Глава 6. Звезды

6.4. Жизненный путь рядовой звезды

6.4.3. Красные гиганты и белые карлики

Обычно звезда находится на главной последовательности 9–10 миллиардов лет. После того как она израсходует содержащийся в центральной части водород, внутри звезды происходят крупные перемены. Гелиевое ядро начнет сжиматься, его температура повысится настолько, что начнутся реакции с большим энерговыделением (при температуре 2∙10⁷ К, например, начинается горение гелия). В прилегающем к ядру слое, как правило, остается водород, возобновляются протон-протонные реакции, давление в оболочке существенно повышается, и внешние слои звезды резко увеличиваются в размерах. На диаграмме Герцшпрунга – Рассела звезда начинает смещаться вправо – в область красных гигантов.

Модель 6.2. Эволюция звезды

Продолжительность жизни каждой звезды определяется ее массой. Массивные звезды быстро проходят свой жизненный путь, заканчивая его эффектным взрывом. Звезды более скромных размеров, включая и Солнце, наоборот, в конце жизни, после стадии красного гиганта сжимаются, сбрасывают оболочку, превращаясь в белые карлики.

1

Рисунок 6.4.3.1. На планете, вращающейся вокруг старого гиганта

2

Рисунок 6.4.3.2. Сравнительные размеры Земли и белых карликов

Белые карлики – результат эволюции звезд, похожих на Солнце. Они имеют массу, не превышающую 1,2 M, радиус в 100 раз меньше солнечного, и, следовательно, плотность в миллион раз больше солнечной.

3

Рисунок 6.4.3.3. Стакан вещества, взятого с белого карлика, весит тысячи тонн

Стакан вещества белого карлика весит тысячи тонн. Вещество белых карликов находится в состоянии нерелятивистского вырожденного газа, при котором давление внутри звезды не зависит от температуры, а зависит только от плотности.

В процессе превращения из красного гиганта в белый карлик звезда может сбросить свои наружные слои, как легкую оболочку, обнажив при этом ядро. Газовая оболочка ярко светится под действием мощного излучения звезды. Когда такие светящиеся газовые пузыри были впервые обнаружены, они были названы планетарными туманностями, поскольку они часто выглядят как планетные диски. За сотни тысяч лет такие туманности полностью рассеиваются в пространстве, а плотные ядра за миллиарды лет просто угасают, превращаясь в абсолютно мертвые останки – черные карлики.

4

Рисунок 6.4.3.4. Планетарная туманность Бабочка

5

Рисунок 6.4.3.5. Планетарная туманность NGC 6751

6

Рисунок 6.4.3.6. Планетарная туманность Улитка

7

Рисунок 6.4.3.7. Планетарная туманность Эскимос