Оманливі точки на небі
«Одіссей» - корабель на якому ми будемо досліджувати зірки
Поглянувши на нічне небо кожен з нас може здивуватися незліченній кількості крапок, що світяться. Ніби на чорній небесній глазурі розсипали міріади різних за розміром, світності і кольору перлів. Дивлячись на верх вночі здається, що все зірочки одного розміру, за винятком планет, природно. Домовимося, що ми маємо якийсь компактний космічний корабель, зовні схожий на винищувач. Він буде оснащений двигуном майбутнього, якому для роботи вистачить звичайних за обсягом баків літака та ім'я ми йому дамо нехитре - «Одіссей».
Так зірка чи ні?
І так, наш «Одіссей» виходить на орбіту подвійної зірки Глізе 229. Вона знаходиться всього в 19 світлових роках від Сонця. Нас цікавить Глізе 229 В, об'єкт зовні менше навіть Юпітера. Ми задаємо параметри в комп'ютер для виходу на орбіту. Але раптом раптово автопілот попереджає нас, що корабель стрімко падає і введені вручну дані помилкові. Комп'ютер спішно коригує тягу, щоб не чуть-чуть, а в рази. Незабаром з'ясовується, що Глізе 229 В хоч і менше на геометричні розміри ніж Юпітер, але в 25 разів його важче.
До теперішнього моменту точаться суперечки, чи зараховувати до зірок незрозумілі об'єкти, подібні коричневих карликів? В наші дні під ними мають на увазі водневу субзвезду з розмірами в діапазоні від 0,012 до 0,0767 мас Сонця. Вони можна порівняти з розмірами Юпітера. У надрах коричневих карликів йдуть термоядерні процеси, так само, як і в зірках. Але виділення тепла йде в основному за рахунок реакції злиття ізотопів легких ядер таких як літій, берилій, бор, дейтерій. Внесок класичного протонного термоядерного синтезу в загальне тепловиділення невелике. Вважається, що на коричневі карлики припадає більша частина зірок в космосі. Деякі астрономи вважають, що чималенька частка темної матерії може припадати саме на коричневі карлики. Ну що ж, летимо далі!
Від найменших
Розміри зірок Чумацького шляху
Задамося питанням, які ж розміри мають найменші члени цього класу космічних об'єктів? Ми даємо команду бортовому комп'ютеру летіти до найближчої нейтронної зірки. Гіперстрибок і вуаля, ми підлітаємо до крихітної зірки з дивною назвою - RX J1856.5-3754.
RX J1856.5-3754 рентгенівський знімок телескопа Чандра
«Одіссей» завис високо над поверхнею крихти, яка має діаметр всього 10-20 кілометрів, але наші двигуни несамовито набирають швидкість, а інформація з екранів каже, ніби ми на орбіті Сонця! І тут нас чекає перша несподіванка! Найменші представники зоряного сімейства, мають діаметр близько 15 кілометрів. Але їх маса перевищує Сонячну. Тільки уявіть, скільки щільним об'єктом буде нейтронна зірка. Після елементарних математичних розрахунків стає ясно, що компактність упаковки речовини там перевищує таку атомного ядра.
нейтронні зірки
Нейтронні зірки однією картинкою
Ми набираємося сміливості і спускаємося нижче, щоб краще розглянути зірку, але в кабіні починає бити тривогу, попереджаючи нас про колосальний магнітному полі.
Матеріали по темі
Зірка ван Маанена
Зірка ван Маанена
«Одіссей» виходить на орбіту Зірки ван Маанена, найближчого білого карлика в 14,1 світлових роках від Сонця. Гнітюче видовище. Ми бачимо свого роду «труп» - залишки проеволюціоніровавшего світила. Розміри білих карликів не перевищують однієї сотої Сонячної, а маса порівнянна з ним. Білий карлик - це тьмяне ядро загиблої зірки, яке світить лише за рахунок охолодження свого плазмового речовини. Між білими карликами і нашим Сонцем є один з найбільших за чисельністю складових зірок клас - червоні карлики. Команда комп'ютера, і ми в мить опиняємося на орбіті Проксіми Центавра.
Невеликий червону зірку, понуро світиться в безмежному космосі. Розміри і маса таких зірок не перевищує лише третини, а світність в тисячі разів менше Сонячної.
На думку багатьох астрономів червоні карлики складають найчисленніший клас «справжніх» зірок у Всесвіті. Справа в тому, що всі перераховані вище зірки, насправді по-справжньому ними не є. Тільки в червоних карликів проходять класичні протонні термоядерні реакції, що дозволяють їм існувати сотні мільярдів років.
Ця непоказна зірка, дуже ймовірно, набагато переживе Сонце, і якщо людство захоче знайти в космосі зірку, що зможе нас прихистити після загибелі рідної зірки, то далеко ходити не доведеться. За мірками космосу, звичайно.
