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

Всем, кто слышит | Белый гриб бел Всем, кто слышит | Белый гриб бел

Рассказы

Мир Фантастики
Третье измерение Третье измерение

Долгие годы бывшая нишевой технологией трехмерная печать начала показывать впечатляющие темпы роста – по 30% в год. Она уже почти готова к эволюционному скачку, который откроет невиданные возможности для автомобильной промышленности.

Quattroruote
Винтокрыл против конвертоплана Винтокрыл против конвертоплана

«Вертолет» не самый подходящий термин для описания этих воздушных монстров

Популярная механика
Явление Юэна Явление Юэна

Юэн Макгрегор штурмует потухший вулкан, оставив далеко внизу толпы фанатов, отмечающих 20-летний юбилей прославившей его киноленты «На игле». В свои сорок пять он продолжает штурмовать высоты почище вулканов: только что экранизировал один из лучших американских романов последнего времени – «Американскую пастораль» Филипа Рота.

Esquire
Озоновая дыра Озоновая дыра

Почему убыточный маркетплейс Ozon оценили в $6,2 млрд

Forbes
Настоящая Америка Настоящая Америка

Политики и подонки, бездомные и бизнесмены, вашингтонский лоббист и парень в костюме Христа – триста миллионов американцев решали судьбу страны и половины мира. Не задолго до президентских выборов, когда их итог был еще совершенно неочевиден, «Сноб» побывал в США и узнал, чем на самом деле кормят в Госдепе, чего боится Пенсильвания, куда бежит Вашингтон и почему так тяжело выбрать между Клинтон и Трампом.

СНОБ
Порядок в голове – успех в жизни Порядок в голове – успех в жизни

В конце года вдруг выясняется, что не удалось достичь тех высоких целей, которые ты ставила перед собой? Чтобы не повторить ошибок в 2017 году – приведи в порядок мысли!

Лиза
Зачем владелец «Асконы» продает большой бизнес и строит маленький город Зачем владелец «Асконы» продает большой бизнес и строит маленький город

Владимир Седов занялся медициной и отстраивает на свои деньги целый город

РБК
Имена — Мадина и Мариана Гоговы Имена — Мадина и Мариана Гоговы

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

Numéro
«Зрителю не нравится реальность, которая его окружает» «Зрителю не нравится реальность, которая его окружает»

Сегодня наш гость — кинорежиссёр и продюсер Александр Роднянский. Он обладатель многих наград, с его именем связаны такие фильмы, как «Восток-Запад», «Водитель для Веры», «9  рота», «Елена», «Сталинград», «Левиафан» и другие. Многие его работы известны на Западе, он обладатель премии «Золотой глобус», его картины трижды номинировались на «Оскар». У нас с ним многолетняя творческая и человеческая дружба.

Мир Фантастики
Кто скажет Кто скажет

Переводчики с человеческого языка на «собачий» или «кошачий» пока не работают – но уже скоро мы можем научиться понимать язык зверей.

Популярная механика
Матч-пойнт Матч-пойнт

В Хоккенхайме прошла финальная гонка DTM. Расстановка сил, установившаяся за сезон, изменилась в самый последний момент. Разрыв между претендентами на звание победителя был ничтожно мал...

АвтоМир
Bошла в историю Bошла в историю

Марион Котийяр ста­ла ак­три­сой из на­уч­ных со­об­ра­же­ний — чтобы по­луч­ше изу­чить че­ло­ве­че­скую при­ро­ду. В сво­их ис­сле­до­ва­ни­ях фран­цу­жен­ка пре­успе­ла на­столь­ко, что по­лу­чи­ла «Оскара» и сня­лась прак­ти­че­ски у всех ве­ли­ких ре­жис­се­ров совре­мен­но­сти. На оче­ре­ди — дра­ма Роберта Земекиса «Союзники», где Марион на пару с Брэдом Питтом иг­ра­ют влюб­лен­ных шпионов.

