какие звезды живут дольше всех
Сколько живут звёзды?
Космос
Продолжительности жизни звёзд мы можем, пожалуй, лишь позавидовать, ведь это долгие миллионы и миллиарды лет! Она зависит от их размера, спектрального класса и других характеристик, а сам жизненный путь любого светила – невероятно сложный и долгий процесс, одно из глобальных явлений космического масштаба. Полностью проследить за всеми стадиями мы не можем, так как человеческая жизнь – это лишь мгновение по сравнению с долголетием звёзд.
Звёзды рождаются, точно птенцы в гнёздах, правда, «гнёздами» являются гигантские звёздные колыбели – это огромные облака газа и пыли, внутри которых и появляются первые молекулы, поэтому их ещё называют менее поэтичным названием – молекулярные облака. Тем не менее, название «колыбель звёзд» замечательно передаёт суть всего процесса. Где-то внутри облака благодаря гравитации образуется центр тяжести, куда и стекается всё вещество облака, и, «поддаваясь соблазну гравитации», вещество начинает друг к другу притягиваться. С течением времени образуется уравновешенное сферическое ядро, которое продолжает нагреваться – так образуется зародыш – протозвезда.
Протозвезда в представлении художника
Из-за увеличивающейся плотности вещества газопылевой диск начинает быстрее вращаться вокруг молодого звёздного «сердца», в результате чего частицы сталкиваются на большей скорости, и температура продолжает расти. Когда температура доходит до отметки в 1 000 000 С, в самом центре протозвезды начинается первая в её жизни термоядерная реакция, которую можно сравнить с первым ударом сердца. Два ядра атомов водорода сливаются, образуя ядро гелия. Эта реакция начинает идти по цепочке и охватывает постепенно всю звезду. Пока реакция добирается из самих недр до поверхности, увеличивается светимость протозвезды, и как только она достигает «финиша», если «зародыш» набрал достаточно массы для долгого поддержания термоядерных реакций, звезда становится полноценным молодым светилом. Кстати, прямое наблюдение «звёздного эмбриона» невозможно из-за окутывающих его газопылевых облаков, поэтому процесс формирования новой звезды носит удивительный сакральный характер.
Гигантские молекулярные облака
Будущее звезды зависит от того, сколько массы она успела набрать в процессе рождения. Так, если вещества не хватает для поддержания термоядерных реакций, то во Вселенной остаётся объект, являющийся предметом споров для учёных – это коричневый карлик, «полукровка»: не планета и не звезда. Эти карлики разогреваются максимум до 2 300 С, но из-за неспособности поддерживать термоядерные реакции в своих недрах они обречены на долгое остывание и угасание. Через несколько сотен миллионов лет они остынут, перестанут испускать слабый свой свет и станут одинокими и неприкаянными холодными странниками на просторах Вселенной. Одни астрономы считают, что коричневые карлики – это звёзды, а другие считают их планетами – гигантами и называют их горячими Юпитерами. Как звезда, такой объект будет жить, пока не перестанет излучать свет и слабое тепло, оставшееся в нём ещё с момента зарождения. Как планета – странник, коричневый карлик будет жить вечно, пока, например, не попадётся «на обед» чёрной дыре.
Коричневый карлик в представлении художника
Во Вселенной нет ещё ни одного красного карлика, который бы закончил своё существование со времён Большого взрыва. Красные карлики – это маленькие звёзды после коричневых карликов. Этим объектам хватило массы для запуска термоядерных реакций, но из-за своих размеров эти звёзды не торопятся излучать свет, иногда их в шутку называют «жадными»: порой эти звёзды излучают света в десятки тысяч раз меньше Солнца, из-за чего их невозможно увидеть невооружённым глазом. Слабые они, или нет – это решать вам, ведь красные карлики являются истинными долгожителями во Вселенной! Как часто мы слышим советы о том, что не нужно нервничать, растрачивать попусту свою энергию, и красные карлики в этом деле – образцы для подражания! Согласно подсчётам учёных, они будут жить ещё десятки триллионов лет и умрут, медленно и спокойно погрузившись в сон – просто постепенно погаснут без «предсмертной агонии» и станут почти невидимыми. Максимальная температура красных карликов – 3 500 С.
