Красные гиганты

По внутреннему строению красные гиганты ничем не отличаются от субгигантов - это звезды, в ядре которых уже закончилось горение водорода. Ядро красных гигантов состоит из вырожденного или нет газа, в зависимости от массы звезды. В звезде продолжаются те же процессы, которые уже обозначились на ветви субгигантов, а именно гелиевое ядро сжимается и нагревается, а оболочка расширяется и охлаждается.

На ветви гигантов резко возрастает роль конвекции, до точки 7 (на графиках 1- 2), вырабатываемая энергия передавалась наружу излучением, но температура наружных слоев звезды упала настолько, что большая ее часть становится непрозрачной для излучения и наступает время конвекции. Поверхностная конвективная зона расширяется вниз, до слоев, где шли ядерные реакции и при глубоком перемешивании вещества поверхностный химический состав изменяется, обогащаясь элементами ядерного горения. Иллюстрация такого процесса изображена на врезках (с) графиков 1 и 2. Этот процесс перемешивания конвекцией внешних слоев с внутренними слоями (подвергшимися ядерному преобразованию элементов) из-за расширения вниз конвективной зоны называется "первое вычерпывание" или по-английски "first dredge-up" (точка 8 графиков 1- 2).

На ветви гигантов светимость звезды резко возрастает, а поверхностная температура остается почти неизменной. На диаграмме Г-Р звезда резко движется вверх и немного вправо.

Во время расширения оболочки ядро продолжает сжиматься и его температура растет. Когда температура ядра достигает примерно 10⁸K, а плотность - 10⁴(г/см³), гелиевое ядро загорается. Для звезд с массами меньше 3M_☉ загорание гелия происходит взрывообразно (так называемая гелиевая вспышка см. Приложение), вырождение газа в ядре снимается и начинается переработка гелий в углерод. Для звезд с массами больше 3M_☉ газ в ядре невырожден и процесс загорания гелия происходит спокойно. (см. главу ядерное горение: тройная гелиевая реакция или тройной альфа-процесс). После этого на диаграмме Г-Р звезды уходят с ветви красных гигантов и перемещаются на горизонтальную ветвь.

На графике 1 момент гелиевой вспышки это точка 9. На графике 2 спокойное загорание гелия также точка 9 (отметим, что гелий необязательно загорается именно в верхней точке кривой, возможно загорание и раньше, в зависимости от массы и хим. состава звезды).

Схематическое изображение красного гиганта показано на рис. 6.

Рис.6. Красный гигант состоит из гелиевого ядра, в котором не происходят ядерные реакции (ядро сжимается), слоевого источника, в котором горит водород, и обширной расширяющейся конвективной оболочки.

Следует отметить, что реальные красные гиганты обладают очень сильной потерей массы со звездным ветром. Это подтверждено наблюдениями. В задаче STEV потеря массы учтена параметром η в меню ZAMS, параметр η изменяется в пределах от 1 до 0.

Пример красных гигантов - α Волопаса (α Boo) - Арктур (L=130L_☉; R=28R_☉ ) и α Тельца ( α Tau) - Альдебаран (L=190L_☉; R=25R_☉ ).

Сноска: Нейтринные потери из ядра мало массивной звезды приводят к тому, что температурный максимум находится не в самом центре ядра, это показано на врезке (d) графика 1.