Звезды начинают свою жизнь в огромных газопылевых облаках, когда под воздействием гравитации те сжимаются настолько, что температуры внутри начинает хватать для зажигания ядерного синтеза водорода. И, как только стартует этот процесс, звезда вступает в игру со смертью. Мощная гравитация массивного светила пытается сжать его до крошечной точки, но энергия, выделяемая при синтезе, вырывается наружу, создавая хрупкое равновесие, которое может сохраняться в течение миллионов, миллиардов и даже триллионов лет.
В общем, типичный красный карлик будет мееедленно сжигать водород в своем ядре в течение триллионов лет. Да, такие звезды могут увидеть рождение и смерть Солнца. Они вообще могут увидеть закат Вселенной, когда ярких светил больше не останется, и космос погрузится во тьму.
Красные карлики достаточно малы, чтобы планеты рядом с ними существенно снижали их яркость — потенциальный способ нахождения экзопланет.
По мере того, как эти маленькие звезды стареют, они постепенно становятся ярче и горячее, пока не начнут расплываться, превращаясь в инертные скучные комки гелия и водорода, который просто болтаются во Вселенной. Судьба явно незавидная, зато жизнь тихая и размеренная.
Грандиозный финал
Перейдем на другой конец шкалы, в гости к молодым и горячим гигантам и сверхгигантам, коих существует достаточно много (самые распространенные — голубые и красные). Жизнь таких огромных звезд, которые нередко в десятки раз тяжелее нашего Солнца, протекает бурно: из-за их огромной массы реакции синтеза в их недрах должны происходить крайне активно, чтобы поддерживать баланс с гравитацией.
В итоге, несмотря на то, что они намного тяжелее своих собратьев — красных карликов, эти звезды имеют гораздо более короткую продолжительность жизни: всего лишь несколько миллионов лет. Это смешная цифра даже по земным меркам: со времен гибели динозавров во Вселенной могло смениться с десяток поколений голубых гигантов.
Голубой сверхгигант Гамма Ориона, красный сверхгигант Алгол В, Солнце и планеты.
Но при этом их короткая жизнь оказывается невероятно полезной для всего космоса. Их огромные размеры и высокие температуры в недрах позволяют им проводить реакции синтеза не только с водородом, но и гелием. И углеродом. И даже кислородом, магнием и кремнием. Такие звезды способны создавать чуть ли не половину таблицы Менделеева к концу своей жизни.
Смерть таких огромных звезд происходит так же эпично, как и их жизнь. Как только тяжелых элементов в них становится достаточно, чтобы образовать железное ядро, синтез прекращается, и вечеринка заканчивается. Так как больше нечему противостоять гравитации, весь материал, окружающий ядро, вдавливается в него. Однако плавление железа не выделяет достаточного количества энергии, чтобы противодействовать этому процессу. В итоге ядро сжимается до такой невероятной плотности, что электроны оказываются просто вынужденными объединиться с протонами, превращая все ядро в гигантский шар нейтронов.
Этот нейтронный шар оказывается способен некоторое время противостоять сокрушительным силам гравитации, но все равно в итоге сдается, вызывая мощнейший взрыв сверхновой. Для понимания масштабов: сверхновая за неделю способна выделить больше энергии, чем наше Солнце за все 10 миллиардов лет своей жизни.
Последствия такого взрыва ожидаемо катастрофические: про выживание планетной системы даже говорить не приходится, может хорошо достаться даже соседним звездам. Ударная волна и материал, выброшенный во время взрыва, создают целые пузыри газа в межзвездной среде, разрушают туманности и даже выбрасывают материал из самих галактик.
Взрыв сверхновой в соседней галактике M82.
Это одно из самых захватывающих зрелищ во всей Вселенной. Последние описанные сверхновые, взорвавшиеся в Млечном пути, были неделями хорошо видны даже днем. А сверхновые, взрывающиеся в соседних галактиках, нередко светят ярче их самих.
Однако, как бы удивительно это не звучало, такие разрушительные взрывы... даруют жизнь. В них синтезируется вся таблица Менделеева, разлетаясь после этого с ударной волной по галактике. В результате образуются новые газопылевые облака, из которых рождаются новые звезды и планеты, и цикл повторяется.
Но что же происходит с остатками самих сверхгигантов? Выбор у них небольшой: если их масса сравнительно мала, то они так и остаются крайне сжатыми шарами из нейтронов — нейтронными звездами с гигантской плотностью. Если же масса оказывается достаточной, рождается новая черная дыра.
Последнее шоу
Наихудшая участь постигает звезды среднего размера — такие, как наше Солнце. Слишком большие, чтобы спокойно уйти в ночь, и слишком маленькие, чтобы вызвать взрыв сверхновой, они вместо этого превращаются в ужасных монстров, которые перед смертью выворачиваются наизнанку.
Для этих средних звезд (которых во Вселенной больше 90%) проблема заключается в том, что, как только в ядре начинает образоваться шар из кислорода и углерода, вокруг него оказывается недостаточно массы, чтобы превратить его в железное ядро. Так что он просто растет, становясь с каждым днем все жарче. Остальная часть звезды реагирует на этот ад в ядре, раздуваясь и превращая звезду в красного гиганта. Когда наше Солнце достигнет этой фазы, оно вполне может дотянуться до орбиты Земли, тем самым прекратив ее историю.
Эта фаза красного гиганта крайне нестабильна, и звезды, подобные нашему Солнцу, будут раздуваться, коллапсировать и повторно надуваться снова и снова, при этом при каждой итерации будут возникать солнечные ветра, уносящие часть материала в Солнечную систему. В своей последней агонии звезда среднего размера при очередном разрастании буквально лопается, образуя горячую планетарную туманность, окружающую теперь обнаженное ядро из углерода и кислорода в центре. Такие звездные останки зовутся белыми карликами.
В дальнейшем белый карлик еще некоторое время освещает планетарную туманность, прежде чем звездный труп не остывает слишком сильно, чтобы позволить такие световые шоу. Несмотря на то, что планетарные туманности выглядят очень красивыми в телескоп — не обманывайтесь, они являются продуктом мучительной смерти звезды.
Но стадия белого карлика — еще не конец. В течение сотен миллиардов лет у него еще будет достаточно тепла, чтобы хотя бы слегка светиться в ИК-диапазоне. И только после этого, растеряв абсолютно все тепло, он превратится в черного карлика, который будет абсолютно не различим на фоне Вселенной.
