Какая звезда больше бетельгейзе или альдебаран. «Звездный» жизненный цикл. Огромные залежи воды

В нашей галактике. Это сопряжено с огромными дистанциями в космосе и сложностью наблюдений с последующим анализом полученных данных. На сегодня учёным удалось обнаружить и зарегистрировать примерно 50 миллиардов светил. Более совершенная техника позволяет исследовать отдалённые закоулки космоса и получать новую информацию об объектах.

Оценка и поиск сверхгигантов в космосе

Современная астрофизика в процессе исследования космоса постоянно сталкивается с большим количеством вопросов. Причиной этому служит гигантский размер видимой Вселенной, около четырнадцати миллиардов световых лет. Порой, наблюдая за звездой, достаточно сложно оценить расстояние до неё. Поэтому, прежде чем отправиться в путь в поисках определения, какая самая большая звезда в нашей галактике, необходимо понимать уровень сложности наблюдения за космическими объектами.

Ранее, до начала двадцатого века, считалось, что наша галактика одна. Видимые другие галактики причислялись к туманностям. Но Эдвин Хаббл нанёс сокрушительный удар по представлениям учёного мира. Он утверждал, что галактик большое множество, и наша не является самой большой.

Космос невероятно огромен

Дистанции до ближайших галактик огромны. Достигают сотен миллионов лет. Для астрофизиков достаточно проблематично определить, какая самая большая звезда в нашей галактике.

Поэтому о других галактиках с триллионами звёзд, на дистанции в сто и более миллионов световых лет, говорить ещё сложнее. В процессе исследования открываются новые объекты. Обнаруженные звезды сравниваются и определяются самые уникальные и большие.

Сверхгигант в созвездии Щита

Название самой большой звезды в нашей галактике - UY Щита, красный сверхгигант. Это переменная которой изменяется от 1700 до 2000 диаметров Солнца.

Наш мозг не способен представить подобные величины. Поэтому для полного представления, каких размеров самая большая звезда в галактике, необходимо сравнить с понятными для нас величинами. Для сопоставления подойдёт наша Солнечная система. Размер звезды настолько велик, что если её разместить на месте нашего Солнца, то граница сверхгиганта окажется на орбите Сатурна.

А наша планета и Марс окажутся внутри звезды. Расстояние до этого «монстра» космоса составляет около 9600 световых лет.

Самая большая звезда в галактике - UY Щита - может условно лишь считаться «царём». Причины очевидны. Одна из них - это огромные космические дистанции и космическая пыль, усложняющие получение точных данных. Другая проблема связана непосредственно с физическими свойствами сверхгигантов. При диаметре в 1700 раз больше, чем наше небесное светило, самая большая звезда в нашей галактике массивнее всего в 7-10 раз от него. Получается, что плотность сверхгиганта в миллионы раз меньше, чем окружающий нас воздух. Плотность её сопоставима с атмосферой Земли на высоте примерно ста километров над уровнем моря. Поэтому достаточно проблематично определить точно, где заканчиваются границы звезды и начинается её «ветер».

На данный момент самая большая звезда в нашей галактике пребывает в конце цикла своего развития. Она расширилась (такой же процесс произойдёт с нашим Солнцем в конце эволюции) и начала активное сжигание гелия и ряда других элементов, более тяжёлых, чем водород. Спустя несколько миллионов лет самая большая звезда в галактике - UY Щита - превратится в жёлтого сверхгиганта. А в дальнейшем - в ярко-голубую переменную, а возможно, и в звезду Вольфа - Райе.

Наряду с «царём» - сверхгигантом UY Щита - можно отметить порядка десяти звёзд со схожими размерами. В их число входит VY Большого Пса, Цефея А, NML Лебедя, WOH G64 VV и ряд других.

Известно, что все крупнейшие звёзды являются короткоживущими и очень нестабильными. Подобные звёзды могут существовать как миллионы лет, так и несколько тысячелетий, заканчивая свой жизненный цикл в виде сверхновой или чёрной дыры.

Самая большая звезда в галактике: поиск продолжается

Наблюдая за серьёзными изменениями за последние двадцать лет, стоит предположить, что со временем наше понимание возможных параметров сверхгигантов будет отличаться от ранее известных. И вполне возможно, в ближайшие годы будет открыт очередной сверхгигант, с большей массой или размером. А новые открытия натолкнут учёных на пересмотр ранее принятых догм и определений.

Людям свойственно заглядываться на небо, наблюдая миллионы и миллионы звезд. Мы мечтаем о далеких мирах и рисуем себе образы братьев по разуму. Каждый мир озаряет собственное «солнце». Исследовательская техника заглядывает вглубь пространства на 9 миллиардов световых лет.

