что такое звезды на небе на самом деле
Что такое звезды?
Одно из самых красивых зрелищ, которые только есть в нашем мире, — вид звездного неба в темную безлунную ночь. Тысячи звезд алмазными россыпями усеивают небо — яркие и тусклые, красные, белые, желтые… Но что такое звезды? Расскажу об этом совсем просто, так, чтобы понятно было всем.
Звезды — это огромные шары, разбросанные тут и там в космическом пространстве. Вещество в них удерживается силами взаимного притяжения. Эти шары разогреты до такой высокой температуры, что способны излучать свет, благодаря чему мы их и наблюдаем. На самом деле звезды настолько раскалены, что любое вещество, даже самый твердый металл, пребывает на них в виде электрически заряженного газа. Такой газ называется плазмой.
Почему звезды светятся?
Внутри звезд температура гораздо выше, чем на поверхности. В звездном ядре она может достигать 10 миллионов градусов и выше. При таких температурах идут термоядерные реакции превращения одних химических элементов в другие. Например, водород, из которого в основном состоят почти все звезды, в их недрах превращается в гелий.
Именно термоядерные реакции служат основным источником энергии звезд. Благодаря им звезды способны светить на протяжении многих миллионов лет.
Звезды и галактики
Во Вселенной насчитывается больше миллиарда миллиардов звезд. В соответствии с законами природы они собрались в огромные звездные острова, которые астрономы назвали галактиками. Мы живем в одной из таких галактик, имя которой — Млечный Путь.
Млечный Путь — галактика, частью которой являются Солнце и все видимые на небе звезды. Фото: Juan Carlos Casado (TWAN, Earth and Stars)
Все звезды, видимые на небе невооруженным глазом или в небольшой телескоп, принадлежат Млечному Пути. Другие галактики тоже можно наблюдать на небе с помощью телескопа, но все они выглядят как тусклые туманные пятнышки света.
Солнце — самая близкая к нам звезда. Она ничем не выделяется на фоне миллионов других звезд, которые можно увидеть в телескоп. Солнце — не самая яркая, но и не самая тусклая звезда, не самая горячая, но и не самая холодная, не самая массивная, но и не самая легкая. Можно сказать, что Солнце — звезда-середняк. И только нам роль Солнца кажется исключительно важной, потому что эта звезда дарит нам тепло и свет. Только благодаря Солнцу на Земле возможна жизнь.
Размеры, масса и светимость звезд
Размеры и масса даже небольших звезд огромны. Например, Солнце в 109 раз больше Земли по диаметру и в 330000 раз массивнее нашей планеты! Чтобы заполнить объем, который занимает в пространстве Солнце, нам потребовалось бы больше миллиона планет размером с Землю!
Сравнительные размеры Солнца и планет Солнечной системы. Земля на этой картинке — крайняя левая планета в первом, ближайшем ряду.
Но мы уже знаем, что Солнце обычная, средняя звезда. Есть звезды гораздо крупнее Солнца, как, например, звезда Сириус, самая яркая звезда ночного неба. Сириус в 2 раза массивнее Солнца и в 1,7 раза больше его по диаметру. Он также излучает в 25 раз больше света, чем наша дневная звезда!
Другой пример — звезда Спика, возглавляющая созвездие Девы. Ее масса в 11 раз больше Солнца, а светимость в 13000 раз выше! Вряд ли возможно даже представить себе испепеляюще мощное излучение этой звезды!
Но большинство звезд во Вселенной все-таки меньше Солнца. Они легче и светят гораздо слабее, чем наша звезда. Самые распространенные звезды называются красными карликами, так как излучают в основном красный свет. Типичный красный карлик примерно в 2-3 раза легче Солнца, в 4 или даже 5 раз меньше его по диаметру и в 100 раз тусклее, чем наша звезда.
В нашей галактике порядка 700 миллиардов звезд. Из них не меньше 500 миллиардов окажется красными карликами. Но, к несчастью, все красные карлики настолько тусклые, что ни один из них не виден на небе невооруженным глазом! Чтобы наблюдать их, нужен телескоп или хотя бы бинокль.