Красный карлик в представлении художника
Есть в космосе и другие долгожители – оранжевые карлики. Они больше красных карликов и горячее их: максимальная температура подобных объектов – около 5 000 С, и ни один оранжевый карлик за всю историю существования Вселенной тоже ещё не погиб и даже не сошёл с основного цикла своего жизненного пути – с главной последовательности. Они поактивнее красных карликов: так, их масса может достигать 0,8 массы солнечной, а светимость – от 0,1 до 0,6 солнечной. Как видно, оранжевые карлики тоже не торопятся делиться светом и теплом, но, поскольку они «поживее», то и продолжительность их жизни уже меньше – от 15 до 30 миллиардов лет. В конце жизни, когда они израсходуют запасы своего ядерного топлива, у них начнётся «предсмертная агония»: произойдёт запуск гелиевых термоядерных реакций, затем углеродных, и каждый раз это будет приводить к значительным трансформациям звезды. Звезда будет расширяться в сотни раз, краснеть, а потом снова начнёт сжиматься, и вместе с этим светимость тоже начнёт «скакать».
В конце этого процесса «отмучившаяся» звезда сбросит внешние оболочки, образовав красивую планетарную туманность, а в её центре остается лишь сердце погибшей звезды – её обнаженное ядро в виде белого карлика с массой приблизительно в половину солнечной и радиусом, примерно равным радиусу Земли. Миллиарды лет этот белый карлик будет постепенно остывать, а потом почернеет, как уголь. Оранжевые карлики представляют большой интерес для науки, ведь это относительно стабильные и спокойные звёзды, рядом с которыми может зародиться жизнь.
Будущее Земли, когда Солнце станет красным гигантом. Картина Боба Эгглтона
Та же судьба ждёт и жёлтых карликов по типу нашего Солнца. Соответственно, они ещё горячее и больше в размерах, и жизнь их будет ещё короче – около 10 миллиардов лет. Температура таких звёзд – около 6 000 С. От них недалеко ушли и жёлто-белые карлики, которые в 1,5 – 2 раза больше Солнца, и их температура колеблется от 6 000 С до 7 500 С. Их продолжительность жизни составляет примерно 7-8 миллиардов лет, а старость и финал им уготован такой же, как оранжевым и жёлтым карликам. Но каков же, кстати, размер красного гиганта? Ведь Солнце ждёт та же участь! Солнце прожило примерно 4,5 – 5 млрд лет и проживёт ещё столько же, а на стадии красного гиганта оно увеличится настолько, что поглотит собой Меркурий, Венеру и, возможно, Землю.
Фотография Солнца Обсерватории солнечной динамики SDO, NASA
А вот звёздам-гигантам уже не позавидуешь! Эти сияющие бело-голубые создания имеют радиусы от 10 до 100 солнечных радиусов. Впечатляет, правда? Но жить им, увы, суждено по меркам Вселенной очень мало. Так, у голубых редких сверхгигантов температура может варьироваться от 20 000 С до 50 000 С, а светимость превышать солнечную в 250 000 раз!
Но живут они всего 10 миллионов лет. Они взрываются сверхновыми, а после их гибели остаются величественная туманность из выброшенного вещества и их ядра – у самых массивных звёзд оно коллапсирует и становится чёрной дырой, а у менее массивных – нейтронной звездой. Нейтронная звезда — очень быстро вращающееся тело, оставшееся после взрыва сверхновой звезды. При диаметре 20 километров это тело имеет массу сравнимую с солнечной, один грамм нейтронной звезды весил бы в земных условиях более 500 миллионов тонн! Трудно сказать, сколько проживёт это «чудо», ну а чёрные дыры будут питаться всем, что попадется у них на пути, и разрастаться дальше! Удивительно, но как будто они мстят за свою короткую жизнь, и поневоле подумаешь: звезда, уставшая светить другим, становится чёрной дырой…
Какой звездный тип живет дольше всех?
