Жизнь звезд во Вселенной
За несколько сотен лет, которые прошли с момента изобретения телескопа, ученые наблюдая жизнь звезд во Вселенной, видят все время фактически одну и ту же картину: звезды почти не сдвинулись со своих мест.
Погасающие не успели погаснуть, загорающиеся не успели вспыхнуть. Счет времени для звезд измеряется совсем иными величинами, чем для человека и человечества.
Звезды нашей Галактики
Сотни миллионов, миллиарды лет - вот подходящие масштабы для измерения отрезков звездной истории. Снимки звездного неба, разделенные десятками и даже сотнями лет, для земного наблюдения то же, что для марсианина, изучающего историю человечества, по фотографиям толпы, снятыми с интервалом в миллионную долю.
Но и такие снимки могут быть полезны марсианину. Вот он заметил на одном из снимков группу детей - теперь он может сделать вывод, что люди не сразу становятся взрослыми, что у них есть детство.
Нечто подобное обнаружили и астрономы под руководством академика В. А. Амбарцумяна, изучавшие звезды нашей Галактики. Они обнаружили в ней особые группировки - О-ассоциации. Звезды, входящие в такие ассоциации, как правило, очень молодые звезды, только еще начинающие свой жизненный путь.
Кроме того, астрономы заметили, что О-ассоциации, где звезды обращаются вокруг общего центра тяжести, очень недолговечны. Таким образом, эти ассоциации - нечто вроде детских домов, где собраны молодые звезды перед выходом в жизнь.
Процесс рождения звезд
Как же происходит сам процесс рождения звезд? Никто еще не наблюдал такого процесса, так как он, как и все другие события в жизни звезд, неизмеримо длиннее человеческой жизни.
Академик Амбарцумян считает, что звезды возникают в результате развития так называемой дозвездной материи, сохранившейся, в центральных ядрах Галактики. Но вот звезда загорелась и заработала. Надо отметить сразу: звезда - машина, работающая на очень высоких параметрах.
Звезда Солнце
К примеру, в центре нашего Солнца давление достигает триллионов атмосфер.
Невозможно в земных условиях представить себе такое давление. При нем не смогут существовать никакие известные нам молекулы веществ. Да и атомы при таком давлении должны терять свои электронные оболочки и превращаться в смесь из различных атомных ядер и элементарных частиц.
Существующая температура 13 миллионов градусов. А плотность, которую приобретает вещество в этих условиях,- около 100 граммов на кубический сантиметр в пять раз выше плотности платины. Эта смесь из атомных ядер и элементарных частиц и есть частный случай плазмы - четвертого состояния вещества.
Эта плазма - неплохая начинка для космической сверхбомбы? Почему же Солнце, нафаршированное этой адской смесью, не взрывается? Его удерживают от взрыва силы всемирного тяготения, (подробнее: Закон падения тел) - самые могучие силы во Вселенной.
Только они, видимо, в силах удержать в повиновении непрерывно взрывающуюся термоядерную бомбу Солнца. Здесь надо учесть и особый характер передачи энергии, осуществляемый в недрах Солнца. Понятно, что основные термоядерные процессы водородного «горения» идут в глубоких недрах звезды.
В ходе этих процессов выделяются жесткие кванты гамма-излучения. Они устремляются сквозь тысячекилометровые толщи звезды, поглощаются веществом, затем снова излучаются, но уже более мягкие.
Расталкивающая, расширяющая звезду сила лучевого давления противостоит силе гравитационного сжатия. И все время, пока звезда работает, сохраняется такое равновесие. А работает звезда - в зависимости от большей или меньшей к своей расточительности - от нескольких сотен миллионов до нескольких десятков миллиардов лет.
Однако рано или поздно на каком-то этапе своего, развития звезда начинает ощущать недостаток водородного горючего. Начинается последний период в ее жизни - старость. Нет, отгоревшая звезда не превратится в большую скучную планету, на затвердевшей поверхности которой - высказывалась и такая гипотеза - может даже якобы возникнуть жизнь. Звезды - принципиально отличные от планет образования, и умирают они тоже иначе.
Как протекает жизнь звезд во Вселенной
Жизнь звезд во Вселенной протекает в противоборстве двух сил - гравитации и светового давления.
