процессе эволюции. Превращение водорода в гелий увеличивает молекулярный вес газа, вследствие чего ядро сжимается, температура его растет, а соседний с ядром газ нормального состава расширяется. З. становится гигантом, причём на диаграмме Герцшпрунга — Ресселла она перемещается по одной из линий, называемых эволюционными треками. Иногда треки имеют сложный вид; перемещаясь по ним, З. несколько раз переходит от одного края диаграммы к другому и обратно. После расширения, а затем рассеяния оболочки З. становится белым карликом.

У массивных З. ядро в конце эволюции неустойчиво, радиус его уменьшается приблизительно до 10 км, и З. превращается в нейтронную (состоит из нейтронов, а не из ядер и электронов, как обычные З.). Нейтронные З. имеют сильное магнитное поле и быстро вращаются. Это приводит к наблюдаемым всплескам радиоизлучения, а иногда к всплескам также и оптических и рентгеновского излучений. Такие объекты называются пульсарами. При ещё больших массах происходит коллапс — неограниченное падение вещества к центру со скоростью, близкой к скорости света. Часть гравитационной энергии сжатия производит выброс оболочки со скоростью до 7000 км/сек. При этом З. превращается в сверхновую З., её излучение увеличивается до нескольких млрд. светимостей Солнца, а затем постепенно, в течение ряда месяцев угасает. О происхождении и эволюции З. см. также в ст. Космогония .

Двойные звёзды.Большая часть З. входит в состав двойных или кратных звёздных систем (см. Двойные звёзды ). Если компоненты двойных З. расположены достаточно далеко друг от друга, они видны отдельно. Это т. н. визуально-двойные З. Иногда один, более слабый, компонент не виден, и двойственность обнаруживается по непрямолинейному движению более яркой З. Чаще же всего двойные З. распознаются по периодическому расщеплению линий в спектре (спектрально-двойные З.) или по характерным изменениям блеска (затменно-двойные З.). Большая часть двойных З. образует тесные пары. На эволюцию компонентов таких З. существенное влияние оказывают взаимные приливные возмущения. Если один из компонентов З. вздувается в процессе эволюции, то при некоторых условиях из точки её поверхности, обращенной к др. компоненту, начинается истечение газа. Газ образует потоки вокруг второго компонента и частично попадает на него. В результате первый компонент может потерять большую часть массы и превратиться в субгиганта или даже в белого карлика. Второй же компонент приобретает часть потерянной массы и соответственно увеличивает светимость. Поскольку эта масса может включать газ не только из атмосферы, но и из глубоких слоев, близких к ядру первого компонента, в двойной З. могут наблюдаться аномалии химического состава. Однако эти аномалии касаются только лёгких элементов, т.к. тяжёлые элементы в гигантах не образуются. Они появляются при взрывах сверхновых З., когда выделяется много нейтронов, которые захватываются ядрами атомов и увеличивают их вес.

Пекулярные и магнитные звёзды.Аномалии химического состава, причём различные в разных местах поверхности З., особенно часто наблюдаются у т. н. магнитных звёзд. Эти З., спектральный класс которых близок к АО, имеют на поверхности магнитные поля с очень высокой напряжённостью (до 10 000 гаусс и больше). Напряжённость поля периодически меняется со средним периодом от 4 до 9 сут, причём часто изменяется и знак напряжённости. С этим же периодом обычно меняется и характер спектра, как если бы менялся химический состав З. Такие изменения могут быть объяснены вращением З., имеющей два или несколько магнитных полюсов, не совпадающих с полюсом вращения. Изменения химического состава при этом объясняются тем, что на магнитном полюсе сосредоточено больше одних элементов, а на магнитном экваторе — других. У разных пекулярных (особых) З., характеризующихся наиболее существенными особенностями химического состава, аномалии могут быть разными: чаще всего наблюдается большой избыток отдельных элементов типа Si, Mg, Cr, Eu, Mn и некоторых др. и недостаток Не. Появление этих аномалий обусловлено, по-видимому, тем, что сильное магнитное поле подавляет конвекцию. При отсутствии перемешивания происходит медленная диффузия элементов под действием силы тяжести и давления радиации. Одни элементы опускаются вниз, другие поднимаются вверх, в результате чего на поверхности наблюдается недостаток первых и избыток вторых. Магнитные З. вращаются медленнее, чем нормальные З. того же класса. Это является результатом того, что магнитное поле тормозило вращение сжимающегося сгустка вещества, из которого впоследствии сформировалась З.