Кто вы?
Шрифт:
Но нас ведь интересуют дети — планеты — других светил. Обратимся к ночному небу. Вся небесная сфера для удобства ориентировки разбита на 88 участков-созвездий. Они очерчены отрезками прямых линий и напоминают сложные выкройки. Каждое созвездие имеет характерные яркие звезды и свое имя. Каких названий тут только нет! Из одних животных можно было бы создать зоопарк: Дельфин, Дракон, Единорог, Жираф, Летучая Рыба, Пегас, Райская Птица и даже Феникс.
Яркие звезды каждого созвездия обозначаются буквами греческого алфавита, а самые яркие из них имеют свои названия. Так, Полярная звезда есть альфа Малой Медведицы. В созвездии Кита есть получившая сенсационную известность одна из ближайших к нам звезд — тау Кита и т. д. Звезды немного потусклее обозначаются буквами
Наблюдая за звездами, мы увидели бы, что они светятся разным цветом. Так, Сириус, или самая яркая на нашем небе звезда (альфа в созвездии Б. Пса — пишется: альфа Б. Пса), имеет голубовато-белое свечение. Звезда Альдебаран в созвездии Тельца (альфа Тельца) излучает красноватый свет. Желтое свечение наблюдается у ближайшей к нам звезды — альфы Центавра. Солнце тоже дает желтое свечение. Почему же звезды светятся по-разному?
Исследования показали, что ни различия в химическом составе, ни в структуре внешней газовой оболочки не оказывают значительного влияния на видимый цвет. Решающим фактором здесь является температура звезды.
Именно температура определяет, какой участок спектра является доминирующим у той или иной звезды. Так, нагревая кусок железа, мы будем наблюдать сначала красное свечение, затем желтое и наконец доведем его до «белого каления».
По характеру излучаемого спектра звезды разбиты на семь спектральных классов. Запомнить последовательность классов легко, если воспользоваться плодами студенческой смекалки. Их дают первые буквы слов в фразах: «Один битый англичанин финики жевал, как морковь» — для русского алфавита, «Oh be a fine girl, kiss me!» («О, будь хорошей девочкой, поцелуй меня») — для английского алфавита. Эти классы даны в таблице.
Наше Солнце принадлежит к классу G.
Одним из величайших достижений астрономии XX века, которое сравнивают с открытием периодического закона Менделеева, является установление определенных закономерностей между светимостью звезд L и их спектральным классом. Эта зависимость известна под названием диаграммы Герцшпрунга — Рессела.
Оказалось, что 90 процентов всех звезд расположено на этой диаграмме в диагонально идущей полосе. Поэтому ее назвали «главной последовательностью». Основная особенность звезд главной последовательности — приблизительная прямая пропорциональность между температурой и массой звезды и обратная пропорциональность между температурой (или массой) и временем жизни звезды на этой последовательности.
Кроме главной, мы видим на диаграмме ряд других последовательностей (сверхгиганты, красные гиганты, белые карлики). Как следует из диаграммы, наше Солнце находится в центральной части главной последовательности (класс G).
В процессе эволюции звезды совершают сложный путь по диаграмме «спектр — светимость», связанный с коренным изменением их структуры. Но при этом основное время звезда пребывает на главной последовательности, почему ее иногда называют домом, или обителью, звезд. Что творится в этом доме, мы разберем в следующем разделе. А пока, уставший читатель, давай отдохнем. Если сейчас вечер, то погасим в комнате свет. Откроем окно. Полюбуемся звездами. Оценим установленный гигантским трудом факт: весь этот чарующий хаос далеких и близких, слабых и сильных светил собирается на нашей диаграмме в единую могучую реку — главную последовательность. Мы находимся где-то в ее средней части.
Единой
Под действием сил тяготения из возникшего облака вскоре образуется сравнительно плотный непрозрачный газовый шар. Он еще не светится, но под действием тех же сил продолжает сжиматься, его температура повышается и образуется так называемая протозвезда — слабо светящееся тело. Температура протозвезды еще невелика, но уже появляется свечение. Протозвезда находится пока на нашей диаграмме правее главной последовательности. Местоположение определяется ее массой (см. рис. на стр. 22).
Дальнейшее увеличение сжатия приводит к уменьшению диаметра и к еще большему повышению температуры. Звезда передвигается влево к главной последовательности. Когда температура в центре звезды достигает нескольких миллионов градусов, там возникают термоядерные реакции. При некоторой температуре дальнейшее сжатие прекращается, звезда становится стационарной (устойчивой) и оказывается на главной последовательности. На этом заканчивается первый этап эволюции звезды. Время сжатия протозвезды, как обычно пишут астрономы, «сравнительно невелико — порядка нескольких десятков миллионов лет».
Наступает самый любопытный с позиции нашей темы второй этап эволюции. Звезда, пребывая на главной последовательности, сохраняет приблизительно постоянную температуру и светимость, что создает благоприятные условия для возникновения и развития жизни на ее планетах.
По мере выгорания водорода в центре звезды, то есть превращения водорода в гелий, происходит некоторое смещение ее вправо на главной последовательности. Чем больше масса звезды, тем быстрее происходит это выгорание. Второй этап эволюции заканчивается, когда водорода в центральной части остается не более одного процента. Ядро звезды становится гелиевым.
Третий этап. Для звезд с массой, близкой к солнечной, он протекает примерно так. По мере увеличения гелиевого ядра звезды ее радиус и светимость растут. Радиус звезды может увеличиться до десяти раз. Звезда становится красным гигантом, или сверхгигантом. При температуре порядка 30 миллионов градусов весь водород во внутренних частях звезды выгорает. Дальнейшее повышение температуры до 100–140 миллионов градусов приводит к выгоранию гелия, или гелиевой термоядерной реакции (превращение гелия в углерод). Гелиевая стадия выгорания значительно короче водородной во времени. Расширение оболочки приводит к тому, что наружные слои уже не удерживаются силой собственного тяготения звезды и отделяются от нее. Такое явление наблюдается в двух видах: медленное истечение (оболочка «плывет») или быстрое (вспышки новых и сверхновых звезд). При этом ядро не претерпевает заметных изменений и образуется типичный белый карлик (почти не содержащий водорода). Плотность вещества в центре его достигает сотен и тысяч килограммов на кубический сантиметр. Температура снаружи звезды — порядка тысячи градусов, а в центре — порядка миллионов. Наконец, после остывания белый карлик перестает светиться и превращается в черного карлика.
Этот контурный рисунок жизненного пути звезды, конечно, весьма схематичен и варьируется в зависимости от массы и типа звезды. Но он поможет нам при оценке возможной длительности существования цивилизаций.
Знакомство с этой картиной эволюции звезд потрясает. Потрясает дерзкое проникновение человеческого гения в жизнь невообразимо далеких светил. Потрясают методы, позволившие заглянуть на миллиарды лет назад и вперед в судьбы звезд. Потрясают установленные гигантские масштабы времени и пространства наблюдаемого «звездного театра». И мгновенно рождает каскад вопросов: