Звезды

Первые выводы о том, что собой представляет звезда, делались по наблюдениям ближайшего к нам светила — Солнца. В начале XX в. окончательно сформировалось представление о звездах как о раскаленных газовых шарах, в недрах которых происходят термоядерные реакции — синтез ядер гелия из ядер водорода. Впоследствии выяснилось, что в звездах рождаются и более тяжелые химические элементы.

Солнце
Солнце

Основными характеристиками звезды являются мощность ее излучения (светимость), масса, радиус, температура и химический состав атмосферы. Зная эти параметры, можно рассчитать возраст светила. Звезды самой высокой светимости обладают наибольшей массой, и наоборот, маломассивные звезды светят очень слабо. Солнце по своим характеристикам занимает среднее положение, среди других звезд ничем особенно не выделяясь. В целом же перечисленные выше параметры изменяются в очень широких пределах и, кроме того, взаимосвязаны.

Жизнь звезды довольно сложна. В течение своей истории она разогревается до очень высоких температур, а старея, остывает до такой степени, что в ее атмосфере начинают образовываться пылинки. Одна и та же звезда может раздуться до грандиозных размеров, сравнимых с размерами орбиты Марса, и сжаться до нескольких десятков километров. Светимость ее возрастает до миллионов светимостей Солнца и падает почти до нуля. Картина эволюции звезды усложняется вращением, иногда очень быстрым, при котором центробежные силы стремятся разорвать звезду. Некоторые светила обладают скоростью вращения на поверхности 500–600 км/с (у Солнца — около 2 км/с).

Даже такая относительно спокойная звезда как Солнце испытывает колебания с различными периодами, на его поверхности происходят вспышки и выбросы вещества. Активность некоторых других звезд несравнимо выше. Иногда на звездах происходят сильные взрывы. Когда взрываются самые массивные звезды, их блеск на короткий срок может превысить блеск всех остальных звезд галактики, вместе взятых.

Различные классы звезд
Различные классы звезд. Солнце относится к классу G

В звездах же большой массы термоядерные реакции протекают с огромной скоростью. Если масса рождающейся звезды превышает 50–70 солнечных масс, то после начала горения термоядерного топлива чрезвычайно интенсивное излучение своим давлением может просто сбросить излишек массы. Через несколько миллионов лет, а может быть и раньше, эти звезды могут взорваться как сверхновые (т. е. взрывающиеся звезды с большой энергией вспышки).

На звездах не обнаружено ни одного неизвестного химического элемента. Наиболее часто в них, как и во всей Вселенной, встречается водород, примерно втрое меньше по массе гелия. Доля остальных, тяжелых элементов невелика (около 2 %), но от их количества во многом зависят и размер, и температура, и светимость звезды.

Расширение светового эха
Расширение светового эха (результат отражения света вспышки объекта от облаков межзвездной пыли) у V838 Единорога

Важную роль в жизни звезды играет ее магнитное поле. С магнитным полем связаны практически все проявления солнечной активности: пятна, вспышки, факелы и др. На звездах, магнитное поле которых значительно сильнее солнечного, эти процессы протекают с большей интенсивностью, однако физические механизмы, обусловливающие активность звезд, до конца еще не изучены. Самые интенсивные магнитные поля встречаются на компактных звездных остатках — белых карликах и особенно нейтронных звездах.

Магнитное поле, генерируемое красным карликом
Магнитное поле, генерируемое красным карликом. Магнитные полюса обозначены желтым и синим

Недозвезды

По современным представлениям, жизненный путь одиночного светила определяется его начальной массой и химическим составом. В телах массой меньше 0,07–0,08 массы Солнца (менее 75 масс Юпитера), но больше 13 масс Юпитера происходят лишь быстротекущие термоядерные реакции с участием дейтерия. Такое тело называют уже не звездой, а коричневым карликом, или субзвездным объектом. Его светимость меньше солнечной в десятки тысяч раз. Температура на поверхности подобных звезд не превышает 2000–3000 °C. Одним из таких тусклых багрово-красных карликов является ближайшая к Солнцу звезда Проксима Центавра (Кентавра).

Проксима Центавра
Проксима Центавра