Каждый атом в вашем теле берёт своё начало во взорвавшейся звезде. Это самая поэтичная вещь из тех, что я знаю о физике: вы все — звёздная пыль.

Мир ФантастикиHi-Tech

Фабрики Вселенной

Жизнь и смерть звёзд

Каждый атом в вашем теле берёт своё начало во взорвавшейся звезде. Это самая поэтичная вещь из тех, что я знаю о физике: вы все — звёздная пыль.

Лоуренс Максвелл Краусс

Древние мудрецы любили наблюдать за движением светил по звёздному небу. А поскольку в воззрениях на саму мудрость среди них никогда не было единого мнения, астрономические знания получали как мистическое — предсказание судьбы, — так и сугубо утилитарное применение — для уточнения календаря и навигации. Но знание тысячелетиями оставалось крайне ограниченным. О звёздах людям было известно только то, что они есть. Теперь мы знаем больше.

Диаграмма Герцшпрунга-Рассела показывает, что часть звёзд не такие, как все

Главная последовательность

Первой известной характеристикой звёзд стала светимость. Звездочёты стали на глаз сортировать небесные тела по величинам. Понимая, что видимая яркость зависит от дистанции, ещё древние греки пытались определить расстояние до звёзд по годичному параллаксу, то есть изменению фона объекта в зависимости от того, с какой стороны от Солнца на него смотрит наблюдатель. Но удалось это лишь в 1837 году датчанину Фридриху Струве. После этого в оценку светимости звёзд была внесена поправка на дистанцию.

Следующий шаг был сделан в начале прошлого века, когда спектральный анализ позволил превратить цвет звезды, до этого момента оценивавшийся субъективно, в точную численную характеристику. И в 1910 году появилась знаменитая диаграмма зависимости между спектром и светимостью, составленная датчанином Эйнаром Герцшпрунгом и американцем Генри Расселом. Обобщив накопившиеся данные, учёные обнаружили, что 80% светил выстраиваются в тянущуюся из правого нижнего в левый верхний угол линию.

Строение звезды на примере Солнца. Kelvinsong / Wikimedia Commons

Открытие имело два следствия. Во-первых, диаграмма давала возможность, зная лишь видимую светимость и спектр, грубо оценивать расстояние до звёзд, слишком далёких для применения метода годичного параллакса. Во-вторых, помимо главной последовательности, на диаграмме отчётливо виднелось ответвление. А если присмотреться, то и не одно. Некоторые светила не желали подчиняться общему правилу возрастания яркости с температурой.

С тех пор астрономия и астрофизика с увлечением ищут объяснение видимой на диаграмме картине. И сейчас уже можно сказать, что главную последовательность образуют «правильные» звёзды, синтезирующие гелий. Для такого объекта характерна твёрдая сердцевина из «металлического» водорода, разделённая на внутреннее ядро, в котором протекают термоядерные реакции, и зону лучистого переноса, сквозь которую выделенная энергия с огромным трудом (чёрный водород непрозрачен и почти не проводит тепло) достигает зоны конвекции. Последняя тоже состоит из ионизированного водорода, но уже жидкого, хоть и плотного, как ртуть. Этот слой находится в постоянном упорядоченном движении: раскалённые массы поднимаются вверх, охлаждённые опускаются вниз, к ядру. Жар зоны конвекции питает тонкий излучающий слой — фотосферу, — бурный сияющий океан. Также звезда имеет и обычную газовую оболочку, именуемую хромосферой.

Ответвления на диаграмме образуют светила, которые используют другие источники энергии или отличаются от звёзд главной последовательности по устройству. Обычно это или молодые, ещё формирующиеся звёзды, или старые, умирающие.

Рождение звезды

Около 2 % массы нашей галактики составляют газ и пыль, большей частью рассеянные, но иногда образующие сравнительно плотные облака — туманности. Как правило, такие скопления неустойчивы, ведь сила тяготения к общему центру масс ничтожна, а скорость частиц облака оказывается выше второй космической. Но газ постоянно остывает, движение молекул замедляется, и неустойчивость может сменить знак. Такая туманность начинает сжиматься, и этот процесс (гравитационный коллапс) уже необратим. Температура в облаке начинает расти, но часть выделяющейся энергии уносится излучением, и внутреннее давление не может компенсировать растущую гравитационную силу.

