Человеческая жизнь, по сравнению с жизнью звёзд очень коротка, даже всё время существования человеческой цивилизации является лишь мигом, для любой звезды. Поэтому человек не может проследить жизнь хотя бы одной звезды от начала до конца, поэтому астрофизики решили изучать звёзды, которые находятся на разных стадиях развития, что даёт возможность проследить весь жизненный цикл звезды, объединив полученные данные.
Как рождаются звёзды?
Жизнь звёзд начинается в гигантских газопылевых облаках, ими заполнена межзвёздная среда в галактике. Плотность этого облака очень маленькая, от 0.1 до 1 молекулы на см³. Состав межзвёздного газа в той или иной области галактики определяет химический состав звезды, которая из него сформируется. В обычной ситуации газопылевое облако не будет сжиматься и образовывать звёзды, для начала формирования звёзд облако должно находиться в состоянии гравитационной неустойчивости, это может быть спровоцировано столкновением облаков друг с другом или взрывом сверхновой звезды, произошедшим неподалёку. Это приводит к увеличению плотности в отдельных участках облака. В таких местах уплотнения газ быстро собирается в сгустки и под действием гравитации уплотняется, нагреваясь от сжатия. Вследствие коллапса и разогрева начинают происходить отдельные вспышки ядерного горения и шар из газа начинает светиться — образуется протозвезда.
С увеличением температуры и плотности в центре начинают стабильно протекать термоядерные реакции и протозвезда превращается в настоящую звезду. Процесс звездообразования относительно недолгий: самые большие звезды проходят эту стадию всего за несколько сотен тысяч лет.
Гравитационное равновесие
После образования звезда большую часть своей жизни находится в состоянии гравитационного равновесия (на главной последовательности). Если говорить по-простому: за счёт гравитации внешние слои звезды давят к её центру, а давление нагретых газов и излучения в недрах звезды — от центра. Их баланс поддерживает звезду в неизменном состоянии почти всю её жизнь.
Это будет продолжаться до тех пор, пока водород в ядре не превратится в Гелий, после чего термоядерные реакции замедляются, давление в ядре уменьшается и звезда начнёт сжиматься под действием гравитации. Звёзды, подобные нашему Солнцу, находятся на главной последовательности около 10 млрд лет. Что же происходит со звездой дальше? Это зависит от типа звезды.
Как умирает звезда?
Поскольку разные типы звёзд заканчивают свою жизнь по-разному и этих типов очень много, в дальнейшем мы не будем рассматривать все подвиды звёзд, а обратим внимание на 3 общие типа: звёзды с малой, средней и большой массами.
Звёзды с малой массой (0.2 - 0.5 масс Солнца) живут дольше и на главной последовательности находятся более 15 миллиардов лет. По теоретическим расчётам звёзды малой массы не станут красными гигантами, как это будет с Солнцем, они будут нагреваться и превратятся в голубые карлики.
Для звёзд со средней массой (до 1.5 массы Солнца) после стадии главной последовательности, которая длится в среднем около 10 миллиардов лет, наступает короткая стадия жизни в виде субгиганта или красного гиганта, в зависимости от массы звезды. В это время радиус звезды увеличивается, а температура снижается. Стадия гигантов продолжается всего несколько миллионов лет, после чего звезда сбросит свою внешнюю оболочку и останется только белый карлик, который будет остывать в течение десятков миллиардов лет. Кстати, наше Солнце перейдёт в стадию красного гиганта через 5 млрд лет.
Звёзды большой массы (около 8 масс Солнца и больше) становятся сверхгигантами достаточно быстро, состояние гравитационного равновесия продолжается от нескольких десятков до нескольких сотен миллионов лет, после чего они сбрасывают свою внешнюю оболочку, и превращаются в звёзды Вольфа-Райе, которые затем заканчивают свою жизнь взрывом сверхновой. Другие же звёзды взрываются как сверхновая типа II. В зависимости от массы остатка звезды, он становится или нейтронной звездой или чёрной дырой.
Также существуют звёзды, которые, по не выясненным пока причинам, являются исключением из вышеописанных правил. Так звезда Мафусаила, являясь сверхгигантом, существует уже около 13,5-13,8 млрд лет, что соизмеримо с возрастом всей Вселенной.
Подытожив, можно сказать, что обычно звёзды, способны жить до 20 млрд лет, если их масса невелика, но чем больше и ярче звезда, тем меньше она живёт и крупнейшие из них не проживают даже 100 млн лет.
Автор: Алексей Нимчук. Редакция: Фёдор Карасенко.
Ставьте палец вверх, чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!
Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мои каналы в телеграме и на youtube. Там вы можете почитать большое количество интересных материалов, а также задать свой вопрос. Поддержать наш канал материально можно через patreon.