257 subscribers

Как умирают звезды. Просто о сложном.

1,8k full reads
4,5k story viewUnique page visitors
1,8k read the story to the endThat's 41% of the total page views
4,5 minutes — average reading time

Звезда почти никогда не умирает бесследно, всегда остается остов, вот только что за остов решает размер и масса: черные дыры, пульсары, белые карлики, нейтронные звезды. Смерть звёзд с одной стороны это разрушительный процесс, с другой созидательный.

Звезда сама по себе это кузница химических элементов. Никогда не задумывались почему количество элементов во вселенной ограничено. Почему их именно столько? Не меньше и не больше? Нужно вспомнить таблицу Менделеева.

Всё вокруг вас, все что вы сейчас видите и что не видите, было создано звёздами. Не сами предметы конечно, а то из чего они состоят- атомы. Даже мы сами - дети звёзд. Мы состоим из тех материалов которые произвела какая-то далекая и старая звезда во время своей грандиозной смерти. Вполне вероятно что атомы вашей левой и правой руки были произведены разными звёздами.

Как же звезда создаёт эти элементы?

Как я уже рассказывал в других статьях, звезда это огромный ядерный реактор по превращению одного элемента в другой. Мечта алхимиков древности, своеобразный философский камень. На заре своей жизни звезды генерируют свою силу превращая два атома водорода в гелий с выделением огромного количества энергии. Когда водород заканчивается, начинается производство углерода, затем кислорода и так вплоть до железа.

Производство железа, это сигнал о том, что смерть подобралась к звезде очень близко. Тяжелее железа звезда уже ничего не может произвести. Железо поглощает всю энергию ядерного синтеза звёзд. Она просто дожигает своё топливо, неминуемо приближаясь к своему закату. Звезда подобная солнцу- а это звездочка среднего размера, больше не может сдерживать свои внешние слои и они начинают сбрасываться, отдаляясь от ядра, все больше раздувая солнце становясь красным гигантом.

Раздувшееся солнце ставшее красным гигантом.
Раздувшееся солнце ставшее красным гигантом.

Гравитация же действует в обратном направлении, сжимая ядро, увеличивая его плотность. Расширяясь, звезда достигает огромных размеров. В преддверии своей смерти наше солнце перекусит несколькими планетами включая Меркурий, Венеру, а потом и Землей. Восход во времена последних миллионов лет будет чем то невероятным. Солнце будет перекрывать весь горизонт испепеляя все на своем пути.

В момент когда топлива не останется даже для производства железа, звезда полностью скинет свои внешние слои, разнося элементы по вселенной. Ядро же сожмётся в безжизненный и очень плотный объект - белый карлик, размером с Землю. Получившийся объект будет обладать невероятной плотностью, в миллионы раз превышающий первоначальную. Это будет плотный шар из кислорода и углерода, чайная ложка такого вещества будет весить как хороший бульдозер или даже небольшой дом.
Нашему солнцу придет конец, белый же карлик продолжит своё существование ещё миллиарды лет, заставляя планеты вращаться вокруг безжизненного остатка.

Планетарная туманность NGC 3132, в центре белый карлик, по краям остатки внешних слоев звезды
Планетарная туманность NGC 3132, в центре белый карлик, по краям остатки внешних слоев звезды

Звезды которые в разы превышают размеры и массу солнца, умирают очень эффектно. Они производят элементы до самой последней секунды своей жизни. И жизнь их завершается колоссальным взрывом, называемый сверхновой звездой (такое название они носят, так как в древности наблюдая эффект взрыва звезды, ученые считали это моментом зарождения новой, когда же выяснилось что на самом деле это последние моменты жизни, название слишком приелось, и менять ничего не стали). Во взрыве сверхновой, который превышает любой катаклизм вселенной, звезда производят все остальные элементы вплоть до урана, попутно разрушая все находящееся рядом.

Остаток сверхновой RCW 103 c нейтронной звездой 1E 161348-5055 в центре
Остаток сверхновой RCW 103 c нейтронной звездой 1E 161348-5055 в центре

Ядро сверхновой схлопывается в странный объект называемый Нейтронной звездой. Из названия становится понятным состав этого остатка, который в миллионы раз превышает плотность белого карлика (остатка нашего солнца) опять та же чайная ложка нейтронной звезды будет весить как целая гора.

