Номер 2, страница 288 - гдз по физике 9 класс учебник Громов, Родина

Глава 8. Строение и эволюция Вселенной. Параграф 70. Рождение и эволюция Вселенной. Вспомните - номер 2, страница 288.

Условие.

Как образуются звёзды?

Решение.

Звёзды рождаются внутри гигантских, холодных и плотных облаков межзвёздного газа и пыли, называемых молекулярными облаками. Эти облака состоят в основном из молекулярного водорода ($H_2$) и гелия, с небольшой примесью более тяжёлых элементов и пыли.

Процесс звездообразования проходит через несколько ключевых стадий:

1. Гравитационный коллапс и фрагментация

Процесс начинается, когда некоторая область внутри молекулярного облака становится гравитационно неустойчивой и начинает сжиматься под действием собственной гравитации. Этот процесс может быть спровоцирован внешним воздействием, например, ударной волной от взрыва сверхновой или столкновением галактик. Условие для начала коллапса описывается критерием Джинса: облако начнёт сжиматься, если его масса превышает так называемую массу Джинса $M_J$:

$M_J \approx \left(\frac{5kT}{G\mu m_H}\right)^{3/2} \left(\frac{3}{4\pi\rho_0}\right)^{1/2}$

где $\text{k}$ — постоянная Больцмана, $\text{T}$ — температура газа, $\text{G}$ — гравитационная постоянная, $\mu$ — средняя молекулярная масса, $m_H$ — масса атома водорода, а $\rho_0$ — начальная плотность газа. По мере сжатия облако обычно фрагментируется на более мелкие и плотные сгустки, каждый из которых может стать зародышем будущей звезды.

2. Формирование протозвезды

В центре каждого сжимающегося сгустка формируется плотное горячее ядро — протозвезда. Гравитационная потенциальная энергия падающего на ядро вещества превращается в тепловую, разогревая протозвезду до свечения. Источником её энергии на этой стадии является не термоядерный синтез, а гравитационное сжатие (механизм Кельвина-Гельмгольца). Из-за сохранения углового момента вокруг протозвезды образуется вращающийся диск из газа и пыли — протопланетный диск. Из этого диска в будущем могут сформироваться планеты, астероиды и кометы.

3. Выход на главную последовательность

Протозвезда продолжает набирать массу, поглощая вещество из окружающего диска. Её ядро становится всё горячее и плотнее. Когда температура в центре достигает примерно 10-15 миллионов кельвинов, а давление становится достаточным, запускаются реакции термоядерного синтеза. В основном это протон-протонный цикл, в ходе которого ядра водорода (протоны) сливаются, образуя ядра гелия:

$4\ ^1\text{H} \rightarrow ^4\text{He} + 2e^+ + 2\nu_e + \text{энергия}$

Выделяющаяся энергия создаёт мощное давление излучения, которое направлено изнутри наружу и противодействует силе гравитации. Когда эти две силы уравновешивают друг друга, сжатие прекращается, и звезда достигает состояния гидростатического равновесия. Она становится полноценной звездой и выходит на главную последовательность — наиболее длительный и стабильный период в её жизни.

Ответ: Звёзды образуются из гигантских молекулярных облаков газа и пыли. Под действием гравитации эти облака сжимаются и фрагментируются, образуя плотные ядра — протозвезды. Протозвезда разогревается за счёт гравитационного сжатия и окружает себя протопланетным диском. Когда температура и давление в её ядре достигают критических значений, запускаются реакции термоядерного синтеза (превращение водорода в гелий), и она становится стабильной звездой.