Звёзды — это даже некоторым образом скучно. Шар из водорода с примесью гелия — объект простой. Не до такой степени, как обычно думают. Но простой. Впечатляющие и замысловатые метаморфозы начинаются, когда водород в ядре будет израсходован. Ибо живут все звёзды примерно одинаково. А вот покидают главную последовательность они по-разному, в зависимости от массы. И тут могут происходить события удивительные.
В момент, когда концентрация наработанного в ядре звезды гелия делает невозможным дальнейшее протекание водород-гелиевого цикла, твёрдая сердцевина звезды начинает сжиматься. Поскольку давление излучения больше не «подпирает» коллапсирующее вещество… И здесь важный нюанс. Кажется очевидным, что погасшая звезда должна остывать. Но происходит обратное. Твёрдый «металлический» водород, как и металлический гелий, обладают близкой к нулю теплопроводностью. При сжатии материи под собственным весом потенциальная энергия вещества в гравитационном поле переходит в кинетическую, то есть, тепловую энергию. И эта энергия не уносится излучением, а накапливается в ядре звезды. Температура растёт.
Когда остатки водорода, раскалённого теперь значительно сильнее, чем «при жизни» звезды, выдавливаются из ядра в конвективную зону, реакция синтеза на краткое время возобновляется. Фактически, на границе твёрдого гелиевого ядра и жидкой водородной мании звезды происходит взрыв. При этом, внешние слои вещества выталкиваются наружу, и звезда раздувается в 2.5 раза, превращаясь в яркий субгигант. Ядро же по закону сохранения импульса испытывает дополнительное сжатие – имплозию, благодаря которой температура в центре звезды кратковременно подскакивает до 100 миллионов кельвинов. А этого уже достаточно для начала термоядерных реакций с участием гелия.
Горение гелия в звезде околосолнечной массы прекращается почти сразу, но выделившейся за время гелиевой вспышки энергии хватает, чтобы «поджечь» оставшийся водород во всём объёме звезды. Увеличив светимость в 100 тысяч раз, а радиус в сотни раз, она превращается в красный гигант. После чего, обогащённый гелием и щепоткой более тяжёлых элементов водород, слишком раскалённый, чтобы гравитация ядра могла его удержать, улетучивается. Гелиевое же ядро продолжает сжиматься, конечном счёте превращаясь в крошечный сверхплотный белый карлик. Это будет маленький белый карлик, состоящий из гелия, заключённого в скорлупу из твёрдого водорода. Через несколько миллиардов лет лишённое внутреннего источника энергии тело остынет. И белый карлик станет «чёрным карликом».
…Таков сценарий для звёзд солнечной массы. Но если светило тяжелее 2.5 «солнц» события уже будут развиваться иначе. После гелиевой вспышки такая звезда не выходит из стадии субгиганта, ибо более сильная гравитация препятствует разлёту вещества, а выделившейся энергии оказывается недостаточной для того, чтобы воспламенить возросшую массу водорода конвективной зоны. Расширение быстро сменяется сжатием и горение гелия в ядре «входит в режим». Звезда пульсирует с чётким ритмом. Однозначная связь между периодом пульсации и светимостью позволяет измерять по регулярным жёлтым переменным – цефеидам – галактические дистанции.
Лишь после выгорания гелия в ядре, цефеида, сжавшись в последний раз, вспыхивает по всему объёму, превращается в красный гигант и рассеивается, оставляя после себя имеющий массу около 0.7 солнечной белый карлик с заключённым в гелиевую оболочку ядром из углерода. Но в случае если звезда является двойной (а обычно так оно и есть) тут-то и начинается самое интересное. Дождавшись, когда второй компонент системы войдёт в фазу красного гиганта и станет терять массу, углеродный карлик начинает захватывать и закручивать в аккреционном диске чужое вещество. Гравитация этого тела достаточна, чтобы в падающем на его поверхность водороде вспыхнули термоядерные реакции. В результате звезда оживает и, в зависимости от темпов и регулярности поступления горючего, превращается в «новую», «повторную новую», «карликовую новую».
Наконец, звёзды массой более 8 «солнц» превращаются после угасания по описанному выше сценарию углеродный белый карлик массой от 1.4 солнечных. И вот он, окончательно остыв и перейдя в категорию чёрных карликов, превращается в гигантский алмаз. Хотя и только на время. В последующие 10^1500 лет холодный синтез, – то есть, возможное при данной плотности вещества «тунеллирование» нуклонов из одного ядра в другое, – приведёт к переходу всего вещества в наиболее устойчивое состояние. Алмаз трансформируется в «железную звезду».
Как правило, впрочем, от звезды массой 8-12 «солнц» не остаётся вообще ничего. Давление в недрах тяжелого белого карлика настолько велико, что горение захваченного у другой звезды водорода приводит к «углеродной детонации». Причём, из-за огромной плотности вещества синтез более тяжёлых ядер из углерода происходит по принципу цепной реакции. Превратившись в сверхновую I типа, карлик полностью распыляется, поставляя галактике необходимые для формирования планет кремний и кислород.
красный гигант всё-таки так сильно светимость не увеличивает — этак весь водород выгорит за миллион лет — раз сто может быть, хотя точно не уверен. Кстати помимо новых есть ещё и сверхновые второго типа — как бы новые-переростки, которые уже разрушают звезду, я долгое время думал, что любая звезда массой больше 1,3 солнечных так взорвётся (1,3 видимо взялось откуда-то из области предела масс белого карлика)