Необычные звезды
Помимо красных карликов, которые составляют большинство всех звезд во Вселенной, помимо звезд, похожих на Солнце, а также таких звезд, как Сириус и Спика, существует также небольшая доля необычных звезд, чьи характеристики — размеры, светимость или плотность — сильно отличаются от других звезд.
Белые Карлики
Одной из таких звезд является спутник Сириуса.
Многие звезды живут не поодиночке, как наше Солнце, а парами. Такие звезды называются двойными. Точно так же, как Земля и другие планеты Солнечной системы движутся по орбитам вокруг Солнца под действием его притяжения, так и звезда-спутник может обращаться по орбите вокруг главной звезды.
Двойная звезда. Главная звезда и звезда-спутник меньшего размера вращаются вокруг общего центра масс, обозначенного на рисунке красным крестом. Источник: Википедия
На самом деле планеты вместе с Солнцем обращаются вокруг общего центра масс. То же самое происходит и с компонентами двойной звезды — они обе вращаются вокруг общего центра масс (см. gif-рисунок).
В XIX веке у Сириуса, самой яркой звезды ночного неба, был обнаружен очень тусклый спутник, видимый только в телескоп. Его назвали Сириус B (читается как Сириус Б). Вместе с тем оказалось, что его поверхность столь же горячая, как поверхность Сириуса. В то время астрономы уже знали, что тело испускает тем больше света, чем оно горячее. Следовательно, с каждого квадратного метра поверхности спутника Сириуса излучалось столько же света, сколько с квадратного метра самого Сириуса. Почему же спутник был такой тусклый?
Потому что площадь поверхности Сириуса В была гораздо меньше площади поверхности Сириуса А! Оказалось, что размер спутника равен размеру Земли. Вместе с тем его масса оказалась равна массе Солнца! Простые подсчеты показывают, что каждый кубический сантиметр Сириуса B содержит 1 тонну вещества!
Такие необычные звезды назвали белыми карликами.
Красные сверхгиганты
На небе также были найдены звезды огромных размеров и светимостей. Одна из таких звезд, Бетельгейзе, в 900 раз больше Солнца по диаметру и излучает в 60000 раз больше света, чем наше дневное светило! Другая звезда, VY Большого Пса (читается как «вэ-игрек») в 1420 раз больше Солнца по диаметру! Если VY Большого Пса поместить на место Солнца, то поверхность звезды будет находиться между орбитами Юпитера и Сатурна, а все планеты с Меркурия по Юпитер (включая Землю!) оказались бы внутри звезды!
Сравнительные размеры Солнца (слева вверху), Сириуса (белая звезда) и некоторых гигантских звезд. Красный сверхгигант UY Щита, который занимает большую часть картинки, в 1900 раз больше Солнца по диаметру.
Такие звезды называются сверхгигантами. Отличительная особенность гигантских и сверхгигантских звезд состоит в том, что они при всех своих колоссальных размерах содержат лишь в 5, 10 или 20 раз больше вещества, чем Солнце. Это значит, что плотность таких светил очень низка. Например, средняя плотность VY Большого Пса в 100000 раз меньше плотности комнатного воздуха!
И белые карлики, и звезды-гиганты не рождаются такими, а становятся в ходе эволюции, после того, как водород в их недрах переработан в гелий.
Звезды и скрытая масса Вселенной
Еще относительно недавно астрономы полагали, что в звездах содержится почти все вещество во Вселенной. Но в последние десятилетия выяснилось, что львиную долю массы Вселенной составляют таинственная темная материя и еще более таинственная темная энергия. На звезды, таким образом, приходится всего около 2% всей материи (а на планеты, кометы и астероиды и того меньше!). Но именно эти 2% мы и способны наблюдать, так как именно они излучают свет! Трудно представить, насколько унылым местом была бы Вселенная, если бы в ней не было звезд!