У какого типа звезд самая короткая продолжительность жизни?
Почему красные карлики живут так долго?
Какой тип звезд будет иметь более длинную стадию главной последовательности и, следовательно, прожить дольше всех?
Звезды M-типа (красные карлики) живут дольше всех, потому что они очень медленно потребляют свое топливо. Статистика типа O и B исчерпывает свое топливо и покидает основную последовательность всего за несколько миллионов лет.
Какие звезды умирают быстрее всего?
Как правило, чем массивнее звезда, тем быстрее она сжигает запас топлива и тем короче ее жизнь. Самые массивные звезды могут сгореть и взорваться в виде сверхновой всего через несколько миллионов лет термоядерного синтеза. С другой стороны, звезда с массой, подобной Солнцу, может продолжать синтез водорода в течение примерно 10 миллиардов лет.
Какая звезда самая старая?
Живут ли большие звезды дольше?
1) Чем больше звезда, тем дольше она проживет. 2) Чем меньше звезда, тем дольше она проживет. … У меньшей звезды меньше топлива, но скорость ее синтеза не такая высокая. Следовательно, звезды меньшего размера живут дольше, чем звезды большего размера, потому что скорость их расхода топлива не такая высокая.
Умер ли когда-нибудь красный карлик?
Может ли жизнь существовать вокруг красного карлика?
Ученые, написавшие телепрограмму «Аурелия», считали, что жизнь может выжить на суше, несмотря на вспыхнувший красный карлик. Как только жизнь достигла суши, небольшое количество ультрафиолета, производимого тихим красным карликом, означает, что жизнь может процветать без озонового слоя и, следовательно, никогда не будет нуждаться в производстве кислорода.
Что происходит с красными карликами, когда они умирают?
Почему большинство звезд не обязательно умирают?
Почему большинство звезд не обязательно умирают в то время, которое мы обычно ожидаем? … Результат столкновения двух более мелких и старых звезд.
От чего зависит, как долго живет звезда?
Общая продолжительность жизни звезды определяется ее массой. Поскольку звезды тратят примерно 90% своей жизни на сжигание водорода в гелий на главной последовательности (ГП), их «время жизни на главной последовательности» также определяется их массой.
Что осталось от такой звезды, как наше Солнце?
Сколько звезд умирает каждый день?
По нашим оценкам, количество галактик в наблюдаемой Вселенной составляет около 100 миллиардов, поэтому каждый год рождается и умирает около 100 миллиардов звезд, что соответствует примерно 275 миллионам в день во всей наблюдаемой Вселенной.
Как может умереть звезда?
Некоторые типы звезд истекают титаническими взрывами, называемыми сверхновыми. Когда звезда, подобная Солнцу, умирает, она выбрасывает свои внешние слои в космос, оставляя свое горячее плотное ядро охлаждаться в течение эонов. … Сверхновая может сиять так же ярко, как целая галактика из миллиардов «нормальных» звезд.
10 рекордсменов среди звезд
Перефразируя высказывание известного классика, можно сказать, что все счастливые звезды похожа одна на другую, а у самых невероятных из них и проблемы своеобразные. Вселенная полна звезд. Но даже среди всего этого неописуемого разнообразия встречаются образцы, достойные внимания.
Звезды-долгожители
Самые старые звезды
Самая старая из наблюдаемых звезд — это SMSS J031300.36-670839.3. О ее открытии сообщили в феврале 2014 года. Ее возраст оценивается в 13,6 миллиарда лет, и это все еще не одна из первых звезд. Такие звезды еще не обнаружены, но они точно могут быть. Красные карлики, как мы отмечали, живут триллионы лет, однако их весьма сложно обнаружить. В любом случае, даже если такие звезды и есть, искать их — как иголку в стоге сена.
Самые тусклые звезды
Если мы ограничимся звездами, которые все еще в процессе синтеза, то самая низкая светимость — у красных карликов. Самой холодной звездой с самой низкой светимостью в настоящее время является красный карлик 2MASS J0523-1403. Чуть меньше света — и мы попадем в царство коричневых карликов, которые уже не являются звездами.
