Эволюция и превращения звёзд

С точки зрения данных современной физики и астрофизики, любая звезда, в том числе и наше Солнце, проходит несколько стадий своей эволюции. Характер этих стадий зависит от начальной массы звезд. Солнце — это рядовая звезда, принадлежащая к спектральному классу желтых звезд с температурой около 6 тыс. градусов по Цельсию. В недрах Солнца температура достигает нескольких миллионов градусов, а давление — миллионов атмосфер. В этих условиях протекают процессы термоядерного синтеза, в ходе которого водород превращается в гелий. Излучаемая из недр Солнца энергия — результат такого синтеза. На этом «горючем» Солнце существует уже более 5 млрд лет и будет существовать примерно еще 10 млрд лет.

За это время в его центре будет постепенно выгорать водород и накапливаться ядра атома гелия. Затем наступит момент, когда начнется сжатие центральной области Солнца, резко возрастут давление и температура, в результате чего станет возможным новый тип ядерных реакций — превращение гелия в углерод. В этот момент значительно возросшее излучение из недр Солнца станет как бы распирать его оболочку, и, распухая, Солнце превратится в красный гигант с температурой поверхностных слоев около 3—4 тыс. градусов и размерами, превышающими расстояние от Солнца до Земли.

Далее, со временем произойдет сброс и остывание водородной оболочки, возникнет газовопылевая туманность, в центре которой окажется небольшая плотная звезда — белый карлик — с температурой поверхности в десятки тысяч градусов. Постепенно остывая, она превратится в красный карлик, а затем в «черный» карлик — мертвую холодную звезду с очень большой плотностью, в миллионы раз превышающей плотность воды, и размерами меньшими, чем размеры земного шара.

Большинство звезд проходит эту цепь превращений. Причем, если начальная масса звезды значительно больше солнечной, она может закончить свою эволюцию взрывом сверхновой и образованием остатка, в котором большая плотность вещества приведет к резкому возрастанию поля тяготения. При массе остатка, сравнимой с солнечной, возможно такое возрастание плотности под действием поля тяготения, при котором электроны будут вдавлены в протоны и возникнет очень маленькая звезда, всего в несколько десятков километров в диаметре, состоящая из нейтронов.

Плотность вещества нейтронной звезды будет сравнима с плотностью атомного ядра. Такие звезды уже обнаружены (это так называемые пульсары). Если же в процессе взрывных сбрасываний вещества и исчерпания термоядерного горючего масса остатка звезды окажется более 2,5 солнечной массы, то ее дальнейшее уплотнение и возрастание вследствие этого поля тяготения могут привести к гравитационному коллапсированию звезды и образованию так называемой черной дыры.

Вещество такой звезды будет падать к центру с возрастающей скоростью, но не превышающей скорость света. При околосветовых скоростях падения согласно теории относительности происходит замедление времени. Поэтому для внешнего наблюдателя время падения вещества к центру черной дыры будет постоянно увеличиваться по мере возрастания скорости падения, что обеспечивает стабильность черных дыр.

Все эти экзотические превращения звезд являются примером развития в рамках уже сформировавшегося уровня организации материи в неживой природе.

 286