Асимптотическая ветвь гигантов
Асимптотическая ветвь гигантов — регион диаграммы Герцшпрунга-Расселла, заполненный эволюционирующими звёздами малой и средней массы. Это период звёздной эволюции, через который проходят все средне- и маломассивные звезды (0,6-10 солнечных масс) в конце своей жизни.
Типичная звезда асимптотической ветви гигантов (АВГ) — красный гигант. Её внутренняя структура характеризуется наличием инертного ядра, состоящего из углерода и кислорода, оболочки вокруг ядра, в которой гелий выгорает в углерод, второй оболочки, где водород выгорает в гелий, и очень протяженной наружной оболочки, по составу сходной с обычными звёздами[1].
Содержание
Звездная эволюция
Когда звезда истощает запасы водорода в процессах ядерного синтеза, идущих в ядре, её ядро сжимается с одновременным увеличением его температуры, что приводит к тому, что внешние слои звезды расширяются и остывают. Светимость звезды значительно увеличивается, и она становится красным гигантом, перемещаясь по диаграмме ГР в правый верхний угол.
В конце концов, после того, как температура в ядре поднимается до величин 3·108 K, начинается реакция горения гелия. Начало горения гелия в ядре компенсирует падение давления, останавливает процесс остывания звезды и процесс увеличения её светимости, а также вызывает движение звезды обратно к левому краю диаграммы ГР. Это горизонтальная ветвь (для звезд населения II типа) или красное сгущение (для звезд населения I типа). После завершения горения гелия в ядре, звезда снова движется по диаграмме вправо и вверх. Её путь по диаграмме почти повторяет её предыдущую дорогу (в стадии красного гиганта), отсюда и происходит термин Асимптотическая ветвь гигантов. Звезды на этой стадии звездной эволюции известны как АВГ-звезды.
Стадия АВГ
АВГ-фаза делится на две части: ранняя АВГ и АВГ температурной пульсации. На этапе ранней АВГ-фазы основным источником энергии является горение гелия в тонкой оболочке вокруг ядра, которое уже состоит из углерода и кислорода. В ходе этого этапа звезды распухают до гигантских размеров, и снова становятся красными гигантами. Их размер может достигать одной астрономической единицы.
Когда гелий внутри оболочки иссякает полностью, начинается фаза температурной пульсации. Теперь звезда черпает энергию из горения водорода в тонкой оболочке, в которую заключена когда-то активная гелиевая оболочка. Тем не менее, в течение периода протяженностью 10000-100000 лет, гелиевая оболочка снова «зажигается», а водородная «тухнет». Этот процесс известен как тепловая вспышка в слоевом гелиевом источнике или тепловой пульс. Во время этих пульсаций, длящихся только несколько тысяч лет, вещество из ядра смешивается с веществом во внешних слоях, и состав различных областей звезды изменяется. Этот процесс называется экскавацией. Из-за экскавации становится возможным увидеть признаки S-процесса в спектре АВГ-звезд. Идущие друг за другом циклы экскавации могут привести к формированию углеродной звезды.
АВГ звезды обычно являются долгопериодическими переменными звездами, и подвержены большим потерям массы из-за звездного ветра. На этапе АВГ звезда может потерять от 50 до 70 % своей массы.
Околозвездные оболочки АВГ-звезд
Значительная потеря массы АВГ-звезд означает, что они окружены обширной околозвездной оболочкой. Принимая за среднюю длительность АВГ периода один миллион лет и скорости истечения вещества в 10 км/с, максимальный радиус такой оболочки может быть оценен примерно в 3·1014 км (30 световых лет). Это максимальное значение, предполагающее, что вещество ветра и материал межзвездной среды начинают смешиваться на очень большом расстоянии, а также что скорость межзвездного газа и скорость звезды совпадают. Обычно все имеющие значение процессы происходят достаточно близко к звезде, где образуется звездный ветер и темпы потерь массы довольно высоки. Тем не менее, во внешних слоях околозвездных оболочек происходят интересные химические процессы, легко наблюдаемые из-за размера и большой прозрачности.
