Звезды, у которых осталось мало топлива, окончательно отрываются от главной последовательности и переходят в число объектов, лежащих под ней. Размеры их могут быть в десятки раз меньше, чем у Солнца, а поверхностная температура — на несколько тысяч градусов выше. У некоторых из таких звезд иногда наблюдаются очень кратковременные вспышки, как правило вызванные опять-таки неустойчивостью поверхностных слоев. Наиболее известный тип подобных звезд — новые, которые неожиданно на несколько суток многократно увеличивают свою яркость, а затем на целые столетия возвращаются в прежнее состояние[2].
До сих пор мы в основном говорили о звездах, средняя начальная масса которых близка к массе Солнца. Теперь рассмотрим и два предельных случая.
Чтобы в центре звезды могла возникнуть температура, необходимая для начала термоядерных реакций (которые собственно и определяют существование звезды как таковой), масса звезды должна быть не менее 1/30 массы Солнца. Такая звезда — красный карлик — имеет в начале своего существования светимость примерно в 104 раз меньше солнечной, вследствие чего ее запасов водорода хватает практически на неограниченное время (согласно оценкам, примерно на 3-1013 лет). Напротив, звезда в 30 раз массивнее Солнца имеет более высокую температуру во внутренних областях, и поэтому ее жизнь протекает несравненно более «бурно». Она излучает энергию в 104 раз интенсивнее, чем Солнце, сжигает свой (тридцатикратный) запас водорода всего за 3 млн. лет (!) и быстро переходит на другие виды топлива, на которых тоже не может продержаться столь же долго, как звезды меньшей массы. Звезда еще большей массы распалась бы в результате слишком бурных реакций уже в самом начале своего существования. Впрочем, подобное случается и со звездами, не достигшими предельно большой массы. Звезды нередко теряют значительную часть своего вещества в стадии красного гиганта и вскоре после нее, так что в период затухания ядерных реакций большинство звезд имеет массу меньше, чем наше Солнце.
В конечной стадии эволюции единственным источником энергии звезд остается гравитационное сжатие. Если в результате этого сжатия ядро звезды достигнет температуры, необходимой для начала следующего цикла ядерных реакций, то жизнь звезды продлится еще на один этап. Если же такой новый источник энергии не появляется (хотя бы потому, что звезда слишком мала и центр ее уже значительно остыл), то сжатие продолжается, давление и плотность увеличиваются до тех пор, пока дальнейшее сжатие уже не приводит к росту температуры. Тогда вещество ядра звезды под действием все возрастающего давления постепенно переходит в вырожденное состояние (вещество состоит из плотно упакованных ядер атомов и вырожденного электронного газа) с плотностью до нескольких тонн на 1 см3. Поверхность звезды, сжавшейся до тысячной доли первоначального объема, сохраняет температуру порядка 104 К, и ее медленное гравитационное сжатие продолжается еще много миллионов лет. Такие очень слабые звездочки — известные под названием «белые карлики» — остаются видимыми, пока окончательно не остынут и не превратятся в похожие на планеты шары из вырожденного вещества — черные карлики.
Иногда массивные звезды даже после окончания последнего цикла термоядерных реакций (в которой образуются элементы, близкие к железу) могут сохранить массу больше, чем 1,4 массы Солнца. Таким звездам не суждено превратиться в белого карлика — их ждет гораздо более драматический конец. Силы сжатия здесь настолько велики, что им не может противостоять даже вырожденное вещество. Процесс уплотнения центральной области звезды продолжается, пока плотность не достигнет величины порядка 1 млн. т/см3. При такой плотности структура атомных ядер в центре звезды внезапно «раскалывается», как скорлупа ореха. Этот процесс сопровождается мгновенным выделением огромной гравитационной энергии, к которой добавляется энергия, выделяющаяся при термоядерных реакциях не сгоревшего ранее топлива в оболочке звезды,— наступает гигантский взрыв. Звезда за несколько секунд выделяет энергию, равную 1045 Дж, т. е. больше, чем за всю предшествующую жизнь, а ее внутренняя температура на мгновение достигает невообразимой величины — 1011 К. Название «сверхновая» далеко не отражает масштабы и мощь этой природной катастрофы. Звезда взрывается фантастически быстро, и большая часть ее вещества выбрасывается в космическое пространство со скоростью 1000—5000 км/с. Выброшенное вещество содержит тяжелые элементы, образовавшиеся в момент взрыва, и становится источником не только видимого излучения, но и интенсивного радиоизлучения, которое напоминает о взрыве еще тысячи лет спустя. В течение нескольких суток сверхновая испускает больше света, чем целая галактика.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.