Сторінка
2

Зорі, їх утворення, розвиток і види

Слід зазначити, що виникнення різних, інколи про­тилежних напрямів у науці при розв'язанні складних фундаментальних проблем і гострих дискусій між їхні­ми прихильниками — цілком нормальне явище. На жаль, гострота полеміки змушує протиборствуючі сторони

повністю відкидати концепції, що протистоять їм. Проте тільки подальші дослідження можуть показати, яка точ­ка зору ближча до істини. І дискусія про шляхи ево­люційних процесів у Всесвіті не є винятком. До того ж не виключено, що в нескінченній різноманітності Все­світу за одних умов формування нових космічних об'єк­тів може відбуватися конденсаційним шляхом, а за інших — бути наслідком розпаду.

Як було вже сказано, основна частина життя переважної більшості зір — це період, коли в їхніх надрах відбувається термоядерна реакція синтезу більш важких елементів з більш легких. На цьому етапі рівновага зорі підтримується рівновагою між тиском розпеченого газу в її надрах, який прагне розширити зорю, і силами тяжіння, що прагнуть її стиснути.

При цьому, якщо термоядерні реакції в надрах зорі чомусь прискорюються^ надходження тепла з її глибин до поверхні перевищує тепловіддачу в світовий простір, то температура в надрах зорі підвищується, тиск газу зростає і зоря починає розширятися. Центральна зона охолоджується, і термоядерна реакція приходить до норми. Навпаки, якщо тепловіддача в навколишній про­стір виявляється вищою, ніж енерговиділення, то зоря починає охолоджуватись, тиск у її надрах падав і сили тяжіння починають стискати зорю. Завдяки цьому на­дра зорі розігріваються, термоядерна реакція приско­рюється і теплова рівновага, а водночас і баланс сил усередині зорі приходять до норми. Отже, зорі — це саморегульовані системи, створені самою природою.

Новий, по суті заключний, період в існуванні зорі настає тоді, коли її основне ядерне паливо — водень повністю вичерпується. У процесі термоядерної реакції в центральній частині зорі утворюється гелієве ядро. Потім це ядро починає стискатися, а зовнішні шари — оболонка зорі — розширятися. Зоря переходить у стадію

червоного гіганта. У її надрах в міру дальшого стискан­ня одні термоядерні реакції заступають інші за участю дедалі важчих елементів. І відбувається це доти, доки не будуть вичерпані всі термоядерні джерела енергії.

Подальша доля вмираючої зорі залежить від її маси. Зорі, маса яких близька до сонячної або трохи переви­щує її, перетворюються у так звані білі карлики, тобто в зорі з радіусами в сотні разів меншими від радіуса Сонця. Густина речовини таких зір набагато перевищує густину сонячної речовини. У кожному кубічному сан­тиметрі простору білих карликів вміщуються десятки й сотні тонн речовини.

Білий карлик — стале утворення. Його рівновага під­тримується, проте, внутрішнім тиском не звичайного, а електронного газу, який утворений великою кількістю вільних електронів. Густина цього газу цілком достатня для того, щоб припинити гравітаційне стискання зорі. В такому ґаві істотно проявляються квантові ефекти, і фізики навивають його «виродженим». З цієї причини і білих карликів нерідко навивають «виродженими зо­рями».

Температура поверхні найбільш гарячих вироджених карликів може досягати 50—100 тис. кельвінів. Під тон­кою атмосферою такої зорі розташована щільна маса, що мав до самого центра однакову температуру. Втрати енергії на випромінювання у білих карликів порівняно невеликі, тому такі зорі охолоджуються надзвичайно повільно.

Типовим прикладом виродженого карлика е супут­ник найяскравішої зорі земного неба — Сіріуса — Сіріус В. До речі, Сіріус В став першим представником класу вироджених зір, виявленим астрономами .

Отже, зорі з масою, що не перевершує 1,4 маси Сон­ця, після вигоряння водню перетворюються на білих карликів. Якщо ж маса зорі, яка завершує свій життє­вий шлях, більша за 1,4 маси Сонця, то стиснення на стадії виродженого карлика не зупиняється, під дією сил тяжіння воно триває далі. Виникає так званий граві­таційний колапс — невтримне падіння речовини зорі до її центра.

На цьому етапі може статися потужний вибух зорі — вже відомий нам спалах наднової. При цьому залишок зорі, що вибухнула, може утворити об'єкт, у надрах якого під дією колосального тиску електрони виявляться «вдрукованими» у протони. Протони перетворяться у нейтрони.

Нейтронна зоря — компактне, надзвичайно щільне тіло діаметром усього близько 15—20 км. Середня гу­стина речовини таких зір досягає дивовижної величи­ни — 10м грамів у кубічному сантиметрі. Це густина ядерної речовини. Нейтронна зоря — це ніби збільшене в багато разів атомне ядро.

Цікаво, що існування нейтронних зір було теоретич­но передбачене ще в довоєнні роки видатним радянським ученим академіком Л. Д. Ландау. Але виявити їх уда­лося тільки в 1967 р. за незвичним імпульсним випро­мінюванням.

З'ясувалося, що генераторами цього випромінюван­ня є нейтронні зорі, які швидко обертаються. Якщо ней­тронна зоря випромінює в радіодіапазоні, то породже­ний нею радіопромінь описуватиме періодичні кола в просторі, наче промінь маяка, що обертається. І кожне проходження такого променя через антену радіотеле­скопа буде зареєстровано як окремий імпульс .

Повернемося, проте, до еволюції вмираючої зорі. У тих випадках, коли маса нейтронного задишка пере­вищує 3—4 маси Сонця, теорія стверджує, що гравіта­ційне стиснення повинне тривати далі. І в результаті колапсу утворюється чорна діра.

Методичні міркування. Тепер відомо кілька космічних об'єктів, які здогадне ототожнюються з чорними дірами подібного типу. Однак повної впевненості в цьому поки що немає, оскільки фізичні явища, пов'язані з «підозрю­ваними» об'єктами, можуть мати й інші пояснення. На думку деяких учених, утворення чорних дір внаслідок вмирання масивних зір, якщо й відбувається, то в уся­кому разі досить рідко.

«Зоря,— пише академік В. Л. Гінзбург,— може закін­чити свій життєвий шлях одним з чотирьох способів: вибухнути до останку, перетворитися у білий карлик або у нейтронну зорю і, нарешті, стати чорною дірою. Мо­жливо, і деякі відомі з літератури розрахунки підкріп­люють це припущення, що кінцевий стан у формі чврної діри досягається лише за рідким збігом умов і пара­метрів» '.

Спалах наднової. Серед явищ, що відбуваються у зо­ряних світах, одним з найграндіозніших є так звані спалахи наднових зір.

Згідно з сучасними теоретичними уявленнями подіб­ні спалахи виникають на завершальному етапі існуван­ня досить масивної зорі при переході від стадії білого карлика до стадії нейтронної зорі чи чорної діри.

У 1758 році французький астроном Шарль Мессье, що займався пошуками комет, виявив у сузір'ї Тельця туманну світну пляму, яку він прийняв за невідому комету. Однак пізніше з'ясувалося, що на відміну од комет, які переміщуються серед зір, ця туманність про­довжує залишатися на одному і тому самому місці. З появою більш потужних телескопів вдалося роздиви­тись її детальніше. Виявилося, що туманність має досить чудернацьку форму, яка чимось нагадує гігантського фантастичного краба з численними клешнями. У зв'язку з цим туманність дістала назву Крабовидної.