Звезды всегда манили человека своей загадочностью и красотой. Но если вы не увлекаетесь астрономией, на темном небе они будут казаться почти одинаковыми сияющими точками. В действительности звезды различаются по размеру, цвету, яркости и продолжительности жизни. Наша новинка «Космос. Энциклопедия» поможет узнать и рассмотреть их лучше. Поехали?
Шар раскаленного газа
Звезда — это огромный светящийся шар раскаленного газа, в основном водорода. В его ядре вырабатывается невероятное количество энергии. Поднявшись к поверхности звезды, эта энергия выбрасывается в пространство в виде света, тепла и иных невидимых типов излучения. Из-за огромного количества производимой энергии звезды такие яркие и горячие.
Звезды различаются по размеру, но все устроены одинаково. У каждой есть раскаленная центральная часть — ядро, где вырабатывается энергия; один или несколько слоев газа, в которых происходит перенос энергии; раскаленная поверхность и атмосфера. Наше солнце — обычная звезда, которая кажется нам больше остальных только потому, что находится очень близко.
Звездное равновесие
Обычные звезды, такие как Солнце, находятся в равновесии. Это значит, их размер, масса и светимость практически не меняются. Когда равновесие нарушается, звезда может превратиться в красный гигант или черную дыру.
- В обычной звезде сила тяготения к центру равняется силе газового давления наружу.
- Когда в ядре звезды сгорает водород и начинает гореть гелий, давление наружу усиливается — и звезда растет, становясь красным гигантом.
- Когда массивная звезда умирает, сила тяготения сжимает ее ядро и превращает его в черную дыру.
Далеко. Но насколько?
Все звезды, кроме Солнца, находятся невероятно далеко от Земли. Именно поэтому они кажутся нам лишь яркими точками в ночном небе. Для измерения столь больших расстояний введена особая единица — световой год (св. год), то есть расстояние, которое проходит свет в вакууме за один год. Световой год равен примерно 9,5 трлн км. Расстояние до самой близкой к Солнцу звезды — Проксимы Кентавра — составляет примерно 4,2 св. года.
Виды звезд
Астрономы разделяют звезды на группы в соответствии с их цветом, размером и яркостью. Самые маленькие — это карлики объемом менее тысячной доли Солнца. Самые крупные превосходят его по объему в 8 млрд раз, и они в миллиарды раз ярче мелких. Характеристики звезды в основном зависят от ее массы, то есть от того, сколько вещества она содержит. Чем массивнее звезда, тем она ярче и горячее, но тем короче ее жизнь, ведь топливо сгорает намного быстрее.
- Самые крупные — старые звезды, которые к концу своей жизни стали огромными и яркими. Звезды-гиганты могут быть в 200 раз больше Солнца и в тысячи раз ярче него. Сверхгиганты и гипергиганты бывают до 2000 раз крупнее Солнца и до миллиарда раз ярче.
- Карлики — самая распространенная группа звезд. Они относительно небольшие и тусклые. К этой категории относятся звезды размером чуть больше или чуть меньше Солнца. Карлики бывают желтые, красные и белые. Последние — это крошечные и плотные ядра звезд-гигантов.
Рождение звезд
Звезды рождаются в холодных молекулярных облаках. Когда что-то (взрыв сверхновой или столкновение со звездой) воздействует на него, запускается процесс звездообразования.
Звезды, как и всё в нашем мире, рождаются и умирают. — Источник
Вот этапы появления новой звезды:
- Появление сгустков. В облаке, состоящем из холодного газа и пыли, появляются уплотнения — сгустки газа.
- Сгусток сжимается. При сжатии газ охлаждается, потому что излучает энергию сжатия в космос. Сила тяготения заставляет сгусток сжиматься и притягивать еще больше газа.
- Вращающийся диск. Когда сгусток уже не может излучать энергию в космос, он нагревается, а вокруг него образуется диск вещества. Вдоль оси диска вырываются струи газа.
