Samarqand – 2013 Маъруза космогония ва космология: асосий муаммолар

2.Yulduzlarning evolyutsiyasi davomida spektr – yorqinlik
diagrammasidagi o’rni
Юлдузлар прото юлдуз сиқилиб бориб термоядро реакцияси бошланишига қадар улар нисбатан совуқ бўлиб spektr – yorqinlik диаграммасининг ўнг томонида қанчалик юқорироқ бўлиши эса унинг бошланғич массасига боғлиқ. Прото юлдуз сиқилиб spektr – yorqinlik бу диаграммада унинг эволюцияси ўзига яраша трек (из) чизиб боради ва термоядро reaksiyalari бошланиши натижасида бирор кетма-кетликка ўтиришга улгуради. Қайси бирига ўтиришi унинг массасига боғлиқdir. Агар у бирдан портламаса унинг эволюция треки Ушбу кетма-кетлик бўйлаб чапдан ўнгга қараб содир бўлади. Юлдузлар энди туғилганда улар массаси 0,08 М_Ө дан 62 М_Ө гача бўлиши мумкин, бундан катталари албатта туғилиши билан портлашга мажбур бўлади ва турғун ҳолда узоқ яшолмайди. Агар туғилган юлдузларнинг массаси Юпитер массасидан ката, лекин 0,08 М_Ө дан кичик бўлса уларда (жигарранг юлдузлар бўлади), термоядро реакцияси вужудга келолмай, хеч қачон yulduzga айланмайди, лекин температураси бир неча минг градус кельвин бўлиб инфрақизил диапозонда яхши кузатилади. Бундай жигарранг юлдузлар галактикамиз тожида сон саноқсиздир.
Бош кетма-кетликда жойлашган юлдузлар узоқ ваqт давомида термоядро реакция натижасида нурланади; уларнинг радиуси, ёрқинлиги ва массаси деярли ўзгармасдан қолади. Бош кетма-кетликда юлдузларнинг ўрни уларнинг массасига қараб аниқланади. Спектр-ёрқинлик диаграммасида бош кетма-кетликдан пастдаги юлдузлар (субкарликлар кетма-кетлиги) химиявий таркиби билан фарқ қидади: субкарликларда оғир элементлар улуши ўнлаб марта кам.
Термоядро реакциялари натижасида юлдузлар ядросидадаги жараёнлар водороднинг гелийга айланиши ёки бошқача айтганда, водороднинг «ёниши» билан рўй беради. Бош кетма кетликда бўлиш вақти термоядро реакциялари тезлигига, реакция тезлиги эса температурага боғлиқ. Юлдузнинг массаси қанчалик катта бўлса, унинг марказидаги температура шунчалик юқори бўлиши керак, сабаби газнинг босими юқори қисмидаги ҳамма қатламларни мувозанатга келтириши керак. Шунинг учун ядро реакциялари массив юлдузларда тез боради ва бош кетма кетликк келиш вақти узоқ давом этади. Ҳисоблашлардан В0 типидаги юлдузларнинг бош кетма кетликка келиш вақти 10⁷ йил, Қуёш ва ундан кейинги спектрал типга кирувчи юлдузларники 10¹⁰ йил эканлиги аниқланган.
Ядро реакциялари юлдузларнинг фақат марказий қисмида боради. Бу соҳада (юлдузларнинг конвектив ядроси) модда ҳамма вақт аралашишда бўлади. Водород ёнишида юлдузнинг конвектив ядроси радиуси ива массаси кичиклашади. Ҳисоблашлар кўрсатадики, юлдуз бу вақтда диаграмма бўйлаб ўнгга қайрилади. Массив юлдузлар тезроқ қоришади ва натижада бош кетма кетликнинг ўнг қисми аста секин ўнгга силжийди.
Юлдуз марказидаги ҳамма водород гелийга айлангандан кейин, эволюциянинг иккинчи босқичи тугайди. Водороднинг гелийга айланиш реакцияси фақат ядронинг ташқи қисмида боради. Бу вақтда ядро сиқилади, юлдузнинг марказий соҳадасиги зичлик ва температура кўтарилади, юлдузнинг ёрқинлиги ва радиуси ошади. Юлдуз бош кетма кетликda yетиб келади ва қизил гигантга айланади, эволюциянинг учинчи босқичи бошланади.
Юқорида гапирилганларнинг ҳаммаси юлдуз ички тузилишини ўрганишнинг назарий ишларидан келиб чиқади. Бу натижаларни юлдузлар тўдаларининг спектр-ёрқинлик диаграммасини ўрганган ҳолда ҳам текшириб кўриш мумкин. Бу диаграммадан қайси тўда олдин ва қайсиниси кейин пайдо бўлганлигини ва уларнинг тахминан ёшини осонгина аниқлаш мумкин. Бунинг учун диаграммада бош кетма кетликдан кетган юлдузларнинг типини билишимиз керак. NGC 2362 тўдаси энг ёшдир, унинг ёши бир неча ўн миллион йилга тенг. Шарсимон тўдаларда бош кетма кетлик сал кўринади. Diagramma yuқори қисмиdagi юлдузлар эволюциянинг иккинчи босқичидан ўтиб бўлганлиги сабабли, пастки қисми эса хира юлдузларни кузатиш мумкин бўлмаганлиги сабабли кўринмайди. Лекин шарсимон ва қари тўдаларда қизил гигантлар тармоғи яхши кўринади. Бу эса улардаги кўпчилик юлдузлар эволюциянинг учинчи босқичида эканлигини билдиради.
