Как рождаются, живут и умирают звёзды

Звёзды на ночном небе кажутся одинаковыми точками, но за ними стоят очень разные истории. Одни светят миллиарды лет, другие сгорают за несколько миллионов, третьи после смерти сжимаются в шар размером с город. Ниже — рекордсмены, беглецы и звёзды, которые так и не зажглись.

Пары, тройки и одиночки

Долго считалось, что большинство звёзд живёт парами. Оказалось наоборот. В 2006 году астроном Чарльз Лада из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики подсчитал, что примерно две трети звёздных систем Галактики — одиночные красные карлики. Красных карликов в Млечном Пути около 85% от всех звёзд, и лишь у каждого четвёртого есть компаньон.

С ростом массы картина меняется. Среди звёзд, похожих на Солнце, компаньон есть примерно у половины, а у самых массивных — больше чем у 80%. Если две звезды обращаются совсем близко, одна может перетягивать вещество с другой. Слияния тесных пар нейтронных звёзд и чёрных дыр сегодня ловят детекторы гравитационных волн.

Звезда, которой не хватило массы

Звёзды рождаются в холодных облаках газа и пыли. Гравитация стягивает вещество в плотный сгусток, он разогревается, и когда в центре температура доходит до миллионов градусов, водород начинает превращаться в гелий. С этого момента сгусток становится звездой. Если массы для устойчивой реакции не хватило, получается коричневый карлик — тело тяжелее любой планеты, но слишком лёгкое, чтобы светить как настоящая звезда.

Белые карлики: так закончит Солнце

У большинства зажёгшихся звёзд финал скромный. Подавляющее большинство звёзд Галактики, включая Солнце, закончат жизнь белыми карликами: звезда сбрасывает внешние оболочки, а оставшееся ядро сжимается до размеров Земли, сохраняя массу, сравнимую с солнечной.

Чайная ложка такого вещества весила бы около пяти тонн.

Дальше белый карлик просто остывает. Чтобы погаснуть совсем и стать «чёрным карликом», ему нужны многие триллионы лет, а Вселенной всего около 13,8 миллиарда. Поэтому ни одного чёрного карлика пока нет — это объект из будущего.

Нейтронные звёзды и пульсары

Звёзды, которые при рождении во много раз тяжелее Солнца, заканчивают иначе. Их ядро коллапсирует, внешние слои разлетаются вспышкой сверхновой, а на месте ядра остаётся нейтронная звезда — шар около 20 километров в поперечнике с массой больше солнечной. Кусочек её вещества размером с кубик сахара весил бы около миллиарда тонн.

Многие нейтронные звёзды вращаются и посылают узкие пучки излучения. Когда пучок проходит по Земле, мы видим регулярные импульсы, и такую звезду называют пульсаром. Период обычно лежит между несколькими миллисекундами и несколькими секундами, то есть самые быстрые делают сотни оборотов в секунду. Точность этих «часов» позволяет проверять общую теорию относительности.

Самые яркие и беспокойные

Чем тяжелее звезда, тем быстрее она сжигает топливо: гиганты живут всего несколько миллионов лет. Одна из самых известных — Эта Киля в 7500 световых годах от нас. На самом деле это пара: главная звезда весит около 90–100 масс Солнца, её компаньон — несколько десятков. Вместе они светят в пять с лишним миллионов раз ярче Солнца.

В 1840-х годах Эта Киля пережила Великое извержение и на время стала второй по яркости звездой неба. Выброшенные тогда минимум десять масс Солнца до сих пор видны как двойное облако — туманность Гомункулус. Рано или поздно главная звезда, скорее всего, взорвётся сверхновой, но когда — никто не знает.

Ещё один гигант — звезда Пистолет в скоплении Квинтуплет, в 25 тысячах световых лет от нас в направлении центра Галактики. В 1997 году, после наблюдений «Хаббла», её называли, возможно, самой яркой из известных звёзд. Оценки с тех пор сильно снизились, но и сейчас её светимость больше миллиона солнечных. Несколько тысяч лет назад звезда в мощных вспышках сбросила около десяти масс Солнца, и из этого вещества сложилась туманность, похожая на пистолет.

То, что центр Галактики лежит в стороне Стрельца, первым понял Харлоу Шепли по шаровым скоплениям — об этом и о других попытках разглядеть устройство Млечного Пути изнутри есть отдельная статья.

Солнечный ветер

Пока звезда жива, она работает как термоядерная печь, где водород превращается в гелий. Солнце не только светит, но и постоянно теряет частицы — это солнечный ветер. Он вызывает полярные сияния и магнитные бури, которые мешают работе спутников и радиосвязи.

Беглянка и старейшина

В феврале 2005 года астрономы Гарвард-Смитсоновского центра сообщили о звезде SDSS J090745.0+024507. Она удаляется от Солнца со скоростью около 850 км/с — вдвое быстрее, чем нужно, чтобы вырваться из притяжения Галактики. Это первая открытая сверхскоростная звезда. Скорее всего, когда-то у неё был компаньон, и обе прошли слишком близко к чёрной дыре в центре Млечного Пути: компаньона дыра захватила, а эту звезду вышвырнула. До нынешнего места она долетела меньше чем за 80 миллионов лет.

Одна из самых старых известных звёзд — HD 140283, примерно в 200 световых годах от Земли. Журналисты прозвали её звездой Мафусаила. В 2013 году по данным «Хаббла» её возраст оценили в 14,5 миллиарда лет с погрешностью 0,8 миллиарда — то есть, если верить центральной цифре, звезда старше самой Вселенной. Более поздние расчёты дали меньший возраст, и противоречие во многом снялось. Тяжёлых элементов в ней примерно в 250 раз меньше, чем в Солнце: звезда сформировалась из газа, который первые поколения звёзд ещё почти не успели ими насытить.