Но и этого недостаточно, чтобы с точностью сказать, сколько же звезд в космосе. На текущем этапе изучения известно о 50 миллиардах. Это количество неуклонно растет, так как идет постоянное исследование, техника совершенствуется. Люди узнают о новых гигантах и карликах в мире космических объектов. Какая же из звезд самая большая во Вселенной?

Размеры Солнца

Рассуждая о габаритах звезд, поймите, с чем сравнивать, ощутите масштаб. Размеры нашего Солнца впечатляют. Его диаметр 1,4 млн км. Это громадное число трудно себе представить. Поможет в этом тот факт, что масса Солнца составляет 99,9% массы всех объектов Солнечной системы. Теоретически внутри нашего светила мог бы разместиться миллион планет.

Используя эти цифры, ученые-астрономы придумали термины «солнечный радиус» и «солнечная масса», которые применяют для сравнения размеров и масс космических объектов. Радиус Солнца составляет 690 000 км, а вес - 2 миллиарда килограммов. По сравнению с другими звездами Солнце - относительно небольшой космический объект.

Экс-чемпион среди звезд

Звездная масса постоянно "худеет" из-за «звездного ветра». Термоядерные процессы, непрерывно сотрясающие вселенские светила, приводят к потере водорода - «топлива» для реакций. Соответственно, уменьшается и масса. Поэтому ученым трудно давать точные цифры, касающиеся параметров таких крупногабаритных и раскаленных объектов.Светила стареют и после взрыва сверхновой превращаются в нейтронную звезду или черную дыру.

Десятилетиями самой большой звездой признавали VY в созвездии Большого Пса. Не так давно параметры уточнили, и расчеты ученых показали, что ее радиус равен 1300-1540 радиусов Солнца. Диаметр гиганта 2 миллиарда километров, и расположился он в 5000 световых лет от Земли.

Чтобы представить габариты этого объекта, представьте себе, что облететь вокруг него, двигаясь со скоростью 800 км/час, удастся за 1200 лет. Если вдруг представить, что Землю сжали до 1 см и так же сократили VY, то гигант будет размером 2,2 км.

А вот масса звезды невелика и превышает массу Солнца лишь в 40 раз. Это происходит в силу низкой плотности вещества. Яркость светила поистине удивляет. Оно излучает свет в 500 000 раз ярче нашего. Впервые о VY упоминают в 1801 году. Ее описал ученый Жозеф Жером де Лаланд. Запись гласит, что светило относится к седьмому классу.

С 1850 года наблюдения говорят о постепенной потере яркости. Внешний край VY стал увеличиваться оттого, что силы гравитации уже не удерживают массу на постоянном уровне. В скором времени (по космическим меркам) возможен взрыв этой звезды сверхновой. Ученые утверждают, что это может случиться завтра или через миллион лет. Точных цифр у науки нет.

Действующий звездный чемпион

Исследования космоса продолжаются. В 2010 году ученые под руководством Пола Кроутера увидели впечатляющий космический объект с помощью телескопа Хаббл. Исследуя Большое Магелланово облако, астрономы открыли новое светило и дали ему название R136a1. От нас до R136a1 расстояние составляет 163 000 световых лет.

Параметры потрясли ученых. Масса гиганта превышает массу Солнца в 315 раз при том, что раньше утверждалось, что в космосе нет звезд, превышающих наше Солнце по массе в 150 раз. Такой феномен произошел, по гипотезе ученых, из-за соединения нескольких объектов. Яркость свечения R136a1 превышает яркость излучения нашего солнца в 10 млн раз.

За период от открытия до нашего времени звезда потеряла одну пятую массы, но все равно считается рекордсменкой даже среди соседок. Их также открыла группа Кроутера. Эти объекты тоже превысили рубеж в 150 масс солнца.

Ученые подсчитали, что если R136a1 разместить в Солнечной системе, то яркость свечения сравнительно с нашим светилом будет такой, как если бы сравнивали яркость Солнца и Луны.

Это самая большая звезда, о которой пока известно человечеству. Наверняка в галактике Млечный Путь десятки, если не сотни, более крупных светил, закрытых от нашего глаза газопылевыми облаками.

VV Цефея 2 . На 2400 световых лет разместилась VV Цефея 2, которая превышает размеры Солнца в 1600-1900 раз. Радиус составляет 1050 радиусов нашего Солнца. По излучению света звезда превышает ориентир от 275 до 575 тысяч раз. Это переменный пульсар, пульсирующий с интервалом 150 суток. Скорость космического ветра, направленного прочь от светила, составляет 25 км/сек.

