Как умирают звезды
Каждый день в галактике умирает огромное количество звезд. Что с ними случается и почему судьба объектов разного размера так сильно отличается?
Жизненный цикл звезды начинается, когда в ее недрах «загорается» термоядерный синтез. Гравитационное притяжение, создаваемое массой звезды, пытается ее сжать, но энергия, высвобождаемая при термоядерным синтезе, выталкивает вещество наружу, создавая равновесие, которое может сохраняться миллионы или миллиарды лет.
Маленькие звезды живут долго. Из-за их небольшого размера им не нужно много энергии, чтобы уравновесить внутреннее гравитационное притяжение, поэтому они медленно расходуют свои запасы водорода. Атмосферы этих звезд постоянно циркулируют, подавая свежий водород из внешних слоев в ядро, где он «подпитывает» термоядерный синтез. Таким образом, обычный красный карлик будет сжигать водород в своем ядре в течение миллиардов лет. Когда эти маленькие звезды стареют, они постепенно превращаются в белых карликов. .
Если звезда более массивная, то из-за увеличения плотности этих звезд при старении реакции слияния вынуждены происходить в них гораздо быстрее, чтобы поддерживать равновесие с гравитационным сжатием. Несмотря на то, что эти звезды намного тяжелее своих собратьев — красных карликов, — продолжительность их жизни намного меньше: всего через несколько миллионов лет они умирают. Но когда умирают массивные звезды, происходит поистине грандиозное событие. Огромные размеры этих объектов означают, что гравитационного сжатия в их ядрах достаточно, чтобы соединить не только атомы водорода и гелия, но и других элементов. Ближе к концу их жизни этих звезд в их недрах образуется значительная часть таблицы Менделеева.
Процесс заканчивается, как только внутри звезды формируется железное ядро. Гравитационное сжатие так сильно уплотняет материал ядра, что электроны начинают соединяться с протонами, образуя нейтроны. В этом случае объект превращается в нейтронную звезду. Этот нейтронный шар способен — по крайней мере временно —противостоять коллапсу, при помощи взрыва сверхновой. Сверхновая за неделю выделит больше энергии, чем наше Солнце за всю свою 10-миллиардную жизнь.
Хуже всего приходится звездам среднего размера. Они слишком большие, чтобы тихо истлеть и слишком маленькие, чтобы превратиться в сверхновую. В ядре этих звезд образуется шар из кислорода и углерода, которому не хватает энергии для продолжения синтеза. Так что он просто становится все горячее с каждым днем. Остальная часть звезды начинает раздуваться, поглощая окружающие планеты и превращаясь в красного гиганта. Эта фаза нестабильная и звезда в таком случае будет постоянно коллапсировать, пока не освободится от своей внешней оболочки, образовав звездную туманность и белый карлик — холодную и медленно остывающую звезду.