Топ заблуждений об астрономии. 9. На небе мы видим звёзды
Казалось бы, ну а здесь-то как можно ошибиться? Ну, ОК, кроме звёзд, мы ещё видим планеты, искусственные спутники, а с телескопом ещё галактики и туманности (впрочем, некоторые из них и без телескопа тоже). Где тут проблема? Или мы, на самом деле, не видим звёзды?
Да, на самом деле, мы их не видим: увы, мы способны видеть только лишь свет от звёзд. Ну, или иное от них излучение — через спецприборы.
Казалось бы, зачем тут эта придирка к деталям? Когда мы говорим: «я вижу стол», — мы ведь тоже имеем в виду, что мы увидели свет, отражённый столом, сложившийся в некоторую картинку на сетчатке нашего глаза, которую мозг распознал, как стол. Однако для краткости мы называем это «я вижу стол». Может быть, со звёздами всё точно так же?
Дело в том, что у света конечная скорость распространения. Очень большая — порядка 300 000 км/с, но всё же конечная.
Пока мы находимся в пределах Земли, мы имеем дело с расстояниями от сантиметров до, максимум, километров (расстояние до горизонта — порядка четырёх километров), поэтому изображение предмета долетает до нас за миллионные или даже миллиардные доли секунды. Ввиду чего мы можем отождествлять увиденный нами свет с самим объектом? За миллионную долю секунды стол вряд ли успел сильно измениться, да и если даже он двигался с нашими земными скоростями, то ошибка в его наблюдаемом нами местоположении, по сравнению с реальным, слишком ничтожна, чтобы иметь для нас значение.
Но в космосе иные масштабы. Луна находится в среднем в 380 000 километрах от Земли, поэтому свет передаёт нам то, что было на ней чуть более секунды назад.
Марс в самом оптимистичном для нас случае находится уже в 55 миллионах километров от Земли, поэтому его мы видим с задержкой в три минуты. В среднем же он удалён от нас на 225 миллионов километров и тут уже речь о задержке в двенадцать минут.
Плутон от нас в среднем в 5,7 миллиардах километров. Поэтому мы видим его с запозданием более чем в пять часов.
Глядя на небо, мы всё время смотрим в прошлое.
Но в далёкое ли? ОК, Плутон мы видим в его состоянии пять часов назад, но это ж вроде бы не так много? Он, конечно, успел куда-то улететь, но наверно ведь недалеко?
Скорость Плутона порядка 16 800 км/ч, то есть за пять часов он улетает примерно на 85 000 километров, что примерно вчетверо больше максимально возможного расстояния на поверхности Земли.
И Плутон ещё относительно близко от нас.
Удобной единицей измерения для космических расстояний является «световой год». Про него часто ошибочно думают, будто бы в световых годах каким-то хитрым способом измеряется время — ведь «год» же. Но нет, «световой год» — это буквально то расстояние, которое свет проходит в вакууме за год.
Легко догадаться, что если измерять расстояние в световых годах, то ровно с той же задержкой в годах мы будем видеть этот объект.
Так вот, до ближайшей (кроме, конечно, Солнца) к нам звезды — Проксимы Центавра — 4,2 светового года.
Чуть подальше — примерно в 6 световых годах — находится звезда Барнарда. Эта звезда примечательна тем, что она довольно быстро движется относительно нашей системы. Её скорость порядка 142 км/с.
За год она проходит 4,5 миллиарда километров. Как было сказано выше, расстояние до Плутона — 5,7 миллиарда километров. И вот эта звезда за год преодолевает четыре пятых от него.
За то время, пока от неё доходит до нас свет, она успевает преодолеть шесть таких расстояний — 28 миллиардов километров.
Диаметр нашей галактики — порядка 100 000 световых лет.
Если бы звезда Барнарда была бы расположена на другом краю галактики, то за то время, пока к нам бы дошёл её свет, она успела бы пролететь 11 расстояний от нас до ближайшей к нам звезды.
