Коллектив авторов - Космос. От Солнца до границ неизвестного

В процессе эволюции довольно многие звезды превращаются в белые карлики, поэтому они широко распространены в Галактике и составляют 5 % от общего числа звезд. Но из-за чрезвычайно малой светимости они не видны на небе невооруженным глазом.

У типичного белого карлика жизнь скучна и невыразительна. У него нет горючего для термоядерных реакций, он светится просто за счет остатков своего тепла. Излучая свою энергию в космос, такая звезда постепенно тускнеет и остывает, чтобы полностью потухнуть через несколько миллиардов лет. Несмотря на название «белый карлик», цвет у звезды может быть любой. У только что образовавшихся белых карликов высокая температура и голубой цвет; старые белые карлики, у которых сильно уменьшились запасы энергии, могут быть оранжевого или красного цвета. На диаграмме Г—Р белые карлики образуют последовательность, которая тянется параллельно главной последовательности. Пройдет достаточно много времени, и белый карлик полностью исчезнет, превратившись в черный карлик. Но черных карликов пока не существует – для этого Вселенная недостаточно стара.

При некоторых условиях белые карлики могут устраивать феерические представления. Допустим, у белого карлика есть партнер, – другая звезда, вращающаяся вокруг него по орбите. Если этот спутник сбрасывает на белый карлик свое вещество, оно может взорваться. В этом случае астрономы скажут, что появилась «новая звезда». Блеск звезды при этом может возрасти в 100 000 раз. Но каким бы мощным ни был взрыв, обе звезды после него уцелеют.

В случае если со звезды-спутника поступает слишком много вещества, масса белого карлика может превысить предел 1,44 массы Солнца. Происходит ядерный взрыв, в котором сгорают углерод и кислород. Белый карлик превращается в сверхновую типа Ia.

При взрыве сверхновой температура и давление достигают экстремальных величин, что приводит к образованию большого количества железа. Поскольку при взрыве звезда разрушается, все это железо рассеивается в космическом пространстве. Вместе с остатками планетарной туманности звездное вещество, оставшееся от взрыва сверхновой, в конечном итоге собирается в районах звездообразования, где когда-то породит новые звезды и планеты. На некоторых из этих планет может однажды зародиться жизнь. Именно так появились Солнце и Земля 4,6 миллиарда лет назад. Мы – часть наследия сверхновых: кроме водорода, практически все атомы в наших телах были созданы на звездах.

Водород и гелий составляют основную массу звездного вещества. Но при этом у большинства звезд также есть значительные примеси более тяжелых элементов (которые астрономы в совокупности называют «металлами», хотя это и не совсем верно). Эти более тяжелые элементы являются наследием ранних звездных поколений. Объект SDSS J102915+172927, который находится примерно в 4000 световых лет от нас, странным образом выделяется на этом фоне. Его состав – почти нетронутая смесь водорода и гелия, с незначительной добавкой других веществ (всего 0,00007 %).

Похоже на то, как будто бы этот объект сформировался из первоначальной материи, возникшей в результате Большого взрыва, и с тех пор не претерпевал никаких изменений. Входящий в его состав беспримесный водородно-гелиевый газ лишен углерода и кислорода, которые обычно помогают облакам охлаждаться и конденсироваться в звезды. Происхождение звезды остается под вопросом – ученые не понимают, как этот аномальный объект смог сформироваться. Возможно, это был фрагмент, отколовшийся еще на раннем этапе жизни Вселенной от сверхгигантской звезды.

Звезда рождается в недрах плотного, темного облака молекулярного водорода, сжимающегося под действием собственной гравитации. Облако газа может начать разрушаться при столкновении с другим облаком или под действием взрыва соседней звезды, в результате чего по облаку распространяется ударная волна. Далее облако может распасться на фрагменты, и вновь рожденные яркие звезды будут красиво подсвечивать эти фрагменты, как это происходит, например, в туманности Орел. «Столпы Творения» – так были названы скопления межзвездного газа и пыли, которые космический телескоп «Хаббл» наблюдал в 1995 году. Через 20 лет, в 2015 году, «Хаббл» получил еще один снимок этой же туманности. За это время несколько похожих на усики завитков газа успели сдвинуться в пространстве.

В конце концов, область звездообразования очищается от газа и пыли и превращается в рассеянное звездное скопление, подобное Плеядам. Пока еще связанные друг с другом общим происхождением, звезды скопления готовы разбежаться в разные стороны, чтобы пуститься в безоглядное путешествие по просторам Вселенной.

Большое Магелланово Облако – карликовая галактика на расстоянии 180 000 световых лет от Млечного Пути, спутник нашей Галактики. В ней есть туманность, называемая 30 Золотой Рыбы ( 30 Doradus ), в которой протекают активные процессы звездообразования. Из-за огромных размеров (около 50 световых лет в поперечнике) туманность можно увидеть в бинокль в небе южного полушария – она выглядит как хорошо различимое пятно. Звезды «проклевываются» там с бешеной скоростью, в 10 000 раз быстрее, чем в нашем Млечном Пути.

Если представить, что на планете вокруг одной из таких звезд успели появиться живые существа, способные оценить происходящее вокруг них, они бы увидели в небе голубые звезды среди паутины из пыли и газа, сияющие ярче полной Луны.

Среди многих достопримечательностей область 30 Золотой Рыбы может похвастаться тем, что в ней собраны самые большие звезды Вселенной. Астрономы говорят, что таких больших звезд теоретически просто не должно быть. Они светят гораздо ярче, чем маленькие звезды, и сгорают быстрее. В какой-то момент их внешние оболочки должны сбрасываться под действием их собственного излучения. И поэтому, говорят теоретики, звезд массивнее 120 масс Солнца существовать не должно.

Но у некоторых звезд из области 30 Золотой Рыбы, по-видимому, массы достигают 180, 195 и – что совсем неприлично! – 325 солнечных масс. Чтобы объяснить эти массы, теоретикам пришлось прибегнуть к сложному компьютерному моделированию. Кое-какого прогресса удалось достичь, но в деталях по-прежнему нет согласия.

Это активно «прожигающее» свою жизнь звездное население меняет окружающую их среду взрывами ультрафиолетового излучения и заряженных частиц. Через несколько миллионов лет весь газ из района звездообразования будет унесен прочь – его просто выдуют мощный звездный ветер и будущие вспышки сверхновых.

Подобная вспышка звездообразования напоминает лесной пожар на равнине, который горит ярко и распространяется быстро во все стороны. Оба процесса сеют разрушение, поглощая все на своем пути. Но при этом они также взращивают питательную среду, работая на перспективу: как почва на равнине обогащается органическими элементами, так и космическая среда пополняется тяжелыми элементами, рожденными во взрывах звезд, чтобы потом упасть семенами на будущие планеты. Вспаханное поле оставляют на одно лето незасеянным – под паром, – чтобы дать земле отдохнуть. Затем она начнет плодоносить с новой силой.