Какие бывают звезды

Звезды бывают самые разные. Одну из них знает буквально каждый из живущих на Земле. Это Солнце, которое дарит нам свет, тепло, жизнь.

В очень далекие времена люди даже не могли себе представить, что звезды – многочисленные яркие, сверкающие точки, украшающие ночное небо, – в действительности такие же огромные горячие светила, как Солнце.

Впрочем, ведь Солнышко тоже не кажется нам очень большим. И огромный самолет, летящий высоко в небе, представляется совсем крошечным. Это потому, что нас разделяют большие расстояния: до самолета – 15–20 километров, а до Солнца – примерно 150 миллионов километров. Чтобы долететь до Солнца со скоростью самолета, потребуются годы, ракета могла бы преодолеть это расстояние за месяцы. А луч света – быстрее его нет ничего в природе – летит от Солнца до Земли всего 8 минут 20 секунд. С такого расстояния Солнце кажется нам величиной с большую тарелку.

В действительности же наше светило – огромный шар, внутри которого могли бы поместиться 1 миллион 300 тысяч таких «шариков», как Земля. Радиус Солнца примерно в 109 раз больше радиуса нашей планеты. По массе оно превосходит Землю в 330 тысяч раз.

Солнце – это раскаленный газовый шар, его температура близ поверхности около 6 тысяч градусов, а внутри – почти 15 миллионов. Далекое Солнышко нам кажется ласковым и спокойным. Но на самом-то деле там часто бушуют бури, постоянно возникают солнечные пятна, вспышки, протуберанцы, способные влиять и на околоземное космическое пространство, и на земную атмосферу, и на обитателей нашей планеты.

При всем при этом Солнце считается нормальной, спокойной звездой. Размеры Солнца и температура его поверхности в течение нескольких миллиардов лет, к счастью для нас, не меняются. А ведь среди звезд немало совсем других, в том числе гораздо более «беспокойных».

Прежде всего попытайтесь представить себе, как же далеко от нас, по сравнению с Солнцем, находятся другие звезды, если они такие же огромные, а мы их видим как крошечные точки. До Солнца по сравнению с ними рукой подать. Даже лучи света мчатся от звезд к нам не секунды, не минуты, как от Луны или Солнца, а годы, десятки, сотни, тысячи лет… Вдумайтесь в прекрасные строки стихотворения Афанасия Афанасьевича Фета:

Долго ль впивать мне мерцание ваше,

Синего неба пытливые очи?

Долго ль чуять, что выше и краше

Вас ничего нет во храмине ночи?

Может быть, нет вас под теми огнями:

Давняя вас погасила эпоха, —

Так и по смерти лететь к вам стихами

К призракам звезд буду призраком вздоха!

Поэт говорит о том, что, может быть, звезды уже и нет «под теми огнями», быть может, их уже «давняя… погасила эпоха». И сегодня мы видим давно умершую звезду – так долог до нас путь лучей от той когда-то жившей звезды…

Даже в очень большие телескопы астрономы не могут ничего рассмотреть на звездах ни простым глазом, ни на фотографиях. Но все же ученые сумели узнать и размеры звезд, и их химический состав, определили температуру поверхности, разгадали множество загадок звездных недр.

Когда астрофизики стали исследовать спектры звезд, то обнаружили на фоне цветной полоски с переходящими от одного к другому цветами (красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый) множество линий. Каждая из них была обязана своим происхождением тому или иному химическому элементу. С помощью спектрального анализа астрофизики установили, например, что Солнце и другие звезды состоят в основном из водорода и гелия.

Позднее выяснилось: водород – то самое «топливо», которое, сгорая в недрах звезд, превращается в гелий. Именно это поддерживает звезды миллионы и даже миллиарды лет в их обычном «рабочем состоянии». Они остаются самосветящимися. Такой процесс внутри Солнца длится уже несколько миллиардов лет (возраст Солнца около пяти миллиардов лет) и еще долго будет продолжаться, давая возможность Солнцу светить как сегодня.

Не все звезды похожи на Солнце. Но абсолютно все (в отличие от планет, их спутников, астероидов, комет) светят собственным светом.

Глядя на ночное небо, вы могли убедиться, что звезды неодинаковы по яркости (блеску) и цвету. А задумывались ли, в чем причина этих различий?

Давайте совершим небольшую прогулку по звездному небу и посмотрим «умными очами», как любил говорить М. В. Ломоносов, на несколько хорошо знакомых вам звезд.

Наиболее известная звезда – Полярная. Она самая яркая в созвездии Малой Медведицы. Но вообще-то подобных по блеску звезд на небе несколько десятков. Луч света мчится от Полярной к нам примерно 650 лет (посчитайте, сколько километров разделяют нас, если скорость луча 300 000 км/с). По своим размерам и массе Полярная превосходит Солнце: ее радиус в 70 раз больше, а масса – раз в десять больше. Температура поверхности Полярной лишь немного выше, чем Солнца, но светит она примерно в 5000 раз мощнее его.