Ну, или если мы, предположим, сумели бы каким-то образом разглядеть планету на этом самом противоположном к нам галактическом краю, то ситуация на ней соответствовала бы стотысячелетней давности. У нас на планете всего 5500 лет прошло от появления письменности до современной цивилизации, 40 000 лет назад вымерли последние неандертальцы, а 45 000 лет назад появилось то, что сейчас называется «нами» — Homo sapiens — как видом.
Там ведь тоже всё могло поменяться за 100 000 лет.
Одна из ближайших к нам галактик — галактика Андромеды — находится от нас в 2,5 миллионах световых лет и движется в нашу сторону со скоростью примерно 300 км/с. В результате она сейчас находится в 2500 световых годах от того положения, где мы её видим. Это почти как 600 расстояний от нас до Проксимы Центавра.
Сейчас в телескопы можно разглядеть и гораздо более далёкие объекты. И увидеть, таким образом, ещё более далёкое прошлое. Тем более далёкое, чем дальше от нас находится данный объект.
Расположение звёзд на небе не просто не соответствует их текущему расположению в пространстве, но вдобавок ещё и не соответствует расположению ни в какой момент времени вообще: поскольку более дальние от нас объекты успели сместиться на большее расстояние, чем ближние.
Вот как это можно проиллюстрировать. Предположим, что с зелёного кружка в центре данной иллюстрации мы наблюдаем некие, вращающиеся вокруг него объекты. Все эти объекты находятся довольно далеко, поэтому задержка по времени уже существенна.
Слева изображено, как объекты расположены в пространстве в данный момент, а справа — то расположение, которое мы бы видели с этого зелёного кружка.
Чтобы было понятнее, наложим картинки друг на друга.
В нашей гипотетической ситуации хотя бы сохраняется сам рисунок, хотя и смещаются расположения его фрагментов, однако в реальности небесные объекты движутся друг относительно друга не столь простым образом. И наблюдаем мы ситуацию вовсе не из неподвижного центра кругового вращения.
Иными словами, видимые нами созвездия — это именно что «видимые нами». Это не только уникальная пространственная их проекция на нашу личную «небесную сферу», но и наш уникальный временной срез ситуации — по сферическим слоям.
Переместившись на относительно далёкую звезду, мы бы увидели звёздные расклады совершенно иными. Не только «под другим углом из другой точки», но и «в другом расположении во времени».
Во вселенной всё сейчас уже не так, как мы сейчас видим. И ни в какой момент времени не было так.
Причём не так не только расположение объектов, но и сами объекты. У звёзд ведь есть свой жизненный цикл — они рождаются в туманностях, взрываются сверхновыми, сгорают и превращаются в звёзды другого типа. Всё это мы можем наблюдать с Земли, но наблюдаем мы по-прежнему прошлое.
В настоящем же, возможно, некоторые из тех звёзд, которые мы видим на небе, уже не существуют. И не только в далёких-далёких галактиках, а даже в нашем ближайшем окружении. И не только видимые в телескоп, а даже видимые невооружённым глазом.
Например, одно из наиболее узнаваемых созвездий — созвездие Ориона, несёт на своём плече одну из самых ярких на нашем небе звёзд — Бетельгейзе.
Увы, вполне возможно, что её уже нет.
Вероятность, правда, не означает гарантии — астрономические масштабы времени весьма протяжённы, и она вполне может просветить ещё миллион лет, а то и вообще не взорваться, а просто выгореть, однако вероятность всё-таки не нулевая, а потому не исключено, что она взорвалась прямо сейчас, но узнаем мы об этом только через полтысячелетия.
Как не исключено и то, что как раз полтысячелетия назад она и взорвалась, поэтому мы узнаем об этом прямо сейчас.
Впрочем, даже если Бетельгейзе продержится ещё долго, то всё равно ведь вспышки сверхновых постоянно наблюдаются. И большинство на самом деле произошли десятки тысяч, сотни тысяч, а то и десятки миллионов лет назад.
И в тот момент, когда с небосвода исчезает какая-то звезда, на самом деле всего лишь исчезает с нашего неба «фотография» её далёкого прошлого.
