Страница 3 из 13
– Кстати, термоядерные реакции в таких звездах, как считается, идут очень вяло, и еще ни одного голубого карлика обнаружить не удалось…
…а 85 % звезд нашей Галактики – это менее яркие звезды, чем Солнце…
…говорят, что в большинстве своем это эволюционирующие красные карлики, которые позже и должны переродиться в голубых карликов, а это, по словам современных ученых, говорит о том, что Вселенная зародилась недавно…
А Солнце, если тебе это интересно, хоть и считается типичным желтым карликом спектрального класса G2, но по сравнению с большинством современных звезд в нашей Галактике Солнце – довольно большая и яркая звезда…
– Пусть будет так, но ты лучше скажи, а если масса звезды будет чуточку больше 0,83 солнечной массы, то какова ее судьба?
– Если масса новорожденной одинокой звезды чуть меньше массы Солнца, но не больше… трех с половиной солнечных масс, то со временем в ее центральной части сгорит весь водород, а в центре этой звезды сформируется плотное ядро, состоящее в основном из ядер атомов гелия, в котором уже не идут термоядерные реакции…
Без давления, рождающегося в ходе термоядерных реакций, внешние слои этой звезды под собственным же весом устремятся к центру звезды… или, если хочешь, звезда начнет сжиматься…
…отчего температура и давление в ядре этой звезды снова начнут повышаться, но, в отличие от стадии протозвезды, до гораздо более высоких уровней…
…и при температуре где-то в 100 миллионов градусов (К) начинаются термоядерные реакции с участием гелия…
…происходит так называемая гелиевая вспышка – взрывоподобное начало горения гелия, то есть с выделением большого количества энергии из ядер гелия образуются ядра углерода и даже кислорода…
Возобновившиеся на новом уровне термоядерные реакции становятся причиной значительного расширения атмосферы звезды, звезда разрыхляется, энергии-то много выделяется и она становится гигантом, красным гигантом, точнее говоря…
Но горение гелия в среднемассивных звездах весьма нестабильно, так как в их недрах возникают сильнейшие термические пульсации, отчего такие звезды называются переменными или пульсирующими звездами…
…а механизм пульсации довольно прост: выделяющаяся при термоядерном синтезе углерода энергия разогревает внешние слои звезды, в результате чего ее блеск начинает расти и она раздается в объеме…
…но увеличение объема звезды, как бы странно это не звучало, приводит и к заметному ускорению охлаждения ее атмосферы, площадь-то охлаждения увеличивается…
…поэтому блеск звезды начинает уменьшаться, а пройдя некий максимальный уровень роста, объем звезды начинает сокращаться…
…сжатие же звезды, естественно, приводит к разогреву ее недр, а звезда заново начинает ярче сиять и снова расширяется…
Как долго такая карусель будет происходить со звездой? Считается, что этот период в бытие звезд может длиться до нескольких десятков миллионов лет…
…но однажды, при очередном сжатии, когда температура в очередной раз повышается, а от этого в термоядерных реакциях начинают участвовать новые слои гелия, происходит мощный взрыв, из-за которого атмосфера звезды сбрасывается, превращаясь в так называемую планетарную туманность…
…а в центре этой планетарной туманности появляется вырожденное оголенное ядро звезды, в котором термоядерные реакции прекращаются и оно, остывая, превращается в уже знакомый тебе вырожденный гелиевый белый карлик, если первоначальная масса звезды не превышала 0,85 солнечных масс…
…либо, если масса была больше 0,85 солнечных масс, в так называемый вырожденный углеродно-кислородный белый карлик, которого от дальнейшего сжатия избавляет давление вырожденного электронного газа…
– А что такое электронный газ? И как он может сдерживать материю в проэволюционировавших звездах от дальнейшего сжатия?