Красноватый Арктур (α Волопаса) – одна из самых ярких звезд нашего неба. Свет от Арктура идет к нам около 40 лет. Эта звезда больше Солнца по размерам раз в тридцать, а по массе – в четыре. Светит она как сто Солнц.

Звезда Бетельгейзе (α Ориона) находится от нас примерно на таком же расстоянии, что и Полярная. Бетельгейзе – не просто гигантская звезда, а звезда-сверхгигант. Ее радиус в 900 раз превосходит солнечный, ее светимость превышает светимость Солнца более чем в 20 000 раз. Попробуйте нарисовать Бетельгейзе рядом с Солнцем, а затем изобразите эту сверхгигантскую звезду на месте Солнца в Солнечной системе. Гигантская звезда полностью поглотит орбиты и Меркурия, и Венеры, и Земли, и Марса. Температура поверхности сверхгигантской звезды примерно в два раза меньше, чем у Солнца. С этим связан и красный цвет звезды.

Непременно обратите внимание на красавицу Капеллу (α Возничего). Считают, что по цвету и температуре она очень похожа на наше Солнце. Эта звезда удалена от нас на расстояние около 45 световых лет, а светит как полторы сотни Солнц. Желтоватый цвет звезды связан, конечно, с температурой ее поверхности. Капелла – большая звезда: в 15 раз превосходит Солнце по размерам и втрое – по массе.

Если температура поверхности звезды значительно превосходит солнечную, то мы видим белое или даже голубое светило. Сравните цвет звезд Арктур, Капелла и Альдебаран (α Тельца) с цветом Веги (α Лиры) и Сириуса (α Большого Пса), и вы уже можете судить о температуре поверхности этих звезд.

Вега и Сириус – две самые яркие звезды нашего неба, хотя по размерам и массе они всего в два-три раза превосходят Солнце. Но это, во-первых, довольно близкие к нам звезды: расстояние до Веги – 27 световых лет, до Сириуса – менее 9 световых лет. Во-вторых, это более горячие, чем Солнце, звезды (температура их поверхности более 10 тысяч градусов).

Если бы на таком расстоянии от нас оказалась звезда Ригель (β Ориона), то… Впрочем, судите сами: Ригель раз в 100 больше Солнца, его масса в 20 раз больше массы Солнца, а светимость этой гигантской звезды превосходит солнечную почти в 80 тысяч раз! Но Ригель находится от нас на расстоянии около 700 световых лет.

Однако не надо думать, что Солнце – одна из самых маленьких и «тусклых» звезд. Да, наше Солнце – звезда-карлик, таких звезд немало. Но есть еще и звезды, которые по своим размерам значительно уступают Солнцу. Они не больше нашей Земли. Это белые карлики. Таков, например, спутник Сириуса. За 50 лет эта звездочка совершает оборот вокруг Сириуса. Похоже на движение планет-гигантов вокруг Солнца. Светимость белого карлика в 10 000 раз меньше, чем светимость Сириуса. Очень слабенькая по блеску звездочка этот спутник Сириуса. Но у него есть своя чрезвычайно примечательная особенность – огромная плотность. Кубический сантиметр вещества этой звезды весит примерно тонну. Чтобы небесное тело размером с Землю обладало такой плотностью, его масса должна быть сравнима с массой Солнца. Еще в начале XX века многие считали существование таких звезд просто невероятным. А теперь выяснилось, что белые карлики – не редкость, это большой класс звезд. Звезды не рождаются белыми карликами, а превращаются в них в конце своего «жизненного пути».

Белым карликом становится не всякая звезда. Похоже, что наше Солнце через миллиарды лет может превратиться в белый карлик.

Звезды, массы которых значительно превосходят массу Солнца, чаще ожидает иная судьба. Такие звезды могут взрываться. Происходит грандиозный космический фейерверк, называемый вспышкой сверхновой звезды. Внешние оболочки взорвавшейся звезды превращаются в расширяющиеся газовые туманности. Астрономы считают, что, например, знаменитая Крабовидная туманность – это остаток вспыхнувшей в 1054 году сверхновой звезды в созвездии Тельца. Внутренние области сверхновой, стремительно сжимаясь, превращаются в крошечную сверхплотную звезду – нейтронную. Радиус нейтронной звезды не превышает 10 километров, а ее плотность в 10 миллионов раз больше, чем плотность белых карликов. Такие звезды-крошки необычайно быстро вращаются вокруг своей оси: один оборот за сотые или даже тысячные доли секунды. Эти звезды обладают сильными магнитными полями, излучают направленные пучки электромагнитных волн. Нейтронные звезды были открыты как «радиомаяки» (пульсары) в конце 70-х годов XX века, хотя их существование теоретики предсказали еще в начале 30-х годов. К сказанному добавим, что нейтронные звезды покрыты твердой и очень горячей «корой», которая способна растрескиваться, и тогда на них происходит что-то вроде «звездотрясения». Словом, нейтронные звезды – удивительнейшие небесные тела. Нам, наверное, стоит порадоваться, что наше Солнце никогда не превратится в такое «небесное чудо».