Почему звезды светятся и почему их не видно днем
Почему звезды светятся: Pixabay
Почему звезды светятся? Почему некоторые из них такие яркие на ночном небе, а другие едва заметны? От чего зависит цвет звезды? Современной науке удалось ответить на все эти и многие другие вопросы, касающиеся далеких небесных тел. Сегодня об этом может узнать каждый.
Что такое звезды
Звезды — основные небесные тела наравне с планетами и спутниками. От последних они отличаются тем, что излучают свет, а не просто отражают его. Ежедневно мы наблюдаем за самой большой звездой в нашей системе — за Солнцем. Именно его свет и тепло сделали возможной жизнь на Земле.
Что такое звезды на небе? Огромные межзвездные облака из светящихся разреженных газов называют газовыми диффузными туманностями. В их состав входит главным образом водород, кислород, гелий и азот. Такие газовые (или диффузные) туманности — колыбель для молодых звезд, которые рождаются так же, как некогда родилась наша Солнечная система.
Таким образом, звезда в небе — шарообразное скопление газов, удерживающее форму с помощью сил гравитации, а также излучающее свет. Ее основные составляющие — газы (в большинстве случаев гелий и водород) с твердыми минеральными частицами.
Звезды на небе ученые классифицировали и выделили такие группы:
Основными параметрами, по которым предсказывают физические характеристики звезд, считаются их масса и химический состав.
Почему светят звезды
Почему звезды светятся: Freepick
Звезда рождается из скопления газов, которые сжимает собственная гравитация. Во время этого процесса:
Вместе с колоссальным объемом тепловой энергии происходит световое излучение. Частично этот свет достигает Земли, и именно это явление мы наблюдаем, когда видим звезды ночью.
Таким свойством наделены исключительно звезды. Когда мы видим спутник нашей планеты Луну или планету Венеру, то они всего лишь отражают свет других звезд. И только последние — это самостоятельные объекты светового излучения, связанного с выбросом энергии.
Жизнь звезд такова:
Процесс звездообразования непрерывен, и звезды продолжают возникать и сегодня.
Почему звезды не видно днем
Идеальным временем для наблюдения за звездным небом считается последний летний месяц. В темные вечера прозрачный августовский воздух дает возможность насладиться невероятным зрелищем. Кроме того, в это время часто происходят звездопады.
У каждой звезды есть свой жизненный цикл. На разных этапах ее свет меняется. Чем ближе конец существования, тем холоднее становится звезда. Ее можно узнать по пульсирующему мерцающему свечению.
Днем звезды тоже светят так же, как и по ночам. Но их далекий свет затмевается солнечным — светом самой близкой к нам звезды. Ночью этот «занавес» словно открывается, и тогда мы наблюдаем за удивительными космическими красотами: планетами, созвездиями, туманностями и другими элементами Вселенной.
Интересно, что у каждой звезды свой цвет. Известны голубые, белые, оранжевые звезды и даже такие, которые переливаются разными оттенками. Это объясняется разной температурой газов, которые входят в их состав. Так, самые горячие звезды голубые, за ними следуют белые. Немного менее теплые — желтые, а самые холодные — оранжевые и красные.
Откуда звезды берут энергию
Звездное небо: Freepick
Чтобы ответить на этот вопрос, надо вернуться к тому, из чего состоит звезда. Большая ее часть — водород, который прекрасно горит с выделением энергии. Но для этого ведь нужен кислород, которого в звезде нет. Как же происходит «звездное горение»?
Горение — химический процесс своеобразной перетасовки атомов между молекулами, в ходе которого выделяется тепловая энергия. Чудовищный жар в звездных недрах делает невозможным существование молекул, они распадаются, а их составные части (атомы, ядра) перетасовываются. Так происходит образование новых химических атомов с другими химическими свойствами. Это так называемые ядерные реакции.
Согласно исследованиям ученых-физиков, источник звездной энергии заключается в непрерывном образовании атомов гелия из атомов водорода:
Что же происходит при старении и выгорании звезды? Водород становится гелием, а гелий может превратиться в более тяжелый элемент. Так и происходит непрерывное изменение химического состава Вселенной. Отсюда можно сделать вывод и о том, что в момент рождения нашей Вселенной в ней преобладал водород.