Изображение Крабовидной туманности в условных цветах (синий — рентгеновский, красный — оптический диапазон). В центре туманности — пульсар
Изображение Крабовидной туманности в условных цветах (синий — рентгеновский, красный — оптический диапазон). В центре туманности — пульсар

Вращающиеся нейтронные звезды испускающие из своих полюсов потоки энергии получили название пульсары. Звезды вращаются с огромными скоростями, некоторые достигаю тысячи оборотов в секунду. Это невозможно представить, объект размером в пару десятков километров вращается с такой скоростью. Вращайся земля с такой скоростью, солнце огибало бы горизонт тысячу раз в секунду или 8 млн восходов в сутки. Вращение пульсаров очень стабильное, т.е. они не изменяют своей скорости. Из-за этого первый обнаружен пульсар был принят за сигнал внеземного разума, и некоторое время держался в тайне. Имя ему было LGM-01 ( little green man - маленький зелёный человечек).
Ниже видео со звуком пульсара Вела.

Вот мы и подошли к последнему и самому странному объекту во вселенной - Чёрная дыра. Звезды массой свыше 20 солнечных масс, настолько массивны и огромны, что после взрыва ядро начиная схлопываться минуя стадию белого карлика, нейтронной звезды все далее и далее до того момента пока не пробьёт брешь в пространстве-времени не оставляя после себя ровным счетом ничего. Ничего, поддающегося логичному объяснению или законам физики. Это и называется чёрной дырой.

взрыв гиперновой звезды - что станет черной дырой (рисунок)
взрыв гиперновой звезды - что станет черной дырой (рисунок)

Чёрная дыра это объект больше абстрактный чем физический, она искривляет время до такой степени, что оно замедляется там до такой степени, что в попросту останавливается.

пример искривления пространства объектами, слева вверху: солнце, белый карлик, нейтронная звезда и черная дыра.
пример искривления пространства объектами, слева вверху: солнце, белый карлик, нейтронная звезда и черная дыра.

Чёрная дыра обладает гравитацией равной бесконечности. Ничто не может вырваться от ее «цепких лап». Если что-то попало в поле ее притяжение, оно обречено быть уничтожено внутри чёрной дыры, предварительно разорвав это на атомы. Притяжение на столько мощное, что даже свет не может вырваться, а он двигается со скоростью 300000 км/с. Для сравнения чтобы убежать от притяжения земли необходимо развить скорость 11,2 км/с. Но даже двигаясь со скоростью света вы не вырветесь от чёрной дыры. Свет- быстрейшая вещь во вселенной.

Радиогалактика Живописец A, виден джет рентгеновского излучения (синий) длиной 300 тыс. световых лет, исходящий из сверхмассивной чёрной дыры
Радиогалактика Живописец A, виден джет рентгеновского излучения (синий) длиной 300 тыс. световых лет, исходящий из сверхмассивной чёрной дыры

Многие представляют чёрную дыру как шар или вещество с огромной плотностью, но это не так. Чёрная дыра - это брешь или точка в пространстве-времени с бесконечной гравитацией в центре, эту точку называют- сингулярность. Однако, у черной дыры есть своя область или граница отдалённая от этой точки в равных направлениях и на определенное расстояние, не достигая которой можно оставаться рядом с дырой и не быть поглощенным ей. Внутри этой границы все абсолютно темное - отсюда и название. Но пересекая ее границу, вы уже никогда не сможете вернуться обратно. Это граница или область, так же абстрактная, то есть не имеющая физических границ - называется горизонтом событий. События до этой границы ещё поддаются логике и объяснениям, после же все...
Существует мнение, что противоположностью черной дыры служат белые дыры, которые выбрасывают вещество во вселенную, то что черная дыра поглотила, белая- выплюнула. Но никаких доказательств этого найдено не было.

Хорошего настроения всем. Изучайте науку.

Понравился материал? поставьте лайк- вам нетрудно, а мне приятно, так я буду понимать, что материал интересен и делать больше подобных выпусков.
Слева кнопки- поделится в соцсетях.
Больше интересного в других статьях.
Подписка - плюсик в вашу карму.