скачать книгу бесплатно
– На заключительных этапах эволюции звезд, масса которых колеблется в пределах от 0,85 до 3,5 солнечных масс, плотность материи в центральной части звезды становится настолько громадной, что электроны в атомах вынуждены покидать свои орбиты, либо же они не могут занять свои места вокруг атомных ядер…
…а это приводит к тому, что расстояния между соседними ядрами атомов, которые лишились этих электронных оболочек, начинают уменьшаться…
…но вытесненные внешним давлением из атомов в больших количествах электроны никуда не исчезают, они-то и есть этот так называемый вырожденный электронный газ…
…и прослойка из них мешает соседним атомным ядрам, в данном случае ядрам атомов гелия, состоящим из двух нейтронов и двух протонов, соприкасаться…
…а если по-простому, то эта прослойка из свободных электронов препятствует дальнейшему сжатию материи…
– Где ты?!
– Эх! Одинокие среднемассивные звезды…
…и Солнцу этого не избежать…
…заканчивают свою эволюцию тем, что после сброса внешних слоев или, если хочешь, после сброса планетарной туманности ядра таких проэволюционировавших звезд будут уплотняться до той поры, пока давление вырожденного электронного газа не уравновесит силу гравитации…
…а процесс сжатия остановится лишь тогда, когда, если говорить конкретно о нашей звезде, нынешний объем Солнца уменьшится примерно в сотню раз…
…при этом плотность вещества станет где-то в десять миллионов раз выше плотности воды…
…хотя сейчас средняя плотность солнечного вещества сравнима с плотностью воды в Мертвом море…
…то есть привычная для нашего воображения материя там перестает существовать, а, например, кубик такой материи, кубик с гранями в один сантиметр, будет весить где-то с десять тонн…
Теперь-то понятно, что такое вырожденный газ? И к чему приводит его существование в вырожденных среднемассивных звездах?
– Понятно, понятно…
…а вот если масса новорожденной звезды была больше трех с половиной масс Солнца?
– Если первоначальная масса одинокой звезды была больше трех с половиной, но не превосходила… восьми солнечных масс, то со временем появится не красный, а голубой или даже бело-голубой гигант…
…ведь чем больше первоначальная масса звезды, тем горячее со временем она будет…
…или, если по-другому, чем больше масса звезды, тем быстрее внутри нее идут термоядерные реакции, тем сильнее она разогревается, и тем короче время ее жизни…
…а самыми горячими гигантами, если тебе это интересно, считаются голубые и бело-голубые гиганты, самыми холодными – красные гиганты…
– И какова же их судьба?
– Когда в центральной части такой массивной звезды сформировалось гелиевое ядро, где термоядерные реакции уже не идут, ядро, под тяжестью внешних слоев, начинает сжиматься, а по мере сжатия увеличивается его температура и плотность…
– …происходит гелиевая вспышка…
– …но так как первоначальная масса была больше, а наружные слои тяжелее, то температура и давление в центральной части такой звезды будет выше, чем у красного гиганта…
…поэтому в ядре такой звезды гелий начинает гореть относительно стабильно…
…а в результате этих термоядерных реакций в больших количествах образуются углерод и кислород…
Когда запасы гелия в ядре будут на исходе, а термоядерные реакции вновь начнут угасать, то внешние слои устремятся к центру, ядро снова начнет сжиматься…
…и температура в ядре такой звезды может подняться настолько, что начнутся термоядерные реакции с участием углерода, и тогда произойдет углеродная детонация, которая считается аналогом гелиевой вспышки…
…и когда это случится, то эта звезда на какое-то время станет пульсирующей звездой, только блеск ее будет во много раз больше, чем у красного гиганта…
…но однажды, при очередном сжатии, она сбросит свои внешние слои и появится тогда уже знакомый тебе вырожденный углеродно-кислородный белый карлик, значительная часть материи которого будет состоять из ядер атомов углерода и кислорода…
…а внешние слои будут сброшены более мощным взрывом, чем при гелиевой детонации, ведь чем больше первоначальная масса звезды, тем с большей силой сбрасываются внешние слои звезды в момент ее смерти…
– А если масса звезды будет больше восьми солнечных масс?
