Сказочная астрофизика - Алла Борисовна Казанцева

сто миллионов лет, но они юные. Как так получается? Я запутался.

– А Солнцу нашему вообще четыре с половиной миллиарда лет, и всё с ним в порядке, – добавил Алекс. – Дело в том, что жизнь и смерть звёзд очень сильно зависят от их массы. О их возрасте нельзя судить по числу прожитых лет. У небольших звёзд – один жизненный путь и срок жизни, у гигантов и сверхгигантов – другой.

– Расскажи мне, как живут и умирают звёзды, – попросил Мишун.

– Всё начинается со скопления межзвёздного газа, в основном самого лёгкого – водорода, которого больше всего во Вселенной, – начал рассказ Алекс. – А руководит процессом закон всемирного тяготения. В космосе это великая сила! Где-то в облаке образуются уплотнения, и на них «налипают» всё новые и новые порции газа. Чем больше вещества собирается в кучу, тем быстрее эта куча сжимается под действием собственного тяготения. Когда газ становится достаточно плотным, он сильно разогревается. Электроны и ядра отрываются друг от друга, и получается такой «суп» из ядер и электронов. Это называется плазмой. И вот когда при сжатии недра звезды раскаляются до нескольких миллионов градусов, там запускается термоядерная реакция. Помнишь, что это такое?[27]

– Это когда одни ядра превращаются в другие? – вспомнил Мишун.

– Да, верно. Лёгкие ядра водорода соединяются и превращаются в ядра более тяжелого гелия. При этих превращениях в недрах звезды выделяется так много тепла, что поверхность звезды раскаляется до нескольких тысяч градусов и начинает ярко светиться.

– Как будто дрова горят внутри печки, и печка снаружи становится горячей? – предложил сравнение Мишун.

– Точно. И пока такой ядерный костёр пылает внутри звезды, она светит ровно. Как думаешь, долго ли она сможет так светить?

– Пока дрова не кончатся? То есть ядра? – предположил Мишун.

– Верно – пока хватает главного топлива: ядер водорода. Это спокойная стадия жизни звезды, её молодость и зрелость.

– Но у гигантских звёзд водорода больше, значит, они должны жить дольше, чем маленькие, – рассудил Мишун.

– А вот и нет! Всё наоборот: чем больше масса звезды, тем она скорее сгорает, – удивил его брат. – Секрет в том, что при большой массе температура недр гораздо выше, и ядерные реакции идут очень быстро. Такие звёзды сгорают за несколько миллионов лет. А у небольших звёзд типа нашего Солнца и меньше ядерные реакции протекают медленно, и топлива-водорода хватает на много миллиардов лет.

– Я понял! Это как маленький костёр из нескольких сырых поленьев и огромный костёр из сухих веток, – придумал сравнение Мишун. – Огромный костёр потухнет гораздо быстрее.

– Молодец, хорошая аналогия. Но вот мы подошли к окончанию жизни звезды. А конец этот у маленьких и больших звёзд тоже очень разный. Самые маленькие звёзды (их называют красными карликами) вообще ни разу не умирали за всё время жизни Вселенной: почти четырнадцать миллиардов лет. Когда-нибудь они просто тихо потухнут.

– А наше Солнце? Оно ведь тоже карлик? – спросил Мишун.

– Звёзды типа Солнца называют жёлтыми карликами. У них водорода хватает на несколько миллиардов лет. Сейчас наше Солнце в самом расцвете сил. Примерно через два миллиарда лет, когда водород в его ядре превратится в гелий, наступит следующая стадия: ядра гелия начнут сливаться друг с другом. При этом недра станут ещё горячее, Солнце распухнет и превратится в красного гиганта, как Альдебаран. Оно раздуется почти до орбиты Марса, поглотив Землю. Потом красный гигант сбросит внешнюю оболочку, а его ядро очень сильно сожмётся: оно станет размером с Землю и превратится в суперплотный белый карлик.

– Это у которого спичечный коробок вещества тяжелее самолёта? – вспомнил Мишун разговор с братом в начале лета.

– Здорово, что ты это запомнил. Сначала белый карлик будет очень горячим, но постепенно остынет и перестанет светить.

Алекс увидел, что брат загрустил: Земли-то уже не будет.

– Не огорчайся, вспомни лучше наш рисунок с «космическими сутками», – начал он его утешать. – Помнишь, мы прошлым летом представляли всю жизнь Земли – четыре с половиной миллиарда лет, как если бы они прошли за 24 часа?[28] Человекообразные обезьяны в этих космических сутках появились всего восемь минут назад, а два миллиарда лет – это почти десять часов! Я уверен, что выход найдётся.

– Может быть, люди придумают, как отодвинуть Землю подальше от Солнца? – предположил Мишун.

– Хорошая идея, – согласился Алекс. – Имея столько времени, люди наверняка что-то придумают. Главное, чтобы они по своей теперешней глупости не разрушили и не испортили нашу Землю… Но посмотри – погода прекрасная, пойдём на озеро купаться? А про ещё более массивные звёзды я тебе потом расскажу.

Нейтронные звёзды и чёрные дыры

Когда братья, наплававшись, лежали на берегу, греясь на нежарком августовском солнышке, Мишун вернулся к разговору о звёздах:

– Ну а что происходит с огромными звёздами вроде Бетельгейзе?

– Тут важен не размер, а масса, – уточнил Алекс. – Чем массивнее звезда, тем она внутри горячее и тем больше разных ядерных реакций протекает в её недрах. И звезда сгорает довольно быстро. Если она в два-три раза массивнее Солнца, то живёт от пятнадцати до двадцати пяти миллионов лет. Масса Бетельгейзе в десять или даже двадцать раз больше (точно никто не знает), и в свои десять миллионов лет она уже глубокая старушка. А старость у таких звёзд очень бурная! Когда ядерные реакции заканчиваются, звезда взрывается. Но что это за взрыв! В течение нескольких часов или дней звезда светит ярче, чем сотни миллионов обычных звёзд, даже ярче, чем целая Галактика! Такие взрывающиеся звёзды-гиганты называют сверхновыми. Четыреста пятьдесят лет назад в Кассиопее вспыхнула сверхновая, которая была видна даже днём! Свет от неё шёл до нас семь с половиной тысяч лет. А если бы такая звезда взорвалась на расстоянии меньше ста световых лет от нас, её излучения уничтожили бы всё живое[29].

– Ой, а вдруг кто-то скоро взорвётся и нас уничтожит? – испугался Мишун.

– Не бойся, астрономы хорошо знают все звёзды в окрестностях Солнца, и все они спокойные и безопасные.

– Большие звёзды плохие, лучше бы их совсем не было! – заявил Мишун.

– Не скажи, – возразил Алекс. – Массивные звёзды – это настоящие фабрики по производству всех сортов атомов, точнее их ядер[30]. А при вспышках сверхновых всё это добро выбрасывается в космос, и вдобавок при взрыве рождаются самые тяжёлые ядра. Всё это – материал, из которого потом формируются планеты, на которых возможна жизнь. Ведь для жизни надо столько разных атомов! Без сверхновых звёзд и нас бы с тобой