Наше Солнце впервые засияло, будучи ещё протозвездой — коллапсирующей туманностью. Единственным источником энергии в тот момент было гравитационное сжатие, то есть превращение потенциальной энергии падающих к общему центру пылинок в кинетическую, а значит и тепловую энергию. Засияло оно холодным, малиновым цветом, но неслабо, так как по размеру соответствовало современной орбите Марса, что обеспечивало колоссальную излучающую поверхность.

Затем наше светило вошло в бурную стадию молодой звезды. В сердцевине центрального утолщения размером с орбиту Меркурия, окружённого холодным пылевым диском, материя уже спрессовалась до жидкого состояния, но давление ещё не достигло необходимого для запуска термоядерных реакций уровня. Тем не менее, водород время от времени «вспыхивал», так как неравномерность осаждения вещества из диска создавала эффект имплозии — столкновения ударных волн, направленных от периферии к центру. Детонации в свою очередь порождали встречную ударную волну, срывающую и выталкивающую в пустоту внешние оболочки звезды. Но гравитация каждый раз торжествовала, и сжатие возобновлялось.

Лишь когда водород в ядре формирующейся звезды перешёл в «металлическую фазу», протекание термоядерных реакций стало непрерывным. С этого момента выделение энергии смогло уравновесить потери на излучение, и сжатие почти прекратилось. «Почти» оно прекратилось потому, что водород, выгорая, превращается в более плотный гелий. Четыре с половиной миллиарда лет назад наше Солнце достигло зрелости, вступив на главную последовательность.

Образование новых звёзд в галактиках происходит неравномерно. Новорождённые гиганты быстро взрываются, рассеивая галактический газ, после чего галактика остывает три-четыре миллиарда лет. На картинке «взорвавшаяся галактика» М82
Бурые карлики (изображён T-карлик) не просто настоящие звёзды, а самая многочисленная категория звёзд. Планеты на орбитах бурых карликов уже обнаружены, но может ли там кто-то обитать — вопрос

Судьбы светил

Классификация звёзд в астрономии традиционно проводится на основании спектра излучения — единственной характеристики, которую можно измерить непосредственно. Абсолютная светимость и масса звезды вычисляются уже на её основе. Вся эта сортировка по «цветам», «ветвям» и «трекам» кажется невразумительной для неспециалиста — и неудивительно. Ведь в реальности спектр — характеристика вторичная, меняющаяся с возрастом и зависящая от массы звезды. Величественную картину космоса проще расшифровать, предварительно поставив с ног на голову. Свойства и судьбы солнц определяются принадлежностью к одной из девяти «весовых категорий».

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Искусственное солнце Искусственное солнце

Термоядерная энергетика

Мир Фантастики
Сделайте нам красиво Сделайте нам красиво

Реклама трусов против ломаных ушей — какой в действительности должна быть мужская красота?

GQ
Обрести свое «я» Обрести свое «я»

К «Яндексу», инфраструктурному объекту, внимание со стороны государства особое

Монокль
Kia Sorento Prime Kia Sorento Prime

Корейский кроссовер старается стать ближе к сегменту премиальных автомобилей – списку его оборудования и правда можно только позавидовать

АвтоМир
Письмо приглашенного главного редактора Письмо приглашенного главного редактора

Там нет реальных проявлений любви, объятий, которые она так любит

Psychologies
Фаршированная рыба Фаршированная рыба

Фаршированная рыба — одно из самых разнообразных блюд

Дилетант
Bentley Bentayga: Воздух ручной работы Bentley Bentayga: Воздух ручной работы

Самый мощный, самый быстрый, самый большой и, пожалуй, самый дорогой… Кроссовер. Да-да, этот вирус забрался в святая святых – в сегмент luxury, где не бывает компромиссов, а мольбы о пощаде вне закона. Что ж, попробуем примерить монстра на себя

АвтоМир
Те, кто не забыл Те, кто не забыл

История гауптштурмфюрера СС и девушки из гетто.

СНОБ
Силы мечты Силы мечты

Ведущая программы “Давай поженимся” астролог Василиса Володина уверена, что важные желания, загаданные в новогоднюю ночь, действительно сбываются. Главное — правильно расставить прироритеты.