Від Сонця до червоних надгігантів
І так, тепер ми говоримо комп'ютера показати нам жовті карлики. І виконуючи нашу вимогу він переносить нас додому. Так-так, наше Сонце є жовтим карликом! А якщо точніше, то його спектральний клас G2V. Такий тип зірок не надто численних у Всесвіті. Зірки подібного роду мають масу від 0,8 до 1,2 маси Сонця. Після того як подібні до нашого світила зірки витратять водневе паливо, їх розмір збільшується, і вони стають червоними субгігант і гігантами. Цікавого мало і вимагаємо від «Одіссея» продовження банкету.
Бетельгейзе
ІК знімок Бетельгейзе
Ми опиняємося на орбіті Бетельгейзе, розташованої в 500 світлових роках від будинку, на рівні 19 астрономічних одиниць від центру зірки. Очам постає неймовірна картина. Перебуваючи від ядра цієї зірки так само далеко як Уран від ядра Сонця ми бачимо, що червоний диск зірки мало не в сотні разів перевершує розміри Сонця, а колір її червоний. Вмираюча зірка. Якщо перевести вік зірок на людське життя, то Сонцю було б трохи за сорок років. Бетельгейзе ж уже дідок, яка доживає свій вік. Ми захоплюємося захоплюючим видом, комп'ютер попереджає нас, що потрібно терміново покинути межі зірки, так як за даними спектральних спостережень зовсім скоро зірка буде світити яскравіше, що може зашкодити нашому маленькому кораблю. Червоні гіганти нестабільні і їх випромінювання може сильно варіюватися.
Альнитак, Альнилам і Мінтака
Туманність поруч з Антаресом і Ро Змієносця
На просторах нескінченного космосу є справжні мастодонти у вигляді надгігантів. Покірний «Одіссей» переносить нас на високу орбіту Антареса, найяскравішої зірки в сузір'ї Скорпіона, в 600 світлових роках від Сонця. Щоб краще її розглянути просимо комп'ютер перейти на відстань в 1,4 астрономічних одиниці від ядра, так би мовити з запасом. Але система протестує, запевняючи нас, що ми опинимося під поверхнею зірки. Так як так? Ми ж будемо на рівні еквівалента орбіти Марса від ядра Антареса. Але виявляється, що радіус червоних надгігантів перевищує Сонячний часом в 800 разів. Але маса Антареса всього лише в 12,4 рази більше Сонячної, його газ дуже розряджений.
UY Щита в порівнянні з Сонцем
Перед завершенням нашої екскурсії ми просимо перенести «Одіссей» до найбільшої зірки, відомої на даний момент. І ми виходимо на орбіту UY Щита, на такій відстані від ядра, на якому знаходиться Сатурн від Сонця. І все ж майже все поле нашого зору затьмарює червоний гігантський диск зірки, яка в 1700 разів більша за Сонце по радіусу, але всього в 40 разів важче. Якби ми помістили цю зірку в центр Сонячної системи, то вона поглинула все планети аж до Юпітера. Якщо стиснути Землю до розмірів сантиметри, то UY Щита в тому ж масштабі була майже 2 кілометри!
Що в підсумку?
Розміри планет і зірок
Підводячи підсумок важливо відзначити, що як маса, так і геометричні розміри зірок можуть сильно відрізнятися. Одні мають неймовірною щільністю, інші ж навпаки, сильно розряджені. Зірки дуже різняться по світності і кольору, температурі і термінами життя. На розмір зірок впливає поєднання двох сил - сила тяжіння, що намагається стиснути зірку, і тиск розігрітого всередині газу. В даний час теорія еволюції зірок далека від своєї досконалості.
Діаграма Герцшпрунга - Рассела
Астрофізики не можуть дати чіткої відповіді на банальне запитання: «А на скільки великий і масивною може бути зірка?».
Матеріали по темі
Звичайно, є фундаментальні обмеження, що не дозволяють, наприклад, існувати зірці розміром з галактику. Зірки з масою від 8 до близько 150 Сонячних проживають життя швидко, через те, що температура в їхніх надрах колосальна, і термоядерні реакції йдуть стрімко. Зовсім недавно вважалося, що межею маси зірки є 150 мас Сонця. Але недавні дослідження космосу показали, що і 300 Сонячних мас для зірки може бути не межа! У таких зірках крім блискавичних реакцій термоядерного синтезу виникають додаткові флуктуації через взаємодію пар частинка-античастинка. Такі супергігаганти можуть вибухати ще до виникнення класичного колапсу, просто проходячи процес анігіляції. Але все це поки теорія.
Дуже багато що залишилося за рамками цього оповідання. Але всьому свій час. А ми, уражені настільки різноманітними розмірами зірок, втомлені і задоволені, даємо команду «Одіссею» повертатися на крихітну, але настільки рідну Землю.
