Где умирают звёзды?
Где умирают звёзды?
О звездах иногда говорят, что они такие же, как люди: рождаются, живут и умирают. Оказывается, это не просто фигура речи. Звезды действительно рождаются из газо-пылевых облаков, называемых звездными колыбелями. По-разному, но в общем и целом подчиняясь главной звездной последовательности - диаграмме Герцшпрунга - Рассела - проходят они свой жизненный путь. После чего старятся и умирают в полном соответствии с плодами прожитой жизни - то есть массой, светимостью и прочими важными для каждой звезды вещами. И даже (возможно!) их останки находят последнее упокоение не только в бездонных пучинах черных дыр, но и на неких подобиях кладбищ. Однако обо всем по порядку.

Звездные «колыбели»

Первые звездные «колыбели» были обнаружены астрономами давно, больше столетия назад. Это, как правило, газопылевые облака размерами в десятки тысяч раз больше нашей Солнечной системы и в миллионы раз массивнее.
Такая звездная «колыбель» может миллиарды лет неспешно вращаться вокруг какой-нибудь галактики, пока не произойдет событие, необходимое для начала «родовой деятельности». Это может быть столкновение с другой «колыбелью», прохождение через плотный рукав спиральной галактики или ударная волна от взрыва расположенной поблизости сверхновой.
И вот тогда в «колыбели» начинает происходить гравитационный коллапс, то есть ее стремительное сжатие. Газопылевое облако распадается на сгустки, часть которых сохраняет облачную структуру, но некоторые, самые маленькие, с массой меньше 100 солнечных, могут сформировать звезду. Газ в маленьких сгустках нагревается по мере сжатия и превращается, в плотную вращающуюся вокруг своей оси сферическую протозвезду.

Планетарная туманность NGC 3132. В центре - двойная звезда - аналог Сириуса
Планетарная туманность NGC 3132. В центре - двойная звезда - аналог Сириуса

Если температура внутри протозвезды достигнет примерно 10 миллионов градусов, в ядре начнется термоядерный синтез - превращение водорода в гелий. Внутри новорожденной звезды установится гидростатическое равновесие, дальнейшее сжатие прекратится. Звезда станет стабильной и начнет светиться.
Со временем вокруг такой звезды смогут образоваться планеты, а на планетах -зародиться жизнь.

От рождения до смерти

Юная звезда занимает свое место на диаграмме Герцшпрунга - Рассела, которая определяет зависимость ее яркости (светимости) от цвета и температуры поверхности. Большинство известных в настоящее время звезд подчиняется этой зависимости.
Наше Солнце, к примеру, располагается на диаграмме Герцшпрунга - Рассела ближе к середине. Оно является рядовым светилом желтого цвета или, как говорят астрономы, относится к спектральному классу G. Оно равноудалено и от холодных тёмно-красных карликов нижнего конца последовательности, и от сияющих в 100 тысяч солнц бело-голубых гигантов.

Экзотическая двойная система PSR J0348 + 0432, состоящая из пульсара и белого карлика, который делает вокруг него полный оборот за 2,5 часа
Экзотическая двойная система PSR J0348 + 0432, состоящая из пульсара и белого карлика, который делает вокруг него полный оборот за 2,5 часа

Солнце тихо и скромно проживет отпущенные ему 10-12 миллиардов лет, занимаясь превращением водорода в гелий и за счет этого освещая и обогревая окружающее пространство в количестве, достаточном для продолжения нашей с вами жизни. А дальше, поскольку в его окрестностях не водятся безжалостные космические хищники - черные дыры и оно недостаточно массивное, чтобы в конце пути вспыхнуть сверхновой, Солнце, скорее всего, превратится сначала в красного сверхгиганта, а затем в белого карлика.
Звезды более массивные, чем Солнце, термоядерный цикл которых не ограничивается превращением водорода в гелий, а включает также другие термоядерные реакции (гелий - углерод, углерод - кислород и т.д.), могут в конце концов не выдержать собственных огромных внутреннего давления и температуры и взорваться, тем самым превратившись в сверхновые.
Но в этом случае от них практически ничего не останется, и звездные «кладбища» им точно будут не нужны. Не нужны места последнего упокоения и тем несчастным, вещество которых поглощают без остатка их звездные напарники - черные дыры. Поэтому, возвращаясь к основной теме статьи, поговорим о том, как и какие звезды могут оказаться на «кладбищах» - при условии, конечно, что такие места во Вселенной действительно существуют.

Старость - не радость...