– Эволюция звезд, согласно современным представлениям, весьма схожа…
…и если первоначальная масса звезды была больше восьми, но не превосходила тридцати солнечных масс, то пройдя все вышеописанные этапы развития, только в ускоренном темпе, в ядре такой звезды температура поднимется настолько, что начнется синтез кислорода и более тяжелых элементов…
…отчего она очень сильно раздастся в объеме и может стать по диаметру больше Солнца в 400–800 раз…
– Ух…
– …а такие звезды называются сверхгигантами…
…хотя здесь следует тебе сказать, что разделение звезд на гигантов и сверхгигантов чисто условное, так как человечество лишь недавно стало изучать звезды, используя сложные астрономические приборы, а многие современные законы миропонимания далеки от совершенства…
…так что известные на сегодняшний день гиганты на самом деле могут оказаться сверхгигантами…
– И что же с ними происходит дальше?
– Дальше? Ну, происходит ли кислородная детонация или нет в недрах таких звезд – точно сказать не могу, не слышал об этом просто…
…но когда в ядре сверхмассивной звезды начинаются термоядерные реакции с участием кислорода, то температура в ядре такой звезды становится столь высока, что там могут синтезироваться ядра атомов любых химических элементов…
…вот только синтез атомных ядер железа и всех последующих за железом химических элементов, согласно современным представлениям, происходит не с выделением энергии, а с ее поглощением…
…поэтому когда в центре сверхгиганта начинает формироваться… железное ядро, то выделяемая при термоядерных реакциях энергия тратится на синтез ядер атомов железа и других более тяжелых элементов, а без этой энергии внешние слои однажды обрушиваются к центру…
…выделяющаяся при этом энергия многократно превосходит энергию, выделяющуюся при термоядерных реакциях…
…ядро звезды начинает стремительно сжиматься…
…и давление вырожденного электронного газа уже не в состоянии противостоять тяжести наружных слоев звезды, отчего происходит коллапс ядра звезды с нейтронизацией его вещества…
…но не вся материя внешних слоев войдет в состав вырожденного ядра звезды, лишь какая-то ее незначительная часть…
…а вот ее большая часть, согласно одной из наиболее правдоподобной, на мой взгляд, научной гипотезе, отскакивает от этого сверхплотного вырожденного ядра звезды, отскакивает с огромной силой и скоростью…
…и на небе загорается так называемая сверхновая звезда…
…или, иначе говоря, в сверхъяркой вспышке, которая сравнима по яркости со всей галактикой, в которой она вспыхнула, появляется оголенное ядро звезды, окруженное планетарной туманностью…
…и ядра таких проэволюционировавших звезд, как считают многие ученые, становятся нейтронными звездами…
– А…
– Если же первоначальная масса звезды больше тридцати, но не больше пятидесяти масс Солнца, то в конце своего эволюционного пути такая звезда, как считают некоторые, станет не нейтронной, а так называемой кварковой звездой…
…правда, таких звезд еще вроде не обнаружено, они существуют пока только в теории…
– А что такое нейтронизация вещества?
– На заключительных этапах эволюции сверхмассивных звезд давление внутри их ядра становится настолько непомерно, что даже вырожденный электронный газ уже не в состоянии сдерживать дальнейшее сжатии материи…
…поэтому в тех ужасающих условиях ядра атомов вынуждены поглощать электроны, что приводит к превращению протонов в нейтроны, а это и есть так называемый вырожденный нейтронный газ…
…если же сказать образно, то материя в ядрах вырожденных сверхмассивных звезд состоит только из плотно сдавленных со всех сторон нейтронов, поэтому-то такие объекты и называются нейтронными звездами…
…а плотность такой материи, если тебе это, конечно, интересно, превышает плотность воды где-то в сто миллионов раз…
– М-да…
– Ну, а в ядрах гипотетических короткоживущих кварковых звезд, уж отвечу заодно на еще не прозвучавший вопрос, давление столь невообразимо, что даже нейтроны разрушаются, распадаясь на составные части…
…поэтому, по мнению современных ученых, кварковые звезды состоят из кварков, то есть из тех элементарных частиц, из которых, согласно современным представлениям, состоят протоны и нейтроны…
– А существуют ли звезды, масса которых больше пятидесяти масс Солнца?
– Конечно, существуют…
…существуют даже звезды, масса которых, как говорят, превышают массу Солнца в 200–300 раз…
…хотя по размерам гипергиганты, как считается, не больше сверхгигантов…
…правда, такие звезды – редкость…
…большая редкость, во всяком случае, сейчас…
…и, например, в этой Галактике их, как говорят, насчитали с десяток, а живут они максимум несколько миллионов лет…
– А какова их судьба?