Со временем количество тяжелых элементов становится больше, чем количество водорода. Часть вещества звезды с этими элементами уходит в межзвездную газовую среду. Чем меньше остается топлива, тем сложнее звезде поддерживать свою жизнедеятельность и все так же ярко светить. После израсходования запасов водорода жизненный цикл светила завершается.
Вот мы и ответили на вопрос, почему звезды светятся. Физики занимались этой загадкой в течение нескольких веков, выдвигали гипотезы, которые потом опровергали, но все же нашли ответ. Нет сомнений, что в будущем нас ждет еще много интересных астрономических открытий.
Узнавайте обо всем первыми
Подпишитесь и узнавайте о свежих новостях Казахстана, фото, видео и других эксклюзивах.
Что такое звезда: как образуются и угасают звезды?
Что такое звезда в космосе? В результате чего образуются Новые и Сверхновые звезды? Как происходит эволюция звезд?
В ясную безоблачную ночь мы смотрим на небо и видим сотни тысяч мерцающих бликов, которые кажутся украшениями на темном теле небесного мрака – всепроникающей тьмы, которая, кажется, стремится поглотить все!
Эти крошечные блики – звезды. Но что такое звезда? Как она образуется? Что происходит, когда она исчезает? Это наиболее распространенные вопросы, которые большинство из нас задавали нашим родителям и учителям. В этой статье мы подробно разберем эти и многие другие темы. Готовы? Давайте начнем…
Вспомните, каково это – смотреть на звездное небо
Что такое звезда?
Звезда – это гигантский газовый шар. Газ в ней настолько горячий, что он светится. Звезда состоит в основном из двух элементов – водорода и гелия. Вопрос может возникнуть: “Если звезда сделана из газа, почему газ не рассеивается?”
Это действительно хороший вопрос. Вот ответ на него: газовый шар настолько велик, что атомы газа удерживаются вместе под действием собственной гравитации.
Теперь возникает еще один вопрос: “Если гравитация удерживает форму звезды, почему из-за нее звезда не “сжимается” к центру?”
Да, это именно так и происходит. Внутри шара гравитация настолько интенсивна, что атомы газа фактически падают в центр и вызывают огромное повышение температуры. Именно эта высокая температура вызывает ядерную реакцию, называемую “реакцией синтеза”. При ней элементарные атомы соединяются, образуя тяжелые элементы.
Когда происходит это слияние, высвобождается огромное количество энергии. Эта энергия оказывает внешнее давление, идущее из центра, и действует как уравновешивающая сила против внутреннего гравитационного притяжения. Это сохраняет звезду такой, какая она есть, и не дает ей разрушиться из-за гравитации.
Цикл жизни звезды
Все звезды следуют одному и тому же циклу рождения и смерти. Вот его этапы:
Давайте посмотрим на каждую стадию отдельно и поймем, как образуется звезда, и что происходит с ней в течение жизни.
Этап 1: Газ и пылевое облако: туманность
Есть газ и пыль, которые разбросаны по всей вселенной и присутствуют почти в каждой галактике. Эти газ и пыль просто находятся там, ничего не делая.
Внезапное гравитационное возбуждение заставляет газы и пыль сталкиваться друг с другом и слипаться, образуя огромные облака – туманности.
Одна туманность может растягиваться на сотни и тысячи световых лет. Эти туманности иногда называют “звездными питомниками”. То есть звезды образуются внутри этих огромных облаков.
Этап 2: Протостар (Рождение Звезды)
Внутри туманности то и дело возникают турбулентности, из-за которых создаются скопления большого количества газов и пыли. Эти узлы или комки, начинают “тереться” друг от друга из-за собственного гравитационного притяжения. Когда этот коллапс продолжается, материал в центре начинает постепенно нагреваться.
