Почему чем меньше звезда, тем дольше она живет?

Одни небесные светила живут миллионы лет, а другие — десятки миллиардов, как звезда Мафусаил, пишет Al Jazeera. Чтобы подсчитать продолжительность жизни звезды, нужно учитывать множество показателей, в том числе ее массу и скорость расхода энергии.

Реальная продолжительность жизни звезд зависит от их массы, а также от того, насколько быстро они расходуют свое ядерное топливо. Большие звезды умирают быстрее, а маленькие живут очень долго.

Сколько лет звездам? Что становится причиной их гибели? Почему маленькие звезды живут дольше больших? Такие вопросы могут прийти вам в голову. Так что же говорит наука?

На самом деле продолжительность жизни звезд зависит от их массы, а также от того, как быстро они расходуют свое ядерное топливо. Чем меньше звезда, тем дольше она живет.

Другими словами, чем крупнее звезда, тем быстрее она сжигает собственный запас ядерного топлива, в то время как меньшие по размеру звезды потребляют топливо в течение более длительного периода. Если самые большие звезды сгорают и взрываются всего через несколько миллионов лет, небесные тела с массой, равной Солнцу, могут продолжать расходовать водород в течение примерно десяти миллиардов лет.

Если звезда очень молода и ее масса составляет менее одной десятой массы Солнца, она может продолжать синтезировать водород в течение сотен миллиардов лет. Это дольше, чем существует наша Вселенная, возраст которой составляет 13,7 миллиарда лет.

Расход звездной энергии

По данным научного сайта Live Science, размер некоторых звезд составляет 7% солнечной массы, но может равняться и 250 массам Солнца. При этом у более крупных звезд больше топлива, и оно горит сильнее и ярче, благодаря чему звезда сияет в небе.

Звезда Мафусаил (HD 140283) на звездном небе

Чем крупнее светило, тем сильнее гравитация стягивает его вещество в ядро, поэтому ядерные реакции происходят с более высокой скоростью и быстрее расходуют доступное топливо. Возраст крупных звезд не превышает несколько сотен миллионов лет.

Менее крупные звезды, масса которых составляет менее 10% массы Солнца, имеют гораздо меньше топлива для ядерных реакций, поэтому могут сохранять небольшие запасы энергии в течение сотен миллиардов лет.

Как утверждает Райан Френч, физик из Университетского колледжа Лондона (UCL) в Великобритании, Вселенная образовалась всего 13,8 миллиарда лет назад, поэтому молодой звезде просто не хватило времени, чтобы состариться.

Определить возраст звезд совсем непросто: для расчета астрономы используют специальные измерения массы, яркости и скорости перемещения звезды в космосе по сравнению с другими, а затем прибегают к компьютерному моделированию.

Согласно данным на сайте Scientific American, на протяжении всей жизни звезда находится в очень тонко сбалансированном состоянии, так называемом "гидростатическом равновесии", когда гравитация, которая тянет звезду внутрь, уравновешивается внешней тягой, вызванной ядерными реакциями в самом ядре звезды.

Этот направленный наружу толчок возникает, когда ядра водорода сливаются с образованием ядер гелия, производя взрыв энергии, который поддерживает форму и яркость звезды. Этот ядерный синтез происходит внутри горячего и плотного ядра звезды, где температура достигает 20 миллионов градусов.

Скорость генерации энергии звезды очень чувствительна как к температуре, так и к гравитационному давлению ее внешних слоев. Как только весь водород звезды расплавляется, ядерные реакции больше не происходят. Начинается необратимый путь к гибели.

Когда мы смотрим в ночное небо, звезды, которые мы видим, в основном более яркие и массивные, чем Солнце, и поэтому они быстро умирают. Большинство звезд, которые существуют дольше и слабее Солнца, недостаточно яркие, так что их нельзя увидеть без помощи телескопа.

Самая старая звезда во Вселенной

По словам Френча, одной из старейших когда-либо обнаруженных звезд является звезда Мафусаил, расположенная в 190 световых годах от планеты Земля и названная в честь библейского персонажа, прожившего почти тысячу лет.

Текущая оценка возраста этой звезды составляет 13,7 миллиарда лет, что означает, что она образовалась вскоре после Большого взрыва.

Астрономы обнаружили еще один тип звезд. Речь идет о протозвездах, которые все еще находятся в процессе формирования и им менее 500 000 лет.

Солнце занимает промежуточное положение, существует уже почти пять миллиардов лет и у него достаточно ядерного топлива, чтобы продержаться еще столько же.

Когда умирают звезды?

Гибель звезды также зависит от ее массы. Она умирает только тогда, когда в ядре заканчивается энергия.

Самые массивные звезды быстро истощают свои запасы топлива и взрываются сверхновыми. Происходят одни из самых мощных взрывов во Вселенной, а излучение сверхновых может легко превысить излучение остальной части галактики-хозяина, даже если лишь на короткое время. Оставшееся звездное ядро ​​образует нейтронную звезду или черную дыру, в зависимости от того, сколько массы было до взрыва.

Что касается промежуточных звезд, таких как Солнце, их ждет менее странная участь: когда у них заканчивается водород, они увеличиваются в размерах, превращаясь в красных гигантов, после чего их внешние слои отпадают и остается обнаженное ядро — белый карлик.

Предполагается, что белый карлик в конечном итоге превращается в черного. Однако образование черных карликов пока не наблюдалось, поскольку для исчезновения Белого карлика требуется больше времени, чем существует наша Вселенная.

Что же касается малых звезд, имеющих очень длительную жизнь, то ни одна из них еще не умерла. Звезды с массой менее одной десятой массы Солнца горят так медленно, что могут прожить до 100 миллиардов лет, что намного дольше, чем существует Вселенная.

Автор: Лейла Али (ليلى علي)