О размерах звезд.

[2chnik]

Интересно, до каких размеров может "вырасти" звезда? Существуют ли гигантские звезды немыслимых размеров( в стационарном состоянии), если нет, то что ограничивает их рост? Читал где-то, что кто-то когда-то( вроде речь шла о гершеле, не помню) предполагал существование настолько огромных звезд, что свет не покидает их, и они находятся в космосе невидимыми для наблюдателя.
пс. Верните мою предыдущую тему на форум- там была не задача, а вопрос!

[DimaM]

Хорошо бы, конечно, конкретизировать, что означает "гигантский, немыслимых размеров".
Например, радиус Бетельгейзе пять с хвостиком а.е. в максимуме - это уже "гигантские" или еще нет?

[2chnik]

DimaM в сообщении #1180655 писал(а):

Хорошо бы, конечно, конкретизировать, что означает "гигантский, немыслимых размеров".
Например, радиус Бетельгейзе пять с хвостиком а.е. в максимуме - это уже "гигантские" или еще нет?

Ну, если конкретизировать, то может ли существовать звезда, на фоне которой бетельгейзе был бы незаметен, или же звезда размером с галактику? А вообще, хотел узнать, что ограничивает рост звезд, видимо это имеет место, да?

[Munin]

Теоретически пределы размеров звёзд ожидаются где-то в районе $100\,M_\odot.$ Но эти оценки приблизительные, с точностью до порядка величины. Фактически рекордсмен где-то в Магеллановых Облаках, примерно $270\,M_\odot.$

Почему речь о массе? Потому что для звезды масса первична, а размер может меняться на разных стадиях жизни. Размер звезды меняется за счёт раздувания внешних слоёв, практически невесомых, но непрозрачных, а главная масса сосредоточена всё равно центре - в небольшой области. У Солнца, например, ядро в 3 раза меньше, чем внешний диаметр. Но когда Солнце вырастет в красного гиганта, это соотношение будет примерно 1/100.

----------------

Что ограничивает рост звёзд? Это вопрос многогранный. С одной стороны:
- что фактически приводит к тому, что во время образования звёзд их размер оказывается в указанных пределах?
С другой стороны:
- что было бы со звездой, если бы мы каким-то образом увеличивали её размер?

Первый вопрос сложней, поскольку детали процесса образования звёзд ещё не до конца ясны. Но главная идея такая:
1. Сначала сжимается огромное газовое облако - например, миллион $M_\odot.$
2. В центре этого облака плотность и температура достигают таких величин, что начинается термоядерная реакция.
3. И поток энергии из центра - останавливает сжатие и отбрасывает прочь всё лишнее вещество, не успевшее упасть в центр. Возникает такая структура:

- в центре плотный и горячий газовый шар, удерживаемый своей тяжестью, и в ядре которого горит термоядерная реакция - это сама звезда;
- на границе шара поток энергии настолько силён, что вещество там уже не удерживается своей тяжестью, а "сдувается" наружу - это зона звёздного ветра;
- и дальше этот звёздный ветер дует по инерции очень далеко, и где-то на огромных расстояниях останавливается и сталкивается со спокойным неподвижным межзвёздным газом.

4. И получается, что из всего исходного облака получается звезда массой всего-навсего одна $M_\odot.$

Теперь видно, что граница массы звезды обусловлена тем, насколько быстро может сжиматься газ, чтобы его успело набраться побольше до того момента, когда он "зажжётся".

----------------

Теперь с другой стороны. Что будет, если добавлять в звезду вещество? Ну, она будет становиться крупней и ярче, но в какой-то момент превратится в чёрную дыру. Это всё равно размеры намного меньше галактики.

Считается, что галактические сверхмассивные чёрные дыры образовались именно так: первичный газ сжимался слишком уж большими массами, и никакая термоядерная реакция не успевала зажечься, и остановить его от сжатия, до момента образования чёрной дыры.

[arseniiv]

Насколько понимаю, сравнение радиусов всё-таки привести здесь стоит. UY Щита, щитающаяся считающаяся наибольшей по размерам, имеет радиус $(1{,}7\pm0{,}2)\cdot10^3 R_\odot\approx (8\pm1)\text{ а. е.}$. При этом её масса оценивается в 7…10 солнечных. Несмотря на кажущуюся громадной на разных видео на ютубе разницу в размерах, на деле в астрономических масштабах она оказывается весьма скромными тремя порядками.

[Munin]

Ну, три порядка - это не так уж "весьма скромно". Просто надо напомнить ещё и масштабы Галактики:
- расстояние между звёздами - порядка парсека - это $10^5\text{ а.е.}$;
- толщина диска - порядка 300 парсек;
- диаметр диска - ещё в 100 раз больше, то есть порядка 30 килопарсек.

[Xugin]

Munin в сообщении #1180671 писал(а):

первичный газ сжимался слишком уж большими массами, и никакая термоядерная реакция не успевала зажечься

На сколько это было быстро? До нейтронных плотностей успевал уплотниться и раскрутиться перед тем как в серхмассивная чёрная дыра образовалась?

[Munin]

Вроде как нет. Точно не скажу.

(До нейтронных плотностей и в звёздах не успевает уплотниться же! Так что, конечно нет!)

[Xugin]

Коллапс такого крупного объекта в миллиард солнечных масс, должен бы дать всплеск излучения. И на больших расстояниях может ещё быть сейчас наблюдаем как "гига-бабах"?

[Munin]

Это должны быть расстояния больше, чем те, на которых уже видны "готовые" галактики и квазары, то есть больше $z\approx 1\text{-}10.$ Дотуда современные средства наблюдения ещё не "добивают". Впрочем, насколько я слышал, есть всякие загадочные гамма-всплески и радиовсплески...

[Xugin]

Можно ведь приблизительно сравнить длительность этих всплесков со временем сжатия водородного облака размером в треть галактики до чёрной дыры в $20\text{ а.е.}$

[Munin]

А, верно. Да, наверное, это ставит крест на такой интерпретации. 1 а.е. = 8 световых минут.

[Xugin]

Munin в сообщении #1180912 писал(а):

это ставит крест на такой интерпретации.

А может и необязательно? Ведь образование чёрной дыры только начало, продолжением может стать аккреция близких облаков, плавно переходя в фазу номер два(может похоже громкую). Резкий импульс(до релятивистских скоростей атомам ещё разогнаться надо) за ним короткий релакс и длительное послесвечение(иное чем первое).

[Munin]

Облако тем более меньше чем за те же самые минуты аккрецировать не сможет. Вообще это самая известная астрофизическая прикидка: событие длительностью $\tau$ порождается объектом не более чем $c\tau$ в поперечнике. Именно отсюда оценки на размеры пульсаров и (центральных объектов) квазаров.

[bondkim137]

Металличность исходного газового облака, вроде как, также влияет на размер. Чище облако - медленнее остывает - больше успеет собраться до начала реакции.