Glamour
Технологии без границ Технологии без границ

Текстильная промышленность может стать драйвером индустрии высоких технологий

РБК
«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
Элли в Стране Чудес Элли в Стране Чудес

Девятнадцатилетняя Элли Бамбер стала звездой кино и моды еще до того, как примерила серебряные башмачки.

Vogue
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
Читает мыс­ли на расстоянии Читает мыс­ли на расстоянии

Почему Баста чаще все­го чи­та­ет рэп про лю­бовь, как от­но­сит­ся к Николаю Баскову, за что го­во­рит спа­си­бо сво­ей жене и по­че­му счи­та­ет себя на­сто­я­щим рокером.

Glamour
Секундное дело Секундное дело

Певица Манижа проложила дорогу на большую сцену с помощью пятнадцатисекундных видеоклипов, которые она регулярно выкладывает в Instagram. Мы влюбились в ее волшебные ролики и позвали спеть на церемонии вручения нашей премии «Сделано в России». А потом попросили сформулировать пять правил, как собрать за год армию поклонников.

СНОБ
Лучшие люди при худшем правителе Лучшие люди при худшем правителе

Несмотря на склонность Нерона к деспотии и самодурству, весь период правления его окружали выдающиеся личности.

Дилетант
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
Здравствуй, пенсия! Здравствуй, пенсия!

Самого свет­ско­го мил­ли­ар­де­ра Соединен­но­го ко­ролев­ства сгу­би­ла жад­ность. Хозяина Topshop сэра Филипа Грина ру­га­ют за то, что он обанк­ро­тил лю­би­мый бри­тан­ца­ми уни­вер­маг BHS и недо­пла­тил в пен­си­он­ный фонд, а на вы­ру­чен­ные день­ги ку­пил яхту «Львиное сердце».

Tatler
Роковая страсть Роковая страсть

Легендарный фэшн-дизайнер Джон Варватос рассказывает о влиянии музыки, важности собственного стиля и страсти как главного средства в достижении успеха.

Playboy
Игра с престолом Игра с престолом

Даже если вам немно­го за трид­цать, есть на­деж­да вый­ти за­муж за прин­ца Ганновер­ско­го Эрнста Августа. Слово предо­став­ля­ет­ся Екатерине Малышевой.

Tatler
Как познакомиться с девушкой-геймером? Как познакомиться с девушкой-геймером?

Советы от прекрасных дам.

Игромания
Разговор с режиссёром Гарретом Эдвардсом Разговор с режиссёром Гарретом Эдвардсом

«Я встретил Люка Скайуокера. А как твой день прошёл?

Мир Фантастики
Майкл Хайден: «Русские превратили информацию в оружие» Майкл Хайден: «Русские превратили информацию в оружие»

Бывший директор ЦРУ и Агентства национальной безопасности США обвиняет Дональда Трампа во лжи, а Клинтон – в некомпетентности, объясняет, почему Штаты и Россия не будут союзниками, а заодно рассказывает, как происходит утечка информации и что ждет Сноудена, если тот вдруг решится вернуться на родину.

Playboy
Деньги для Великой войны Деньги для Великой войны

В 1914–1916 годах российское правительство выпустило шесть внутренних облигационных займов на общую сумму 8 млрд рублей. С их помощью было покрыто около 30% военных расходов Российской империи.

Дилетант
Парящие над волнами Парящие над волнами

В Санкт-Петербурге прошел этап одного из самых престижных парусных соревнований – Extreme Sailing Series. В этом сезоне яхтсмены впервые пересели на новый класс катамаранов с подводными крыльями – GC32. Корреспондент «Популярной механики» тоже принял участие в регате самых быстрых и легких парусных судов в мире и убедился, что название гонки недаром начинается со слова «экстрим».

Популярная механика
Большая энциклопедия джентльмена / Том X: Конфликты Большая энциклопедия джентльмена / Том X: Конфликты

16 актуальных способов сохранить нервные клетки.

GQ
Открыть в приложении