Кажуть, що зірки гаснуть на світанку і запалюються на вечірній, але вночі, коли наша атмосфера прозора для видимого світла і розсіяні сонячні промені не створюють яскравий блакитний фон, зірки світять так само, як світили нашим предкам мільйони років тому. І все ж зірки не вічні, вони гаснуть по-справжньому.
На небі одночасно видні зірки різного віку: одні запалюються, інші загасають. Найпотужніші живуть всього мільйони років, а зірки малих мас доживають до декількох мільярдів років.
Все визначає їх маса, а отже, гравітація. У надрах зірок відбуваються термоядерні реакції, в результаті підвищується температура і створюється висока газовий тиск. Газовий тиск, борючись з гравітацією, утримує зірку в рівновазі. Коли включаються нові реакції, рівновага порушується: ядро ще більше стискається, ущільнюється і розігрівається, а атмосфера роздувається і повільно остигає. Зірка перетворюється на червоного гіганта.
У зірок з масою порядку маси Сонця (в цій статті будемо розглядати тільки їх) атмосфера, розширюючись, пульсуючи, відривається від ядра і, продовжуючи розширюватися, перетворюється в планетарну туманність. Це ще один невдалий історично сформований термін: планетарні туманності не мають ніякого відношення до планет. Їх сферична структура при спостереженнях в невеликий телескоп нагадувала планетний диск, а походження залишалося загадкою. Академік І.С. Шкловський першим зрозумів, що планетарні туманності і їх ядра - білі карлики - походять від червоних гігантів.
З відносно холодної поверхні червоного гіганта повільно спливає речовина (зоряний вітер). Від розпеченого ядра зірки «дмуть» набагато більш енергійні вітри. Вони наздоганяють роздувається атмосферу з її зоряним вітром, «згрібають» газ, утворюючи навколо ядра більш щільну сферичну оболонку - планетарну туманність.
Так як ядро дуже гаряче, максимум його випромінювання доводиться на ультрафіолет. Атоми оболонки переизлучают отримані енергійні кванти в кванти видимого діапазону і тому планетарні туманності виглядають набагато яскравіше їх ядер. Чим далі від ядра, тим туманність холодніше.
Спектр туманності - безперервний з лініями випромінювання. Внутрішні шари планетарної туманності випромінюють в лініях іонізованих елементів. гелію, вуглецю, кисню, азоту та інших. Особливо виділяються дві зелені лінії небуло. Їх не змогли ототожнити і приписали неіснуючому хімічному елементу, нібито властивому туманностям, небуло. Виявилося, що це заборонені лінії двічі іонізованого кисню, які з'являються тільки в умовах дуже розрідженого газу; такі умови виникають в туманностях, в тому числі і в планетарних.
Далі від ядра газ стає нейтральним, ще далі - утворюються молекули. Їх лінії в спектрах планетарних туманностей можна спостерігати за допомогою наземних радіоітелескопов. Ще далі, де значно холодніше, молекули об'єднуються в пилинки. Це показали спостереження в інфрачервоній області спектра, що проводяться на космічних апаратах. Планетарні туманності - один з основних постачальників пилу в міжзоряне середовище.
Планетарні туманності повільно розширюються зі швидкістю всього в десятки кілометрів в секунду і поступово, за десятки тисяч років, розсіюються в міжзоряному просторі.
Ядро планетарної туманності - білий карлик - ядро колишньої зірки, в якому припинилися ядерні реакції. Його температура - десятки мільйонів К, щільність досягла мільйона тонн в кубічному сантиметрі, так як воно стислося до розмірів Землі. При таких умовах речовина ядра перетворюється в вироджену електронно-іонну плазму.
Чим більше маса білого карлика, тим сильніше його гравітаційне стиснення, тому чим більше маса, тим менше розмір. Чим менше розмір білого карлика, тим більше його щільність, іони тісніше підходять один до одного. Чим більше щільність, тим більше, відповідно до принципу Паулі, середня енергія електронів і відповідно їх середні швидкості. Тиск, що створюється електронами вироженія газу, протистоїть гравітаційного стиску, зірка на багато років набуває стійкість. Навіть не охолоджувався білий карлик не стискується, так як швидкості електронів тепер не залежать від температури. а залежать тільки від щільності речовини.
Маса зірки «втиснута» в розмір невеликої планети. Тому сила тяжіння на її поверхні дуже велика. Цією обставиною визначаються особливості спектрів білих карликів. В їх спектрах спостерігаються лінії водню і гелію - елементів, які давно вигоріли в цих зірках. Виявляється, білі карлики натягують на себе речовину з міжзоряного середовища. Крім того, лінії спектра зміщені в довгохвильову сторону - «гравітаційний червоний зсув» - випромінюються кванти, вириваючись з потужного гравітаційного поля, втрачають частину своєї енергії.
Випромінювання білих карликів навіть при дуже високій температурі поверхні в тисячі разів менше випромінювання Сонця через їх невеликих розмірів. Випромінюючи накопичену в ядрі зірки енергію, білі карлики продовжують існувати ще багато мільярдів років. Поступово остигаючи, вони стають жовтими, червоними, чорними. Їх температура наближається до температури навколишнього середовища, приблизно 10 К, тому в оптичному діапазоні вони перестають випромінювати.
Видатний індійський вчений, лауреат Нобелівської премії, Чандрасекар визначив верхню межу маси, при якій білі карлики залишаються стійкими - 1.46 мас Сонця. Інший Нобелівський лауреат, Л.Д. Ландау, обґрунтував цей висновок на основі фізики надщільних тел.
При бо льшіх масах зоряних ядер швидкості електронів наближаються до швидкості світла. У нових фізичних умовах білі карлики не в состянии протистояти силам гравітації, які стискають їх до розмірів всього в десятки кілометрів. Вони перетворюються в недоступні для оптичних спостережень нейтронні зірки. Для нейтронних зірок існує своя межа маси, здатної протистояти гравітації.
А якщо маса перевищує і цю межу, то гравітація перестає «гратися», створюючи протидіють їй самій сили, і перетворює колишню зірку в чорну діру.
Невидимі залишки зірок, у яких маса зосереджена в маленькому обсязі, мають величезний градієнтом гравітаційного поля. Прискорення вільного падіння у білих карликів - близько тисяч кілометрів в секунду за секунду! У нейтронних зірок - ще набагато більше. Вони становлять велику небезпеку для майбутніх космічних кораблів: можуть затягнути, а як вирватися? Поки уявити це неможливо.
Найголовніша для нас зірка - Сонце. Від Сонця реально залежить життя людства. Здавалося б, ми повинні цікавитися всім, що відбувається з Сонцем. Але ось факти:
Кожен четвертий росіянин вважає, що "Сонце обертається навколо Землі". а не навпаки. Соціологи протягом декількох років задають росіянам це питання, і щоразу значна частина населення демонструє прихильність альтернативного погляду на устрій світу.
«Це соціологічне факт, який ми встановили, потім перевірили ще раз і знову підтвердили», - повідомив глава ВЦВГД і зізнався, що був вражений відповіддю частини росіян на це питання - інші соціологічні дані його настільки не вражали.
Про всяк випадок повідомляємо:
Насправді Земля обертається навколо Сонця і робить повний оборот за 1 рік.