Большинство звезд Вселенной – шары раскаленной плазмы, излучающие свет относительно равномерно (небольшие выбросы звездной массы не в счет). Но есть пульсирующие звезды.
Плазма – четвертое состояние вещества. Напомню, что три других – жидкое, твердое и газообразное. Все вещества могут находиться во всех четырех состояниях при определенных условиях. Первые три агрегатные состояния легко наблюдать на примере воды, которая в разные времена года просто на улице может быть жидкой, льдом или водяным паром. Примеры плазмы в быту вы могли видеть, если вас посещала шаровая молния, или если вы (разумеется, случайно! :)) положили картофелину, обернутую в фольгу, в микроволновую печь. В этом случае микроволны сначала разогревают кристаллическую решетку металла фольги. Атомы сначала колеблются, а затем разрывают связь и переходят в состояние плазмы. Превратить в плазму газ легче при более высоком давлении. В любом случае плазма – нестабильное и опасное для человека со-стояние. Если бы мы научились надежно стабилизировать плазменные сгустки и снимать с них энергию, мы бы создали очень мощные плазменные двигатели вместо химических и перестали бы сжигать драгоценную нефть.
Большинство звезд в галактике Млечный путь – красные карлики. Это относительно холодные звезды. Самые горячие – белые и голубые звезды. На поверхности голубых звезд температура достигает +25 тыс. °С. Желтые звезды не такие горячие, но светят ярче. Большие звезды живут меньше маленьких, так как сжигают больше топлива в единицу времени. Здесь можно провести параллели с игрой в казино: за столом продержится дольше не тот, у кого больше фишек, а тот, кто делает меньше ставки. Поэтому жизнь больших звезд измеряется миллионами лет, а маленьких – миллиардами. Большие звезды заканчивают свою жизнь взрывом, а маленькие медленно сжигают запас топлива и остывают. Сначала звезды сжигают водород за миллиарды лет, затем гелий за сотни миллионов лет. При сжигании гелия температура выше в десять раз и достигает 180 млн °С. Для горения гелия нужна более высокая температура, так как для сближения его атомов нужна бóльшая энергия.
Коричневые карлики скорее всего тоже встречаются очень часто, но их поиск затруднен из-за тусклого света. Пока их обнаружено несколько сотен. Коричневые карлики – нечто среднее между планетами и звездами. Масса большинства найденных коричневых карликов составляет 8% от массы Солнца. По составу они похожи на звезды, но у них не хватает энергии для реакций термоядерного синтеза. К поверхности некоторых коричневых карликов можно прикоснуться рукой. Иногда они имеют атмосферу и на них падает железный дождь.
Красный супергигант в 10 раз тяжелее Солнца обычно живет меньше Солнца. Это звезда с температурой в миллиарды градусов в центре. Такие звезды порождают серу, кремний, кислород. При взрыве сверхновой такая звезда может превратиться в черную дыру или нейтронную звезду диаметром всего в 10-20 миль.
Новые звезды рождаются в туманностях, как и планеты. Для рождения звезды диаметром 1,5 млн км нужно облако газа диаметром в сотни раз больше Солнечной системы. Протозвезда зажигается в облаке водорода при температуре около 18 млн °С. В 7 тыс. световых лет от Земли находится туманность Орла, в которой новые звезды рождаются по линиям, названными столпами творения. Звезды становятся центрами звездно-планетарных систем благодаря своей огромной массе по сравнению с планетами. Рождение и размещение планет по орбитам вокруг звезд происходит под влиянием гравитации.
В галактике есть места, где звезды собраны в плотные группы. Здесь чаще происходят столкновения звезд. Например, Шаровидное скопление в Млечном пути. В результате столкновений одинаковых по размеру и плотности старых звезд «главной последовательности» иногда образуются «голубые бродяги» (или «голубые отсталые») звезды. Перед столкновением звезды кружатся в хороводе, сближаясь, а само столкновение происходит с относительно небольшим взрывом. В шаровидных газовых скоплениях «голубые отсталые» звезды с бóльшими по размеру парными им звездами, после чего образуются нейтронные звезды или черные дыры.
Самый мощный взрыв происходит при столкновении двух нейтронных звезд. При нем высовобождается энергии больше, чем Солнце произведет за всю свою жизнь. Столкновения звезд происходят на скоростях, близких к скорости света. Считают, что белые карлики врезаются в такие звезды, как Солнце, на сверхсветовых скоростях. Шансы столкновения Солнца с другой звездой оценивают как один на миллиард.
Насколько яркими бывают звезды? Самая яркая звезда нашего ночного неба - Сириус. Она в 20 раз ярче Солнца. Но это не предел. Есть звезды ярче, но мы их все равно не видим, так как они очень далеко. Наше Солнце примерно в середине шкалы яркости, но не его выбрали точкой отсчета, а Полярную звезду. Со временем, остывая, Солнце станет тусклее. А М звезды в 50 раз более тусклые, чем наше Солнце. Есть непрямая зависимость и от величины:
У звезд может значительно различаться химический состав. В составе Солнца 70% водорода, 2% гелия, на другие элементы приходится 28%. По своему химическому составу Полярис похож на Солнце, а у Веги в три раза меньше железа. Синтез кислорода и углерода происходит при температурах сто миллионов градусов Цельсия. Синтез более тяжелых элементов происходит в звездах больше Солнца. Например, Бетельгейзе синтезирует магний, неон, натрий, алюминий. Синтез железа – последняя стадия, после которой гравитация звезды побеждает. Звезда проваливается внутрь. Так рождаются первые 26 элементов таблицы Менделеева. Для создания остальных 66 нужны уникальные условия, которые существуют кратковременно при взрыве сверхновой. Чем тяжелее элемент, тем выше температура реакции синтеза и короче период синтеза. Для создания золота требуется 100 млрд градусов Цельсия в течение 15 секунд.