Исследованиями доказано, что VV Цефея 2 – это двойная звезда. Затмение второй звезды В происходит регулярно каждые 20 лет. VV Цефея В обращается вокруг основной звезды VV Цефея 2. Она голубая, период оборота у нее 20 лет. Затмение длится 3,6 года. Объект превосходит Солнце по массе в 10 раз, а интенсивностью свечения - в 100 000 раз.

Мю Цефея . В Цефее красуется красный супергигант, размерами превышающий Солнце в 1650 раз. Мю Цефея – это ярчайшая звезда Млечного пути. Яркость свечения выше ориентира в 38 000 раз. Она известна еще и как «гранатовая звезда Гершеля». Изучая звезду в 1780-х годах, ученый назвал ее «восхитительно красивым объектом гранатового цвета».

В небе северного полушария ее наблюдают без телескопа с августа по январь, она напоминает капельку крови на небосклоне. По прошествии двух-трех миллионов лет ожидают взрыв гигантской сверхновой, которая превратит звезду в черную дыру или пульсар и газопылевое облако.

В 20 000 световых лет от Земли сияет красный гигант V838 в созвездии Единорога. Это скопление звезд, раньше никому особенно не известное, «прославилось» в 2002 году. В это время там случился взрыв, который астрономы восприняли сначала как взрыв сверхновой. Но в силу молодого возраста звезда не подходила к космической «кончине».

Долгое время не могли даже предположить, в чем причина катаклизма. Сейчас выдвинуты гипотезы, что объект поглотил «звезду-компаньона» или объекты, обращавшиеся вокруг него.

Объекту приписывают габариты от 1170 до 1970 радиусов Солнца. Из-за гигантского расстояния ученые не дают точных цифр массы красной переменной звезды.

Еще недавно ученые считали, что параметры WHO 64 сопоставимы с R136a1 из созвездия Большого Пса.

Но было установлено, что размеры этого светила больше солнечных лишь в 1540 раз. Оно светит из Большого Магелланова облака.

V354 Цефея . Красный сверхгигант V354 Цефея, находящийся в 9000 световых годах от Земли, невидим без телескопа.

Он расположился в галактике Млечный Путь. Температура на оболочке - 3650 градусов по Кельвину, радиус больше солнечного в 1520 раз и определяется в 1,06 миллиардов км.

KY Лебедя . Лететь к KY Лебедя пришлось бы 5000 световых лет. Это время трудно вообразить. Такие цифры означают, что луч света летит с гиперсветовой скоростью от звезды к Земле 5000 лет.

Если сопоставить радиус объекта и Солнца, то он составит 1420 солнечных радиусов. Масса звезды лишь в 25 раз больше массы ориентира. Зато KY вполне поборется за звание самой яркой звезды в открытой нам части Вселенной. Ее светимость перегоняет солнечную в миллионы раз.

KW Стрельца . 10 000 непреодолимых световых лет отделяют нас от звезды KW в Стрельце.

Это красный сверхгигант размером 1460 солнечных радиусов и светимостью в 360 000 раз выше, чем у нашего Солнца.

Созвездие видно на небосводе южного полушария. Его легко отыскать на поверхности Млечного Пути. Впервые звездное скопление описал Птолемей во втором веке.

RW Цефея . О габаритах RW Цефея спорят до сих пор. Одни ученые утверждают, что размеры равны 1260 радиусам ориентира, другие склоняются, что они составляют 1650 солнечных радиусов. Это крупнейшая переменная звезда.

Если ее переместить на место Солнца в нашу систему, то фотосфера супергиганта окажется между траекториями Сатурна и Юпитера. Звезда стремительно летит к Солнечной системе со скоростью 56 км/сек. Конец светила превратит его в сверхновую, или ядро сколлапсирует в черную дыру.

Бетельгейзе. В 640 световых лет в Орионе расположился красный гигант Бетельгейзе. Размер Бетельгейзе составляет 1100 радиусов Солнца. Астрономы уверены, что в ближайшее время наступит период перерождения звезды в черную дыру или сверхновую. Человечество увидит это вселенское шоу из «первого ряда».

По мере того как мы жадно всматриваемся в небо со всеми нашими инструментами и исследуем его роботизированными космолетами и миссиями с человеческими экипажами, мы непременно сделаем новые удивительные открытия, которые повлекут нас еще дальше в просторы космоса.

Мы постоянно изучаем новые объекты среди триллионов небесных тел. Откроем еще не одну новую звезду, которая размерами затмит уже известные. Но увы, мы никогда не узнаем о настоящих масштабах Вселенной.

