Жизнь звезды – смена источников энергии. Если звезда маломассивна (например, как Солнце), то горение закончится на образовании гелия из водорода. При большей массе термоядерный синтез доходит до углерода и еще дальше вплоть до элементов группы железа. Эти реакции идут с выделением энергии – каждый грамм вещества дает до 1012 джоулей. Дальнейший процесс синтеза уже сам начинает требовать энергии и не может разогревать звезду. Многое в судьбе звезды зависит от ее химического состава при рождении. Первые звезды во Вселенной состояли практически целиком из водорода и гелия. Следующее поколение уже содержало заметную долю более тяжелых элементов, которые были «наработаны» в звездах первого поколения. Этот факт (в XXI веке уже тривиальный), что элементы от гелия до железа в основном образуются в звездах, имеет очевидное следствие. В состав человеческого организма входит довольно много кислорода, азота и углерода. Так вот, эти элементы когда-то побывали внутри звезды, а потом были выброшены в окружающее пространство. Из этого «праха и пыли» образовались Солнце и планеты. И, наконец, появились люди. То есть едва ли не каждый атом внутри нас когда-то находился в термоядерном реакторе какой-то из звезд.
Реконструкция скрытого от нас пылевыми облаками центра нашей Галактики со сверхмассивной черной дырой массой в три миллиона солнечных
Чем массивнее звезда, тем ярче она светит и быстрее расходует запасы горючего и тем короче ее жизнь. Основную часть своего времени звезда превращает водород в гелий. Массивные (те, что тяжелее Солнца в 50-100 раз) успевают сжечь весь водород всего за несколько миллионов лет.
Солнцу его запасов хватит еще на пять миллиардов (при том, что нашему светилу уже «стукнуло» примерно столько же). Самые же маломассивные звезды (они примерно в десять раз легче Солнца) теоретически могут растянуть свой скромный водородный запас на сотни и тысячи миллиардов лет.
Рано или поздно эпоха сияния завершается. В конце эволюционной дороги звезды, так или иначе, сбрасывают внешние слои, а центральное ядро превращается в белого карлика, нейтронную звезду или черную дыру.
Последний этап существования одиночной звезды предопределен с самого начала – жизненный путь и его финал определяются ее массой. Солнце и подобные ему звезды с массой до 8-10 солнечных умирают относительно спокойно. Они медленно сбрасывают внешние слои, как увядающие цветы. Более массивные взрываются, превосходя на какое-то время по яркости целую галактику. Эта короткая вспышка – взрыв сверхновой.
Ученые мало знают о том, как в подробностях выглядит процесс рождения звезд разных масс, но, наверное, еще меньше они знают о взрывах сверхновых.
Инфракрасное изображение планеты у бурого карлика, полученное в 2004 году
Планета около бурого карлика
В последние 10 лет экзопланеты стали одной из самых горячих тем в астрономии. Открыто уже множество звезд, вокруг которых крутятся планеты. Однако получить картинку, на которой можно было бы указать пальцем: «Вот она!» – нелегко. Дело в том, что свет звезды мешает разглядеть планету. Чем слабее звезда, тем больше у нас шансов зарегистрировать ее слабый спутник. А в случае холодных карликов их еще больше. Неудивительно, что первая планета, которую удалось непосредственно увидеть, вращается именно вокруг бурого карлика. В 2004 году международная группа астрономов наконец-то получила желанный снимок. Сделать это удалось на 8,2-метровом телескопе «Йепун» (Yepun) в Чили – это один из четырех больших инструментов, составляющих систему VLT. Около бурого карлика 2MASSWJ1207334-393254 был обнаружен слабый объект. Наблюдения проводились в ИК-диапазоне. Расстояние от нас до коричневого карлика составляет 70 пк (около 230 световых лет). Правда, поначалу не было полной уверенности, что телескопы видят планету, а не фоновый источник. Понадобилось несколько месяцев наблюдений, чтобы доказать, что они движутся вместе. Расстояние от карлика до слабого объекта около 55 астрономических единиц. Масса его в разных моделях оказывается различной, от одной до десяти масс Юпитера. Соответственно, можно назвать такой объект планетой-гигантом. Отметим, что масса самого 2MASSWJ1207334-393254 составляет примерно 25 масс Юпитера.
Красивейшая туманность Кошачий Глаз (NGC 6543), сфотографированная космическим телескопом «Хаббл». Это скопление пыли и газа находится на расстоянии 3 000 световых лет от Земли
Мертвое мореНаверное, нет в астрономии объектов красивее, чем так называемые планетарные туманности. Они похожи на тончайшее кружево, на отлетевшую «душу» сгоревшего солнца. Перламутр туманности медленно рассеивается, чтобы, возможно, когда-нибудь войти в состав новой звезды, а в центре брошенной жемчужиной остается мертвое солнце – белый карлик. Так заканчивается жизненный цикл не слишком тяжелых звезд.