Как умирают звёзды?

1 August 2018

Как и все во вселенной звезды имеют свое начало и свой конец.
Расписывать полностью процесс рождения звезды я не буду хотя это тоже интересный и красивый процесс когда из облака межзвездного газа и пыли под действием собственной гравитации образуются сначала облака округлой формы так называемые Глобулы Бока. Затем глобула благодаря гравитации продолжает притягивать к себе материю ее масса увеличивается и внутренняя часть глобулы начинает сгущаться быстрее чем внешняя. В следствии чего сгусток начинает вращаться и разогреваться. И спустя несколько сотен лет на месте глобулы возникает новая протозвезда.
Все это происходит в туманностях которые сами по себе очень красивы.
Туманность Улитка в созвездии Водолея.

Туманность Кошачий глаз в созвездии Дракона.Одна из самых сложных структур обнаруженных в космосе. Ученым до сих пор не ясно до конца из за чего туманность закручивается  в спираль со множеством плетений

Известные многим "Столпы творения" в туманности Орел. По данным телескопа  Спитцер эта область была уничтожена взрывом сверхновой около 6 тысяч лет назад.Но так как расстояние от Орла до Земли 7 тысяч световых лет мы еще тысячу лет сможем наблюдать Столпы

Но что то, я отвлекся. Название темы у нас другое и говорим мы сегодня не про жизнь а про смерть.
Итак начнем с того что смерть звезды в основном зависит от ее массы.
Черные Карлики
Если масса звезды менее 0.8 солнечной то никакого красивого процесса не происходит и звезда тихо гаснет превращаясь в гелиево-водородный шар похожий на наш Юпитер но во много раз превосходящий его по размерам. Этот процесс даже по космическим меркам происходит очень долго. И звезда еще долго светит за счет постепенного гравитационного сжатия.Такие звезды называют Черными карликами. Этот процесс присущ всем коричневым и красным карликам. Но наша область вселенной еще слишком молода и пока обнаружить черные карлики в ней не удалось.

Коллапс с образованием Белого Карлика.
Этот процесс характерен для звезд с массой от 0.8 солнечных до 8. Однажды подобный процесс произойдет и с нашим солнцем.
Как только звезда выжигает весь свой водород она начинает преобразовываться в красного гиганта.Это происходит из за того что что ядро звезды состоит из гелия.А температура ядерного горения гелия намного больше чем температура горения водорода.Так как нет водорода собственно и гелий загореться тоже не может. В следствии чего ядро планеты перестает находится в состоянии гидростатического равновесия что приводит к тому что ядро начинает быстро сжиматься и нагреваться под действием гравитации.А так как температура во время сжатия поднимается она поджигает водород в так называемом слоевом слое.( Тонком слое водорода окружающим ядро звезды) Энергия от сгорания остатков водорода выталкивает внешние слои наружу заставляя их расширятся и остывать.

Красный гигант GJ 1214B

Дальше не буду лить много воды кому надо тот сам погуглит скажу лишь то что в результате из за за сжатия гелиевое ядро воспламеняется и начинает перерабатывать гелий в углерод. Звезда больше не может удерживать свою оболочку и "скидывает ее" в следствии чего образуется планетарная туманность.

Планетарная туманность NGC 2818 (снимок Hubble)

Раньше ученые  считали что из подобных туманностей образуются планеты.На данный момент доказано что такие туманности со временем рассеиваются в пространстве но название осталось.
Так что то я опять отвлекся вернемся к карлику.
Ядро же звезды продолжает сжиматься и превращается в бело-голубой а затем после остывания в белый карлик.

Коллапс Белого Карлика с разрушением звезды-Взрыв сверхновой первого типа.

Итак мы уже знаем что после смерти звезды от нее остается белый карлик. Но случается так что в пределах досигаемости гравитации белого карлика оказывается другая звезда. Что происходит в таком случае.
По природе своей масса белого карлика не может быть больше 1.44 солнечных масс. Это масса называется пределом Чандрасекара  или чандрасекаровской массой в честь индийского математика открывшего и расчитавшего предел коллапса .
Итак если в зоне действия нашего карлика оказывается еще одна звезда он может перетянуть часть ее вещества на себя это приводит к резкому сжатию и увеличению температуры звезды из за вспыхивания углерода в ядре. В следствии чего звезда разлетается во все стороны со скоростью 10 000 км/c .

Взрыв сверхновой первого типа

Коллапс с образованием нейтронной звезды -взрыв сверхновой второго типа.
Данный процесс происходит со звездами которые имеют массу больше 8 солнечных.
Во время угасания такой звезды внутри кремниевой оболочки начинается формироваться железное ядро. Такое ядро вырастает примерно за сутки и коллапсирует менее чем за одну секунду как только достигнет чандрасекаровского предела. Для ядра этот предел составлят 1.2-1.5 от массы Солнца.
Полностью описывать процесс коллапса ядра я не буду но попробую описать свои словами. Как только ядро пересекает предел массы оно начинает очень быстро сжиматься. До тех пор пока  не начинает сказываться сталкивание между протонами и нейтронами внутри ядра в результате чего сжатое до предела ядро отдает назад и ударная волна со скоростью от 30 000 до 50 000 км/c  разрывает оболочку звезды в центре которой остается компактная нейтронная звезда.

Остатки сверхновой звезды RCW 103  с нейтронной звездой 1E 161348-5055 в центре. (Снимок Hubble)

Данный процесс  происходит с наиболее массивными звездами. Он также называется сверхновой второго типа но вместо нейтронной звезды в центре сверхновой образуется черная дыра. Данный процесс находится в стадии теории и пока не обосновано наблюдениями.