С виду неприметная UY Щита

Современная астрофизика в плане звёзд будто заново переживает младенческий период. Наблюдения звёзд дают больше вопросов, чем ответом. Поэтому спрашивая о том, какая звезда является наибольшей во Вселенной, нужно быть сразу готовым к ответным вопросам. Спрашиваете ли вы о самой большой из известных науке звёзд, или о том, какими лимитами ограничивает звезду наука? Как это обычно бывает, в обоих случаях вы не получите однозначного ответа. Самый вероятный кандидат на крупнейшую звезду вполне равноправно делит пальму первенства со своими «соседями». Насчёт того, насколько он может быть меньше настоящей «царь звезды» также остаётся открытым.

Сравнение размеров Солнца и звезды UY Щита. Солнце — почти невидимый пиксель слева от UY Щита.

Сверхгигант UY Щита с некоторой оговоркой можно назвать самой крупной звездой из наблюдаемых в наши дни. Почему «с оговоркой» будет сказано ниже. UY Щита удалён от нас на 9500 световых лет и наблюдается как тусклая переменная звёздочка, различимая в небольшой телескоп. По оценкам астрономов, её радиус превышает 1700 радиусов Солнца, а в период пульсации этот размер может увеличиться до целых 2000.

Получается, помести такую звезду на место Солнца, нынешние орбиты планеты земной группы оказались бы в недрах сверхгиганта, а границы её фотосферы временами упирались бы в орбиту . Если представить нашу Землю как гречневую крупицу, а Солнце – арбуз, то диаметр UY Щита будет сопоставим с высотой Останкинской телебашни.

Чтобы облететь такую звезду со скоростью света понадобится целых 7-8 часов. Вспомним, что свет, испущенный Солнцем, доходит до нашей планеты всего за 8 минут. Если лететь с той же скоростью, с какой за полтора часа совершает один оборот вокруг Земли, то полёт вокруг UY Щита продлится почти пять лет. Теперь представим эти масштабы, учитывая, что МКС летит в 20 быстрее пули и в десятки раз – пассажирских авиалайнеров.

Масса и светимость UY Щита

Стоит заметить, что столь чудовищный размер UY Щита совершенно несопоставим с другими её параметрами. Эта звезда «всего лишь» в 7-10 раз массивнее Солнца. Получается, средняя плотность этого сверхгиганта почти в миллион раз ниже плотности, окружающего нас, воздуха! Для сравнения, плотность Солнца в полтора раза превышает плотность воды, а крупица материи и вовсе «весит» миллионы тон. Грубо говоря, усреднённая материя такой звезды по плотности подобна слою атмосферы, расположенного на высоте около ста километров над уровнем моря. Этот слой, также называемый, линией Кармана, являет собой условную границу между земной атмосферой и космосом. Получается, плотность UY Щита лишь немногим не дотягивает до космического вакуума!

Также UY Щита не является самой яркой. Обладая собственной светимостью 340 000 солнечных, он в десятки раз тусклее самых ярких звёзд. Хорошим примером является звезда R136, которая, являясь самой массивной из известных ныне звёзд (265 солнечных масс), ярче Солнца почти в девять миллионов раз. При этом звезда всего лишь в 36 раз больше Солнца. Получается, R136 в 25 раз ярче и примерно во столько же раз массивнее UY Щита, при том, что она в 50 раз меньше исполина.

Физические параметры UY Щита

В целом UY Щита является пульсирующим переменным красным сверхгигантом спектрального класса M4Ia. То есть, на диаграмме спектр-светимости Герцшпрунга-Рассела UY Щита расположена на верхнем правом углу.

На данный момент звезда подбирается к конечным этапам своей эволюции. Как и все сверхгиганты, она приступила к активному сжиганию гелия и некоторых других более тяжелых элементов. Согласно современным моделям, через считанные миллионы лет UY Щита будет последовательно превращаться в жёлтого сверхгиганта, затем – в яркую голубую переменную или звезду Вольфа-Райе. Финальным этапам её эволюции будет сверхновый взрыв, в ходе которого звезда сбросит свою оболочку, вероятнее всего оставив после себя нейтронную звезду.

Уже сейчас UY Щита проявляет свою активность в виде полурегулярной переменности с приблизительным периодом пульсации 740 дней. Учитывая то, что звезда может менять свой радиус с 1700 до 2000 радиусов Солнца, скорость её расширения и сжатия сопоставима со скоростью космических кораблей! Потеря её массы составляет внушительную скорость 58 миллионных солнечных масс в год (или 19 земных масс в год). Это почти полторы земные массы в месяц. Так, будучи миллионы лет назад на главной последовательности, UY Щита могла иметь массу от 25 до 40 солнечных.

