Життя та смерть зірок - Sciences et Avenir
Чим вони масивніші та енергійніші, тим крихкіші. Настає день, коли їх хиткий баланс руйнується, вражаючим полум’ям .
Зірки також в кінцевому підсумку вмирають, і як це не парадоксально, чим вони масивніші та енергійніші, тим вони більш крихкі.
Як і ми, зірки смертельні. Але сценарій їх смерті вписаний безпосередньо в їх масу. Оскільки чим вище температура, тим більша температура і тиск у центрі зірки, і швидші реакції термоядерного синтезу, поки у зірки не закінчиться «паливо». Тому ми повинні розрізняти два типи зоряних популяцій. Найлегші, червоні та менш енергійні зірки виживають більше десяти мільярдів років, тоді як наймасивніші, гарячі та блакитні, закінчуються парою за кілька десятків мільйонів років.
Перші, маса яких менше у вісім разів більшої за наше Сонце, становлять 90% випадків. Їх серця стискаються, оскільки основне паливо водень, тоді гелій, виснажується. Баланс між газом, який має тенденцію надувати їх, щоб уникнути, і гравітацією, яка має тенденцію до їх стискання, порушується, і зоряна оболонка розширюється. Це фаза "червоний велетень": зірка перетворюється на чудовисько в сотні разів більше, яке розгалужує найближчі планети. Атмосфера поширюється настільки, що в кінцевому підсумку уникає гравітаційного потягу зірки. Десятки тисяч років зірка втрачає значну частину своєї маси, у вигляді вітрів, які виганяють речовину зі швидкістю кілька десятків кілометрів на годину.
Чудові туманності свідчать про ці зірки
Ці газові та пилові завіси утворюють чудові туманності, які малюють метеликів, розетки, пісочні годинники та інші дива в міжзоряному середовищі. Близько 3000 з них зафіксовано в Чумацькому Шляху. "Потім серце зазнає остаточного скорочення, яке перетворює його на білого карлика, тоді як його оболонка викидається в космос", - описує Жан-П'єр Люміне з Паризької обсерваторії.
Потім білий карлик стає палаючим трупом, який все ще випромінює біле світло, звідси і його назва. Але він охолоне, втратить блиск. Поки вона не стала "чорним карликом" через мільярди років. Однак "Всесвіт занадто молода, щоб містити справжніх чорних карликів", - сказав астрофізик Андре Брагіч.
Здуто в космос зі швидкістю 10 000 кілометрів на секунду
Ця хроніка про сповіщену смерть відрізняється від сині гіганти (9,9% зоряного населення), наділений початковою масою від 8 до 40 мас Сонця. Як і їхні маленькі сестри, вони послідовно перетворюють свій водень в гелій, потім у вуглець, кисень тощо. Роблячи це, вони розробляють цибульну структуру, в центрі якої утворюються найважчі елементи. Але через брак енергії ця мутація припиняється із залізом. Ядро раптово руйнується на собі. Щільність така, що залізні стрижні розбиваються. Зірка скасовує прекрасну роботу. Всередині атомів електрони і протони зливаються в нейтрони. Ядерна сила, відповідальна за зв'язування протонів і нейтронів в атомних ядрах, починає рух і різко зупиняє колапс.
У той же час радіаційний тиск - зовнішнє енергетичне випромінювання -, що підтримувало зірку стабільною, згасає, а верхні шари руйнуються до ядра. Зіткнувшись з ядром, вони сильно відскакують, виробляючи ударну хвилю, яка «продуває» зовнішні шари зірки у космос зі швидкістю 10 000 кілометрів на секунду. Цей гігантський вибух виявляється в короткому, але фантастичному збільшенні світності: це наднова. Витік газу та пилу утворюватиме туманності протягом століть, які з часом розвіються. Від цього катаклізму залишиться лише ядро нейтронів - нейтронна зірка. Наднові зустрічаються рідко: в нашій галактиці від одного до трьох люків на століття. "Якщо, нарешті, маса зірки перевищує 40 сонячних мас, вона вибухає в гіперновій, а її серце утворює чорну діру", - уточнює Жан-П'єр Люміне. Щільність трупа така, що гравітація подрібнює нейтрони в стиснуту кашку кварків, яка руйнується на собі до нескінченно малої точки: те, що називається чорною дірою.
Чи згасли зірки, яких ми бачимо ?
Світло має кінцеву швидкість близько 300 000 кілометрів на секунду. Хоча від Місяця до Землі потрібна лише секунда, іноді може знадобитися мільярд років, щоб дістатися до нас із найвіддаленіших галактик. "Щоб ми бачили всі небесні об'єкти із запізненням: такими, якими вони були в той час, коли вони випромінювали своє світло", - зазначає Жан-П'єр Люміне. Таким чином, зірка, яка знаходиться на відстані тисячі світлових років від Землі, представляється нам такою, якою вона була тисячу років тому. Але тоді, чи не можливо, що тим часом вона мертва? "Тисяча років для більшості зірок для нас рівна миттю ока, - підкреслює астрофізик. - Тому ми можемо вважати, що ми спостерігаємо, як більшість зірок у нашій галактиці майже живуть".
Глибини неба - це машина часу
Деякі, однак, уже вибухнули надновими. У лютому 1987 року астрономи спостерігали це явище в режимі реального часу. 170 000 світлових років від нас, у Великій Магеллановій Хмарі. Отже, цей зоряний феєрверк датується часом, коли Homo sapiens ще не покидав Африку! Але це ще не все. "З галактиками, розташованими за кілька мільйонів світлових років, відставання часу стає величезним, вигукує Жан-П'єр Люміне. Світло, яке ми отримуємо, випромінювалося в той час, коли людського виду не існувало, навіть коли Земля і Сонце ще не сформувались ! Машина часу існує, досить сфотографувати глибину неба! "