энергию унесло бы излучение. Но на самом деле процесс этот более сложный. В результате сжатия центральные области звезды разогреваются до очень высоких температур. Они расположены очень глубоко и поэтому почти не испытывают влияния охлаждения, которое вызывается излучением с поверхностных слоев. Когда же температура центральной области достигает нескольких милли–5 онов градусов, в ней начинают протекать термоядерные реакции. Они сопровождаются выделением большого количества энергии.
Таким образом, первый период образования звезды — это период сжатия. Он длится до того момента, пока в центральной области звезды не начнут протекать термоядерные реакции. В продолжение периода
Рис. 17. Эволюционные перемещения звезд на диаграмме спектр — светимость в период сжатия
сжатия температура звезды повышается. Поэтому спектральный класс звезды становится более ранним. Что же касается светимости звезды, то в период сжатия ее увеличению будут способствовать увеличение температуры поверхности, а также увеличение прозрачности разогревшегося вещества. Поэтому из звезды будет непосредственно выходить излучение более глубоких и горячих слоев. Но работает и обратный механизм. Уменьшение радиуса звезды будет уменьшать светимость. Специалисты оценили совокупное действие всех механизмов и пришли к заключению, что в период сжатия звезды все же происходит небольшое увеличение светимости звезды. Именно поэтому на диаграмме спектр — светимость эволюция в период сжатия протекает вдоль линий, которые проходят справа налево и немного поднимаются вверх. Это показано на рисунке 17. Различие линий эволюции на диаграмме определяется различием масс газовых облаков, из которых образовались звезды. Чем больше масса, тем больше светимость, тем выше на диаграмме проходит линия эволюции.
Когда период сжатия подходит к концу и внутри звезды начинают протекать температурные реакции, все звезды оказываются на главной последовательности диаграммы спектр — светимость. В термоядерной реакции водород превращается в гелий. При этом четыре протона (четыре ядра атома водорода) образуют ядро атома гелия. Получившийся излишек массы превращается в энергию: примерно 0,007 массы вещества при этой реакции превращается в энергию излучения.
Несложно подсчитать, через какое время наша звезда — Солнце израсходует на излучение всю свою массу. Расчеты дают величину 1011лет. Это сто миллиардов лет.
Сжатие звезды прекращается потому, что от термоядерных реакций поступает энергия, которая противодействует сжатию. Она компенсирует расход энергии на излучение. Пока все будет происходить именно таким образом, звезда будет сохранять постоянными свои основные физические характеристики — радиус, температуру, светимость. Она будет оставаться на диаграмме спектр — светимость на линии главной последовательности. Но через какое-то время водород в центральной части звезды кончится. В результате радиус звезды должен увеличиться, а температура ее уменьшится. Светимость при этом несколько увеличится. Это значит, что звезда начнет смещаться с главной последовательности вправо и вверх. Скорость этого смещения зависит от скорости выгорания водорода, которая, в свою очередь, в очень сильной степени зависит от температуры. Скорость протекания термоядерных реакций приблизительно пропорциональна 15-й степени температуры! Поэтому те звезды, у которых в центральных областях достигается более высокая температура, быстрее сходят с главной последовательности и быстрее перемещаются на диаграмме вправо и вверх. С другой стороны, температура центральных областей выше у звезд с большими массами. В этих звездах сильное поле тяготения и больше потенциальная энергия тяготения. Именно эта энергия превращается при сжатии в тепловую энергию.
По указанным причинам звезды больших масс и больших светимостей сходят с главной последовательности вправо и вверх быстрее. При этом они перемещаются в направлении той части диаграммы, где расположена ветвь гигантов. На рисунке 18 показано, что звезды больших масс и, следо-
Рис. 18. Эволюционные перемещения звезд на диаграмме спектр — светимость после исчерпания водорода в центральных областях
вательно, больших светимостей эволюционируют быстрее, превращаясь в красных гигантов, когда звезды меньших масс еще только немного отошли от линии главной последовательности.
Наступает момент, когда весь водород в звезде-гиганте выгорел. При этом они достигнут стадии красного гиганта. Тогда сжатие их ядра, которое состоит из гелия, приведет к дальнейшему повышению температуры. Она увеличивается до значений более 100 миллионов градусов. Тогда начинается новая термоядерная реакция, в результате которой образуются ядра атома углерода из трех ядер атомов гелия. И эта реакция сопровождается потерей массы и выделением энергии излучения. В результате температура звезды увеличивается. Звезда начинает свое новое перемещение на диаграмме спектр — светимость. Но в этом случае она смещается влево.
ЭЛЛИПТИЧЕСКИЕ ГАЛАКТИКИ
Эллиптические галактики имеют вид гладких эллипсов или кругов. Яркость звезд постепенно уменьшается по мере удаления от центра галактики к периферии. Эллиптические галактики заселены вторым типом звездного населения. Это красные и желтые гиганты, красные и желтые карлики, а также некоторое количество белых звезд. Светимость белых звезд не очень высокая.
В эллиптических галактиках нет бело-голубых сверхгигантов и гигантов. Поэтому эллиптические галактики не имеют структуры. Именно группировки бело-голубых гигантов и сверхгигантов вырисовываются в виде ярких сгустков. Поэтому звездная система с их участием имеет колоритную структурность. Нет в эллиптических галактиках и пыли (в структуре галактик, в которых есть пыль, присутствуют темные полосы).
Раз у эллиптических галактик нет структурных образований, то они не очень сильно отличаются внешне друг от друга. В основном это отличие состоит в том, что разные галактики сжаты больше или меньше. Под сжатием понимают вытянутость эллипса. Ясно, что у круговой галактики сжатие равно нулю. Если же у галактического эллипса большая полуось вдвое больше малой, то показатель сжатия оказывается равным 5, а когда большая ось намного больше малой, показатель сжатия равен 10. Сам показатель сжатия определяется по формуле
Здесь а и b — большая и малая полуоси. Этот показатель предложил использовать известный исследователь Вселенной Хаббл. На основании величины показателя сжатия он предложил все галактики (эллиптические в данном случае) классифицировать по степени их сжатости и округлять этот показатель до целой величины. Галактику эллиптического типа он предложил обозначать буквой Е. Если галактика обозначена Е7, то это значит, что она эллиптическая и что показатель ее сжатия равен 7. Кстати, это самый большой коэффициент сжатости. Галактик с коэффициентом сжатости 8,9 и 10 не наблюдалось.
На рисунках 19–21 показаны галактики NGC 4636, NGC 4406 и NGC 3115. Они относятся к типам Е0, Е3 и Е7 соответственно.
У всех их яркость постепенно убывает по мере удаления от центра галактик. Границы галактик очерчены не четко.
Наблюдая галактику, мы видим только один ее срез, только ее проекцию на плоскость, перпендикулярную лучу зрения. Конечно, галактика не представляет собой эллипс. И если была бы возможность посмотреть на одну и ту же галактику под разными углами, то мы могли бы определить ее полную форму. Но такой возможности у нас нет, мы жестко привязаны к одно-му-единственному месту