Великаны среди звёзд

Возвращаясь к оговорке, сказанной выше, отметим, что первенство UY Щита как самой большой из известных звёзд нельзя назвать однозначным. Дело в том, что астрономы до сих пор не могут с достаточной степенью точности определить расстояние до большинства звёзд, а значит и оценить их размеры. Кроме того, крупные звёзды, как правило, очень нестабильны (вспомним пульсацию UY Щита). Точно также они имеют довольно размытую структуру. Они могут обладать довольно протяженной атмосферой, непрозрачными газопылевыми оболочками, дисками или крупной звездой-компаньоном (пример – VV Цефея, см. ниже). Невозможно точно сказать, где проходит граница таких звёзд. В конце концов, устоявшееся понятие о границе звёзд как радиусе их фотосферы и без того крайне условно.

Поэтому в это число можно включить около десятка звёзд, к которым относится NML Лебедя, VV Цефея А, VY Большого Пса, WOH G64 и некоторые другие. Все эти звёзды расположены в окрестностях нашей галактики (считая его спутники) и во многом схожи друг с другом. Все они являются красными сверхгигантами или гипергигантами (о разнице сверх- и гипер см. ниже). Каждый из них через считанные миллионы, а то и тысячи лет превратится в сверхновую. Также они схожи в своих размерах, лежащих в пределах 1400-2000 солнечных.

Каждая из этих звёзд обладает своей особенностью. Так у UY Щита этой особенностью является, оговорённая ранее, переменность. WOH G64 обладает тороидальной газопылевой оболочкой. Крайне интересной является двойная затменно-переменная звезда VV Цефея. Она представляет собой тесную систему двух звёзд, состоящих из красного гипергиганта VV Цефея A и голубой звезды главной последовательности VV Цефея B. Центы этих звёзд расположены друг от друга в каких-то 17-34 . Учитывая то, что радиус VV Цефея B может достигать 9 а.е. (1900 солнечных радиусов), друг от друга звёзды расположены на «расстоянии вытянутой руки». Их тандем настолько тесен, что целые куски гипергиганта с огромными скоростями перетекают на «малютку-соседа», который меньше его почти в 200 раз.

В поисках лидера

В таких условиях оценка размера звёзд уже проблематична. Как можно говорить о размере звезды, если её атмосфера перетекает в другую звезду, или плавно переходит в газопылевой диск? Это при том, что сама-по себе звезда состоит из очень разряженного газа.

Более того, все крупнейшие звёзды являются крайне нестабильными и короткоживущими. Такие звёзды могут жить считанные миллионы, а то и вовсе сотни тысяч лет. Поэтому, наблюдая гигантскую звезду в другой галактике, можно быть уверенным, что сейчас на её месте пульсирует нейтронная звезда или искривляет пространство черная дыра, окруженная остатками сверхнового взрыва. Будь такая звезда даже в тысячах световых лет от нас нельзя быть полностью уверенным в том, что она до сих существует или осталась тем же исполином.

Прибавим к этому несовершенство современных методов определения расстояния до звёзд и ряд не оговоренных проблем. Получается то, что даже среди десятка известных крупнейших звёзд нельзя выделить определённого лидера и расставить их в порядке возрастания размеров. В данном случае UY Щита была приведена как наиболее вероятный кандидат на лидерство среди «большой десятки». Это вовсе не означает, что его лидерство неоспоримо и то, что, к примеру, NML Лебедя или VY Большого Пса не могут быть больше её. Поэтому разные источники на вопрос о наибольшей из известных звёзд могут отвечать по-разному. Это говорит скорее не об их некомпетентности, а о том, что наука не может давать однозначных ответов даже на столь прямые вопросы.

Крупнейшая во Вселенной

Уж если среди открытых звёзд наука не берётся выделить крупнейшую, как можно говорить о том, какая звезда является наибольшей во Вселенной? По оценкам учёных число звёзд даже в границах наблюдаемой Вселенной в десять раз превышает число песчинок на всех пляжах мира. Разумеется, даже взору самых мощных современных телескопов доступно невообразимо меньшая их часть. В поиске «звёздного лидера» не поможет и то, что крупнейшие звёзды могут выделяться своей светимостью. Какой бы их яркость не была, она померкнет при наблюдении далёких галактик. Тем более, как отмечалось ранее, самые яркие звёзды не являются самыми крупными (пример — R136).

Также вспомним о том, что наблюдая крупную звезду в далёкой галактике, мы фактически будем видеть её «призрак». Поэтому найти самую крупную звезду во Вселенной непросто невозможно, её поиски будут просто бессмысленны.