Тарқоқ тўдаларда қизил гигантлар шарсимон тўдаларникига нисбатан пастга, бош кетма кетлик эса юқорига қараб кетади. Бу назарий йўл билан шарсимон тўдаларда оғир элементлар камлиги билан тушунтириш мумкин. Ҳақиқатан, шарсимон тўдаларда ётувчи сферик ташкил этувчи юлдузларда оғир элементлар улуши текислик ташкил этувчи юлдузларга нисбатан камроқ эканлигини кузатувлар кўрсатади. Шундай қилиб, назария юлдузларнинг эволюцияси ҳақида кузатувлар билан устма уст тушади ва уларни тасдиқлайди.
Қизил гигант (ёки ўтагигант) лар босқичида юлдузнинг зич ядросида бирор вақт оралиғида гелийнинг углеродга айланиш реакцияси бориши мумкинлиги тахмин қилинади. Бунинг учун юлдузнинг марказий қисмида температура 1,5^.10⁸ К бўлиши керак. Бундай юлдузлар спектр-ёрқинлик диаграммасида қизил гигантлар тармоғининг чап қисмида бўлишилигини ҳисоблашлар кўрсатади. Gелий реакциялари ва водород реакциялари yulduz чегараларида бўлганда, учинчи босқич охирига етган ҳисобланади. Бу пайтда кўлам қобиқ кенгаяди, унинг ташқи қатламлари тортишиш кучи таъсирида ушланиб турмаслиги мумкин ва у ажралишни бошлайди. Юлдуз моддасини йўқотади ва унинг массаси камаяди. Қизил гигантлар ёки ўтагигантлар атмосферасидан ҳақиқатан ҳам, модда оқиб чиқиши кузатувлардан кўринади. Бу пайтда жараён секин кетади. Айрим ҳолларда юлдуз тезда массасининг бир қисмини йўқотиши мумкин ва жараён портлаш характерига эга бўлади. Бундай жараённи биз ўтаянги юлдузнинг портлашида кўришимиз мумкин.
Қизил гигантлардан модда секин оқиб чиққанда, планетар туманлик қосил бўлади. Юдузнинг қобиғи кенгайганда унинг марказида фақат водород тўла ядро қолади. Юлдузнинг массаси 2-3 Қуёш массасидан ошмаса, ядро худди оқ каликларники сингари уйғонган ҳолатда бўлади. Шунинг учун оқ карликлар эволюциянинг тўртинчи (яъни охирги) босқичи деб ҳисобланади. Шунинг учун ҳам, қари тўдаларнинг таркибида бир неча оқ карликлар бўлади, ёш тўдаларда эса улар учрамайди. Биз биламизки, оқ карликларда ядро реакциялари бормайди, улар олдинги босқичларда тўпланган иссиқлик энергияси захираси ҳисобига нурланади. Улар аста секин совий бошлайди ва кўринмайдиган “қора” карликлаrга айланади. Оқ карликлар – булар совийдиган, умрининг охиридаги юлдузлардир. Қуёш массасидан бир неча марта катта бўлган юлдузлар оқ карлик фазасидан ўтмайдилар, сабаби уларнинг гелийли ядроси уйғонган ҳолатга тушмайди. Бу ҳолда учинчи босқич нейтрон юлдузларнинг пайдо бўлиши ёки ўта янги юлдузларнинг портлаши билан тугайди.
Шундай қилиб, биз юлдузларнинг эволюциясининг умумий манзарасини, зич газ ва чанг булутидан сиқилувчан протоюлдузга, кейин бош кетма кетликнинг оддий юлдузи орқали қизил гигантга ва нихоят, оқ карлика айланишини кўриб чиқдик. Бу манзарада ҳали кўп нарсага ойдинлик киритилмаган.
Биз юқорида юлдузнинг эволюцияси жараёнида унинг массаси, радиуси, температураси қандай ўзгаришини қарадик, лекин унинг айланиши ҳақида ҳеч нарса гапирмадик. Маълумки, О, В, А спектрал синфига кирувчи юлдузлар жуда тез, 100 км/сек дан ҳам катта тезлик билан айланадилар. F синфига кирувчи юлдузлар 100 км/сек дан кичик, F синфдан кейинги совуқ юлдузлар шундай кичик тезлик билан айланадиларки, уларнинг тезлигини Доплер силжишидан аниқлаб бўлмайди. G, К, М синфларига кирувчи бош кетма кетликда жойлашган юлдузларнинг айланиш тезлиги бир неча ўн км/сек га тенг, лекин ҳақиқатда ундан ҳам бўлиши мумкин. Масалан, G синфининг типик юлдузи Қуёш 2 км/сек тезлик билан айланади.
Диффуз туманликларни кузатишлардан, алоҳида моддаларнинг бир бирига нисбатан ҳаракати 1 км/сек лиги келиб чиқади. Шунинг учун юлдуз пайдо бўладиган бошланғич туманлик ҳар доим қандайдир ҳаракат миқдори моментига эга бўлиши керак.
Қуёш системасида, 98 % i ҳаракатлар миқдори моменти сайёраларга ва 2 % и Қуёшга тўғри келади. Агар Қуёш системасининг бутун ҳаракатлар миқдори моменти Қуёшга тўғри келганида у 100 км/сек тезлик билан айланган бўлар эди. Бундан, Қуёш системасига ўхшаш совуқ юлдузларнинг секин айланиши уларда сайёралар бўлиши мумкинлигидан далолат беради. Агарда шундай бўлса, унда Галактикада сайёралар системалари сони жудаям кўпчиликни ташкил этиши керак.