Всякий раз, глядя на звёзды, человек невольно задаётся вопросом: «Что же там такое на небесах?» Вся эта красота кажется волшебством, потому что находится вне нашей досягаемости. Возможно, на одной из планет другой солнечной системы очень далеко от нас неведомое существо смотрит на Солнце и задаёт себе тот же вопрос: «Какие тайны скрывает эта звезда?» Как бы мы ни старались, нам никогда не удастся разгадать все загадки космоса, но это не останавливает нас предпринимать новые попытки. Этот список содержит 10 невероятных типов звёзд.
10
Гипергигант
Звезда гипергигант заняла место в данном перечне лишь благодаря её размеру. Действительно для нас трудно представить, насколько огромны эти звёзды, но самая большая NML Cygni имеет радиус в 1650 раз превышающий радиус Солнца, что составляет 7.67 астрономических единиц. Для сравнения: орбита Юпитера находится на расстоянии 5.23 астрономических единиц от Солнца, а Сатурн — на расстоянии 9.53 астрономических единиц. Из-за их огромного размера эти звёзды живут не более нескольких десятков миллионов лет. Ожидается, что гипергигант Betelgeuse, звезда созвездия Orion, станет сверхновой в течение следующих нескольких сотен тысяч лет. Когда это произойдёт, она затмит луну больше, чем на год, и её можно будет видеть даже днём.
9
Гиперскоростная звезда
В отличие от других звёзд этого списка, гиперскоростная звезда, ничем особенным не отличается от других за исключением того, что проносится сквозь пространство с невероятно большой скоростью. Попавшие в центр галактики и выброшенные оттуда силами гравитации, эти звёзды обладают скоростью от одного до двух миллионов миль в час. Все известные гиперскоростые звёзды нашей галактики, обречены улететь из неё и блуждать в темноте остаток жизни.
8
Цефеид
К цефеидам (или переменным звёздам) как правило относят звёзды, имеющие массу в 5-10 раз превышающую массу нашего Солнца, которые растут и уменьшаются через определённые промежутки времени, благодаря чему создаётся впечатление, что они пульсируют. Цефеиды расширяются из-за невероятно высокого давления внутри ядра, но как только они увеличиваются в размере, давление падает, и они снова сжимаются. Этот цикл увеличения и сжатия продолжается на протяжении всего существования цефеидов.
7
Чёрный карлик
Если звезда слишком мала, чтобы стать нейтронной или хотя бы вспыхнуть сверхновой звездой, то она в конце концов превратится в белого карлика — унылую звезду, израсходовавшую всю свою энергию и не испытывающую давление внутри своего ядра. Часто не превосходящие в размерах Землю, белые карлики медленно охлаждаются электромагнитным излучением. За невообразимо долгий период времени белые карлики остывают достаточно, чтобы прекратить излучать свет и тепло, таким образом становясь так называемыми чёрными карликами, почти невидимыми для наблюдателя. Чёрный карлик — конечная стадия эволюции для многих звёзд. Считается, что в настоящее время не существует ни одного чёрного карлика во вселенной, так как требуется слишком много времени, чтобы звезда достигла этой стадии. Например, Солнцу это не грозит как минимум ещё 14.5 миллиардов лет.
6
Оболочечная звезда
Когда люди думают о звезде, они, как правило, представляют себе огромный пылающий шар, плавающий в космосе. Фактически из-за центробежной силы звёзды приобретают немного сплюснутую форму. Для большинства звёзд степень деформации незначительно мала, но некоторые из звёзд, вращающиеся с большой скоростью, обретают форму мяча для регби. Также из-за вращения эти звёзды выбрасывают большие объёмы вещества, создавая оболочку из газа, окружающего их в области экватора. Отсюда оболочечные звёзды получили своё название. На изображении оболочечная звезда Alpha Eridan (Achernar), окружённая полупрозрачной белой массой-оболочкой.
5
Нейтронная звезда
Нейтронная звезда — следующая стадия эволюции сверхновой звезды. Это чрезвычайно маленький и чрезвычайно плотный шар — как вы наверно догадались — из нейтронов. Во много раз более плотные, чем ядро атома, и не превышающие 12-и километров в диаметре, нейтронные звёзды — действительно любопытное явление физики. Из-за высокой плотности нейтронных звёзд любые атомы, контактирующие с поверхностью этих звёзд, мгновенно разрываются. Субатомные частицы распадаются на частицы прежде, чем они могли быть перестроены в нейтроны. Этот процесс сопровождается выбросом огромной энергии. Например, если нейтронная звезда столкнётся с астероидом среднего размера, объем энергии, произведённый гамма-излучением при столкновении, превысит объём, который способно выработать Солнце за всё время своего существования. Поэтому нейтронные звёзды в непосредственной близости от нашей солнечной системы представляют серьёзную угрозу для планеты Земля.
