Номер 2, страница 256 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Вопросы. § 69. Эволюция звёзд. Глава 9. Эволюция Вселенной - номер 2, страница 256.

2. При каком условии и в какой последовательности звезда превращается в белый карлик?

Превращение звезды в белый карлик — это финальный этап эволюции для звезд определенного типа. Этот процесс определяется начальной массой звезды и проходит через ряд последовательных стадий.

При каком условии звезда превращается в белый карлик

Главное условие, определяющее, станет ли звезда белым карликом, — это ее начальная масса на стадии формирования. Этот эволюционный путь характерен для звезд малой и средней массы, которые составляют абсолютное большинство в нашей Галактике.

Масса звезды должна находиться в диапазоне приблизительно от $0.08$ до $8$ масс Солнца ($M_\odot$).

• Если масса протозвезды меньше $0.08 M_\odot$, температура и давление в ее ядре никогда не достигнут значений, необходимых для запуска устойчивых термоядерных реакций синтеза водорода. Такой объект называется коричневым карликом.
• Если начальная масса звезды превышает $8 M_\odot$ (по некоторым оценкам, до $10.5 M_\odot$), ее жизненный путь завершается гораздо более драматично — вспышкой сверхновой. В результате такой вспышки остается либо нейтронная звезда, либо черная дыра.

Наше Солнце, имея массу $1 M_\odot$, также завершит свою эволюцию, превратившись в белый карлик.

Ответ: Звезда превращается в белый карлик, если ее начальная масса находится в пределах от $0.08$ до $8$ масс Солнца.

В какой последовательности звезда превращается в белый карлик

Эволюция звезды от главной последовательности до белого карлика включает следующие этапы:

1. Звезда главной последовательности. На этой самой продолжительной стадии своей жизни звезда стабильно сжигает водород в своем ядре, превращая его в гелий. Внешнее давление, создаваемое термоядерными реакциями, уравновешивает внутреннее гравитационное сжатие.
2. Стадия красного гиганта. Когда водород в ядре заканчивается, термоядерный синтез в нем прекращается. Гравитация начинает сжимать теперь уже гелиевое ядро. Это сжатие разогревает ядро и окружающий его слой водорода, в котором начинается новая, более интенсивная термоядерная реакция. Выделяющаяся энергия заставляет внешние слои звезды сильно расширяться и остывать. Звезда превращается в красного гиганта.
3. Горение гелия в ядре. Сжатие ядра продолжается до тех пор, пока температура и плотность в нем не достигнут значений, достаточных для запуска синтеза гелия в углерод и кислород. Этот процесс стабилизирует звезду на некоторое время.
4. Стадия асимптотической ветви гигантов (АВГ). Когда и гелий в ядре исчерпывается, ядро, состоящее теперь из углерода и кислорода, снова начинает сжиматься. Вокруг ядра образуются два "горящих" слоя: внутренний, где гелий превращается в углерод, и внешний, где водород превращается в гелий. Звезда еще больше увеличивается в размерах, ее светимость растет, а структура становится нестабильной.
5. Образование планетарной туманности. На стадии АВГ звезда начинает сильно пульсировать и интенсивно терять вещество. В итоге она сбрасывает свои внешние газовые оболочки в окружающее пространство. Эти оболочки ионизируются горячим излучением оставшегося ядра и начинают светиться, образуя объект, называемый планетарной туманностью.
6. Формирование белого карлика. После того как внешние слои сброшены, от звезды остается только ее бывшее ядро — очень горячий, компактный и чрезвычайно плотный объект. Это и есть белый карлик. Он состоит в основном из углерода и кислорода, а от дальнейшего сжатия под действием гравитации его удерживает давление вырожденного электронного газа. Белый карлик больше не производит энергию и лишь медленно остывает, излучая накопленное тепло в течение миллиардов лет.

Ответ: Последовательность превращения звезды в белый карлик: звезда главной последовательности → красный гигант → горение гелия в ядре → звезда асимптотической ветви гигантов → сброс оболочки (планетарная туманность) → формирование белого карлика.