– Ну, представь себе атом, вернее, планетарную модель атома…
– Гм…
– В центре атома находится положительно заряженное ядро, состоящее из протонов и нейтронов…
…а вокруг ядра, на колоссальных для микромира расстояниях, движутся отрицательно заряженные электроны…
…и скорость их движения столь высока, а траектории столь причудливы, что предсказать, где будут находиться электроны в следующее мгновенье – невозможно…
…поэтому и принято считать, что ядра атомов окружены оболочками, электронными оболочками, в сферах которых в любое следующее мгновение могут появиться электроны…
– Брр…
– Атомы могут присоединять или отдавать электроны, становясь отрицательно или положительно заряженными ионами, а незанятые электроны образуют так называемый электронный газ…
– Ау!
– На заключительных этапах эволюции звезд, масса которых колеблется в пределах от 0,85 до 3,5 солнечных масс, плотность материи в центральной части звезды становится настолько громадной, что электроны в атомах вынуждены покидать свои орбиты, либо же они не могут занять свои места вокруг атомных ядер…
…а это приводит к тому, что расстояния между соседними ядрами атомов, которые лишились этих электронных оболочек, начинают уменьшаться…
…но вытесненные внешним давлением из атомов в больших количествах электроны никуда не исчезают, они-то и есть этот так называемый вырожденный электронный газ…
…и прослойка из них мешает соседним атомным ядрам, в данном случае ядрам атомов гелия, состоящим из двух нейтронов и двух протонов, соприкасаться…
…а если по-простому, то эта прослойка из свободных электронов препятствует дальнейшему сжатию материи…
– Где ты?!
– Эх! Одинокие среднемассивные звезды…
…и Солнцу этого не избежать…
…заканчивают свою эволюцию тем, что после сброса внешних слоев или, если хочешь, после сброса планетарной туманности ядра таких проэволюционировавших звезд будут уплотняться до той поры, пока давление вырожденного электронного газа не уравновесит силу гравитации…
…а процесс сжатия остановится лишь тогда, когда, если говорить конкретно о нашей звезде, нынешний объем Солнца уменьшится примерно в сотню раз…
…при этом плотность вещества станет где-то в десять миллионов раз выше плотности воды…
…хотя сейчас средняя плотность солнечного вещества сравнима с плотностью воды в Мертвом море…
…то есть привычная для нашего воображения материя там перестает существовать, а, например, кубик такой материи, кубик с гранями в один сантиметр, будет весить где-то с десять тонн…
Теперь-то понятно, что такое вырожденный газ? И к чему приводит его существование в вырожденных среднемассивных звездах?
– Понятно, понятно…
…а вот если масса новорожденной звезды была больше трех с половиной масс Солнца?
– Если первоначальная масса одинокой звезды была больше трех с половиной, но не превосходила… восьми солнечных масс, то со временем появится не красный, а голубой или даже бело-голубой гигант…
…ведь чем больше первоначальная масса звезды, тем горячее со временем она будет…
…или, если по-другому, чем больше масса звезды, тем быстрее внутри нее идут термоядерные реакции, тем сильнее она разогревается, и тем короче время ее жизни…
…а самыми горячими гигантами, если тебе это интересно, считаются голубые и бело-голубые гиганты, самыми холодными – красные гиганты…
– И какова же их судьба?
– Когда в центральной части такой массивной звезды сформировалось гелиевое ядро, где термоядерные реакции уже не идут, ядро, под тяжестью внешних слоев, начинает сжиматься, а по мере сжатия увеличивается его температура и плотность…
– …происходит гелиевая вспышка…
– …но так как первоначальная масса была больше, а наружные слои тяжелее, то температура и давление в центральной части такой звезды будет выше, чем у красного гиганта…
…поэтому в ядре такой звезды гелий начинает гореть относительно стабильно…
…а в результате этих термоядерных реакций в больших количествах образуются углерод и кислород…
Когда запасы гелия в ядре будут на исходе, а термоядерные реакции вновь начнут угасать, то внешние слои устремятся к центру, ядро снова начнет сжиматься…