Судьбы звезд

Единой точки зрения на процесс образования звезд пока нет. Согласно наиболее распространенной гипотезе они образуются путем конденсации облаков из газопылевидной межзвездной среды. Наблюдения показывают, что этот процесс идет во вселенной и сейчас.

Под действием сил тяготения из возникшего облака вскоре образуется сравнительно плотный непрозрачный газовый шар. Он еще не светится, но под действием тех же сил продолжает сжиматься, его температура повышается и образуется так называемая протозвезда - слабо светящееся тело. Температура протозвезды еще невелика, но уже появляется свечение. Протозвезда находится пока на нашей диаграмме правее главной последовательности. Местоположение определяется ее массой (см. рис. на стр. 22).

Дальнейшее увеличение сжатия приводит к уменьшению диаметра и к еще большему повышению температуры. Звезда передвигается влево к главной последовательности. Когда температура в центре звезды достигает нескольких миллионов градусов, там возникают термоядерные реакции. При некоторой температуре дальнейшее сжатие прекращается, звезда становится стационарной (устойчивой) и оказывается на главной последовательности. На этом заканчивается первый этап эволюции звезды. Время сжатия протозвезды, как обычно пишут астрономы, "сравнительно невелико - порядка нескольких десятков миллионов лет".

Наступает самый любопытный с позиции нашей темы второй этап эволюции. Звезда, пребывая на главной последовательности, сохраняет приблизительно постоянную температуру и светимость, что создает благоприятные условия для возникновения и развития жизни на ее планетах.

По мере выгорания водорода в центре звезды, то есть превращения водорода в гелий, происходит некоторое смещение ее вправо на главной последовательности. Чем больше масса звезды, тем быстрее происходит это выгорание. Второй этап эволюции заканчивается, когда водорода в центральной части остается не более одного процента. Ядро звезды становится гелиевым.

Третий этап. Для звезд с массой, близкой к солнечной, он протекает примерно так. По мере увеличения гелиевого ядра звезды ее радиус и светимость растут. Увеличение радиуса звезды может быть до десяти раз. Звезда становится красным гигантом или сверхгигантом. При температуре порядка 30 миллионов градусов весь водород во внутренних частях звезды выгорает. Дальнейшее повышение температуры до 100 - 140 миллионов градусов приводит к выгоранию гелия, или гелиевой термоядерной реакции (превращение гелия в углерод). Гелиевая стадия выгорания значительно короче водородной во времени. Расширение оболочки приводит к тому, что наружные слои уже не удерживаются силой собственного тяготения звезды и отделяются от нее. Такое явление наблюдается в двух видах: медленное истечение (оболочка "плывет") или быстрое (вспышки новых и сверхновых звезд). При этом ядро не претерпевает заметных изменений, и образуется типичный белый карлик (почти не содержащий водорода). Плотность вещества в центре его достигает сотен и тысяч килограммов на кубический сантиметр. Температура снаружи звезды - порядка тысячи градусов, а в центре - порядка миллионов. Наконец, после остывания белый карлик перестает светиться и превращается в черного карлика.

Рис. 12

Этот контурный рисунок жизненного пути звезды, конечно, весьма схематичен и варьируется в зависимости от массы и типа звезды. Но он поможет нам при оценке возможной длительности существования цивилизаций.

Знакомство с этой картиной эволюции звезд потрясает. Потрясает дерзкое проникновение человеческого гения в жизнь невообразимо далеких светил. Потрясают методы, позволившие заглянуть на миллиарды лет назад и вперед в судьбы звезд. Потрясают установленные гигантские масштабы времени и пространства наблюдаемого "звездного театра". И мгновенно рождается каскад вопросов:

- На каком этапе эволюции находится наша дорогая звезда?

- Как скоро начнется заметное остывание Солнца?

- Когда начнется переход Солнца в красный гигант и уничтожит ли это все живое на Земле?

Дабы успокоить взволнованных читателей, скажем, что в ближайшие миллиарды лет земной цивилизации с этой стороны ничто не угрожает (других вопросов цивилизации мы коснемся ниже). А для убедительности подтвердим это некоторыми цифрами.

Установлено путем исследования земной коры, что возраст Земли составляет около 4,6·10⁹ лет (почти пять миллиардов лет!). Солнце, по-видимому, никак не может быть "моложе" Земли.

Основная волнующая нас величина - это длительность пребывания Солнца на главной последовательности, или длительность интервала времени, в течение которого Солнце находится в устойчивом температурном режиме.

На основе теоретического построения модели звезды типа нашего Солнца и расчета времени протекания рассмотренных выше процессов сделана следующая оценка времени жизни звезд на главной последовательности.

Осмыслив эту таблицу, даже самый сдержанный читатель должен, во-первых, бурно возрадоваться тому факту, что наше Солнце имеет массу Mʘ, а, например, не 20 Mʘ. Последнее привело бы к излучению столь огромных мощностей, что запасы водородного горючего были бы израсходованы буквально за десяток миллионов лет. И если на планетах такой звезды могла зародиться жизнь, то за краткое время пребывания на главной последовательности этой звезды она так и не успела бы покинуть свою колыбель - "питательный бульон" (к этому историческому блюду мы еще вернемся).

Во-вторых, если даже вычесть срок, уже прожитый Солнцем на главной последовательности, - он составляет величину порядка 5 миллиардов лет, - то остается гигантская величина порядка 8 миллиардов лет. Выходит, что Солнце израсходовало немного больше трети времени, отведенного ему для бытия на главной последовательности. Еще предстоит прожить остальные две трети. И только после этого начнется величайший катаклизм в солнечной системе - превращение нашего светила в красный гигант и уход навсегда с главной последовательности. При этом диаметр Солнца, вероятно, увеличится в десятки раз, а его светимость - в сотни. Необходимые естественные условия существования живой материи на Земле в известных нам сегодня формах, по-видимому, нарушатся. Но сверхфантастическая техника того периода, как говаривали в старину - "будя она будет", сумеет создать необходимые для жизни искусственные условия или эвакуировать обитателей Земли на планеты более молодых звезд главной последовательности. Тем более что этот переходный период нашей звезды займет несколько сот миллионов лет.

Вероятно, схема трагического финала нашего светила уже бросила тень грусти и на читателя. Это вполне понятно. Ведь мы любим наше Солнце. Мы его дети. Многие поколения землян поклонялись Солнцу, приносили- ему жертвы, пели ему гимны, давали разные имена этому божеству - Ра, Митра, Гелиос...

Но все это будет так невообразимо не скоро, что нет оснований грустить сейчас об этом. Нет оснований еще и еще раз мысленно пробегать трехсерийную ленту "Конец Солнца" ("Красный гигант", "Белый карлик", "Черный карлик"). Давайте лучше вместе, читатель, пожелаем нашей звезде дальнейшего процветания на главной последовательности в оставшиеся миллиарды лет.

Теперь мы вплотную подошли к вопросу о планетных системах звезд, об их темнокожих (несветящихся) спутниках.