4
Звезда тёмной энергии
Из-за многих проблем, связанных с нашим представлением о чёрных дырах, особенно в отношении квантовой механики, были выдвинуты дополнительные теории для объяснения наших наблюдений. Звезда тёмной энергии — как раз одна из них. Сущность теории заключается в том, что, в результате коллапса массивная звезда не становится чёрной дырой. Вскоре пространство-время, существующее в её пределах, видоизменяется в тёмную материю. По законам квантовой механики эта звезда обладает уникальным свойством: притягивать вещество и энергию вне её горизонта событий, но внутри её действует отрицательная сила тяжести, благодаря которой часть вещества и энергии выбрасывается обратно. Кроме этого, теория гласит, что, как только электрон пройдёт через горизонт событий звезды тёмной энергии, он будет преобразован в позитрон — также известный как антиэлектрон — и выброшен. При столкновении этой античастицы с электроном происходит небольшой взрыв энергии. Считается, что это могло бы объяснить огромное количество радиации в центре галакти, где как предполагают существует супермассивная чёрная дыра.
3
Железная звезда
Звёзды создают более тяжёлые ядра, соединяя более лёгкие в одно целое (ядерный синтез), чтобы в дальнейшем освободить энергию. Чем тяжелее элемент, тем меньше энергии вырабатывается при соединении. Путь преобразования звезды такой: сначала водород превращается в гелий, затем гелий — в углерод, углерод — в кислород, кислород — в неон, неон — в кремний и, наконец, кремний — в железо. Для синтеза железа необходимо больше энергии, чем образуется при этом, поэтому эта стадия является последней. Большинство звёзд погибают, не доходя до стадии преобразования в углерод, а те, которым это удаётся, обречены вскоре вспыхнуть сверхновой звездой. Железная звезда — звезда, полностью состоящая из железа и вырабатывающая энергию. Как это возможно? Квантовое туннелирование — явление, при котором частица переходит барьер, который предположительно она не смогла бы пройти. Например, если вы бросите в стену мяч, он упадёт, ударившись об неё. Но согласно квантовой механике, существует шанс, что мяч пройдёт сквозь стену. Это и назыается квантовым туннелированием.
Для преобразования железа требуется большое количество энергии, к тому же существует препятствие, мешающее преобразованию — энергии нужно больше, чем звезда может выделить. А при квантовом туннелировании железо может преобразоваться, не используя энергию вообще.
Синтез железа путём квантового туннелирования очень маловероятен, кроме того, звезда должна иметь огромную массу, чтобы произошла реакция, и, наконец, железо — довольно редкое вещество в космосе. По этим причинам предполагается, что первые железные звёзды появятся примерно через 1 квингентиллион (единица с 1503 нолями).
2
Квазизвезда
Гипергиганты — самые большие из звёзд — обычно коллапсируют в чёрные дыры, массой превышающие в 10 раз Солнце. Вопрос очевиден: что могло способствовать развитию супермассивных чёрных дыр в центрах галактик? Ни одна звезда не могла быть столь большой, чтоб превратиться в такого монстра. Конечно, можно предположить, что чёрные дыры растут и увеличиваются, поглощая вещество, но вопреки широко распространённому мнению, это довольно длительный процесс. Кроме этого, большинство супермассивных чёрных дыр сформировались в первые два миллиарда лет вселенной, это слишком маленький срок, ни одна чёрная дыра не способна за такой период времени развиться в монстра наподобие тех, что мы видим сегодня. Одна теория утверждает, что первые звёзды (популяции III), состоящие только из гелия и водорода, были крупнее сегодняшних гипергигантов, быстро коллапсировали и преобразовались в чёрные дыры, которые впоследствии соединились в супермассивные чёрные дыры.
Другая теория, которую считают более вероятной, предполагает, что к образованию супермассивных чёрных дыр причастны квазизвёзды. В первый миллиард лет вселенной большие облака гелия и водорода плавали повсюду. Если бы вещество, содержащееся в этих облаках, разрушилось бы достаточно быстро, то оно могло бы образовать звезду с небольшой чёрной дырой в центре — квазизвезду, превосходящую солнце в яркости в миллиард раз. Обычно на этом этапе звезда становится сверхновой, в результате чего оболочка звезды разлетается в космосе. Но если вещество, окружающее звезду достаточно большое и плотное, оно будет противостоять взрыву и понемногу отправляться в чёрную дыру. Таким образом, чёрная дыра будет поглощать оболочку вещества, окружающего звезду, и со временем станет невообразимо большой и очень быстро.
1
Бозонная звезда
Существует два основных вида элементарных частиц: бозоны и фермионы. Самое простое различие между ними в том, что бозонами называются частицы с целыми значениями спина, фермионами — частицы с полуцелыми значениями спина. Все элементарные и сложные частицы такие как электроны, нейтроны и кварки являются фермионами. Бозонами называют частицы, имеющие энергию — фотоны, глюоны. В отличие от фермионов, бесчисленное множество бозонов могут одновременно находиться в одном квантовом состоянии. Можно провести замысловатую аналогию, чтобы лучше понять в чём состоит отличие этих частиц: фермионы похожи на здания, а бозоны на призраки. В определённой точке пространства может существовать лишь одно здание, потому как невозможно, чтобы два здания стояли в одном и том же месте. Но в одном месте могут находиться одновременно тысячи призраков, так как они фактически не существуют (кстати, бозоны имеют массу, но идею, наверно, вы поняли).
