Как умирают звезды?
Звезды начинают свою жизнь, когда в их плотных горячих ядрах загорается синтез водорода. Как только этот процесс начнется, начнется игра. Гравитационное притяжение всей массы звезды пытается сжать ее до крошечной точки, но энергия, выделяемая при синтезе, выталкивается наружу, создавая хрупкое равновесие, которое может сохраняться в течение миллионов или даже триллионов лет.
Маленькие звезды живут невероятно долго. Из-за своего небольшого роста им не нужно много энергии для уравновешивания внутреннего гравитационного притяжения, поэтому они только потягивают свои запасы водорода. В качестве дополнительного ускорения атмосферы этих звезд постоянно циркулируют, вытягивая свежий водород из внешних слоев в ядро, где он может подпитывать продолжающийся огонь.
В общем, типичный красный карлик будет с радостью сжигать водород в своем ядре в течение триллионов лет. Не слишком потрепанный.
По мере того как эти маленькие звезды стареют, они постепенно становятся ярче, пока не начнут расплываться, превращаясь в инертный, скучный комок гелия и водорода, который просто болтается по Вселенной, не заботясь ни о чем, кроме своих собственных.
Это печальная судьба, но по крайней мере тихая.
Грандиозный финал
Когда массивные звезды в нашей Вселенной умирают, это намного более жестоко. Из-за увеличения количества этих звезд реакции синтеза должны происходить намного быстрее, чтобы поддерживать баланс с гравитацией.
Несмотря на то, что они намного тяжелее своих собратьев – красных карликов, эти звезды имеют гораздо более короткую продолжительность жизни: всего через несколько миллионов лет (что, учитывая астрономические масштабы времени, может произойти на следующей неделе), они умирают.
Но когда массивные звезды умирают, они гаснут во всей красе. Их огромный размер означает, что гравитационного давления достаточно, чтобы сплавлять не только водород, но и гелий. И углерод. И кислород. И магний. И кремний. Большое количество элементов периодической таблицы вырабатывается внутри этих гигантских звезд ближе к концу своей жизни.
Но как только эти звезды образуют железное ядро, музыка прекращается, и вечеринка заканчивается.
Весь материал, окружающий железо, вдавливается в сердечник, но плавление железа не выделяет энергии, чтобы противодействовать этому. Вместо этого ядро сжимается до такой невероятной плотности, что электроны толкаются внутрь протонов, превращая все ядро в гигантский шар нейтронов.
Этот нейтронный шар способен – по крайней мере временно – противостоять сокрушительному коллапсу, вызывая взрыв сверхновой. Сверхновая за неделю выделит больше энергии, чем наше Солнце за все 10 миллиардов лет своей жизни. Ударная волна и материал, выброшенный во время взрыва, вырезают пузыри в межзвездной среде, разрушают туманности и даже выбрасывают материал из самих галактик.
Это одно из самых красивых мест во всей вселенной. Когда сверхновые случаются в нашем шее галактического леса, взрывы достаточно яркие, чтобы возникать днем, и даже могут быть ярче, чем полная луна ночью.
Довольно интенсивно, и какой путь.
Наихудшая участь постигает звезд среднего размера. Слишком большие, чтобы спокойно уйти в ночь, и слишком маленькие, чтобы вызвать взрыв сверхновой, они вместо этого превращаются в ужасных монстров, прежде чем наконец вывернуться наизнанку.
Для этих средних звезд (включая такие звезды, как наше Солнце) проблема заключается в том, что, когда в ядре образуется шар из кислорода и углерода, вокруг него недостаточно массы, чтобы превратить его во что-то более тяжелое. Так что он просто сидит, становясь с каждым днем все жарче. Остальная часть звезды реагирует на этот ад в ядре, раздуваясь и становясь красным, создавая красного гиганта. Когда наше Солнце превратится в красного гиганта, его край достигнет почти орбиты Земли.
Эта фаза красного гиганта нестабильна, и звезды, подобные нашему Солнцу, будут содрогаться, коллапсировать и повторно надуваться снова и снова, при этом каждое событие запускает ветры, уносящие большую часть солнечной массы в солнечную систему.
В своей последней агонии звезда среднего размера изрыгает свои кишки, образуя шипучую планетарную туманность, тонкие струйки газа и пыли, окружающие теперь обнаженное ядро из углерода и кислорода в центре. Под воздействием космического вакуума это ядро получает новое имя: белый карлик.
Белый карлик освещает окружающую планетарную туманность, заряжая ее энергией примерно на 10 000 лет, прежде чем звездный труп остынет слишком сильно, чтобы позволить такие световые шоу.
Несмотря на то, что планетарные туманности прекрасны и вызывают недоумение в телескоп, они являются продуктом насильственной, мучительной смерти звезды. Заманчиво, да, но также захватывающе.
В нашем Telegram‑канале вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