Температура околозвездной оболочки зависит от процессов нагревания и охлаждения газа и пыли, но в целом снижается при увеличении расстоянии от фотосферы звезды на 2000-3000 К. Химическая картина околозвездной оболочки АВГ-звезды была предложена Марвиком (2000) и выглядит следующим образом:
- Фотосфера — Термодинамическое, химическое равновесия;
- Пульсирующая звездная оболочка — Ударно-волновая химия;
- Зона образования пыли;
- Химическая тишина;
- Межзвездное УФ-излучение и фотодиссоциация молекул — комплексная химия
В зоне образования пыли тугоплавкие элементы (Fe, Si, Mg, …), конденсируются из газовой фазы, в конечном итоге формируя пылевые зерна. Образовавшиеся зерна незамедлительно становятся участниками поверхностных реакций. Звездный ветер от АВГ-звезды — источник образования космической пыли, и, как считается, основной источник пыли во Вселенной.
Звездный ветер АВГ-звезды часто также является источником мазерного излучения. Излучающие молекулы — SiO, H2O и OH.
После того, как эти звезды теряют почти все свои оболочки, и остается только ядро, они переходят к краткому этапу предпланетарных туманностей. Окончательная судьба этих оболочек представлена планетарными туманностями.
Напишите отзыв о статье "Асимптотическая ветвь гигантов"
Примечания
- ↑ Lattanzio J. и Forestini, M. (1998), Нуклеосинтез в АВГ-звёздах, МАС симпозиум по АВГ-звёздам, Монпелье
Литература
- McCausland, R. J. H.; Conlon, E. S.; Dufton, P. L.; Keenan, F. P. [adsabs.harvard.edu/abs/1992ApJ...394..298M Hot post-asymptotic giant branch stars at high galactic latitudes] (англ.). SAO/NASA ADS Astronomy Abstract Service (07/1992). Проверено 12 июня 2013. [www.webcitation.org/6HKkMgi6W Архивировано из первоисточника 13 июня 2013].
- H. J. Habing, Hans Olofsson; Asymptotic Giant Branch Stars, Springer (2004). ISBN 0-387-00880-2.
- Norbert Langer, Stars and Stellar evolution lecture notes. [www.astro.uni-bonn.de/~nlanger/siu_web/ssescript/new/chapter10.pdf Late evolution of low- and intermediate-mass stars.]
Отрывок, характеризующий Асимптотическая ветвь гигантов
– Носилки! – крикнул чей то голос сзади.Ростов не подумал о том, что значит требование носилок: он бежал, стараясь только быть впереди всех; но у самого моста он, не смотря под ноги, попал в вязкую, растоптанную грязь и, споткнувшись, упал на руки. Его обежали другие.
– По обоий сторона, ротмистр, – послышался ему голос полкового командира, который, заехав вперед, стал верхом недалеко от моста с торжествующим и веселым лицом.
Ростов, обтирая испачканные руки о рейтузы, оглянулся на своего врага и хотел бежать дальше, полагая, что чем он дальше уйдет вперед, тем будет лучше. Но Богданыч, хотя и не глядел и не узнал Ростова, крикнул на него:
– Кто по средине моста бежит? На права сторона! Юнкер, назад! – сердито закричал он и обратился к Денисову, который, щеголяя храбростью, въехал верхом на доски моста.
– Зачем рисковайт, ротмистр! Вы бы слезали, – сказал полковник.
– Э! виноватого найдет, – отвечал Васька Денисов, поворачиваясь на седле.
Между тем Несвицкий, Жерков и свитский офицер стояли вместе вне выстрелов и смотрели то на эту небольшую кучку людей в желтых киверах, темнозеленых куртках, расшитых снурками, и синих рейтузах, копошившихся у моста, то на ту сторону, на приближавшиеся вдалеке синие капоты и группы с лошадьми, которые легко можно было признать за орудия.
«Зажгут или не зажгут мост? Кто прежде? Они добегут и зажгут мост, или французы подъедут на картечный выстрел и перебьют их?» Эти вопросы с замиранием сердца невольно задавал себе каждый из того большого количества войск, которые стояли над мостом и при ярком вечернем свете смотрели на мост и гусаров и на ту сторону, на подвигавшиеся синие капоты со штыками и орудиями.
– Ох! достанется гусарам! – говорил Несвицкий, – не дальше картечного выстрела теперь.
– Напрасно он так много людей повел, – сказал свитский офицер.
– И в самом деле, – сказал Несвицкий. – Тут бы двух молодцов послать, всё равно бы.
