Маркус Чаун - Твиты о вселенной
Немезида не была найдена. Во всяком случае, эта теория не может работать, так как действие сил гравитации близлежащих звезд привело бы к флуктуациям орбитального периода.
Однако нельзя исключать того, что давным-давно в звездных яслях, там, где родилось Солнце, у него был брат, украденный затем проходящей мимо звездой.
71. Как звезды работают?
Звезда — это гигантский газовый шар. Он формируется, когда межзвездное облако, в основном из водорода и гелия, начинает сжиматься под собственной тяжестью.
Сжатие продолжается, пока ядро не становится настолько сжатым и горячим, что запускает «ядерный синтез» водорода в гелий. Побочным продуктом является тепло.
Горячий газ выталкивается наружу, препятствуя действию силы тяжести. Шар больше не уменьшается. И теперь это уже не просто газовый шар, а светящийся газовый шар: звезда.
Ключевой факт: ядерный синтез чрезвычайно чувствителен к температуре. Если температура повышается, он усиливается, если снижается — затухает.
Так, если выделение тепла уменьшается, ядро сжимается/нагревается, увеличивая синтез; если выделение тепла увеличивается, ядро расширяется/охлаждается, что приводит к затуханию синтеза.
Следовательно, звезда имеет встроенный естественный термостат. Он держит ее постоянно сбалансированной между сжатием и расширением.
Ничто не вечно. Термоядерные реакции превращают водород в гелий, который, будучи тяжелее, опускается к центру, сжимая и нагревая ядро.
Таким образом, внутреннее строение звезд постепенно меняется. Звезда эволюционирует. И рано или поздно устойчивое равновесие нарушается.
Звезда малой массы, подобная Солнцу, превращается в расточительного красного гиганта, поскольку расходует весь водород. Затем она умирает медленной смертью как исчезающий белый карлик.
Звезда высокой массы эволюционирует в более экстремальных условиях, запуская новые термоядерные реакции, которые достигают ряда новых устойчивых равновесий.
Но гравитация никогда не исчезает. Каждое новое равновесие кратковременно. Звезда может выиграть несколько сражений против силы тяжести. Но она никогда не может выиграть войну.
В конце концов, сила тяжести сожмет ядро в черную дыру или в шар нейтронов. Это приведет к катастрофическому взрыву — появлению «сверхновой звезды».
72. Мы сделаны из звездной пыли?
Кажется, что Вселенная, с ее черными дырами, туманностями и взрывающимися звездами, не связана с нашей жизнью. Ничто не может быть дальше от истины.
Железо в вашей крови, кальций в ваших костях, кислород, заполняющий ваши легкие…. все создано внутри звезд, которые умерли еще до того, как Земля родилась.
Звезды-печи, в которых тяжелые элементы, такие как медь, постепенно собираются из простых природных строительных блоков. Лего из водорода.
Поскольку звезды превращают один элемент в другой, это изменяет их химическую и общую структуру. Их интерьеры изменяются, и они «эволюционируют».
Так, элементы содержат ключ к разгадке тайны звезд, а звезды содержат ключ к разгадке тайны элементов.
Строительство элементов продолжается дальше: в большинстве массивных звезд построение заканчивается железом. Нестабильность заставляет их затем взрываться как сверхновые.
Еще более тяжелые элементы, чем железо, — такие как уран — создаются в ядерных реакциях при адском взрыве самой сверхновой звезды.
При катастрофическом мощнейшем взрыве сверхновой продукты звездной печи уносятся ветром в космос.
Обломки сверхновой звезды смешиваются с газом в межзвездных облаках. Когда звезды застывают из облаков, они оказываются обогащенными более тяжелыми элементами.
У каждого следующего поколения звезд есть более тяжелые элементы. Солнце, как считают, является звездой 3-го поколения — 2-е поколение исчезло до его рождения.
Но в то время как тяжелые элементы строятся внутри звезд легкие элементы, подобные гелию, были произведены в огненном шаре Большого взрыва (в первые 10 минут).
Фактически изобилие гелия во Вселенной — 10 % всех атомов — это то, что предсказывала теория. Поэтому это убедительное свидетельство того, что Вселенная началось именно с него.