Еще могут быть остатки звезд: белые карлики, нейтронные звезды и черные дыры. Насколько тусклыми они могут быть? Белые карлики чуть светлее, но остывают в течение долгого времени. Через определенное время они превращаются в холодные куски угля, практически не излучающие свет — становятся «черными карликами». Чтобы остыть, белым карликам нужно очень много времени, поэтому их пока просто нет.
Астрофизики пока не знают, что происходит с веществом нейтронных звезд, когда они остывают. Наблюдая за сверхновыми в других галактиках, они могут предположить, что в нашей галактике должно было сформироваться несколько сотен миллионов нейтронных звезд, однако пока была зафиксирована лишь малая часть от этого числа. Остальные должны были остыть настолько, что стали попросту невидимыми.
А что насчет черных дыр в глубоком межгалактическом пространстве, на орбите которых ничего нет? Они все еще выделяют немного излучения, известного как излучение Хокинга, но его не так много. Такие одинокие черные дыры, наверное, светятся меньше, чем остатки звезд. Существуют ли они? Возможно.
Самые яркие звезды
Самой яркой на сегодняшний день звездой (и самой массивной) считается светило R136a1. О ее открытии было объявлено в 2010 году. Это звезда Вольфа-Райе со светимостью примерно в 8 700 000 солнечной и массой в 265 раз большей, чем наша родная звезда. Когда-то ее масса составляла 320 солнечных.
R136a1 фактически является частью плотного скопления звезд под названием R136. По словам Пола Кроутера, одного из первооткрывателей, «планетам нужно больше времени для формирования, чем такой звезде — жить и умереть. Даже если бы там были планеты, никаких астрономов на них не было бы, потому что ночное небо было таким же ярким, как и дневное».
Самые крупные звезды
Наиболее известные красные сверхгиганты — это Альфа Антареса и Бетельгейзе, однако и они довольно малы по сравнению с самыми крупными. Найти самый большой красный сверхгигант — весьма бесплодная затея, потому что точные размеры таких звезд весьма трудно оценить наверняка. Самые крупные должны быть в 1500 раза шире Солнца, а может и больше.
Звезды с самыми яркими взрывами
Что вызывает взрывы гамма-лучей? Догадок масса. Сегодня большинство предположений сводится к взрывам массивных звезд (сверхновых или гиперновых) в процессе превращения в нейтронные звезды или черные дыры. Некоторые гамма-всплески вызваны магнетарами, своего рода нейтронными звездами с очень сильным магнитным полем. Другие гамма-всплески могут быть результатом слияния двух нейтронных звезд в одну или падения звезды в черную дыру.
Самые крутые бывшие звезды
Черная дыра — это то, что образуется, когда гравитация звезды достаточно сильная, чтобы преодолеть все другие силы и заставить звезду коллапсировать саму в себя до точки сингулярности. С ненулевой массой, но нулевым объемом такая точка в теории будет обладать бесконечной плотностью. Однако бесконечности в нашем мире встречаются редко, поэтому у нас просто нет хорошего объяснения тому, что происходит в центре черной дыры.
Черные дыры могут быть чрезвычайно массивными. Черные дыры, обнаруженные в центрах отдельных галактик, могут быть в десятки миллиардов солнечных масс. Более того, материя на орбите сверхмассивных черных дыр может быть очень яркой, ярче всех звезд галактик. Вблизи черной дыры могут быть также мощные джеты, движущиеся почти со скоростью света.
Самые быстродвижущиеся звезды
Были обнаружены и другие стремительные звезды. Они известны как гиперзвуковые звезды (hypervelocity stars), или сверхбыстрые звезды. По состоянию на середину 2014 года было обнаружено 20 таких звезд. Большинство из них, похоже, приходит из центра галактики. Согласно одной из гипотез, пара тесно связанных звезд (бинарная система) прошла рядом с черной дырой в центре галактики, одна звезда была захвачена черной дырой, а другая — выброшена с высокой скоростью.