Не будь гравитации, давление световых лучей, потоки квантов, рождающихся в недрах звезды, разорвали бы ее на части и разметали бы их по Вселенной.
Не будь светового давления, силы тяготения, обрушили бы внешние слои звезды к центру, она уменьшилась бы, сжалась. А ведь остывание звезды как раз и означает уменьшение светового давления.
И звезда под действием сил гравитации начнет сжиматься. Через 15-20 миллиардов лет вещество нашего Солнца спрессуется до чудовищной плотности- 107-108 граммов на кубический сантиметр. Солнце станет так называемым белым карликом.
В результате сжатия температура звезды вновь резко поднимется, но уже в последний раз. А затем белый карлик начнет медленно остывать. И конечно, ни о какой жизни, сколько-нибудь подобной земной, на белом карлике, состоящем из спрессованных ядер гелия и элементарных частиц, говорить не приходится. Сила притяжения на его поверхности раздавит, расплющит любое органическое образование точнее, чем это сделал бы удар стотонного молота.
Звезды большей величины
Такова судьба Солнца и подобных ему звезд. Но в нашей Галактике есть звезды значительно большей величины. И их смерть будет иной. Прежде всего жизнь массивных звезд вообще короче. Звезда, имеющая массу в десять солнечных, живет всего около ста миллионов лет. Это значит, что со времени образования Вселенной должно было отпылать и умереть сто поколений таких звезд!
Еще более массивные звезды, сияющие сейчас, родились и вспыхнули в астрономических масштабах совсем недавно. Если звезда имеет массу всего на 20 процентов большую, чем Солнце, она может сжаться до плотности значительно большей, чем предстоит нашему дневному светилу. Конечная плотность такой звезды - 10 14 граммов на кубический сантиметр.
Именно такая плотность атомных ядер. В этом случае звезда и представляет собой шар из плотно упакованных атомных ядер, точнее, упакованных нейтронов, ибо у протонов в этих звездах есть возможность прореагировать с электронами и тоже стать нейтронами. Размеры уплотнившейся звезды становятся совсем крохотными - всего около десятков километров в диаметре.
Подобные звезды называют нейтронными. Они обладают огромным гравитационным полем, но почти не светятся в видимых лучах. Правда, в момент образования температура на их поверхности должна быть около 10 миллионов градусов, но при такой температуре тела излучают главным образом не фотоны видимых лучей, а рентгеновские лучи.
Поэтому до недавнего времени обнаружить нейтронные звезды в просторах Вселенной было чрезвычайно трудно - ведь рентгеновские лучи задерживаются атмосферой Земли. Чтобы их обнаружить, надо вынести специальный рентгеновский телескоп за пределы атмосферы.
Большинство рентгеновских источников было открыто с ракет. Рентгеновский телескоп был установлен, в частности, и на первом советском луноходе. И с его помощью удалось обнаружить в нашем небе ряд источников рентгеновского излучения.
Черная дыра
Но и 1014 граммов на кубический сантиметр - еще не предельное уплотнение вещества. Каким бы удивительным по своим свойствам ни было вещество белых карликов и нейтронных звезд, оно остается обычным для нашего мира веществом. Между тем возможно еще большее уплотнение вещества, при котором оно так изменяет свойства пространства и времени, что становится почти не обнаруживаемым.
Оно не излучает никаких лучей, никаких лучей не отражает. Процесс, при котором происходит гравитационное сжатие вещества до такого состояния, именуется полным коллапсом, а звезды, перешедшие в это состояние, сами ученые назвали черными дырами.
В сколлапсированное состояние должны переходить после догорания и остывания те звезды, масса которых минимум вдвое больше солнечной. Есть основания полагать, что подавляющая часть материи нашей Вселенной находится именно в таком сколлапсированном виде.
По расчетам профессора К. П. Станюковича, количество законсервированной материи сейчас на 20 порядков больше количества свободной материи - видимого вещества и полей нашей Вселенной. Можно сказать, что природа создала огромный банк, где свято хранит материю и откуда расходует ее очень медленно и понемногу.
Случается, что спящая материя иногда вырывается из банка на свободу, и в бездонных глубинах космоса загорается сверхзвезда. Но это уже не смерть звезд, а о их второе рождение, с этого и начинается жизнь звезд во Вселенной.