CDVIII. Elements. STELLA-NOVA: как живут звёзды
В обсерватории царил полный покой. Это было святое место. Не было тут слышно ни жужжания мух, ни пения птиц, ни весёлого детского смеха. Только лучи восходящего Солнца, проходя сквозь маленькое окошко, тускло освещали телескоп и всякие другие замысловатые приборы, да клавиатура компьютерного терминала бойко кликала под пальцами Профессора. Он писал ещё один великий труд по астрономии, обставившись экранами и обложившись массивными фолиантами из Библиотеки.
Люди с давних пор интересовались звёздным небом. Оно притягивало к себе, манило своей таинственностью и недоступностью... А особенный интерес вызывали маленькие светящиеся точки — звёзды. Они похожи на искорки от костра. Или на светлячков. Или на маленькие хаотические дырочки в небе, сквозь которые ангелы смотрят за людьми...
Сейчас мы с вами, конечно, знаем, что это просто шары раскалённого газа, которые парят во вселенской пустоте. Но о том, как они устроены и как живут, по-прежнему многие люди мало что знают.
Между тем, жизнь звёзд удивительна и неспокойна. Это подтвердят многие из тех, кто занимается изучением Космоса. И я постараюсь в меру своих сил и познаний рассказать об удивительной жизни далёких космических светил. В этом посте мы кратко разберём основные закономерности существования этих небесных тел, а в следующих перейдём к рассмотрению наиболее интересных представителей звёздного мира. Астрономия входит в число моих любимых наук, а потому интересность и содержательность гарантирую.
Рождение звёзд
Рождаются звёзды из гигантских газопылевых облаков. Но эти облака к земным тучам никакого отношения не имеют. Сие есть скопления водорода, гелия и микроскопических пылинок других элементов, тянущиеся в ледяной пустоте на расстояния, измеряемые световыми годами. И имеющие столь низкую плотность, что космический корабль при передвижении внутри них будет испытывать даже меньшее сопротивление, чем орбитальная станция, вращающаяся по околоземной орбите.
Тем не менее, эти облака имеют массу, причём масса эта довольно большая и измеряется сотнями и тысячами солнечных. Естественно, частицы материи в облаке притягивают друг друга. И облако понемногу коллапсирует, медленно, в течение тысяч и миллионов лет уменьшаясь в размерах.
Этот процесс ускоряется всякими посторонними явлениями. Такими, как проходы ударных волн от взрыва сверхновых и пролёты звёзд внутри облака.
Постепенно газовые тучи уплотняются, и в них начинают формироваться сгустки. Эти сгустки под действием собственной массы сжимаются всё быстрее и быстрее, втягивая в процесс всё больше и больше газа и пыли. Температура и давление в их центре постепенно начинают расти, и там образуются шарообразные комья.
В конце концов, температура внутри них достигает критических значений, и там начинаются реакции термоядерного синтеза: водород принимается сливаться в гелий с выделением огромного количества энергии. Так рождается звезда.
Звёзды бывают разные
Самые маленькие из них по размеру лишь в несколько раз больше Юпитера. Они еле-еле тлеют, озаряя окружающий Космос мрачным багровым светом, влача тихое и незаметное существование. Но зато они смогут пережить и Солнце, и все видимые невооружённым глазом звёзды, и даже многих из тех, кого ещё в проекте нет.
За счёт того, что водород внутри красных карликов расходуется медленно, жить они будут очень долго — до триллиона лет. Это примерно в 66 раз больше нынешнего возраста Вселенной.
Более крупные звёзды светят гораздо мощнее, поверхностные температуры их намного больше, и живут они намного меньше. Это связано с тем, что термоядерные реакции в их недрах протекают гораздо быстрее за счёт того, что давление и температура в их ядре намного выше. Наше Солнце в этом ряду находится где-то посередине: это средняя жёлто-белая звезда, которая сможет прожить около 10 миллиардов лет. А самые крупные звёзды светят в миллионы раз ярче, но живут всего лишь около полумиллиона лет.
Все светила стареют. Это происходит потому, что водород в их недрах выгорает. У красных карликов на этом всё и закончится: у них не хватит гравитации, чтобы сжать вещество до давления, при котором возможен синтез гелия. И они медленно умрут, сбросив внешние оболочки и превратившись в белых карликов.