Как ни странно, кроме звезд, благополучно состарившихся и умерших, т.е. до конца истративших свое термоядерное топливо, но при этом не взорвавшихся, бывают и звезды «мертворожденные».
Не всякая протозвезда выходит из звездной «колыбели» ярким сияющим светилом. Если температура в недрах «протозвезды» не дотягивает до температуры начала термоядерного синтеза -10 миллионов градусов, - то небесное тело съеживается до размеров карлика, приобретает тусклый коричневый цвет и через каких-нибудь несколько миллионов лет остывает окончательно. Пока неизвестно, куда звезда девается потом - возможно, и в самом деле неведомым пока образом отправляется на звездное «кладбище».
Другие потенциальные обитатели этих печальных космических мест - состарившиеся и почившие звезды типа нашего Солнца.
Когда термоядерного топлива - водорода - в недрах такой звезды становится слишком мало, нарушается главное условие ее стабильной и активной жизнедеятельности - гидростатическое равновесие. Из-за этого стареющая звезда сначала увеличивается в размерах, захватывая ближние планеты и превращаясь в красного гиганта.
Кстати, если такая участь постигнет наше Солнце, оно станет размером с орбиту Меркурия. Венера, Земля и Марс превратятся в безводные и безжизненные каменные сферы, поверхность которых будут беспрерывно лизать алые языки слегка остывшей, но все еще тысячеградусной солнечной короны... Но не волнуйтесь, это произойдет не раньше чем через 3-4 миллиарда лет!
За следующие 100-200 миллионов лет последние атомы водорода превращаются в гелий, и покрасневшая раздувшаяся звезда стремительно сдувается, падает внутрь себя - то есть снова начинается гравитационный коллапс. Но в отличие от момента рождения уже нет топлива, чтобы запустить жизненный цикл - термоядерный синтез.

Звёздное "кладбище", обнаруженное Керстином Пересом
Звёздное "кладбище", обнаруженное Керстином Пересом

Звезда просто превращается в белого карлика, очень плотного и еще горячего из-за своего сжатия, но уже обреченного. Пройдет еще несколько десятков миллионов лет, белый карлик остынет и станет карликом черным - сверхплотным и холодным космическим объектом, который с полным правом можно назвать «трупом» звезды.

В центре нашей Галактики

Если существование звездных «колыбелей» ни у кого сейчас не вызывает сомнений, а фотографии некоторых из них, например туманности Конская Голова в созвездии Орла, даже украшают обложки учебников астрономии, то сама идея звездных «кладбищ» еще в конце прошлого века казалась совершенно фантастической.
Герой фантастического романа Аркадия и Бориса Стругацких «Отягощенные злом, или Сорок лет спустя», астроном по специальности, открывший «на кончике пера» эти самые кладбища, даже обратился за помощью к Высшим силам. Причем не для того, чтобы звездные «кладбища» в самом деле появились где-то во Вселенной и были обнаружены земными учеными, а лишь для того, чтобы эту его теорию нельзя было опровергнуть...
Иными словами, если нельзя доказать, что звездные «кладбища» действительно существуют, то пусть хотя бы нельзя будет доказать, что их нет... Вот так. Причем у Высших сил такая просьба вызвала немалые затруднения.
Однако не прошло и 30 лет с момента публикации романа, как астрофизик Керстин Перес из Колумбийского университета заявил, что в самом центре нашей Галактики с большой долей вероятности располагается значительная область, заполненная мертвыми и умирающими звездами.
Основанием для подобного заявления послужили данные, полученные с телескопа NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array), который в течение нескольких последних лет фиксировал высокоэнергетическое рентгеновское излучение из центра Млечного Пути. По мнению Переса, определенный участок центра Галактики размером 12 на 12 парсек (1 парсек равен примерно 30 триллионам километров) дает излучение с очень необычными параметрами. Источником такого излучения как раз и могут служить белые карлики, которые выжгли все запасы своего ядерного топлива и готовятся остыть окончательно.

«Крик души» погибающих звезд

Разумеется, колумбийские ученые планируют провести серию более тщательных наблюдений за этим участком небесной сферы. Чтобы доказать, что там действительно значительное скопление белых и черных карликов, им нужно надежно отфильтровать их рентгеновское излучение от «крика души» звезд, вещество которых поглощается гигантской черной дырой, располагающейся примерно в тех же краях, а также разнообразных космических лучей внегалактического происхождения.
Но Керстин Перес уверен: эти усилия увенчаются успехом. В статье, опубликованной год назад в журнале Nature, он пишет следующее: «Мы наткнулись на нечто совершенно особенное, находящееся в центре нашей Галактики. И если это действительно звездное „кладбище" в том виде, в котором мы его представляем, его дальнейшее изучение позволит нам найти ответы на многие вопросы. Что представляют собой „останки" звезд? Как они погибли? И что происходит там, на „кладбище", в настоящее время?»Источник: "Тайны XX века"
Опубликовано 30 марта 2017 | Прочтений 1306

Комментарии
Периодические издания


Информационная рассылка:

Рассылка The X-Files ... все тайны эпохи человечества



Электронный журнал:

THE X-FILES...
Все тайны эпохи человечества