– Ах, ваше сиятельство, – вмешался Жерков, не спуская глаз с гусар, но всё с своею наивною манерой, из за которой нельзя было догадаться, серьезно ли, что он говорит, или нет. – Ах, ваше сиятельство! Как вы судите! Двух человек послать, а нам то кто же Владимира с бантом даст? А так то, хоть и поколотят, да можно эскадрон представить и самому бантик получить. Наш Богданыч порядки знает.
– Ну, – сказал свитский офицер, – это картечь!
Он показывал на французские орудия, которые снимались с передков и поспешно отъезжали.
На французской стороне, в тех группах, где были орудия, показался дымок, другой, третий, почти в одно время, и в ту минуту, как долетел звук первого выстрела, показался четвертый. Два звука, один за другим, и третий.
– О, ох! – охнул Несвицкий, как будто от жгучей боли, хватая за руку свитского офицера. – Посмотрите, упал один, упал, упал!
– Два, кажется?
– Был бы я царь, никогда бы не воевал, – сказал Несвицкий, отворачиваясь.
Французские орудия опять поспешно заряжали. Пехота в синих капотах бегом двинулась к мосту. Опять, но в разных промежутках, показались дымки, и защелкала и затрещала картечь по мосту. Но в этот раз Несвицкий не мог видеть того, что делалось на мосту. С моста поднялся густой дым. Гусары успели зажечь мост, и французские батареи стреляли по ним уже не для того, чтобы помешать, а для того, что орудия были наведены и было по ком стрелять.
– Французы успели сделать три картечные выстрела, прежде чем гусары вернулись к коноводам. Два залпа были сделаны неверно, и картечь всю перенесло, но зато последний выстрел попал в середину кучки гусар и повалил троих.
Ростов, озабоченный своими отношениями к Богданычу, остановился на мосту, не зная, что ему делать. Рубить (как он всегда воображал себе сражение) было некого, помогать в зажжении моста он тоже не мог, потому что не взял с собою, как другие солдаты, жгута соломы. Он стоял и оглядывался, как вдруг затрещало по мосту будто рассыпанные орехи, и один из гусар, ближе всех бывший от него, со стоном упал на перилы. Ростов побежал к нему вместе с другими. Опять закричал кто то: «Носилки!». Гусара подхватили четыре человека и стали поднимать.
– Оооо!… Бросьте, ради Христа, – закричал раненый; но его всё таки подняли и положили.
Николай Ростов отвернулся и, как будто отыскивая чего то, стал смотреть на даль, на воду Дуная, на небо, на солнце. Как хорошо показалось небо, как голубо, спокойно и глубоко! Как ярко и торжественно опускающееся солнце! Как ласково глянцовито блестела вода в далеком Дунае! И еще лучше были далекие, голубеющие за Дунаем горы, монастырь, таинственные ущелья, залитые до макуш туманом сосновые леса… там тихо, счастливо… «Ничего, ничего бы я не желал, ничего бы не желал, ежели бы я только был там, – думал Ростов. – Во мне одном и в этом солнце так много счастия, а тут… стоны, страдания, страх и эта неясность, эта поспешность… Вот опять кричат что то, и опять все побежали куда то назад, и я бегу с ними, и вот она, вот она, смерть, надо мной, вокруг меня… Мгновенье – и я никогда уже не увижу этого солнца, этой воды, этого ущелья»…
В эту минуту солнце стало скрываться за тучами; впереди Ростова показались другие носилки. И страх смерти и носилок, и любовь к солнцу и жизни – всё слилось в одно болезненно тревожное впечатление.
«Господи Боже! Тот, Кто там в этом небе, спаси, прости и защити меня!» прошептал про себя Ростов.
Гусары подбежали к коноводам, голоса стали громче и спокойнее, носилки скрылись из глаз.
– Что, бг'ат, понюхал пог'оху?… – прокричал ему над ухом голос Васьки Денисова.
«Всё кончилось; но я трус, да, я трус», подумал Ростов и, тяжело вздыхая, взял из рук коновода своего отставившего ногу Грачика и стал садиться.
– Что это было, картечь? – спросил он у Денисова.
– Да еще какая! – прокричал Денисов. – Молодцами г'аботали! А г'абота сквег'ная! Атака – любезное дело, г'убай в песи, а тут, чог'т знает что, бьют как в мишень.