- Зажигается звезда. Когда температура в центре облака достигает 3-4 млн °С, начинается термоядерная реакция — рождается звезда. А остатки вещества обращаются по орбитам вокруг нее.
- Диск рассеивается. Излучение звезды отталкивает остатки облака, в котором она родилась. Из плотных сгустков на орбитах формируются планеты.
Экзопланеты
Это планеты, которые обращаются вокруг звезд за пределами Солнечной системы. Они бывают самых разных размеров и температур, а некоторые движутся вокруг двойных звезд. Астрономы считают, что в нашей Галактике может быть 11 млрд пригодных для обитания экзопланет, похожих на Землю.
Горячие юпитеры
Многие экзопланеты относятся к типу горячих юпитеров: это газовые гиганты размером с Юпитер или крупнее, однако намного горячее его, поскольку находятся близко к своим звездам.
Температура на поверхности самого раскаленного из известных горячих юпитеров превышает 2000 °С. — Иллюстрация из книги
Орбиты горячих юпитеров пролегают на расстоянии от 2 до 75 млн км от их звезд. Из-за такого небольшого расстояния на горячих юпитерах могут быть экстремальные погодные условия: свирепый ветер, жара, способная плавить металл, и дожди из стекла. Их судьба незавидна: некоторых поглощают их же родительские звезды. Другие выгорают, оставляя после себя лишь каменистое или металлическое ядро.
Сверхновая
Когда красный сверхгигант больше не может производить энергию путем термоядерного синтеза, происходит взрыв сверхновой. Внешние слои звезды распыляются в пространстве, а ядро продолжает сжиматься внутрь себя. В зависимости от массы ядра из него может сформироваться нейтронная звезда или черная дыра.
Нейтронная звезда
Звезда, по массе превышающая Солнце в 10-20 раз, после взрыва сверхновой превращается в нейтронную — сжатое ядро массивной звезды, последний этап на рубеже черной дыры. Гравитационное воздействие нейтронной звезды так велико, что искривляет свет, но что-то внутри не дает ее внешней части упасть на внутреннюю и превратиться в черную дыру.
Эти тела настолько компактные, что булавочная головка из их вещества была бы вдвое тяжелее самого крупного супертанкера на Земле. Все нейтронные звезды вращаются с бешеной скоростью; некоторые совершают до 700 оборотов в секунду. Во время вращения излучается сияние, но Земли оно достигает лишь периодически. Именно поэтому нам кажется, что они мерцают. Мерцающие нейтронные звезды называют пульсарами.
Черные дыры
Это одни из наименее изученных объектов во Вселенной. Сила их тяготения настолько велика, что ничто не может покинуть их пределов, даже свет.
В галактике Млечный путь могут быть десятки миллионов черных дыр. — Источник
Большинство черных дыр появляется, когда массивная звезда исчерпывает свое топливо и взрывается. Под давлением собственной силы тяжести ядро за миллисекунду сжимается в точку меньше атома и превращается в сингулярность (так называется маленький объект, не имеющий даже размера, но обладающий бесконечной плотностью). Любой предмет, оказавшийся довольно близко к сингулярности, будет притянут к ней силой тяготения и бесследно исчезнет. Вокруг сингулярности существует сферическая граница, называемая горизонтом событий. Это точка невозврата: подобраться ближе к черной дыре и вернуться нельзя.
Согласно теории относительности, массивные объекты способны искажать измерения пространства (длину, ширину, высоту) и времени. Некоторые ученые предположили, что черные дыры делают это настолько сильно, что образуются червоточины — короткие пути между различными местами или временами во Вселенной.
В этой энциклопедии еще много распространенных и малоизвестных фактов о космосе: Солнечной системе, галактиках, технологиях. И все для того, чтобы он стал ближе.
По материалам книги «Космос. Энциклопедия»
Обложка поста — иллюстрация из книги
