Звёздный ветер

ЗВЁЗДНЫЙ ВЕТЕР, стационарное истечение вещества из атмосферы звезды в окружающее пространство. Звёздный ветер следует отличать от катастрофических выбросов газа, например при взрывах новых и сверхновых звёзд. Звёздный ветер наблюдается у звёзд любой массы и на всех стадиях их эволюции. Его наличие означает, что в атмосфере звезды нарушено условие механического равновесия. Причины этого и основные параметры звёздного ветра (предельная скорость истечения газа V_∞ и интенсивность потери массы W звездой) разнообразны. Обычно вблизи звезды звёздный ветер имеет дозвуковую скорость, а вдали от неё - сверхзвуковую.

Возможность истечения вещества из Солнца обсуждалась ещё в начале 20 века. Прямым доказательством существования солнечного ветра стали измерения параметров межпланетного газа с борта космических аппаратов. Наличие истекающих оболочек у других звёзд было обнаружено в 1930-х годах из анализа профилей спектральных линий: оказалось, что у ряда звёзд абсорбционные компоненты некоторых линий вследствие эффекта Доплера смещены в коротковолновую часть спектра относительно линий фотосферы.

Наличие у звёзд главной последовательности с массой М≤1,5 Μ_Θ (Μ_Θ - масса Солнца) внешней конвективной оболочки приводит к формированию звёздных корон, температура газа в которых превышает миллион градусов. Короны расширяются в окружающее пространство со скоростями несколько сотен км/с и формируют звёздный ветер, подобный солнечному ветру. За время жизни на главной последовательности звёзды типа Солнца теряют из-за звёздного ветра менее 0,1% своей массы, однако потери за счёт звёздного ветра углового момента приводят к заметному замедлению вращения звёзд вокруг оси.

На поздних стадиях эволюции эти звёзды превращаются в красные гиганты и сверхгиганты, имеющие плотное горячее ядро размером с Землю, окружённое холодной разреженной оболочкой, протяжённость которой может превышать радиус земной орбиты. Сила тяготения, удерживающая внешние слои звезды, оказывается столь малой, что достаточно немного «подтолкнуть» оболочку, чтобы в ней нарушилось механическое равновесие. Источником этого дополнительного импульса служат ударные волны, возбуждённые нерегулярными колебаниями атмосфер звёзд. В результате возникает звёздный ветер с V_∞ около 30 км/с и W порядка 10^-7 Μ_Θ/год. В атмосфере самых холодных сверхгигантов (мириды, OH/IR-звёзды) из газа конденсируются пылевые частицы, световое давление на которые сообщает оболочке ещё больший импульс, и величина W достигает 10^-4 Μ_Θ/год. К тому же термоядерное горение гелия у сверхгигантов происходит неустойчиво, вызывая кратковременные вспышки энерговыделения, которые стимулируют ещё более мощный звёздный ветер. В итоге от звезды, масса которой на главной последовательности может достигать 8 Μ_Θ, остаётся горячее углеродно-кислородное ядро с массой менее 1,4 Μ_Θ, окружённое расширяющейся оболочкой - планетарной туманностью.

У звёзд главной последовательности с массой от 1,5 до 10 Μ_Θ вследствие быстрого осевого вращения и возникающей при этом меридиональной циркуляции во внешних слоях возникают турбулентные движения, которые, подобно конвективной зоне, порождают короны и звёздный ветер. Центробежная сила облегчает формирование звёздного ветра у этих звёзд.

У звёзд с М>10 Μ_Θ светимость на всех стадиях эволюции столь велика, что давление излучения во внешних слоях почти компенсирует силу тяжести. Рассеяние света в резонансных линиях углерода, азота и кислорода придаёт оболочкам этих звёзд дополнительный импульс, заставляя газ истекать со скоростями V_∞ > 1000 км/с. У звёзд верхней части главной последовательности W достигает 3·10^-6 Μ_Θ /год, у голубых сверхгигантов и звёзд Вольфа - Райе может быть ещё в 10-30 раз больше. Звёздный  ветер горячих звёзд состоит из сгустков, окружённых разреженным газом. Чем больше масса звезды, тем мощнее её звёздный ветер и тем большую часть первоначальной массы она теряет до того, как взорвётся в виде сверхновой II типа. У самых массивных звёзд (с массой порядка 100 Μ_Θ) наблюдались кратковременные эпизоды истечения вещества с W порядка 10^-2 Μ_Θ /год и V_∞ около 500 км/с. Природа столь мощного звёздного ветра до конца не понятна.

Звёздный  ветер массивных звёзд играет важную роль в динамике межзвёздной среды, создавая в ней каверны, заполненные горячим газом, а также обогащая межзвёздный газ продуктами ядерных реакций, вынесенными конвекцией из недр звёзд на их поверхность.

Лит.: Паркер Е. Динамические процессы в межпланетной среде. М., 1965; Лозинская Т. А. Сверхновые звезды и звездный ветер: взаимодействие с газом Галактики. М., 1986; Lamers Н., Cassinelli J. Introduction to stellar winds. Camb., 1999.