– Все то же самое: когда ядра таких звезд коллапсируют, внешние слои взрывом колоссальной мощности сбрасываются в пространство…
…правда, в истории с гипергигантами происходит более мощный взрыв, чем при рождении сверхновых…
…и появляются не сверхновые, а так называемые гиперновые звезды, ядра которых, как сейчас полагают, чуть ли не сразу превращаются в черные дыры…
…ведь давление внутри ядер таких проэволюционировавших звезд настолько колоссально, что даже вырожденный нейтронный газ уже не в состоянии сберечь материю от… бесконечного сжатия…
– Так вот, значит, откуда берутся черные дыры…
– Не только оттуда…
– То есть?
– Считается, что у проэволюционировавших звезд существует лишь три варианта дальнейшего существования: либо они остаются остывающими вырожденными карликами, либо нейтронными звездами, либо черными дырами! Но если на поверхность вырожденного карлика извне, например, с соседней звезды, попадает большое количество вещества, а этот процесс называется аккрецией, то тогда он может потерять гидростатическое равновесие и превратиться в нейтронную звезду…
…а нейтронная звезда при приращении материей может стать черной дырой…
– А если такого не произойдет? Если вообще нет материи вокруг проэволюционировавших звезд?
– Ну, если такое вдруг случится, то они начнут просто остывать. Допустим, проэволюционировавшие белые карлики со временем, как считается, станут сначала желтыми, потом красными, коричневыми и, в конце концов, черными карликами. Судьба же нейтронных звезд…
– Черными карликами?
– Когда проэволюционировавшие звезды сбрасывают свои внешние слои, то их обнаженные ядра, в которых термоядерные реакции уже не идут из-за небольших размеров и крайне яркой светимости, астрономы называют вырожденными белыми карликами. По мере остывания, ядра таких проэволюционировавших звезд блекнут, и со временем они будут выглядеть сначала желтыми, а потом красными звездочками. В ходе дальнейшего охлаждения они станут невидимыми для человеческого глаза, но будут видны в инфракрасном диапазоне, и такие вырожденные звезды станут называться коричневыми или бурыми карликами. А вот когда они остынут до температуры межзвездной среды, то в теории они станут невидимыми для прямых наблюдений, и будут они тогда называться вырожденными черными карликами…
– А почему в теории?
– Как бы тебе это объяснить? Понимаешь, вырожденных звезд в видимой части Вселенной довольно много, но при относительно малых размерах их плотность, как я тебе уже говорил, крайне велика, и чтобы такие объекты остыли, нужно очень много времени…
– Ты хочешь сказать, что за эти почти четырнадцать миллиардов лет еще ни один вырожденный белый карлик не превратился в черный?
– Если придерживаться современных научных взглядов, то так оно и есть…
– А ты ничего не путаешь?
– Астрономы обнаружили множество коричневых карликов, но пока ни один из этих обнаруженных объектов, видимых только в инфракрасном диапазоне, проэволюционировавшей звездой не признан…
…поскольку, по мнению современных ученых, часть таких обнаруженных объектов в процессе формирования довольно сильно разогрелась, но в их недрах не была достигнута температура, необходимая для начала термоядерных реакций…
…поэтому сейчас они излучают много тепла в виде инфракрасного излучения, хотя и светятся едва-едва, но нельзя исключать, что в дальнейшем некоторые из них могут разгореться и стать звездами…
– ?
– В недрах других схожих объектов ядерные реакции не могут компенсировать потерю энергии на излучения, и они сейчас, как считается, остывают, а позже они станут планетоподобными объектами, как, например, Юпитер или Сатурн, но только чуточку больших размеров…
Вот только подавляющее число современных ученых пока еще не признало факта существования проэволюционировавших звезд, которых в теории величают вырожденными коричневыми карликами…
…а про существование черных карликов, которые должны остыть до температуры межзвездной среды, они и слышать не хотят…
…судьбу же остывших нейтронных звезд они даже и не обдумывают…
– Но ведь 14 миллиардов лет – это очень много!
– Плотность вырожденных звезд, если тебе это еще до сих пор непонятно, – колоссальна, а их температура крайне высока, к тому же раньше, как твердит логика, звезды были намного массивнее, поэтому после смерти звезд первых поколений на свет появлялись либо черные дыры, либо нейтронные звезды, которые в дальнейшем превращались в черные дыры…
– А почему раньше звезды были массивнее?
