ЗВЁЗДЫ

Звезда – самосветящийся космический объект сферической формы. Он не имеет твёрдой структуры, а состоит из газа и раскалённой плазмы. Внутри звезды постоянно идут ядерные реакции с выделением колоссального количества энергии. Из лёгких химических элементов синтезируются более тяжёлые: из водорода – гелий, из гелия – углерод и так далее.

Звёзды отличаются между собой по размерам, плотности, интенсивности свечения и другим параметрам. Самые крупные из них могут быть больше мелких в тысячи раз. Учёные называют одни из них гигантами, другие – карликами.

Рождение, жизнь и смерть звезды

Звёзды формируются из разреженных газопылевых облаков, которые имеют свойство сжиматься за счёт гравитационной неустойчивости. При сжатии локальный фрагмент облака нагревается до такой степени, что в его недрах запускается термоядерная реакция. С этого момента и начинается собственно «жизнь» звезды. «Смерть» её наступает, когда ядерные реакции в её недрах окончательно прекращаются.

При помощи астрофизических моделей удалось выяснить, что жизнь звезды длится от нескольких миллионов до десятков триллионов лет. Поэтому мы можем наблюдать лишь очень малый её фрагмент, на протяжении которого эволюционные изменения практически незаметны. К счастью, наблюдая небо в телескопы, учёные видят множество разных звёзд. И каждая из них находится на своём этапе развития. Благодаря подобным наблюдениям мы можем достоверно предсказать, что случится с нашим Солнцем через несколько миллиардов лет.

Карлики и гиганты

Вселенную наполняют миллиарды звёзд. Учёные классифицируют их прежде всего по размеру: есть звёзды-карлики, средних размеров (к ним относится и наше Солнце), гиганты и сверхгиганты.

Цвет звезды указывает на температуру её поверхности.

В недрах звёзд температура гораздо выше, чем на поверхности: она составляет многие миллионы градусов.

Ещё звёзды отличаются друг от друга по абсолютной яркости, то есть светимости.

Очень полезна для представления общей картины звёздного мира диаграмма Герцшпрунга-Рассела «Спектр – Светимость». В ней по горизонтали отображается цветовая температура звезды (спектральный класс), а по вертикали – абсолютная звёздная величина (светимость).

В нижней части диаграммы небольшие звёзды – белые, красные и коричневые карлики. Выше звёзды средних размеров, в том числе Солнце. В самом верху диаграммы звёзды-гиганты – красные, белые и голубые.

Когда на диаграмму нанесли все известные науке звёзды, оказалось, что большинство из них расположилось в зоне так называемой Главной последовательности (ГП). В её центре располагается наше Солнце – средняя по размерам и очень типичная звезда.

Самые большие живут меньше

Чем большую начальную массу имеет звезда, тем короче будет её жизнь и эффектнее финал. Самые массивные звёзды заканчивают свой путь с фейерверком, превращаясь в сверхновые.

Известно, что дольше всего проживут маленькие звёзды. Опираясь на расчёты и компьютерное моделирование, можно заключить, что они способны неспешно сжигать запасы водорода на протяжении десятков миллиардов, а то и триллионов лет. Это связано с низкой интенсивностью происходящих в них термоядерных реакций. Когда весь водород превратится в гелий, ядерные реакции закончатся, и звезда сожмётся силами гравитации до коричневого карлика с невысокой поверхностной температурой и яркостью. Но случится это очень нескоро. По расчётам учёных, времени на это понадобится больше, чем нынешний возраст Вселенной.

Жизнь звёзд, подобных нашему Солнцу, тоже достаточно продолжительна и спокойна. Они плавно горят миллиарды лет, а затем постепенно сбрасывают внешнюю оболочку и уменьшаются до белого карлика – горячего космического объекта с малыми размерами и большой плотностью вещества.

Новые и сверхновые звёзды

Астрономы не раз замечали, что какие-то из звёзд вдруг загораются значительно ярче, а затем вновь угасают, или же на небе появляются новые небесные светила. Эти объекты назвали новыми и сверхновыми звёздами, так как не понимали до конца сути этих явлений. Лишь с дальнейшим развитием науки и появлением современных наблюдательных приборов стало ясно: то, что мы именуем новой или сверхновой – не возникновение ещё одной звезды в Космосе, а всего лишь вспышка уже существующей.

За появлением новой стоит ядерный взрыв, происходящий на поверхности малой плотной звезды (белого карлика). Это явление не несёт окончательного разрушения и способно повторяться неоднократно.

А вот явление сверхновой – гораздо более мощная вспышка по сравнению с новой. Это настоящий коллапс ядра массивной звезды с полным разрушением её внешней оболочки. Он случается только раз, так как означает завершение жизненного цикла звезды.

Что такое взрыв сверхновой?

Взрывом сверхновой называют явление, когда звезда многократно увеличивает свою яркость, а затем медленно угасает. Взрыв происходит, когда звезда в ходе жизненного цикла истощает свой запас ядерного топлива. Вспышка настолько мощная, что способна затмить всю галактику, в которой находится. Это редкое событие происходит примерно раз в 100 лет, поэтому наблюдать его – большая удача. Как правило, увидеть его можно лишь постфактум, потому что излучение не сразу достигает Земли. Звёзды средних масс успевают израсходовать запас водорода примерно за 10 миллиардов лет: наше Солнце сейчас примерно на половине этого пути.

Последствия вспышки сверхновой

После взрыва остатки ядра звезды сжимаются до состояния белого карлика. Ему суждено ещё долго доживать свой век, постепенно теряя яркость. На снимках планетарных туманностей, как правило, в центре можно отыскать звезду-прародительницу данной туманности – бывшую сверхновую.

Интереснее всего судьба гигантских звёзд – свыше 8 масс Солнца. Их жизненный цикл относительно недолог: они расходуют весь водород за 1 миллиард лет, а иногда и быстрее. Затем они входят в период нестабильности, совершая череду ядерных превращений звёздного ядра.

Судьба остатков ядра такой звезды уже иная. Когда она коллапсирует, её сжатие не останавливается на стадии карлика, а рождается нейтронная звезда.

Благодаря сжатию такой объект приобретает огромную скорость вращения. Именно нейтронным звёздам мы обязаны такому явлению, как пульсары.

Но и это ещё не всё. Когда речь идёт о звёздах от 10 масс Солнца и выше, коллапс на завершающей стадии их эволюции может привести к образованию чёрной дыры. Это происходит из-за огромной силы гравитации, которая сжимает звезду настолько, что из объекта не может вырваться даже электромагнитное излучение, то есть – свет!

Внешняя поверхность чёрной дыры называется горизонтом событий. Вблизи этой поверхности время и пространство чудовищно искажаются. Для преодоления её изнутри нужны сверхсветовые скорости, которых современная физика пока что не допускает. Считается, что если пересечь горизонт событий извне, вырваться обратно будет уже невозможно.