Звезды имеют жизненный цикл, охватывающий от нескольких миллионов до триллионов лет. Они рождаются, претерпевают изменения с течением времени и, наконец, встречают свой конец, когда заканчивается топливо и превращаются в очень плотное оставшееся тело. Сгоревшая звезда могла быть белый Гном или нейтронная звезда или черная дыра в зависимости от первоначальной массы звезды.
Жизнь звезда начинается в большом межзвездные облака газа и пыли в галактика со слипанием газов из-за низкой температуры в карманы высокой плотности. Комки постепенно собирают все больше и больше вещества и растут. В какой-то момент сгустки разрушаются из-за возросшей гравитационной силы. Трение во время коллапса нагревает материю и рождается молодая звезда. Это протозвездная стадия в звездном жизненном цикле.
Коллапс под действием силы тяжести продолжается и дальше. В результате температура и давление в ядре продолжают расти. Спустя миллионы лет температура и давление в ядре протозвезды становятся достаточно высокими, чтобы позволить ядрам водорода слиться. Ядерный синтез высвобождает огромное количество энергии, которая нагревает вещество настолько, что предотвращает дальнейшее коллапс под действием силы тяжести. Этот этап, когда стабильно происходит ядерный синтез (а выделяющаяся энергия достаточно нагревает вещество, чтобы предотвратить гравитационный коллапс), является основным этапом и самой продолжительной фазой в жизни звезды. Звезды на этой стадии называются «звездами главной последовательности», а стадия называется «звездами главной последовательности».этап основной последовательности’. Водород является основным топливом звезды. Скорость расхода топлива зависит от массы звезды. Массивная звезда будет потреблять топливо с большей скоростью, чтобы высвободить достаточно энергии и предотвратить ее коллапс под действием силы тяжести.
Когда топливо заканчивается, ядерный синтез прекращается, и нет энергии для нагрева материалов, чтобы уравновесить силу гравитации, и ядро разрушается под действием силы тяжести, оставляя после себя компактный остаток. Это конец звезды. Мертвая звезда становится либо белым карликом, либо нейтронной звездой, либо черная дыра в зависимости от массы исходной звезды.
Когда масса исходной звезды меньше 8 масс Солнца (<8 M⦿), он становится белый Гном. Мертвая звезда становится нейтронной звездой, когда масса исходной звезды составляет от 8 до 20 солнечных масс (8 M⦿ < М < 20 М⦿), а звезды тяжелее 20 солнечных масс (>20 M⦿) становиться черных дыр когда топливо кончится.
Коричневые карлики (BDs)
Звезды достигают «стадии ядерного синтеза» или «стадии основной последовательности» в своем жизненном цикле. Что, если небесный объект формируется как звезда, но не достигает этой стадии?
Коричневые карлики начинаются как звезды, становятся достаточно плотными, чтобы коллапсировать под действием гравитации, но их ядро никогда не становится достаточно плотным и горячим, чтобы инициировать ядерный синтез, поэтому никогда не становятся настоящей звездой. Эти объекты по своим характеристикам схожи как со звездами, так и с планеты.
Черные карлики меньше звезд, но все же намного крупнее звезд. планеты. Некоторые более мелкие по размеру сравнимы с планеты. Самый маленький из известных объектов примерно в семь раз больше Юпитера.
Черные карлики важны для модели звездообразования в межзвездных облаках газа и пыли. Предпринимаются попытки определить мельчайшие тела, формирующиеся звездообразно.
Самый маленький коричневый карлик
Недавно исследователи обследовали центр звездообразующего скопления IC 348, расположенного на расстоянии около 1,000 световых лет, с помощью телескопа Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST). На основе фотометрии объектов команда определила трех кандидатов в черные карлики. Один из них всего в три-четыре раза превышает массу Юпитера, что делает его самым маленьким из известных на сегодняшний день черных карликов.
Черный карлик, масса которого в три раза больше Юпитера, будет в 300 раз меньше Солнца. Трудно объяснить, как такой маленький черный карлик мог образоваться в форме звезды, поскольку небольшое межзвездное облако обычно не коллапсирует и дает начало черному карлику из-за своей слабой гравитации. Таким образом, такой маленький черный карлик бросает вызов современным моделям звездообразования.
Ссылки:
- Лухман К.Л., и др. 2023. Обзор JWST коричневых карликов планетарной массы в IC 348. Астрономический журнал, том 167, номер 1. Опубликовано 13 декабря 2023 года. DOI: https://doi.org/10.3847/1538-3881/ad00b7
- Уэбб НАСА идентифицировал мельчайшего свободно плавающего коричневого карлика. Опубликовано 13 декабря 2023 г. Доступно по адресу: https://www.nasa.gov/missions/webb/nasas-webb-identifies-tiniest-free-floating-brown-dwarf/
