Звезда по имени Солнце

На лекции по астрономии:
— Простите, когда, вы сказали, взорвётся наше Солнце? Через три миллиона или через три миллиарда лет?
— Через три миллиарда.
— Слава богу! А то я уж начал волноваться…

Звёзды — как люди, рождаются, живут и умирают. И если рождаются они примерно одинаковым образом, то свой жизненный путь проходят и умирают совершенно по-разному.

Большая часть современных астрофизических исследований подсказывает нам, что звёзды рождаются из газопылевых облаков.

Такое облако, называемое «звёздной колыбелью», в десятки тысяч раз больше нашей Солнечной системы, и очень массивное, в миллионы солнечных масс.

«Звёздная колыбель» может миллиарды лет неспешно вращаться вокруг какой-нибудь галактики, пока не произойдёт необходимое для начала «родовой деятельности» происшествие. Это может быть столкновение с другой «колыбелью», прохождение через плотный рукав спиральной галактики или ударная волна от взрыва расположенной поблизости сверхновой.

И вот тогда в «звёздной колыбели» происходит гравитационный коллапс, то есть стремительное сжатие. Газопылевое облако распадается на сгустки, часть которых сохранит облачную структуру, но некоторые, самые «маленькие», с массой меньше 100 солнечных, смогут сформировать звезду. Газ в маленьких сгустках нагревается по мере сжатия и превращается в плотную, вращающуюся вокруг своей оси сферическую протозвезду.

Превратится ли протозвезда в звезду, зависит от того, насколько высокой станет температура в её ядре.

Если температура достигнет примерно десяти миллионов градусов, в ядре начнётся термоядерный синтез — превращение водорода в гелий. Внутри новорождённой звезды установится гидростатическое равновесие, дальнейшее сжатие прекратится. Звезда станет стабильной и начнёт светиться.

Со временем вокруг звезды смогут образоваться планеты, а на планетах — зародиться жизнь.

Но бывает и иначе. Бывают и «мертворождённые» звёзды. Если температура в ядре «не дотягивает» до термоядерного синтеза, звезда становится «коричневым карликом» и очень быстро, за какие-то десятки миллионов лет, умирает. Гаснет, так и не успев разгореться… К счастью, наше Солнце относится к первой группе, и ему суждена долгая (хотя и не бесконечно долгая) звёздная жизнь.

Астрофизики оценивают возраст Солнца в 5 миллиардов лет. По аналогии с человеческой жизнью, Солнце уже вышло из поры юности, но и до старости ему ещё очень далеко. Самая что ни на есть трудовая пора.

Надо сказать, что в мировой «звёздной иерархии» Солнце занимает положение, весьма среднее и по массе своей, и по светимости, и по местоположению. Снова прибегая к человеческой аналогии, можно сказать, что оно работает рядовым инженером на небольшом предприятии где-то в российской глубинке (кстати, насчёт глубинки: это довольно точная аналогия, так как Солнечная система располагается между двумя спиральными рукавами галактики Млечный Путь, на весьма значительном расстоянии от её центра — 32660 световых лет).

«Звёздная иерархия» для астрофизиков — это диаграмма Герцшпрунга-Рассела, устанавливающая зависимость яркости (светимости) звезды от её цвета и температуры поверхности. Мы видим, что Солнце находится примерно посередине «главной последовательности», на которой располагается большинство известных нам звёзд. Обычное, рядовое светило спектрального класса G, не совсем карлик, но и никак уж не гигант.

5 миллиардов лет термоядерного синтеза привели к тому, что примерно 40% водорода в недрах Солнца уже превратилось в гелий. Поверхность Солнца медленно, но верно остывает (сейчас температура поверхности составляет около 6000 градусов K, что в тысячу раз меньше температуры его ядра и в тысячу раз больше температуры самых жарких уголков Земли). Подобно тему, как кожа на лице человека с возрастом покрывается морщинами, «лицо» Солнца покрывается пятнами. Природа пятен до конца не изучена, предполагается, что это зоны с относительно низкой температурой в фотосфере Солнца и собственными магнитными полями.

Что же произойдёт с Солнцем и, соответственно, с Солнечной системой, когда в его недрах выгорит весь водород? Окончит оно свои дни в чёрном космическом холоде или, наоборот, во вспышке ярчайшего, невообразимого пламени? И, что главное для нас, ныне живущих, — когда это может произойти?