Более крупные звёзды не заканчивают на этом существование, а начинают синтезировать из гелия более тяжёлые элементы, при этом они раздуваются и превращаются в красных гигантов. Чем тяжелее звезда, тем больше интересностей она может таким образом насинтезировать. Они тоже кончают жизнь красными гигантами, только процесс происходит более бурно.
Красивая смерть или железо — убийца звёзд
Ярче всех умирают самые тяжёлые и крупные звёзды. Давление в их ядре настолько велико, что они не останавливаются на элементах второго ряда и в конце концов переходят к синтезу железа и никеля, при этом раздуваясь до невероятных размеров. А потом происходит нечто великое и ужасное.
Дело в том, что синтез железа и стоящих после него элементов энергетически невыгоден: при нём поглощается больше энергии, чем выделяется.
Поэтому, если в ядре начинается массовый синтез железа и никеля при дефиците более лёгких элементов, то термоядерный реактор начинает стремительно остывать. Давление и температура в нём быстро снижаются, и ядро звезды коллапсирует. За ним начинают падать и внешние слои звезды.
В результате сжатия в ядре начинается образование нейтронной материи — это происходит, когда протоны и электроны сливаются вместе. Это вызывает взрывообразное выделение огромного количества энергии, которое приводит к резкому увеличению давления и температуры до апокалиптически-нехерических значений.
При этом рождается сильнейшая взрывная волна, которая проходит по звезде изнутри наружу, провоцируя цепную реакцию термоядерного синтеза во всём объёме вещества, окружающего коллапсирующее сердце гибнущего титана. Это многократно усиливает мощь трагедии. Вся материя, сбитая и сжатая взрывной волной, подвергается массовому и быстрому термоядерному синтезу с выделением огромного количества энергии. Это количество может превышать по силе всю энергию, излучённую Звездой за всю её жизнь. Температура и давление подскакивают до невероятных значений, и материя с огромной скоростью разлетается во все стороны.
Так происходят взрывы сверхновых второго типа. В их горниле происходит синтез всех элементов тяжелее железа. Взрыв одной звезды производит столько драгоценных металлов и редкоземельных элементов, что они способны перевесить все планеты Солнечной системы, вместе взятые. Более того, почти вся материя, из которой собраны мы, родом именно оттуда.
А что же происходит с ядром звезды при взрыве? Оно обычно не распадается, а превращается в нейтронную звезду — пульсар, состоящую из плотно уложенных нейтронов и имеющую невероятную плотность.
В нейтронной звезде диаметром 100 километров может заключаться масса вещества, равная массе Солнца. А если гибнущая звезда достаточно велика, то ядро может сколлапсировать и до состояния чёрной дыры — таинственного объекта, из которого не может выбраться даже свет.
Продолжение следует...
Вот таково короткое описание жизненного цикла небесных светил. Конечно, в реальности всё гораздо, гораздо сложнее и интереснее... И если вы читали текст внимательно, то у вас наверняка остались вопросы. Например, почему взрыв звезды называется именно сверхновой второго типа и что тогда есть сверхновая первого типа?
Не торопитесь, друзья! Это (и многое другое) мы рассмотрим, причём на примерах конкретных звёзд. Им и будут посвящены следующие посты из новой серии STELLA-NOVA.
Профессор остановился только тогда, когда осознал, что его желудок ворчит уже битый час, требуя еды. Он встал, аккуратно сложил стопку книг и уже собирался уходить, как вдруг вспомнил о чём-то важном и быстрым шагом направился к телескопу. Конечно же, запланированное на полдень наблюдение гораздо важнее еды!
Автор: @ivprst
Если вы желаете попробовать свои силы в качестве нашего автора, то стучитесь по любому из представленных контактов.
Также любой может свободно использовать тег chaos-legion. Посты по этому тегу просматриваются и имеют все шансы быть апнутыми нашим паровозиком суммарной мощностью около 2 000 000 СГ.
Контакты
Чат Легиона Хаоса в телеграм: Scintillam
Личка в телеграм: varwar, lumia, dajana
Тег: chaos-legion