Гипергиганты

Если наибольшую звезду невозможно найти практически, может, стоит её разработать теоретически? Т.е., найти некий предел, после которого существование звезды уже не может быть звездой. Однако даже здесь современная наука сталкивается с проблемой. Современная теоретическая модель эволюции и физики звёзд не объясняют многого из того, что существует фактически и наблюдается в телескопы. Примером тому служат гипергиганты.

Астрономам не раз приходилось поднимать планку предела звёздной массы. Такой предел впервые ввёл в 1924 году английский астрофизик Артур Эддингтон. Получив кубическую зависимость светимости звёзд от их массы. Эддингтон понял, что звезда не может накапливать массу бесконечно. Яркость возрастает быстрее массы, и это рано или поздно приведёт к нарушению гидростатического равновесия. Световое давление нарастающей яркости будет буквально сдувать внешние слои звезды. Предел, рассчитанный Эддингтоном, составлял 65 солнечных масс. В последствие астрофизики уточняли его расчёты, добавляя в них неучтённые компоненты и применяя мощные компьютеры. Так современный теоретический предел массы звезд составляет 150 солнечных масс. Теперь вспомним о том, что масса R136a1 составляет 265 солнечных масс, это почти в два раза выше теоретического предела!

R136a1 является самой массивной из известных ныне звёзд. Кроме неё значительными массами обладает ещё несколько звёзд, число которых в нашей галактике можно пересчитать по пальцам. Такие звёзды назвали гипергигантами. Заметим, что R136a1 значительно меньше звёзд, которые, казалось бы, должны быть ниже её по классу – к примеру, сверхгиганта UY Щита. Всё потому что гипергигантами называет не самые крупные, а именно самые массивные звёзды. Для таких звёзд создали отдельный класс на диаграмме спектр-светимости (O), расположенных выше класса сверхгигантов (Ia). Точной начальной планки массы гипергиганта не установлено, но, как правило, их масса превышает 100 солнечных. Ни одна из крупнейших звёзд «большой десятки» не дотягивает до этих пределов.

Теоретический тупик

Современная наука не может объяснить природу существования звёзд, масса которых превышает 150 солнечных. Отсюда вытекает вопрос, как можно определить теоретический предел размера звёзд, если радиус звезды, в отличие от массы, сам по себе является расплывчатым понятием.

Примем во внимание то, что точно не известно, что представляли собой звёзды первого поколения, и какими они будут в ходе дальнейшей эволюции Вселенной. Изменения состава, металличности звёзд может повлечь радикальные перемены в их структуре. Астрофизиком только предстоит осмыслить те сюрпризы, которые преподнесут им дальнейшие наблюдения и теоретические изыскания. Вполне возможно, что UY Щита может оказаться настоящей крохой на фоне гипотетической «царь-звезды», которая где-нибудь светит или будет светить в самых далёких уголках нашей Вселенной.

Главными источниками света во Вселенной являются звезды. Более того, основной фабрикой энергии для жизни на Земле выступает ближайшая к нам звезда — Солнце. Многие из нас знают, насколько ничтожна наша голубая планета по сравнению с могучим светилом. Однако, каждый раз вспоминая соотношение объемов этих двух небесных тел невозможно не удивляться. Вдумайтесь, Солнце больше Земли более чем в миллион раз! Светила относятся к крупнейшим однофазным объектам космоса, но насколько могут разниться размеры звезд?

«Одиссей» — корабль на котором мы будем исследовать звезды

Взглянув на ночное небо каждый из нас может поразиться бесчисленному количеству светящихся точек. Будто на черной небесной глазури рассыпали мириады различных по размеру, светимости и цвету жемчугов. Смотря на верх ночью кажется, что все звездочки одного размера, за исключением планет, естественно. Условимся, что мы имеем некий компактный космический корабль, внешне похожий на истребитель. Он будет оснащен двигателем будущего, которому для работы хватит обычных по объему баков самолета и имя мы ему дадим незамысловатое — «Одиссей».

Так звезда или нет?

И так, наш «Одиссей» выходит на орбиту двойной звезды Глизе 229. Она находится всего в 19 световых годах от Солнца. Нас интересует Глизе 229 В, объект внешне меньше даже Юпитера. Мы задаем параметры в компьютер для выхода на орбиту. Но вдруг внезапно автопилот предупреждает нас, что корабль стремительно падает и введенные вручную данные ложны. Компьютер спешно корректирует тягу, да не чуть-чуть, а в разы. Вскоре выясняется, что Глизе 229 В хоть и меньше по геометрическим размерам чем Юпитер, но в 25 раз его тяжелее.