Это горячее ядро называется Protostar. Он располагается в самом центре коллапсирующего облака, и однажды станет звездой. Протозвезда будет расти в течение некоторого времени, так как все больше и больше облаков будет притягиваться к ней. В результате температура ядра также будет продолжать расти.
Этап 3: Звезда Главной последовательности
В какой-то момент протозвезда достигает критической температуры, когда атомы водорода начинают плавиться, образуя атомы гелия. Это называется “реакцией синтеза”.
Когда начинается реакция синтеза, высвобождается огромное количество энергии. Коллапс газа и пыли продолжается до тех пор, пока энергия, выделяемая реакцией синтеза, не станет равной гравитационному притяжению в ядре. Такое состояние называется “гидростатическим равновесным состоянием”, и протозвезда становится тем, что известно как Звезда Главной последовательности.
“Мы покорили открытый космос, но не свой внутренний мир”.
Что на самом деле происходит на стадии гидростатического равновесия?
Ядро звезды оказывает гравитационное притяжение, но в то же время энергия, выделяемая реакцией синтеза, выталкивается наружу из центра. Таким образом гравитационное притяжение ядра внутрь и выброс энергии наружу уравновешивают друг друга, и звезда приобретает сферическую форму. Это фаза зрелости звезды.
Вы знали?
Здесь история жизни звезды становится действительно интересной.
Есть одно правило: чем больше звезда, тем короче ее продолжительность жизни.
Угасание звезды отмечена фазой, в которой весь водород, присутствующий в ядре, сгорает с образованием гелия. Когда в ядре больше не остается водорода, реакция ядерного синтеза останавливается. Звезде больше нечем поддерживать свою жизнь. Гидростатическое равновесие нарушается, и ядро звезды начинает разрушаться, а его температура увеличиваться.
В то же время, вне ядра, звезда все еще может содержать водород. Это означает, что реакция синтеза будет продолжаться в оболочке. Энергия, выделяемая ей, заставит оболочку расширяться.
Одновременно внешние слои будут выталкиваться наружу все более горячим ядром. По мере того как оболочка продолжит расширяться, она будет охлаждаться. В итоге звезда станет так называемым красным гигантом
Если умирающая звезда очень массивна, то ее коллапсирующее ядро достаточно большое, чтобы вызвать другие реакции ядерного синтеза. Это означает, что гелий в коллапсирующем ядре будет сливаться вместе и образовывать более тяжелые элементы, например, железо.
К сожалению, такие экзотические реакции ядерного синтеза не очень стабильны. Иногда ядро сгорает или просто гаснет. Эта нестабильность в конечном итоге заставляет всю звезду пульсировать. Пульсирующая звезда затем сбрасывает свой расширенный внешний слой, образовывая вокруг ядра кокон из пыли и газа.
С этого момента размер ядра будет определять окончательную судьбу звезды. Дальше только интереснее!
Классификация звезд
Итак, что может произойти со звездой дальше?
Белые карлики
Белые карлики образуются из средних звезд по массе примерно равных нашему Солнцу. Да, наше Солнце – средняя звезда, и любая звезда массой, в 1,4 раза превышающей массу нашего Солнца, также будет считается средней.
Как только такие звезды Главной последовательности освобождаются от внешних слоев из-за пульсаций, внутреннее ядро становится “открытым”. Это ядро очень горячее и известно как Белый карлик.
Белые карлики примерно того же размера, что и наша родная планета Земля. Однако они имеют гораздо большую массу. Астрономы долго были озадачены этим. Они вопрошали: “Если у Белого карлика такая большая масса, почему он не сворачивается сам в себя?”. Ответ на этот вопрос довольно интересный.
Оказывается, что внутри Белого карлика есть быстро движущиеся электроны, которые оказывают внешнее давление и предотвращают коллапс Белого карлика.
Вот несколько интересных фактов о этих звездах:
Новые
Может случиться так, что Белый карлик становится частью двойной звездной системы или системы из нескольких звезд. В таком случае вполне возможно, что он будет находиться достаточно близко к своим спутникам (звездам). Близость может позволить Белому карлику притягивать материю (в основном водород) из внешнего слоя звезды-компаньона. Это приведет к формированию внешнего слоя для самого Белого карлика.
