Звезды начинают свою жизнь, когда в их плотных горячих ядрах начинается синтез гелия из водорода. Как только этот процесс запускается, начинается их эволюция. Гравитационное притяжение, создаваемое массой звезды пытается сжать ее до крошечной точки. Однако энергия, выделяемая при синтезе, пытается расширить ее наружу. Два этих разнонаправленных процесса создают хрупкое равновесие. И оно может сохраняться в течение миллиардов и даже триллионов лет.
Маленькие звезды живут невероятно долго. Из-за своего небольшого размера им не нужно много энергии для уравновешивания внутреннего гравитационного притяжения. Поэтому они на огненной вселенской вечеринке не рвут танцпол😀. А спокойно потягивают свои запасы водорода в темных тихих уголках космоса. Атмосферы этих звезд постоянно циркулируют, перемещая свежий водород из внешних слоев в ядро. Где он и подпитывает медленный, но уверенный термоядерный камин.
Типичный красный карлик будет сжигать свой водород в течение нескольких триллионов лет. Эдакий тихий еле тлеющий огонек, не прожигающий свою жизнь почем зря.
Но все же, рано или поздно, водород в их недрах станет иссякать. И тогда они будут постепенно становятся ярче, поскольку гравитация заставит их сжиматься все больше и больше. И в конце концов они превратятся в инертный, голубой от температуры скучный комок, состоящий из гелия и водорода. Который будет просто болтаться по Вселенной, не заботясь ни о чем, кроме своих собственных проблем. Пройдет еще несколько десятков триллионов лет. И наш герой, полностью остыв, окончательно умрет. Он станет черным мертвым объектом, который никто и никогда больше не увидит. Однако подобного еще никогда не происходило. Поскольку считается, что наша Вселенная еще слишком молода, чтобы подобные объекты в ней успели появиться.
Грандиозный финал большой звезды
Как и звезды рок-н-ролла😁, массивные звезды в нашей Вселенной умирают гораздо эффектнее. Поскольку из-за гораздо больших гравитационных сил, которые они порождают, реакции синтеза в их недрах должны происходить намного интенсивнее. Ведь только так можно поддерживать баланс с огромной гравитацией.
Несмотря на то, что они намного тяжелее своих собратьев, красных карликов, эти звезды имеют гораздо меньшую продолжительность жизни. Всего через несколько миллионов лет после рождения (что, учитывая астрономические масштабы времени, может произойти на следующей неделе), они умирают.
Но умирают эти звезды очень феерично. Они вдруг гаснут, находясь в самом расцвете сил. Их огромный размер означает, что гравитационного давления достаточно, чтобы сплавлять в термоядерном котле не только водород, но и гелий, углерод, кислород и магний. И даже кремний. Большое количество элементов периодической таблицы Менделеева вырабатывается именно внутри таких гигантских звезд. Это происходит ближе к концу их жизни.
Однако как только эти звезды образуют железное ядро, музыка прекращается, и вечеринка заканчивается. Всем спасибо, все свободны!
Тем не менее материал, окружающий железное ядро, продолжает вдавливаться в него. И поскольку термоядерный синтез ядер тяжелее железа уже не приводит к выделению энергии, гравитация начинает властвовать здесь безраздельно. Ядро звезды сжимается до такой невероятной плотности, что электроны проникают внутрь протонов и порождают нейтроны. Этот процесс превращает ядро звезды в гигантский шар из нейтронов.
Этот нейтронный шар способен – по крайней мере временно – противостоять сокрушительному коллапсу. Но все же, рано или поздно, внешняя оболочка звезды падает на ядро. И в результате довольно сложного процесса с участием потока нейтрино происходит взрыв сверхновой. Типичная сверхновая за неделю выделяет больше энергии, чем наше Солнце выработает за все 10 миллиардов лет своей жизни. Ударная волна, возникающая при взрыве, разносит по космосу элементы, из которых состоит все живое на Земле. В том числе и мы, люди.
Сверхновые – одно из самых впечатляющих зрелищ во Вселенной. Если сверхновые случаются в нашем заброшенном углу галактического леса, они достаточно яркие, чтобы их можно было бы наблюдать даже днем. И они могут быть даже ярче, чем полная Луна ночью.
Последнее шоу
Но наихудшая участь ждет звезды среднего размера. К которым относится и наше Солнце. Они слишком велики, чтобы просто тихо незаметно уйти с вечеринки. И слишком малы, чтобы вызвать взрыв сверхновой. И поэтому, полные комплексов и страхов, они превращаются в ужасных монстров, прежде чем примут свой мучительный конец.
Для этих звезд проблема заключается вот в чем: как только в их ядре образуется ядро из кислорода и углерода, вокруг него оказывается недостаточно массы, чтобы превратить это ядро во что-то более тяжелое. Поэтому звезда становится с каждым днем все жарче. Остальная часть звезды реагирует на этот ад в ядре. Она раздувается и становится красной. Так рождается красный гигант. Когда наше Солнце превратится в красного гиганта, его край почти достигнет орбиты Земли!
Эта фаза красного гиганта нестабильна. И звезды, подобные нашему Солнцу, будут коллапсировать и повторно надуваться снова и снова. Эта агония может продолжаться миллионы лет. При этом каждое событие будет запускать ветры, уносящие большую часть солнечной массы в звездную систему.
Однако рано или поздно, корчась с предсмертных судорогах, звезда среднего размера выбросит последние остатки своего внутреннего содержимого. Они образуют новую планетарную туманность. Она представляет собой тонкие облака газа и пыли, окружающие обнаженное ядро, состоящее из углерода и кислорода. Оставшееся ядро получит новое имя: белый карлик.
Этот объект будет некоторое время освещать окружающую его планетарную туманность. Но это будет продолжаться недолго. Примерно 10 000 лет. После этого звездный труп окончательно остынет…
Несмотря на то, что планетарные туманности кажутся прекрасными и этим сбивают с толку при наблюдении их в телескоп, они являются продуктом насильственной, мучительной смерти звезды.