Есть звезды, которые движутся еще быстрее. На самом деле, говоря в общем, чем дальше звезда от нашей галактики, тем быстрее она удаляется от нас. Это связано с расширением Вселенной, а не движением звезды в космосе.
Самые переменные звезды
Сегодня у нас есть хорошее понимание того, что происходит с катаклизмическими переменными звездами. Они представляют собой бинарные системы, в которых одна звезда — обычная, а другая представляет собой белый карлик. Материя обычной звезды падает на аккреционный диск, который вращается вокруг белого карлика. После того как масса диска будет достаточно высокой, начинается синтез, в результате чего наблюдается увеличение яркости. Постепенно синтез иссякает и процесс начинается снова. Иногда белый карлик разрушается. Вариантов развития хватает.
Самые необычные звезды
Как, например, объекты Торна-Житков. Названы они в честь физиков Кипа Торна и Анны Житков, которые впервые предположили их существование. Их идея заключалась в том, что нейтронная звезда может стать ядром красного гиганта или сверхгиганта. Идея невероятная, но… такой объект недавно был обнаружен.
Иногда две большие желтые звезды кружат настолько близко друг к другу, что независимо от материи, которая находится между ними, похожи на гигантский космический арахис. Известны только две такие системы.
Звезда Пшибыльского иногда приводится как пример необычной звезды, потому что ее звездный свет отличается от света любой другой звезды. Астрономы измеряют интенсивность каждой длины волны, чтобы выяснить, из чего состоит звезда. Обычно это не вызывает затруднений, однако ученые до сих пор пытаются понять спектр звезды Пшибыльского.
Время жизни звезд
Звезда Вега, снимок ESO
Время жизни звезд состоит из нескольких этапов, проходя через которые миллионы и миллиарды лет светила неуклонно стремятся к неизбежному финалу, превращаясь в яркие вспышки сверхновых или в угрюмый мрак черных дыр.
Общая информация
Время жизни звезды любого типа – невероятно долгий и сложный процесс, сопровождаемый явлениями космического масштаба. Многогранность его просто невозможно полностью проследить и изучить, даже используя весь арсенал современной науки. Но на основании тех уникальных знаний, накопленных и обработанных за весь период существования земной астрономии, нам становятся доступными целые пласты ценнейшей информации. Это позволяет связать последовательность эпизодов из жизненного цикла светил в относительно стройные теории и смоделировать их развитие. Что же это за этапы?
Жизненный цикл звезд
Не пропустите наглядное интерактивное приложение «Жизненный цикл звезд»!
Эпизод I. Протозвезды
Протопланетный диск, окружающий молодую солнечную систему в туманности Ориона
Жизненный путь звезд, как и всех объектов макромира и микрокосма, начинается с рождения. Это событие берет свое начало в формировании невероятно огромного облака, внутри которого появляются первые молекулы, поэтому образование называется молекулярным. Иногда употребляется еще и другой термин, непосредственно раскрывающий суть процесса, – колыбель звезд.
Только когда в таком облаке, в силу непреодолимых обстоятельств, происходит чрезвычайно быстрое сжатие составляющих его частиц, имеющих массу, т. е. гравитационный коллапс, начинает формироваться будущая звезда. Причиной этому является выплеск энергии гравитации, часть которой сжимает молекулы газа и разогревает материнское облако. Затем прозрачность образования постепенно начинает пропадать, что способствует еще большему нагреванию и возрастанию давления в его центре. Заключительным эпизодом в протозвездной фазе является аккреция падающего на ядро вещества, в ходе чего происходит рост зарождающегося светила, и оно становится видимым, после того, как давление испускаемого света буквально сметает всю пыль на окраины.
Найди протозвезды в туманности Ориона!
Эта огромная панорама туманности Ориона получена из снимков телескопа Хаббл. Данная туманность одна из самых больших и близких к нам колыбелей звезд. Попробуйте найти в этой туманности протозвезды, благо разрешение этой панорамы позволяет это сделать.