Добрые советы
Хобби сделает счастливее Хобби сделает счастливее

Детей мы обычно старательно водим в разные кружки, а вот себе совсем не оставляем времени на увлечения. А между тем без них трудно чувствовать себя гармоничной личностью.

Лиза
Как познакомиться с девушкой-геймером? Как познакомиться с девушкой-геймером?

Советы от прекрасных дам.

Игромания
Ребенок повзрослела Ребенок повзрослела

Звезда сериалов Александра Ребенок меняет амплуа: вместо одинокой хохотушки перед нами предстает прима мхатовской сцены.

Vogue
Наша Катюша Наша Катюша

Этим летом Катя Козлачкова буквально взорвала Интернет: красивая девушка из Москвы на чемпионате мира по тхэквондо побила всех своих соперниц

Лиза
Hyundai Creta Hyundai Creta

Новенький, с пылу, с жару кроссовер Сreta провел в нашей редакции целый месяц. Период вполне достаточный, чтобы посчитать его многочисленные добродетели и выявить мелкие недостатки.

АвтоМир
Фабрика песен Фабрика песен

Основатель агентства МИАН запускает стартап, подбирающий тексты к музыке

РБК
Нежный возраст Нежный возраст

Главный ре­дак­тор L’Officiel и луч­ший ин­тер­вью­ер «Дождя» Ксения Собчак риск­ну­ла пуб­лич­но об­су­дить со­кро­вен­ное — свою бе­ре­мен­ность — с глав­ным ре­дак­то­ром «Татлера» Ксенией Соловьёвой.

Tatler
Не все «О’кей» Не все «О’кей»

Каким еще бизнесом занимаются владельцы крупной сети супермаркетов.

Forbes
100 лет первому танку 100 лет первому танку

Фоторепортаж из Лондона.

Игромания
Детка и космос Детка и космос

В спин‑оффе «Изгой‑один: Звездные войны. Истории» английская роза Фелисити Джонс берет в руки пушку и бросает вызов империи.

GQ
Вертикаль­ный взлет Вертикаль­ный взлет

Дизайнер Марина Мацкевич офор­ми­ла в Алматы квар­ти­ру, в окна ко­то­рой за­гля­ды­ва­ют пики Тянь‑Шаня.

AD
100 самых сексуальных женщин страны 100 самых сексуальных женщин страны

Рейтинг самых сексуальных женщин нашей страны

Maxim
Имена — Мадина и Мариана Гоговы Имена — Мадина и Мариана Гоговы

Сестры развивают современное искусство и в столице, и в регионах.

Numéro
Дно Балкарии Дно Балкарии

Водолазы, батискафы и подводный дрон: экспедиция Русского географического общества исследовала в Кабардино-Балкарии самое глубокое озеро-источник в мире — Нижнее Голубое.

GEO
Братья по разуму Братья по разуму

От зелёных людей до зелёных человечков.

Мир Фантастики
Средний Запад Джона Лопеса Средний Запад Джона Лопеса

Удивительные скульптуры Джона Лопеса — олицетворение среднего запада

Популярная механика
«Экономике нужны новые якоря: стабильно низкая инфляция и низкие ставки» «Экономике нужны новые якоря: стабильно низкая инфляция и низкие ставки»

Что будет с рублем, если цена нефти упадет до $25 за баррель, когда начнется экономический рост и какие изменения ждут банковскую систему — об этом рассказала Эльвира Набиуллина.

Forbes
Актриса — Эми Адамс Актриса — Эми Адамс

За последние десять лет Эми Адамс из исполнительницы ролей в проходных комедиях превратилась в актрису первой величины. Фильмы «Прибытие» Дени Вильнева и «Под покровом ночи» Тома Форда, которые выйдут в прокат до конца года, — главное тому подтверждение

Numéro
Большая энциклопедия джентльмена / Том X: Конфликты Большая энциклопедия джентльмена / Том X: Конфликты

16 актуальных способов сохранить нервные клетки.

GQ
Кто не спрятался в сети? Кто не спрятался в сети?

Персональные данные тысяч российских водителей попали в открытый доступ. Теперь по номеру машины выяснить номер телефона и даже домашний адрес ее владельца можно за пару секунд.

АвтоМир
Секс бомбардир Секс бомбардир

Самый завидный холостяк русского спорта футболист Федор Смолов — о том, что ему нравится в девушках и в жизни.

Vogue
Открыть в приложении