Как рождаются звезды

Одним из неожиданных результатов жаркого спора по поводу ну-
клеосинтеза стало довольно полное описание жизненного цикла
звезд. Стандартная звезда, такая, как наше Солнце, начинает жизнь
как огромный шар разреженного водорода, называемый протозвез-
дой; постепенно шар сжимается под воздействием силы гравитации.
Начиная сжиматься, этот шар ускоряет вращение (что часто влечет
за собой образование двойной звездной системы, где две звезды
следуют друг за другом по эллиптическим орбитам, или образование
планет в плоскости вращения звезды). Ядро звезды очень сильно
разогревается, достигая температуры приблизительно в 10 млн
градусов и более, при которой происходит нуклеосинтез водорода с
образованием гелия.

Когда звезда раскаляется, ее называют звездой главной последо-
вательности. Она может гореть около 10 млрд лет, сначала сгорает
водород, а потом гелий. Наше Солнце сейчас находится в срединной
точке этого процесса. По окончании периода сгорания водорода
начинает гореть гелий, вследствие чего звезда невероятно расширя-
ется — до размеров орбиты Марса — и становится «красным ги-
гантом». После того какгелиевое топливо истощается, внешние слои
звездного ядра рассеиваются, обнажая ядро — «белый карлик»
размером с Землю. Такими-то белыми карликами и встретят свою
смерть звезды небольшого размера — вроде нашего Солнца.

В звездахже, масса которых превосходит массу Солнца в 10-40 раз,
процесс нуклеосинтеза протекает намного быстрее. Когда звезда ста-
новится красным сверхгигантом, в ее ядре стремительно синтезиру-
ются легкие элементы, и поэтому звезда выглядит как некий гибрид:
белый карлик внутри красного гиганта. В этом белом карлике могут
синтезироваться легкие элементы (с атомным весом ниже железа),
составляющие периодическую таблицу элементов. Когда процесс
нуклеосинтеза достигает этапа, на котором создается железо как эле-
мент, энергия в процессе нуклеосинтеза больше не вырабатывается,
и по прошествии миллиардбв лет ядерные меха наконец прекращают

свою работу. В этот момент звезда внезапно коллапсирует, создавая
огромные давления, которые фактически вталкивают электроны в
ядра. (Создаваемая плотность может в 400 миллиардов раз превос-
ходить плотность воды.) В результате температура подскакивает до
триллионов градусов. Энергия гравитации, сконцентрированная
в этом крошечном объекте, вызывает взрыв, создавая сверхновую
звезду. Высокая температура взрыва снова вызывает нуклеосинтез и
синтезируются элементы с атомным весом выше железа по периоди-
ческой таблице.

Например, красная звезда-сверхгигант Бетельгейзе, легко разли-
чимая в созвездии Ориона, неустойчива; она может в любой момент
взорваться как сверхновая, испуская огромные количества гамма-лу-
чей и рентгеновских лучей. Когда это случится, сверхновая будет вид-
на даже днем, а ночью, возможно, затмит Луну. (Когда-то считалось,
что колоссальная энергия, освободившаяся при взрыве сверхновой,
уничтожила динозавров 65 млн лет тому назад- Вообще, сверхновая,
находись она на расстоянии около 10 световых лет от нас, могла
бы уничтожить всю жизнь на Земле. К счастью, звезды-кандидаты
в сверхновые — Спика и Бетельгейзе — находятся на расстоянии
260 и 430 световых лет соответственно: это слишком далеко от нас,
чтобы причинить какие-либо серьезные повреждения Земле, когда
они в конце концов взорвутся. Но некоторые ученые считают, что
вымирание некоторых морских организмов два миллиона лет тому
назад было вызвано именно взрывом сверхновой на расстоянии
120 световых лет от Земли.)

Это означает, что Солнце не является истинной «матерью»
Земли. Хотя многие народы Земли почитали Солнце как бога, со-
творившего Землю, такой подход верен лишь отчасти. Хотя изна-
чально Земля произошла от Солнца (будучи частью эклиптической
плоскости звездных обломков и пыли, циркулировавших вокруг
Солнца 4, 5 млрд лет назад), температура нашего Солнца высока
лишь настолько, чтобы был возможен процесс нуклеосинтеза водо-
рода с образованием гелия. Это означает, что нашей истинной «ма-
терью»-солнцем была безымянная звезда (или скопление звезд),
погибшая миллиарды лет назад при взрыве сверхновой, в результате
которого близлежащие туманности оказались насыщены элемен-
тами с атомным весом выше железа, из которых состоят наши тела.

Точнее, наши тела состоят из звездной пыли, из звезд, которые по-
гибли миллиарды лет назад.

После взрыва сверхновой остается лишь то, что сегодня называ-
ется нейтронной звездой, которая состоит из плотного ядерного ве-
щества, сжатого до размеров Манхэттена — почти 30 км. (Впервые
существование нейтронных звезд было предсказано в 1933 году
Фрицем Цвикки, но это казалось настолько фантастичным, что на
протяжении десятилетий ученые не обращали на его слова внима-
ния.) Поскольку нейтронная звезда испускает излучение нерегуляр-
но, а также вращается с огромной скоростью, она похожа на враща-
ющийся маяк, испускающий вспышки света в процессе вращения.
При наблюдении с Земли кажется, что нейтронная звезда пульсирует,
отсюда и ее название — пульсар.

Чрезвычайно большие звезды, имеющие массу, возможно, в 40 раз
превышающую массу Солнца, взорвавшись в конце концов как
сверхновые, могут оставить после себя нейтронную звезду, масса
которой больше трех солнечных масс. Гравитация этой нейтронной
звезды настолько велика, что она может противодействовать силе
отталкивания, возникающей между нейтронами, и звезда совершит
свой заключительный коллапс и превратится в самый необычный,
скорее всего, объект Вселенной — черную дыру, о которой я поведу
речь в пятой главе.