Говорят, что Солнце будет гореть ещё 5 миллиардов лет. Значит ли это, что и у большинства других звёзд такой же срок «жизни»? Отвечает старший научный сотрудник Политехнического музея Василий Панюшкин.

###SLIDER-photo
$image 240313 звезды.jpg

$slide-end ###

Солнце как мерило

Солнце — самая знакомая звезда не только для обывателей, но и для астрономов. С Солнцем сравнивают параметры остальных звёзд: массу, размер, светимость и прочее. В некотором смысле Солнце действительно среднестатистическая звезда. С одной стороны, звёзды не могут полноценно загораться, если их масса меньше десятой доли массы Солнца. С другой, звёзды хотя бы на порядок массивнее нашего светила — большая редкость. И по продолжительности жизни Солнце близко к среднему показателю. Хотя всё зависит от того, как определять середину.

Звёздные долгожители

Продолжительность «жизни» звезды зависит от массы. Казалось бы, чем больше звезда, тем больше в ней «топлива» для термоядерного синтеза и тем дольше она горит. На деле совсем наоборот: долгожителями среди звёзд являются красные карлики — от 0,1 до 0,5 массы Солнца. Только они достаточно маленькие, чтобы весь газ в них мог перемешиваться и использоваться в термоядерном синтезе. Гравитация более массивных звёзд разделяет газ на слои с разным составом и плотностью, и запас «топлива» для таких звёзд ограничивается только веществом ядра.

И звёздные гиганты

Но и это ещё не всё, ведь массивные голубые звёзды могут быть в десятки и даже сотни раз массивнее красных карликов, и масса одного ядра такой звезды может составлять несколько масс Солнца. Если бы время жизни звезды определялось только массой доступного топлива, то массивные звёзды горели бы намного дольше карликов. Но огромная масса приводит к огромной силе, с которой гравитация сжимает ядро, а гравитационное сжатие приводит к повышению давления до триллионов атмосфер и температуры до десятков миллионов градусов. В ядре массивной звезды ядерный синтез идёт намного интенсивнее, и звезда сгорает быстрее.

Там жизни нет

Звёзды, в десятки и сотни раз массивнее Солнца, прогорают всего за несколько миллионов лет. Поэтому на планетах, вращающихся вокруг таких звёзд, бесполезно искать жизнь. Нескольких миллионов лет не хватит даже для того, чтобы планета остыла и начали появляться условия для зарождения жизни. Напротив, самые лёгкие красные карлики, с массой в одну десятую солнечной, так эффективно и экономно используют своё топливо, что даже возраст Вселенной составляет всего лишь доли процента от времени их жизни — оно исчисляется триллионами лет.

Звёздные колыбели

Но если звёзды рождаются постоянно, какие родились первыми? Несмотря на то что красные карлики составляют больше 70 % от всех звёзд, невооружённым глазом их не видно. Видимые нам звёзды — массивные голубые звёзды и красные гиганты. И несмотря на разницу в возрасте между ними и нашей галактикой, мы их видим благодаря тому, что они рождаются в областях с высокой плотностью газа. «Звёздные колыбели» являются предметом изучения современной астрономии.

Звёзды рождаются среди звёзд

В ранней Вселенной условия формирования звёзд были не такими, как сейчас, из-за того, что звёзд в космосе ещё не было. Чтобы газ собрался в плотную протозвезду, он сначала должен остыть. В космосе вакуум, поэтому главным механизмом остывания газа оказывается излучение. Атомы излучают тепло, то есть инфракрасный свет, когда их электроны перескакивают между разными уровнями энергии. Но если все атомы одинаковые, то и уровни энергии в них заняты одинаково, и возможностей перескакивать между ними у электронов остаётся очень мало.

Взрывной характер

Сегодня при формировании звёзд газовые облака излучают тепло за счёт перехода электронов между энергетическими уровнями атомов разных элементов, например, водорода и металлов. Но элементы тяжелее водорода и гелия формируются в звёздах, поэтому в ранней Вселенной их не было, и остывание газа через излучение было затруднено. Огромные газовые облака сжимались медленно и равномерно, образуя не десятки и сотни обычных звёзд, а звёздные гиганты массой до 1000 солнечных, которые очень быстро прогорали, взрывались, обогащая космос тяжёлыми элементами и оставляя после себя массивные чёрные дыры.

Жизнь по наследству

Именно чёрные дыры, сливаясь с другими и поглощая материю, увеличивались в размерах, со временем стали ядрами галактик со сверхмассивной чёрной дырой в центре. Они играют важную роль в рождении новых звёзд, запуская своим излучением процессы коллапса облаков межзвёздного газа. Но в любом случае у каждой звезды есть свой жизненный цикл продолжительностью от нескольких миллионов до триллионов лет. И прогорев, звёзды продолжают создавать условия для формирования новых звёзд.

Если и у вас есть вопросы об устройстве мира или человека, задавайте их в комментариях или по электронной почте question@polytech.one. На самые интересные мы обязательно ответим.

Сколько «живут» звёзды?