Эпизод II. Молодые звезды
Фомальгаут, изображение из каталога DSS. Вокруг этой звезды еще остался протопланетный диск.
Следующим этапом или циклом жизни звезды является период ее космического детства, который, в свою очередь, делится на три стадии: молодые светила малой ( Эпизод III. Расцвет жизненного пути звезды
Солнце снятое в линии H альфа. Наше звезда в самом расцвете сил.
В середине своей жизни космические светила могут обладать самыми разнообразными цветами, массой и габаритами. Цветовая палитра варьируется от голубоватых оттенков до красных, а их масса может быть значительно меньше солнечной, либо превышать ее более чем в триста раз. Главная последовательность жизненного цикла звезд длится около десяти миллиардов лет. После чего в ядре космического тела заканчивается водород. Этот момент принято считать переходом жизни объекта на следующий этап. По причине истощения водородных ресурсов в ядре останавливаются термоядерные реакции. Однако в период вновь начавшегося сжатия звезды начинается коллапс, который приводит к возникновению термоядерных реакций уже с участием гелия. Этот процесс стимулирует просто невероятное по масштабам расширение звезды. И теперь она считается красным гигантом.
Эпизод IV. Конец существования звезд и их гибель
Диск звезды Бетельгейзе, снимок телескопа Хаббл
Старые светила, как и их юные собратья, делятся на несколько видов: с малой массой, средних размеров, сверхмассивные звезды, белые карлики, нейтронные и черные дыры. Что касается объектов с небольшой массой, то до сих пор нельзя точно утверждать какие именно процессы с ними происходят на последних стадиях существования. Все подобные явления гипотетически описаны при помощи компьютерного моделирования, а не на основании тщательных наблюдений за ними. После окончательного выгорания углерода и кислорода происходит увеличение атмосферной оболочки звезды и быстрая потеря ею газовой составляющей. В финале своего эволюционного пути светила многократно сжимаются, а их плотность наоборот значительно возрастает. Такую звезду принято считать белым карликом. Затем в ее жизненной фазе следует период красного сверхгиганта. Последним в цикле существования звезды является ее превращение, в результате очень сильного сжатия, в нейтронную звезду. Однако не все подобные космические тела становятся таковыми. Некоторые, чаще всего наиболее крупные по параметрам (больше 20-30 масс Солнца), переходят в разряд черных дыр в результате коллапса.
Интересные факты из жизненных циклов звезд
Жизненный цикл звезд
Одним из самых своеобразных и примечательных сведений из звездной жизни космоса является то, что подавляющее большинство светил в нашей Вселенной находятся на стадии красных карликов. Такие объекты обладают массой значительно меньшей, чем у Солнца.
Довольно интересно также и то, что магнитное притяжение нейтронных звезд в миллиарды раз выше аналогичного излучения земного светила.
Влияние массы на звезду
Путь звезды в зависимости от массы
Еще одним не менее занимательным фактом можно назвать продолжительность существования самых огромных из известных типов звезд. В силу того, что их масса способна в сотни раз превышать солнечную, выделение ими энергии тоже многократно больше, иногда даже в миллионы раз. Следовательно, период их жизни длится гораздо меньше. В некоторых случаях их существование укладывается всего в несколько миллионов лет, против миллиардов лет жизни звезд с небольшой массой.
Интересным фактом также является противоположность черных дыр белым карликам. Примечательно то, что первые возникают из самых гигантских по массе звезд, а вторые, наоборот, из наименьших.
Во Вселенной существует огромное количество уникальных явлений, о которых можно говорить бесконечно, ведь космос крайне слабо изучен и исследован. Все человеческие знания о том, сколько лет живут звезды, их жизненных циклах, которыми обладает современная наука, в основном получены из наблюдений и теоретических расчетов. Такие малоизученные явления и объекты дают почву для постоянной работы тысячам исследователей и ученых: астрономов, физиков, математиков, химиков. Благодаря их непрерывному труду, эти знания постоянно накапливаются, дополняются и изменяются, становясь, таким образом, более точными, достоверными и всеобъемлющими.
Похожие статьи
Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!