Журнал "Вокруг Света" №8 за 2001 год

Для 90% звезд, так же как и для Солнца, источником энергии явлются термоядерные реакции, а именно превращение водорода в гелий. Солнце, которому уже 4,5 миллиарда лет, достаточно стабильно: размеры, масса и температура поверхности практически не меняются.

Астрономы, следящие за характеристиками нашего светила, приходят к выводу: энергии, производимой в недрах Солнца, хватит на то, чтобы еще очень долго поддерживать постоянное излучение. Но запасы водорода предельны, и когда они заканчиваются, в жизни звезд начинается другая фаза.

В звездах разной массы процесс старения будет идти по-разному. В тех, чья масса равна одной—двум солнечным, образуется гелиевое ядро. На его поверхности в тонком сферическом слое продолжается горение водорода, обеспечивающее светимость звезды. Внешние ее области начинают расширяться, и поверхностная температура уменьшается. По мере выгорания водорода гелиевое ядро сжимается, плотность его растет, температура повышается, но массы звезды недостаточно, чтобы обеспечить в ядре температуру, достаточную для горения. И в какой-то момент, хотя водород еще есть, его горение прекращается. Ядро теряет способность удерживать расширяющуюся оболочку, и постепенно начинается их разделение. Подтверждается ли этот теоретический сценарий наблюдениями? Да, первый его этап порождает красных гигантов — холодные массивные звезды с протяженными, разреженными оболочками и горячим плотным ядром. То есть область красных гигантов — это место старения звезд умеренной массы. Дальнейшая их судьба связана с другими объектами — планетарными туманностями.

Планетарная туманность представляет собой газовую оболочку, в центре которой располагается звезда с достаточно высокой температурой. Оболочка — это наружная часть атмосферы бывшего красного гиганта, а центральная звезда — его ядро, оставшееся после отделения атмосферы. Газ оболочки светится под воздействием ионизующего излучения звезды. В процессе эволюции оболочка расширяется со скоростью от 10 до 50 километров в секунду, звезда сжимается, а температура ее растет. Так, в конце концов в центре каждой планетарной туманности образуется белый карлик — компактная звезда с температурой порядка 100 000 градусов Кельвина.

По предсказаниям теоретиков, судьба более массивных звезд может оказаться весьма драматичной. Так, в звездах, превосходящих по массе Солнце в десять раз, превращение водорода в гелий происходит очень быстро, затем наступает следующий этап — гелий превращается в углерод, а атомы углерода образуют более тяжелые элементы. Реакции идут непрерывно, но постепенно сходят на нет, когда образуется железо. На этой стадии ядро звезды состоит из ионов железа.

Устойчивость звезды определяется равновесием между силами гравитации и давления нагретого газа, которое обеспечивается электронами. Но ядра железа могут захватывать электроны из окружающего газа, давление уменьшается и сила тяжести берет верх. Постепенно все вещество в центре звезды оказывается состоящим из нейтронов. При достижении критического значения наступает коллапс — необратимое, практически мгновенное сжатие. При этом выделяется огромное количество энергии, внешняя оболочка звезды взрывается, разлетаясь в пространстве и обнажая центральное ядро — нейтронную звезду. Происходит взрыв сверхновой. (Результатом такого взрыва, наблюдавшегося на Земле в 1054 году, стала так называемая Крабовидная туманность.)

В наше время существование нейтронных звезд и их связь со вспышками сверхновых не вызывают сомнений. А в 1932 году гипотеза советского физика Л.Д. Ландау об образования подобных космических объектов воспринималась как чисто теоретическая абстракция.

Говоря о смерти звезд, нельзя не упомянуть и о черных дырах. Теоретически представляется возможным, что к концу своего существования звезда имеет массу слишком большую, чтобы стать белым карликом или стабильной нейтронной звездой, а потому ее остатки коллапсируются в черную дыру — объект, обладающий мощным гравитационным полем и не дающий вырваться наружу никакому излучению.

Умирающие звезды превращаются в компактные объекты, выбрасывающие в пространство часть своей массы и обеспечивающие тем самым рождение следующих звездных поколений.

Людмила Князева, кандидат физико-математических наук

Досье: Империя чувств

Воздействие информации на наш организм происходит постоянно: несущий ее свет падает на сетчатку глаза, звуковые вибрации заставляют колебаться барабанную перепонку уха, молекулы, обладающие тем или иным запахом, распознаются обонятельными участками носа, на прикосновения моментально реагирует кожа... Способностью ощущать мы обязаны не только глазам, ушам, носу, языку или рецепторам кожи. Мы ничего не почувствуем, пока сигнал от какого-либо из перечисленных органов не достигнет определенного участка мозга.