До настоящего момента идут споры, относить ли к звездам непонятные объекты, подобные коричневым карликам? В наши дни под ними подразумевают водородную субзвезду с размерами в диапазоне от 0,012 до 0,0767 масс Солнца. Они сопоставимы с размерами Юпитера. В недрах коричневых карликов идут термоядерные процессы, так же, как и в звездах. Но выделение тепла идет в основном за счет реакции слияния изотопов легких ядер таких как литий, бериллий, бор, дейтерий. Вклад классического протонного термоядерного синтеза в общее тепловыделение невелико. Считается, что на коричневые карлики приходится большая часть звезд в космосе. Некоторые астрономы считают, что немаленькая доля темной материи может приходиться как раз на коричневые карлики. Ну что ж, летим дальше!

От самых маленьких

Размеры звезд Млечного пути

Зададимся вопросом, какие же размеры имеют самые маленькие члены этого класса космических объектов? Мы даем команду бортовому компьютеру лететь к ближайшей нейтронной звезде. Гиперскачок и вуаля, мы подлетаем к крохотной звезде со странным названием — RX J1856.5-3754.

RX J1856.5-3754 рентгеновский снимок телескопа Чандра

«Одиссей» завис высоко над поверхностью крохи, которая имеет диаметр всего 10-20 километров, но наши двигатели неистово набирают скорость, а информация с экранов говорит, будто мы на орбите Солнца! И здесь нас ждет первая неожиданность! Наименьшие представители звездного семейства, имеют диаметр порядка 15 километров. Но их масса превышает Солнечную. Только представьте, сколь плотным объектом будет нейтронная звезда. После элементарных математических расчетов становится ясно, что компактность упаковки вещества там превышает таковую атомного ядра.

Нейтронные звезды

Мы набираемся смелости и спускаемся ниже, чтобы лучше рассмотреть звезду, но в кабине начинает бить тревога, предупреждая нас о колоссальном магнитном поле.

Но это все известные факты. А вот есть еще одно экзотическое свойство нейтронных звезд. И связано оно в первую очередь с релятивистскими эффектами, суть которого заключается в том, что если вы посмотрите на нейтронную звезду с любого угла (сверху, снизу или перпендикулярно оси вращения) то увидите вы больше 50 % общей площади поверхности! В голове с трудом укладывается. Если этот эффект перенести на нашу планету, то вы смогли бы видеть то, что находится за горизонтом. В будущих статьях мы обязательно вернемся и к этому феномену, и ко многим другим поразительным явлениям. И для того, чтобы лучше их понять, разберем их на пальцах. Нейтронные звезды - это «скелеты» некогда живших звезд, у них нет источника энергии. Они скорее похожи на гигантские аккумуляторы, которые безвозвратно теряют энергию. Хорошо, пора взглянуть на еще один класс псевдозвезд.

«Одиссей» выходит на орбиту Звезды ван Маанена, ближайшего белого карлика в 14,1 световых годах от Солнца. Удручающее зрелище. Мы видим своего рода «труп» — остатки проэволюционировавшего светила. Размеры белых карликов не превышают одной сотой Солнечной, а масса сопоставима с ним. Белый карлик - это тусклое ядро погибшей звезды, которое светит лишь за счет остывания своего плазменного вещества. Между белыми карликами и нашим Солнцем есть один из самых крупных по численности составляющих звезд класс - красные карлики. Команда компьютеру, и мы в мгновение оказываемся на орбите Проксимы Центавра.

Небольшой красной звезде, понуро светящейся в безграничном космосе. Размеры и масса таких звезд не превышает лишь трети, а светимость в тысячи раз меньше Солнечной.

По мнению многих астрономов красные карлики составляют самый многочисленный класс «настоящих» звезд во Вселенной. Дело в том, что все вышеперечисленные звезды, на самом деле по-настоящему ими не являются. Только в красных карликах проходят классические протонные термоядерные реакции, позволяющие им существовать сотни миллиардов лет.

Эта невзрачная звезда, очень вероятно, намного переживет Солнце, и если человечество захочет найти в космосе звезду, что сможет нас приютить после гибели родной звезды, то далеко ходить не придется. По меркам космоса, конечно.

От Солнца до красных сверхгигантов

Давайте посмотрим на желтые карлики. Да-да, наше Солнце является желтым карликом! А если точнее, то его спектральный класс G2V. Такой тип звезд не очень многочисленен во Вселенной. Звезды подобного рода имеют массу от 0,8 до 1,2 массы Солнца. После того как подобные нашему светилу звезды израсходуют водородное топливо, их размер увеличивается, и они становятся красными субгигантами и гигантами. Интересного мало и требуем от «Одиссея» продолжения банкета.

