Вселенная. Вопросов больше, чем ответов

Если применить к белому карлику те же формулы газовых за­конов, которые мы имеем полное право применить к нормаль­ным звездам, исходя из того, что звездное вещество не сильно отличается от идеального газа, то окажется, то центральные тем­пературы белых карликов непомерно велики — сотни миллио­нов кельвинов. Но при таких температурах просто обязана эф­фективно идти тройная гелиевая реакция — уж гелия-то в белом карлике предостаточно. Выделяющаяся энергия должна тем или иным способом отводиться к поверхности и излучаться в про­странство, причем излучение должно быть весьма мощным.

Но этого не наблюдается. Наоборот, светимости белых карли­ков невелики, чтобы не сказать ничтожны; Как можно объяснить данный парадокс?

Только одним путем: центральные температуры сравнитель­но малы, а вещество белых карликов никоим образом не являет­ся идеальным газом, а имеет совершенно иные свойства, остава­ясь, однако, газом, несмотря на громадную плотность.

Такое вещество известно — это вырожденный газ. Электроны в нем в соответствии с принципом Паули движутся с большими скоростями — большими, чем в обычном газе, и их скорости не зависят от температуры, оставаясь высокими даже вблизи абсо­лютного нуля. Как следствие, давление вырожденного газа мало зависит от температуры. Давление вырожденного газа внутри белых карликов и есть тот фактор, который стабилизирует звез­ду, не давая ей сжаться еще сильнее.

Можно считать, что при температуре ю млн К, что является нормальной температурой звездных недр, газ становится вы­рожденным при плотности выше юоо г/см³. Следовательно,

151

— Часть II! —

внутри Солнца и других «нормальных» звезд газ не вырожден. Белые карлики — иное дело. Их плотность заведомо превышает указанный предел.

Любопытно, что зависимость радиуса от массы у белых кар­ликов обратная и вблизи величины 1,2 массы Солнца резко обрывается. Это значит, что для белых карликов существует верхний предел массы. Величина 1,2 массы Солнца называет­ся чандрасекаровским пределом (по имени индийского физика Чандрасекара, развившего теорию белых карликов); белый кар­лик большей массы должен сжаться до состояния нейтронной звезды с совершенно иными свойствами.

Белые карлики светят за счет запасов тепловой энергии. Эти запасы велики, и белые карлики расходуют их весьма экономно — ведь площадь излучающей поверхности у них мала. По меньшей мере сотни миллионов лет пройдут, прежде чем белый карлик остынет настолько, что перейдет в спектральный класс F, G и т. д. Вполне возможны «красные белые карлики». В конце концов звезда остынет настолько, что перестанет испускать видимые лучи и станет черным карликом. Это финал жизни для всех маломас- Сивных звезд, каковых во Вселенной подавляющее большинство.

В виде исключения бывают и более занимательные сценарии. Астрономам давно известны новые и новоподобные звезды — слабенькие объекты, периодически (раз в десятки или сотни лет) вспыхивающие на 4-6 звездных величин. Эти объекты всег­да входят в состав тесных двойных систем. Одной компонентой такой системы обязательно является белый карлик, а второй — красный карлику новых и красный гигант у новоподобных звезд. Красная компонента заполняет свою полость Роша¹ и теряет массу, перетекающую на белый карлик. Падая на поверхность белого карлика, газ нагревается до значительных температур, а по накоплении некоторой критической массы водорода проис­

¹ Поверхность нулевой скорости, при выходе за которую вещество будет по­теряно одной компонентой системы и попадет в область преимуществен­ного гравитационного влияния другой компоненты. — Примеч. авт.

152

— Мир звезд —

ходит его взрыв, после чего вновь начинается накопление «го­рючего». Конкретный механизм взрыва не совсем понятен, но в его ядерной природе сомнений нет. Как видим, ядерные реакции не совсем несовместимы с белыми карликами, хотя, конечно, это случаи из разряда исключений.

О нейтронных звездах мы поговорим позднее, а сейчас перей­дем к красным гигантам. Эти звезды не назовешь малозаметны­ми! Бетельгейзе, Антарес, Альдебаран — настоящие украшения звездного неба и настоящие «прожекторы» среди «светлячков».

Массы некоторых красных гигантов, входящих в двойные систе­мы, были измерены и если чем-то и удивили астрономов, то лишь своими скромными значениями. Совершенно нормален красный гигант с массой Солнца, излучающий в сотни раз больше Солнца (например Альдебаран), а при массе порядка десяти солнечных масс получится уже красный сверхгигант вроде Бетельгейзе или Антареса, излучающий в тысячи раз ярче Солнца.