В сердце нашего Солнца каждую секунду 600 миллионов тонн водорода превращается в гелий. Этот процесс, длящийся уже 4,6 миллиардов лет и продлится еще примерно столько же, не уникален. 95% всех звезд во Вселенной в данный момент совершают то же самое. Этот самый долгий и стабильный этап в жизни звезды называется главной последовательностью.
Понятие главной последовательности невозможно объяснить без знаменитой диаграммы, созданной в начале XX века. По сути, это «перепись» звездного населения, где по вертикали отложена светимость (мощность излучения звезды), а по горизонтали — температура ее поверхности (или цвет: от голубого к красному).
Потрясающий факт: когда астрономы нанесли на такую диаграмму десятки тысяч известных звезд, оказалось, что большинство из них выстроились вдоль узкой изогнутой полосы, идущей из левого верхнего угла (горячие голубые гиганты) в правый нижний (холодные красные карлики). Эта полоса и есть Главная последовательность.
Эта диаграмма показывает, что основные характеристики звезды — ее масса, светимость, температура и срок жизни — жестко связаны. Место звезды на главной последовательности определяется одним параметром: ее начальной массой.
Почему звезда так стабильно проводит миллиарды лет на главной последовательности? Все дело в тонком балансе двух титанических сил:
- Гравитация стремится сжать звезду, притягивая все вещество к ее центру.
- Термоядерный синтез в ядре создает чудовищное давление и температуру, которые «раздувают» звезду изнутри.
Пока в ядре есть водород для «топлива», эти две силы находятся в идеальном равновесии — гидростатическом равновесии. Звезда не сжимается и не расширяется, а ее светимость почти не меняется. Это и есть состояние звезды на главной последовательности.
Все имеет свой предел. Когда водород в ядре звезды заканчивается, «топка» термоядерных реакций гаснет. Гравитация временно побеждает, и ядро начинает сжиматься, что приводит к его разогреву. Этот разогрев заставляет водород, все еще окружающий теперь уже гелиевое ядро, вступить в реакцию синтеза. Оболочка звезды бурно расширяется, а поверхность остывает. Звезда сходит с главной последовательности, превращаясь в красного гиганта (как наше будущее Солнце) или сверхгиганта (если звезда была массивной).
Главная последовательность — это золотая середина, квинтэссенция жизни звезды. Это монотонная, но грандиозная работа по превращению легких элементов в тяжелые под давлением собственной гравитации. Благодаря именно этому этапу Вселенная наполнена светом и теплом. Более того, звезды главной последовательности (особенно красные карлики) — основные кандидаты на поиск планет с потенциальной жизнью, так как они обеспечивают стабильные условия в течение невообразимо долгих сроков. Понимание этого этапа — ключ к предсказанию судьбы нашего Солнца и миллиардов других звезд, освещающих космос.