Если Белому карлику удастся “втянуть” достаточное количество вещества, реакция синтеза в нем может возобновиться. Тогда он внезапно станет намного ярче.
В этом случае Белый карлик станет Новой, но реакция слияния на поверхностном слое заставит его расширяться, и в конечном итоге под действием взрыва внешняя оболочка все равно будет разрушена. Как только поверхностного слоя не станет, вновь обретенный свет Белого карлика исчезнет в течение нескольких дней. Затем он перезапустит цикл и снова сформирует Новую.
Если Белый карлик очень большой и сформирован из звезды намного больше нашего Солнца, то он может затянуть достаточное количество водорода, чтобы разрушиться из-за собственного гравитационного притяжения – взорваться и стать Сверхновой.
Сверхновые
Это настоящий космический фейерверк. Сверхновые звезды “рождаются” из звезд Главной последовательности, которые тяжелее нашего Солнца в 8 раз и более.
Если кратко, то сверхновая сильно отличается от Новой. В Новой взрывается только внешний слой, а в Сверхновой еще и ядро.
В очень больших Звездах Главной последовательности происходит множество экзотических ядерных реакций в ядре, и в конечном итоге образуется железо. Образование железа означает, что звезда больше не может производить энергию.
Конечно, можно утверждать, что следующий раунд реакции синтеза может превратить железо в более тяжелые элементы и высвободить энергию. Но этого не произойдет, потому что для ядерной реакции по превращению железа в более тяжелые металлы энергия не выделяется, а потребляется. Таким образом, дальнейшая реакция ядерного синтеза невозможна.
На этой стадии (поскольку нет энергии для противодействия гравитации) железное ядро разрушается само по себе. Ядро с поперечным сечением около 5000 миль разрушается за несколько секунд.
Таким образом, срок жизни Сверхновой относительно короткий.
Что происходит после взрыва Новой и Сверхновой?
Материал, который выделяется из Новых или Сверхновых, смешивается с газом и пылью, присутствующими между звездами. Тяжелые элементы и другие химические соединения перерабатываются и снова используются для создания звезд, планет и других небесных объектов!
Нейтронная звезда
Если ядро сверхновой очень велико, оно будет продолжать коллапсировать до того момента, когда протоны и электроны станут сливаться вместе, образуя нейтроны. Это приведет к появлению нейтронной звезды.
Нейтронные звезды очень плотные. Они обладают чрезвычайной гравитационной силой даже на поверхности.
Если такие нейтронные звезды образуются в двойных или множественных звездных системах, они будут накапливать массу, втягивая газ от соседних звезд. Мощные магнитные поля нейтронной звезды будут ускорять все атомы вблизи ее полюсов. Это ускорение приведет к мощным излучениям.
Черная дыра
В Сверхновой, если ядро имеет массу, превышающую массу Солнца в 3 раза, оно полностью разрушится и приведет к созданию Черной Дыры. Чёрная дыра будет очень плотной, и всё вещество в ней будет упаковано в бесконечно малую точку, называемую “Сингулярностью“.
Гравитация в Черной дыре настолько интенсивна, что ничто не сможет вырваться с ее орбит. Когда мы говорим “ничто не может вырваться”, мы также имеем в виду свет. Поскольку свет не может преодолеть гравитацию Черной дыры, мы не можем ее видеть.
Как же обнаружить Черные дыры? Есть косвенный метод. Когда Черная дыра затягивает материю, вокруг нее создается спиральный диск, который нагревается до огромных температур и испускает гамма-лучи и рентгеновские лучи. Мы можем обнаруживать эти лучи, и это позволяет находить черные дыры.
Заключение
Теперь, когда мы знаем, что такое звезда, как она рождается и умирает, может показаться, что мы узнали все. Увы, мы далеки от этого. Нам нужно гораздо больше, чтобы ответить на вопрос: “Что такое звезда?”
Что в Черной дыре?