Астрологи виноваты не в том, что они сумасшедшие, а в том, что они недостаточно безумные. Мы гораздо сильнее связаны со звездами, чем они когда-либо воображали.
Хотите увидеть небольшую часть звезды? Поднимите свою руку. Вы — звездная пыль, ставшая плотью. Вы буквально были сделаны на небесах.
73. Каковы различия между звездами?
Учитывая, что рецепт звезды так прост — это газовый шар, удерживаемый собственной гравитацией, — удивительно, что звезды так разнообразны.
Некоторые звезды могут жить 10 трлн лет — это в 1000 раз больше, чем текущий возраст Вселенной. Другие звезды взрываются через несколько млн лет.
Масса звезды определяет продолжительность ее жизни. Массивные звезды горячие, поэтому они сжигают свое топливо с головокружительной скоростью. Звезды малой массы едва тлеют.
Некоторые звезды не больше, чем гора Эверест (пульсар Краб). Другие настолько велики, что могут поглотить 10 млрд Солнц (VY Большого Пса).
Если VY Большого Пса поместить вместо Солнца, то оно поглотит все планеты вплоть до орбиты Сатурна, 6-й наиболее удаленной планеты от Солнца.
Некоторые звезды ужасного бело-голубого цвета, другие — желто-белые (как Солнце), а третьи — унылого вишнево-красного цвета, переходящего в черный.
Температура звезды определяет ее цвет. Бело-голубые звезды — супергорячие (некоторые более 100 000 °C); красные звезды — холодные (несколько 1000 °C).
Некоторые звезды имеют постоянную яркость, в то время как яркость других пульсирует, как при взрыве. Нестабильность массивных звезд обусловлена непредсказуемостью ядерных реакций.
Некоторые звезды богаты тяжелыми элементами, подобными железу, в то время как на других их нет. Это может повлиять на структуру/внешний вид, запирая тепло внутри.
Возраст звезды определяет ее структуру. Старейшие звезды сформировались прежде, чем сверхновые обогатили галактики продуктами ядерного синтеза.
У некоторых звезд есть планеты, тогда как другие их не имеют. (Так как по крайней мере 10 % звезд имеют планеты и у каждой их несколько, число планет и звезд может быть одинаковым.)
Чем определяется наличие планет у звезд, пока неясно. Однако похоже, что тяжелые элементы могут быть необходимы для формирования твердых планет.
Учитывая, что существует около 10 000 000 000 000 000 000 звезд во Вселенной, какие другие странности существуют в звездном зоопарке?
74. Почему звезды взрываются?
Большинство звезд, подобных Солнцу, сжигают водород в гелий. Но они никогда не станут достаточно плотными/горячими, чтобы перейти к следующему шагу — сжиганию гелия в углерод.
Таким образом, у большинства звезд, растративших Н-топливо, остается последний тяжелый вздох раздувшегося расточительного красного гиганта, а затем они медленно исчезают, как белые карлики.
У массивных звезд происходит по-другому. После превращения какого-то элемента в более тяжелый они всегда оказываются достаточно плотными/горячими, чтобы перейти к следующему шагу.
Большинство массивных звезд заканчивают свою жизнь «кремниевым горением» — супербыстрым ядерным строительством элементов, что, в конечном счете, преобразует ядро в железное/никелевое.
Ядро из железа/никеля влечет за собой катастрофу. Дальнейшее строительство элементов требует энергии. Оно высасывает, подобно вампиру, тепло из звезды, а не создает энергию.
Неспособность генерировать тепло для противостояния своего газа подавляюще мощной гравитации, пытающейся раздавить его, приводит к тому, что ядро «коллапсирует».
Коллапс останавливается только с формированием «нейтронного ядра» — суперплотного шара нейтронов. Он такой твердый, что сжимающиеся слои звезды буквально отскакивают от него.
Коллапс обращается во взрыв (рождение сверхновой). Нейтрино — субатомные частицы, возникшие при рождении нейтронного ядра, — сдувают оболочку со звезды.
Сверхновая может ненадолго затмить целую галактику из 100 млрд звезд. Это означает, она может быть видна через огромные пространства Вселенной.