Успокоим читателя — согласно всем серьёзным астрофизическим теориям, произойдёт это очень и очень нескоро. За сотни миллионов, а может, и миллиарды лет, отделяющих нас от этого печального момента, человечество, без сомнения, найдёт способ спастись. Поэтому все выше перечисленные вопросы о дальнейшей судьбе Солнца имеют для нас сугубо теоретический, хотя и немалый, интерес.

Рассмотрим самые популярные среди астрофизиков сценарии «конца света».

Через миллиард-другой лет Солнце начнёт «стареть». Главного термоядерного «топлива» — водорода в ядре будет оставаться всё меньше и меньше, и Солнце, из-за нарушения гидростатического равновесия, будет сначала увеличиваться в размерах. Из рядового жёлтого светила оно превратится в красного гиганта размером с орбиту Меркурия.

Остальные близкие к Солнцу планеты — Венера, Земля, Марс превратятся в безводные и безжизненные каменные сферы. Языки солнечной короны будут непрерывно лизать поверхность опустевшей Земли, а её плазма — тормозить её вращение, превращая круговую орбиту в спираль. Возможно, Земля в конце концов упадёт на Солнце, возможно — нет, потому что красные гиганты живут очень недолго, всего каких-то 100-200 миллионов лет. Именно за это время последние атомы водорода превратятся в гелий, термоядерный цикл завершится, и покрасневшее, раздувшееся Солнце начнёт стремительно «сдуваться», падать внутрь себя.

Гравитационный коллапс происходит очень быстро, и меньше чем через несколько месяцев по нашему времяисчислению Солнце превратится в крошечного, размером с Землю, но исключительно яркого из-за своего стремительного сжатия, белого карлика. А ещё через сотню миллионов лет белый карлик остынет и станет карликом чёрным, сверхплотным и окончательно «мёртвым» космическим объектом, лишь своей массой и гравитацией напоминающим прежнее лучезарное светило.

Однако всё может случиться и по-другому. Как человек иногда умирает до срока от болезни или несчастного случая, так и наше Солнце может не дожить до отмеренного ему возрастного рубежа. Такой трагической случайностью для звезды может стать превращение её в сверхновую.

Превращение Солнца в сверхновую звезду не слишком вероятно из-за его относительно небольших размеров, но, тем не менее, возможно.

Дело в том, что, помимо превращения водорода в гелий, в недрах звезды могут происходить и другие термоядерные реакции. Когда (и если!) накопленная масса гелиевого ядра становится слишком большой, ядро не выдерживает собственного веса и начинает сжиматься; возрастающая при этом температура может вызвать превращение гелия в углерод, углерода — в кислород, кислорода — в кремний, и наконец — кремния в железо.

Естественно, при этом выделяется колоссальное количество энергии.

Подобно раковой опухоли, внутри звезды появляется и разрастается новое, железное ядро. Оно будет расти до тех пор, пока все увеличивающаяся гравитация не сломает структуру составляющих его атомов. Электронные оболочки атомов «рухнут» на их ядра, превращая их из протонных в нейтронные. В миллионы раз уменьшится в размерах и само» ядро звезды, и между ним и внешними оболочками звезды появится вакуумная прослойка. В которую, естественно, и упадут эти самые внешние оболочки, разогреваясь до огромных температур.

Вот только падать будет особенно некуда, потому что нейтронное ядро отразит внешние слои, как ракетка опытного теннисиста — летящий мячик.

И тогда отражённые оболочки взорвутся, а звезда превратится в сверхновую.

Если это произойдёт с нашим Солнцем, то на протяжении нескольких месяцев оно будет каждую секунду выбрасывать в окружающее пространство столько лучистой энергии, сколько раньше давало за 10000 лет. И разумные существа, находящиеся на безопасном расстоянии от переставшей существовать Солнечной системы, где-нибудь в туманности Андромеды, будут с интересом наблюдать за новым, украсившим их ночное небо, ярко светящимся звёздным объектом.

А возможно, это будут не просто разумные существа, а наши с вами потомки. Потому что и в маловероятном случае превращения Солнца в сверхновую у них будут по меньше мере десятки миллионов лет, чтобы подыскать себе подходящие новые миры и добраться до них.

Ольга СТРОГОВА