Вращение звёзд


Еще одной чертой, роднящей Солнце со звездами, является их вращение вокруг оси. У Солнца оно может быть замечено непосредственно. Если, например, вы сегодня увидели солнечное пятно где-нибудь на западном краю солнечного диска, то назавтра есть риск, что оно исчезнет: осевое вращение Солнца уведет пятно в невидимое для нас его полушарие.
Вращение звезд обнаружить гораздо сложнее. Диски их неразличимы даже в мощнейшие из телескопов. Тем более невозможно рассмотреть на звездах «звездные» пятна.

Можно, однако, поступить иначе. Представьте себе, что мы смотрим с Земли на вращающуюся звезду (см. рисунок ниже). Точки поверхности звезды на ее левом краю приближаются к наблюдателю, а на правом краю, наоборот, удаляются, тогда как, проходя через центральное сечение звезды (ее так называемый центральный меридиан), точки поверхности звезды движутся перпендикулярно к лучу зрения.
Все эти детали наблюдаемой картины может зафиксировать спектрограф. По принципу Доплера, приближающиеся к нам светящиеся точки диска звезды вызовут смещение линий в ее спектре к фиолетовому концу, а удаляющиеся - к красному. Конечно, линии одновременно сместиться в противоположных направлениях не могут. В. действительности часть линии сместится к одному концу спектра, часть к другому, в результате чего линия растянется, расширится. Именно по этому расширению и можно узнать, вращаются ли звезды вокруг осей, причем с возрастанием скорости вращения увеличивается и ширина линий в спектре звезды.
Такова идея того метода, который применяют астрономы для изучения вращения звезд.
А вот результаты. Чем горячее звезда, тем (как правило) быстрее вращается она вокруг своей оси. Например, Спика, самая яркая горячая голубовато-белая звезда из созвездия Девы, вертится так быстро, что точки на ее экваторе несутся со скоростью 250 км/с, т. е. в 200 с лишним раз быстрее пули. Между тем на экваторе желтой, сравнительно холодной звезды Солнца любая точка обращается со скоростью 2 км/с у самых холодных, красных звезд осевое вращение происходит так медленно, что заметного расширения линий оно не вызывает.
Вращение деформирует звезду: при большой его скорости звезда сплющивается у полюсов, как Земля или Юпитер. В исключительных случаях она может даже принять форму трехосного эллипсоида, внешне сильно напоминающего дыню. Такова, например, звезда π5 Ориона. Поворачиваясь к нам разными сторонами, то более широкой, то узкой, она меняет свой видимый блеск.
Что касается Солнца, то оно, по крайней мере для современных астрономов, представляется идеальным шаром - так медленно его вращение.
Хорошо известно, что Солнце вращается не как твердое тело: его экваториальные зоны движутся быстрее околополярных. Каким же хаотичным, необычным должно быть движение различных слоев какой-нибудь горячей звезды, которая не за 27 суток, а за несколько часов успевает обернуться вокруг оси!
Чем быстрее вращается звезда, тем энергичнее «взбалтываются», перемешиваются ее недра. Рассматривая коллекцию звездных «волчков» от самых горячих и быстрых до самых холодных и медлительных, мы приходим к естественному выводу, что вращение звезд каким-то образом связано с их эволюцией.

Вращение звезды

Рис. При вращении один край диска звезды удаляется от нас, а другой приближается с той же скоростью. В результате в спектре звезды, получающемся одновременно от всего диска, линии расширяются и, в соответствии с принципом Доплера, приобретают характерный контур, по которому возможно определять скорость вращения. 

Звезды ранних спектральных классов О, В, А вращаются со скоростями (на экваторе) 100-200 км/с. Скорости вращения более холодных звезд - значительно меньше (несколько км/с). Уменьшение скорости вращения звезды связано, по-видимому, с переходом части момента количества движения к окружающему её газопылевому диску вследствие действия магнитных сил. Из-за быстрого вращения звезды принимает форму сплюснутого сфероида. 
Что же так влияет на потерю момента количества движения у более холодных звёзд? Рассмотрим пример. Солнце относиться к классу G2, имеет скорость вращения 2км/с и систему из 8 планет. Что будет с Солнцем, если все его планеты с ним сольются? Момент количества движения всех тел должен будет сохраниться, а масса всех планет очень мала по сравнению с Солнцем. Оно стало бы вращаться в 50 раз быстрее, чем сейчас. Следовательно, экваториальная скорость вращения Солнца стала бы почти 100км/с. Но это уже нормальная скорость вращения массивных звёзд. Можно сделать вывод, что большая часть скорости вращения Солнца была когда-то передана планетам. Можно предположить что у большинства медленно вращающихся звёзд есть планеты. Передача движения от звезды к планетам может осуществляться за счёт магнитного поля этой самой звезды.

По мере сжатия туманность (протозвезда) будет вращаться вокруг своей оси всё быстрее и быстрее. Наступает состояние неустойчивости, и часть вещества отделяется от протозвезды образуя экваториальный диск. Однако, силовые линии протозвезды проходят через этот диск.

При наличии такой связи, из-за натяжения силовых линий, вращение звезды будет тормозиться, а диск всё дальше будет отходить и постепенно размажется, и часть его вещества превратится в планеты унося с собой часть момента. У более горячих звёзд такой процесс не происходит из-за того, что масса отделившегося от звезды диска не очень велика и он не так тормозит вращение.

В 1962 году астрофизик Шацман обратил внимание на то, что звезда может терять свой момент и без образования планет. За счёт выделения огромного количества заряженных частиц (корпускул).

См. так же:
Модель горячей вселенной
Формирование космических тел, звёзд, их эволюция
Нейтронные звёзды, определение возраста
Чёрные дыры
Сверхновые звёзды
Белые карлики
Зарождение жизни



Реклама