Во-первых, моя теория объяснила стабильность звёзд в протон-протонном цикле. Во время стадии главной последовательности, которая занимает около 90%
срока жизни звезды, в её ядре идут именно эти реакции.
В звёздах более тяжёлых чем Солнце сгорание водорода происходит в CNO-цикле, в котором все быстро протекающие реакции также идут с участием электронно-позитронного диполя.
Оставшиеся 10% срока жизни звезды, в ней идут реакции ядерного горения гелия. После сгорания гелия начинается ядерное горение углерода, неона, кислорода и, наконец, кремния — в этих реакциях синтезируются различные элементы вплоть до железного пика, самый тяжёлый из которых — цинк. Так вот, все эти реакции нестабильны, а звёзды называются цефеидами.
Тему про цефеиды уже открывали. Но она просто дала информацию из Википедии и тут же закончилась ввиду отсутствия новизны. А на самом деле решение этой задачи станет ещё одним грандиозным триумфом моей теории. Дело в том, что причина пульсаций может быть объяснена только моей теорией Всего.
Однако, для начала следует привести боле обширную информацию из Википедии.
== Физика явления ==
=== Механизм пульсаций ===
Обычно звёзды находятся в термодинамическом равновесии, то есть внутреннее давление газа в звезде и её собственный вес уравновешены. Если оно нарушается, в частности, звезда расширяется или сжимается, она стремится вернуться в состояние равновесия и в ней начинаются колебания. Период таких колебаний — собственный период , связан со средней плотностью звезды следующим образом:
где — гравитационная постоянная. Например, для Солнца, имеющего среднюю плотность 1,4 г/см, период будет составлять немногим меньше часа. Возможность таких пульсаций предсказал в 1879 году немецкий физик Август Риттер, а в 1894 году Аристарх Белопольский обнаружил изменения лучевой скорости цефеид. Изначально предполагалось, что эти изменения вызваны наличием невидимых массивных спутников, но потом выяснилось, что они объясняются радиальными пульсациями.
Если обычная звезда по каким-то причинам потеряет равновесие, то она начнёт колебаться, но эти колебания быстро затухнут. Наблюдения пульсирующих переменных, в частности, цефеид, показывают, что их колебания не затухают, а значит, они должны иметь какой-то источник энергии. В 1917 году Артур Эддингтон выдвинул гипотезу, которая объясняла, откуда берётся энергия, — источник энергии в ней носит название «каппа-механизм» или «клапан Эддингтона» и схож с тепловым двигателем. Это предположение подтвердилось в 1953 году, когда Сергей Жевакин обнаружил в спектрах цефеид линии ионизованного гелия — именно он играл роль клапана в гипотезе Эддингтона.
Сам механизм заключается в следующем: в цефеидах имеется слой ионизованного гелия толщиной в 1–2% радиуса звезды. He III (дважды ионизованный гелий) менее прозрачен, чем He II (однократно ионизованный гелий), и чем больше температура, тем бо́льшая часть гелия становится дважды ионизованной. Из-за этого слой гелия становится менее прозрачным, он начинает задерживать энергию и при этом нагреваться, из-за чего звезда расширяется. При расширении температура слоя гелия снова падает, происходит частичная рекомбинация He III и превращение его в He II, и он становится более прозрачным, пропуская лучистую энергию во внешние слои. Из-за этого давление во внутренних слоях звезды падает, под действием силы тяжести звезда опять сжимается, и процесс повторяется. У звёзд с разными массами различаются распределения температур в недрах, и чем массивнее звезда, тем ближе к поверхности достигается необходимая для реализации описываемого процесса температура, составляющая 35000–55000 K.
Колебания могут продолжаться только в том случае, если их период совпадает с собственным периодом колебаний звезды. При увеличении массы уменьшается плотность звезды и увеличивается период колебаний и светимость, чем и вызвана наблюдаемая зависимость период — светимость.
Каппа-механизм является основной причиной пульсаций, но есть ещё две второстепенных. Суть первой из них состоит в том, что слой ионизованного гелия имеет более низкую температуру, чем соседние слои, из-за чего часть энергии переходит к нему, усиливая каппа-механизм, — это явление носит название гамма-механизма. Второй носит название r-механизма или радиус-механизма и заключается в том, что при сжатии звезды уменьшается её площадь, с которой излучается энергия. Плотность энергии внутри звезды возрастает, что приводит к расширению оболочек.
=== Цефеиды как стадия эволюции ===
В ходе эволюции звёзды меняют свои параметры, равно как и положение на диаграмме Герцшпрунга — Рассела. Когда в недрах звёзд в результате синтеза заканчивается водород, они начинают увеличиваться в размерах и охлаждаться, сходя с главной последовательности и переходя на стадию субгигантов. В это время массивные звёзды могут перейти полосу нестабильности и на время стать цефеидами — на этой стадии такой переход занимает 20–40 лет, что очень мало по астрономическим меркам. После этого звезда переходит на ветвь красных гигантов, и, если её масса достаточно велика, то гелий в ней вступает в термоядерную реакцию постепенно, из-за чего звезда переходит на так называемую голубую петлю. В зависимости от массы, звезда на голубой петле может пересечь полосу нестабильности до двух раз и находиться на ней значительно дольше, чем при первом прохождении. В некоторых случаях звезда может дважды пройти голубую петлю, и, соответственно, переходов полосы нестабильности на этой стадии будет четыре.
