Вселенная. Вопросов больше, чем ответов

Чем же это кончится? Когда весь водород в недрах звезды вы­горит, ее центральные области сожмутся, а температура их по­высится до десятков миллионов кельвинов. Такой температуры еще недостаточно для «включения» тройной гелиевой реакции, но в звезде еще продолжаются реакции на водороде. Правда, они идут уже не в центре звезды — там водорода нет, — а в некотором энерговыделяющем слое, понемногу расширяющемся по мере выгорания водорода. Мощное излучение заставит «распухнуть» внешние слои звезды, за счет чего их температура понизится. Температура ядра, напротив, увеличивается, и при достаточной массе звезды в нем становится эффективной тройная гелиевая реакция. Переход от одного ядерного топлива к другому дале­ко не мгновенен, он длится по меньшей мере миллионы лет, но итог его один: ускоренно продолжая дрейф вправо-вверх, звезда уходит с главной последовательности в область красных гиган­тов, а после «включения» в ядре тройной гелиевой реакции ста­новится сверхгигантом.

Что же представляет собой ядро красного гиганта? Прежде все­го, оно очень мало, но содержит порядка трети массы звезды. Из- за отсутствия источников энергии в нем температура его постоян­на, плотность огромна, газ вырожден... ничего не напоминает?

Ну конечно же белый карлик! И сходство это не случайно: бе­лые карлики — это не что иное, как обнажившееся после сброса оболочки и несколько остывшее ядро красного гиганта. Таким образом, внутри красного гиганта «вызревает» белый карлик, и стадия красного гиганта предшествует стадии белого карлика. Но как и почему от звезды отделяется внешняя протяженная оболочка?

185

На первый вопрос ответить несложно. Уже давно астроно- мам известны так называемые планетарные туманности. Это неудачное название возникло из-за некоторого сходства этих туманностей с атмосферами планет и прижилось в астрономии. В центре планетарной туманности всегда имеется слабая горя­чая звезда — бывшее ядро красного гиганта и будущий белый карлик. Прекрасные примеры планетарной туманности — М57 («Кольцо») в Лире или М27 («Гантель») в Лисичке. «Кольцо» — кольцеобразный овал (рис. 19, цв. вклейка). «Гантель», похожая скорее на огрызок яблока, демонстрирует два потока вещества. Очень может быть, что разница между ними заключается лишь в ракурсе, которым повернут к нам объект, хотя возможно иное объяснение: от медленно вращающейся звезды отделяется более или менее сферическая туманность, а от быстро вращающейся — туманность в виде песочных часов. Одна из планетарных туман- ностей, кстати, так и называется, а вообще у них масса занятных названий, как то: «Эскимос», «Улитка», «Голубой снежок», «Призрак Юпитера», «Сова» и др.

Планетарные туманности расширяются со скоростями поряд­ка нескольких десятков км/с, т. е. скорость расширения газовой оболочки лишь незначительно превосходит скорость убегания. Можно представить себе, что излучение энерговыделяющего слоя красного гиганта постепенно растет до тех пор, пока внеш­ние слои звезды не отделятся. Конкретный механизм сброса обо­лочки пока неясен, но ясно, что оболочка отделяется от звезды «мирно», без каких бы то ни было взрывных процессов. В не­которых случаях, возможно, имеет место не сброс, а постепенное истечение вещества оболочки в пространство. Обнажившееся же ядро звезды, называемое теперь ядром планетарной туманно­сти, оказывается на бело-голубой последовательности диаграм­мы Герцшпрунга-Рессела и, постепенно остывая, перемещается в область белых карликов.

Но вернемся чуть назад. Если масса красного гиганта доста­точно велика, то его изотермическое гелиевое ядро нагреется 100 млн К и более. Источник нагрева — сжатие и действие вкеш-

186

него (с точки зрения ядра) энерговыделяющего слоя. При такой температуре «включится» тройная гелиевая реакция, и звезда обретет еще один источник энерговыделения. В ядре будут про­ходить реакции на гелии, выше будет лежать слой нетронутого, недостаточно нагретого гелия, еще выше будет находиться до­вольно тонкий слой, охваченный реакциями на остатках водо­рода, и над всем этим — колоссальная по протяженности зона обычной водородно-гелиевой смеси, находящейся в конвектив­ном движении.

Это портрет протосверхгиганта в начале его недолгой карье­ры. Звезда еще больше увеличивает светимость и на диаграмме Герцшпрунга-Рессела дрейфует влево. По мере выгорания гелия ядро еще сильнее сжимается, температура его растет, а внешняя протяженная оболочка вновь расширяется, за счет чего звезда на диаграмме вновь дрейфует вправо, но оказывается выше, чем была раньше. Готово — родился красный сверхгигант.