Философия оптимизма

Силы тяготения сжимают этот шар, температура его повышается, но она еще невелика, поэтому цвет звезды приближается к красному, а между тем зависящая от массы светимость может быть очень большой. Дальнейшее гравитационное сжатие повышает температуру, цвет звезды начинает соответствовать ее светимости, и звезда оказывается на главной последовательности. Теперь температура звезды позволяет начаться термоядерной реакции, последняя в свою очередь поддерживает температуру, а следовательно, и спектр излучения звезды на медленно меняющемся уровне. Медленно меняется и светимость звезды. Если же ее масса велика и излучение весьма интенсивно (таковы «голубые гиганты»), звезда в течение нескольких миллионов лет теряет запасы водорода, протоны относительно быстро превращаются в ядра гелия, и звезда становится гелиевым шаром, светимость которого уже не соответствует ее спектру. Но вскоре (в космической шкале времени) начинается новая ядерная реакция. Три ядра гелия превращаются в ядро углерода. Если температура продолжает быть высокой, могут происходить и другие ядерные реакции, которые заканчиваются образованием железа, уже неспособного участвовать в ядерных реакциях с выделением энергии. Для звезды с массой, близкой к массе Солнца, вся эволюция может продолжаться около 10 млрд. лет.

Подобные подсчеты непосредственно связаны с ядерной физикой и очень характерны для науки атомного века. В основе их лежат представления о ядерных реакциях, которые практически пока не применяются, но служат основным объектом экспериментальных и теоретических поисков. Но здесь сказывается и другой разрез атомной эры. Эволюция звезд могла быть выражена в количественных определениях, сроки ее этапов, температуры, радиусы, светимости и спектры звезд могли быть вычислены лишь с помощью электронных вычислительных машин.

Для звезд с массой, близкой к массе Солнца, меньшей, чем эта масса, или немного большей (до 1,2 массы Солнца), последние этапы биографии состоят в превращении в «белые карлики» и в последующем остывании. Масса их остается такой же — порядка массы Солнца, а размеры значительно уменьшаются, приближаются к размерам Земли. В этом случае плотность достигает десятков тонн в кубическом сантиметре. Такая судьба может постичь и «красный гигант», если он сбросит свою оболочку, обнажит раскаленное ядро (т. е. перейдет в другой спектральный класс) и уменьшит свою массу.

«Белые карлики» могут существовать длительное время — миллиарды лет, постепенно остывая и превращаясь в вовсе неизлучающие «черные карлики». Сравнительная устойчивость «белых карликов» объясняется чисто квантовыми закономерностями. В «белом карлике» уже не происходит выделяющих большие энергии термоядерных реакций. Исчерпание ядерного горючего нарушает характерное для главной последовательности равновесие между гравитационным сжатием и давлением частиц раскаленной плазмы. Но тут в игру вступает открытая Паули закономерность, запрещающая двум электронам находиться в одном и том же состоянии. При большой плотности плазмы, состоящей из ядер и электронов, электроны с одинаковой скоростью оказываются очень близкими один к другому и запрет Паули выражается в их взаимном «отталкивании» — в упругости электронного газа[87].

Выше говорилось о возникновении звезд из диффузной, рассеянной материи как об исходном пункте их эволюции. Существует и другая концепция: звезды образовались из плотных тел[88]. Такое представление, выдвинутое В. А. Амбарцумяном и его школой, обладает высоким «прогнозным весом»: существуют основания полагать, что эта концепция в течение ближайших лет и десятилетий приобретет новые аргументы.

Теория эволюции звезд опирается на теорию ядерных реакций и на теорию тяготения. Пока рассматриваются главная последовательность и предшествующие этапы эволюции, речь идет о тяготении, как его описывает теория Ньютона. Но существуют, быть может, гравитационные по своей природе процессы, которые выходят за рамки ньютоновой теории. Эти процессы прорывают нормальную, связанную с ядерными реакциями и «обычными» (т. е. подчиненным закону Ньютона) гравитационными силами эволюцию звезды. При подобных катаклизмах звезда в течение короткого времени излучает больше энергии, чем миллиарды звезд, чем целая галактика. Такие процессы, возможно, служат причиной того, что называют вспышками сверхновых звезд[89].