Бетельгейзе

Мы оказываемся на орбите Бетельгейзе, расположенной в 500 световых годах от дома, на уровне 19 астрономических едениц от центра звезды. Глазам предстает неописуемая картина. Находясь от ядра этой звезды так же далеко как Уран от ядра Солнца мы видим, что красный диск звезды чуть ли не в сотни раз превосходит размеры Солнца, а цвет ее красный. Умирающая звезда. Если перевести возраст звезд на человеческую жизнь, то Солнцу было бы чуть за сорок лет. Бетельгейзе же уже старичок, доживающий свой век. Мы увлекаемся завораживающим видом, компьютер предупреждает нас, что нужно срочно покинуть пределы звезды, так как по данным спектральных наблюдений совсем скоро звезда будет светить ярче, что может навредить нашему маленькому кораблю. Красные гиганты нестабильны и их излучение может сильно варьироваться.

Альнитак

Но если такие красные «толстяки» представляют собой уже престарелые звезды, то голубые гиганты и сверхгиганты очень даже молодые звезды. Корабль выходит на орбиту Альнитака, голубого гиганта в созвездии Ориона, повисшей в черном пространстве в 800 световых годах от Земли. Компьютер нас предупреждает, что смотреть на эту звезду можно только через видеокамеру со специальными фильтрами, так как ее светимость в 35 тысяч раз больше Солнечной! На самом деле голубые гиганты настолько горячи, что даже не успевают прожить жизнь по звездным меркам. Если желтые карлики доживают до 10 миллиардов лет, а красные теоретически могут протянуть и до 100, то голубые гиганты и сверхгиганты в буквальном смысле сгорают в мгновение ока. Что такое для звезды жизнь в 10 - 50 миллионов лет? Не смотря на их грозное название размеры более чем скромные. Всего-то не более 25 Солнечных радиусов. Радиус Альнитака в 18 раз больше Солнечного, так же, как и масса.

Антарес

На просторах бесконечного космоса есть настоящие мастодонты в виде сверхгигантов. Покорный «Одиссей» переносит нас на высокую орбиту Антареса, ярчайшей звезды в созвездии скорпиона, в 600 световых годах от Солнца. Чтобы лучшее ее рассмотреть просим компьютер перейти на расстояние в 1,4 астрономических единицы от ядра, так сказать с запасом. Но система протестует, уверяя нас, что мы окажемся под поверхностью звезды. Да как так? Мы же будем на уровне эквивалента орбиты Марса от ядра Антареса. Но оказывается, что радиус красных сверхгигантов превышает Солнечный порой в 800 раз. Но масса Антареса всего лишь в 12,4 раза больше Солнечной, его газ очень разряжен.

UY Щита

Перед завершением нашей экскурсии мы просим перенести «Одиссей» к самой большой звезде, известной на данный момент. И мы выходим на орбиту UY Щита, на таком расстоянии от ядра, на котором находится Сатурн от Солнца. И все же почти все поле нашего зрения затмевает красный гигантский диск звезды, которая в 1700 раз больше Солнца по радиусу, но всего в 40 раз тяжелее. Если бы мы поместили эту звезду в центр Солнечной системы, то она поглотила все планеты вплоть до Юпитера. Если сжать Землю до размеров сантиметра, то UY Щита в том же масштабе была почти 2 километра!

Что в итоге?

Подводя итог важно отметить, что как масса, так и геометрические размеры звезд могут сильно отличаться. Одни обладают невообразимой плотностью, другие же наоборот, сильно разряжены. Звезды очень разнятся по светимости и цвету, температуре и срокам жизни. На размер звезд влияет сочетание двух сил - сила тяготения, что пытается сжать звезду, и давление разогретого внутри газа. В настоящее время теория эволюции звезд далека от своего совершенства.

Астрофизики не могут дать внятного ответа на банальный вопрос: «А на сколько большой и массивной может быть звезда?».

Конечно, есть фундаментальные ограничения, не позволяющие, например, существовать звезде размером с галактику. Звезды с массой от 8 до около 150 Солнечных проживают жизнь быстро, из-за того, что температура в их недрах колоссальна, и термоядерные реакции идут стремительно. Совсем недавно считалось, что пределом массы звезды является 150 масс Солнца. Но недавние исследования космоса показали, что и 300 Солнечных масс для звезды может быть не предел! В таких звездах кроме молниеносных реакций термоядерного синтеза возникают дополнительные флуктуации из-за взаимодействия пар частица-античастица. Такие супергигаганты могут взрываться еще до возникновения классического коллапса, попросту проходя процесс аннигиляции. Но все это пока теория.

Очень многое осталось за рамками этого повествования. Но всему свое время. А мы, пораженные столь разнообразными размерами звезд, усталые и довольные, даем команду «Одиссею» возвращаться на крохотную, но столь родную Землю.