Звезды представляют собой гигантские шары из гелия и водорода. В отличие от планет, которые лишь отражают свет, звезды сами излучают энергию, образуемую в их недрах термоядерными реакциями превращения водорода в гелий. Ближайшая к нам звезда – Солнце.

Массы звезд огромны, чудовищная гравитация тянет вещество к центру, но сила энергии, направленная ей навстречу, противодействует гравитации и не дает звезде сжаться (коллапсировать). Когда эти силы находятся в равновесии, звезда остается относительно стабильной. Но на заключительном этапе своей жизни звезда переживает периоды преобладания то гравитации, то расширения. Что в итоге произойдет со звездой, зависит от ее массы, температуры и плотности вещества. Согласно теории, звездами становятся небесные тела с массой в 80 раз больше массы Юпитера. Объекты с промежуточными массами становятся коричневыми карликами, внутри которых не идут ядерные реакции.

Рождение звезд

Звезды рождаются в газовых облаках, большая часть которых находится внутри галактического диска. Концентрация газа в облаке достигает предельного значения – и газ сжимается в сгустки-протозвезды. Сжатию газа способствует взрыв рядом с облаком сверхновой звезды. Температура внутри сгустка повышается, водород самовозгорается. Уплотнившийся сгусток становится звездой, которая будет гореть, в зависимости от своей массы, от нескольких сотен миллионов до десятков миллиардов лет. Устойчивое состояние звезды означает, что она находится в состоянии «главной последовательности».

Главная последовательность

В 1913 году голландец Эйнар Герцшпрунг и американец Генри Рассел разработали график зависимости светимости звезды от ее температуры. Оказалось, что большинство известных звезд располагается примерно на одной линии этого графика, которую ученые назвали «главной последовательностью». Хотя звезды главной последовательности называются карликами, одни намного превосходят по размерам Солнце, а другие, наоборот, уступают ему.

Диаграмма Герцшпрунга-Рассела

Наше Солнце также является звездой главной последовательности. Выше на диаграмме Герцшпрунга-Рассела расположены гигантские звезды, ниже – карлики. Диаграмма позволяет проследить за эволюцией звезд, разобраться, какие стадии развития проходит та или иная звезда.

Видимые нами на небе звезды на самом деле находятся на разных этапах эволюции. В нижней части главной последовательности находятся красные карлики. Это звезды с массой меньше солнечной. Красные карлики – самые распространенные звезды во Вселенной. Время их жизни – десятки миллиардов лет.

Эволюция звезд

Проведя основную часть срока своей жизни на главной последовательности, звезда претерпевает изменения. Если звезда в 4–5 раз меньше Солнца, с выгоранием водорода ее оболочка разбухает, звезда увеличивается в размерах, одновременно температура ее падает. Звезда становится красным гигантом.

Температура внутри ядра недостаточна для того, чтобы поддерживались ядерные реакции. Гелий начинает превращаться в углерод, который на определенной стадии взрывается. Звезда теряет свою оболочку, улетучивающуюся в пространство.

На месте звезды образуется планетарная туманность, в центре которой – ядро, ставшее белым карликом. Процесс остывания белого карлика до абсолютного нуля (тепловая смерть) занимает, вероятно, сотни миллиардов лет, поэтому во Вселенной нет ни одной звезды, достигшей тепловой смерти.

Звезда в пять раз массивнее Солнца проходит периоды расширения и сжатия несколько раз. Светимость звезды то увеличивается, то уменьшается. Это так называемая переменная звезда – цефеида. При этом образуются тяжелые химические элементы, которые, сгорая в недрах звезды, повышают температуру ядра.

Термоядерные реакции продолжаются до тех пор, пока ядро звезды целиком не станет железным. После этого звезда сжимается, превращаясь в карлик.

Если масса звезды превышает солнечную в 10 и более раз, в какой-то момент гравитация становится необратимой и сбрасывает внешнюю оболочку звезды на ее ядро. Ядро, взрываясь, распыляется на мельчайшие частицы.

Судьба очень массивных звезд

Мощность взрыва, длящегося считанные доли секунды, огромна. Звезда превращается в сверхновую. Облако вещества, исторгнутое умирающей звездой, расширяется с чудовищной скоростью. Электроны и протоны в ядре нейтрализуют друг друга – и ядро теперь состоит из одних нейтронов.

Так образуется нейтронная звезда с огромной массой, которая уплотнена в сравнительно небольшом шаре диаметром меньше земного. Она бешено вращается вокруг своей оси, испуская радиоволны. Ее скорость в пространстве превышает сотни километров в секунду.

После взрыва еще более массивной звезды процесс сжатия продолжается до полного гравитационного коллапса, пока нейтроны внутри атомов не сходят со своих орбит. Вещество становится такой плотности, что теряет свои свойства, к нему уже неприменимы физические законы.

Возникает необычный объект – черная дыра, существование которой теоретически было обосновано давно, а доказано лишь в последние годы ХХ века. Среднее время нахождения массивных звезд на главной последовательности – 300 млн. лет, поэтому в космосе сейчас должно быть огромное количество таких объектов, как нейтронные звезды и черные дыры.

Спасибо за чтение! Если понравилось, ставьте лайк и посещайте наши страницы в социальных сетях: Facebook, Twitter, YouTube.