Цефеиды II типа — маломассивные звёзды, которые эволюционируют иным образом. Среди них выделяется три подкласса, которые соответствуют различным стадиям эволюции звёзд. После того, как в ядре маломассивной звезды загорается гелий, она переходит на горизонтальную ветвь — светимости звёзд на ней практически одинаковы, а температуры зависят от массы и металличности. Горизонтальная ветвь пересекается с полосой нестабильности, и звёзды на пересечении этих двух областей пульсируют — они известны как переменные типа RR Лиры. Однако если звезда попадёт на высокотемпературную часть горизонтальной ветви, то пульсировать она в это время не будет. Когда в её ядре закончится гелий, она начнёт расширяться и охлаждаться, попадёт на асимптотическую ветвь гигантов, в некоторый момент окажется на полосе нестабильности и начнёт пульсировать — в таком случае звёзда станет переменной типа BL Геркулеса.
Если же звезда попадает на низкотемпературную часть горизонтальной ветви, то асимптотическая ветвь гигантов не пересекается с полосой нестабильности. Однако у звёзд в конце асимптотической ветви гигантов может происходить смена слоевого водородного источника на гелиевый и обратно, из-за чего температура звезды может ненадолго повышаться, а сама звезда — проходить голубую петлю. Если звезда при этом переходит полосу нестабильности и начинает пульсировать, то она становится переменной типа W Девы.
После окончания асимптотической ветви гигантов маломассивные звёзды сбрасывают оболочку и становятся белыми карликами, но перед этим температура их поверхности увеличивается, что также приводит к проходу звездой полосы нестабильности. Звёзды, проходящие полосу на этой стадии, становятся переменными типа RV Тельца.
Период звезды связан не только со светимостью, но и с положением её на полосе нестабильности: при равных светимостях более холодная звезда будет иметь больший период пульсаций, чем более горячая. Из-за того, что переход полосы нестабильности во время стадии субгигантов по астрономическим меркам идёт очень быстро, многолетние систематические наблюдения позволяют зарегистрировать изменения периодов цефеид. Увеличение периода означает, что температура фотосферы уменьшается и звезда на диаграмме движется вправо, а уменьшение периода — увеличение температуры фотосферы и движение влево.
==== Распределение цефеид по периодам ====
В Млечном Пути наиболее распространены классические цефеиды с периодом пульсаций около 5 суток. При этом в Большом и Малом Магеллановых Облаках пиковые периоды составляют, соответственно, 3,2 и 1,6 суток. Такое различие связано с тем, что металличности этих спутников меньше, чем у Млечного Пути, соответственно, в 2,2 и в 4,8 раз.
От массы звезды и от содержания тяжёлых элементов зависит максимальная температура, которая будет достигнута на голубой петле — чем больше масса и чем меньше металличность, тем больше будет максимальная температура, а от неё зависит, попадёт ли звезда на голубой петле на полосу нестабильности. Чем меньше металличность галактики, тем меньше минимальная масса звёзд, которые смогут стать цефеидами. Так как период цефеиды зависит от её массы, то минимальный период также зависит от металличности. В то же время, больше всего распространены маломассивные звёзды, поэтому цефеиды с минимальным периодом будут наиболее многочисленны.
К сожалению, изложенное выше не просто морально устарело, а стало полностью ошибочным.
Например, в той же Википедии есть оценка времени лучистого переноса. Лучистый перенос энергии происходит главным образом с помощью излучения и поглощения фотонов. При этом направление каждого конкретного фотона, излучённого слоем плазмы, никак не зависит от того, какие фотоны плазмой поглощались, поэтому он может как проникнуть в следующий слой плазмы в лучистой зоне, так и переместиться назад, в нижние слои. Из-за этого промежуток времени, за который многократно переизлучённый фотон (изначально возникший в ядре) достигает конвективной зоны, согласно современным моделям, может лежать в пределах от 10 тысяч до 170 тысяч лет (иногда встречающаяся цифра в миллионы лет считается завышенной).
Таким образом, никакое изменение прозрачности слоя гелия не приведёт к быстрому разогреву звезды. Эддингтон просто не знал об этом. А вот моя теория как раз и объясняет механизм колебаний.
При сходе звезды с главной последовательности она становится нестабильной и существенно разогревается. При этом вся центральная часть звезды, заполненная He II (однократно ионизованный гелий), превращается в He III (дважды ионизованный гелий). В результате этого этот объём звезды превращается в тёмную материю и прекращает участвовать в гравитации. В результате звезда практически мгновенно начинает расширяться, а температура её фотосферы уменьшаться. Соответственно, уменьшается и светимость. Учитывая, что уменьшение гравитации действует по всему объёму звезды, то происходит расширение и слоя He III. В результате падает и его ионизация до уровня He II. Следствием этого является восстановление гравитации центрального объёма звезды, а процесс расширения меняется на процесс сжатия.
Нет никаких сомнений, что это грандиозный триумф моей теории.
Сразу скажу, что я мог опустить некоторые моменты. Пожалуйста, задавайте вопросы о теории Всего.
Для неё нет преград ни в море ни на суше, ей не страшны, ни льды, ни облака.
- Код ссылки на тему, для размещения на персональном сайте | Показать
