Вы когда-нибудь смотрели на звезды ясной ночью? Это заставляет задуматься о миллионе вещей, и время от времени это может вызвать у вас в голове странный вопрос, например, могут ли звезды стать планетами. Однако, прежде чем мы погрузимся в ответ на этот вопрос, нам нужно кое-что узнать о звездах и планетах.
Как умирают звезды? И что с ними происходит после этого?
Возьмем, к примеру, наше Солнце. Солнце попадает в категорию звезд, называемых звездами главной последовательности. Эти звезды производят свою энергию за счет ядерного синтеза водорода, в результате чего внутри их ядер образуется гелий. Эта энергия выделяется в виде тепла и света. Высвобождаемая энергия также поддерживает необходимое давление, поэтому они не разрушаются внутрь. В целом звезды пребывают в этой фазе около десяти миллиардов лет.
Количество водорода, содержащегося в ядре звезды, является ограниченным. Как только она исчерпала весь водород в своем ядре, реакция ядерного синтеза в ядре прекращается. Ядро начинает разрушаться вовнутрь, и его температура повышается. Как только ядро нагревается, звезда начинает избавляться от своих внешних слоев. Это заставляет звезду расширяться, а ее внешние слои охлаждаться, придавая ей красноватый отблеск. Теперь звезду называют красным гигантом.
Эта стадия красного гиганта длится около 1 миллиарда лет. Во время этой фазы звезда пытается произвести больше энергии, чтобы остаться в живых благодаря сложным ядерным реакциям, которые расходуют содержащийся в ней гелий. Эти реакции могут поддерживать звезду только временно. Постепенно эти реакции начинают становиться нестабильными, поэтому звезда начинает терять еще больше своих внешних слоев. Звезды, подобные Солнцу, продолжают этот процесс до тех пор, пока не сбросят все слои и не обнажится ядро. На этом этапе ее называют белым карликом, и она будет медленно охлаждаться и исчезать.
Для звезды с массой, превышающей в 1,4 раза массу нашего солнца, ее первое ядро коллапсирует внутрь, а затем взорвется гигантским взрывом. Это называется взрывом сверхновой. Сверхновая выделяет такое огромное количество энергии, что может светить ярче, чем целая галактика в течение нескольких недель. Такой взрыв оставляет после себя либо нейтронную звезду, либо черную дыру.
Как образуются планеты?
Когда формируется звезда, вокруг нее часто образуется диск из газа, пыли и обломков. Частицы пыли на этом диске — строительные блоки каменистых планет. Из-за гравитации и других сил эти частицы сталкиваются друг с другом. Если столкновение мягкое, эти частицы склеиваются. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не образуются камни с немного большей массой. Теперь эти камни могут притягивать к себе еще больше частиц с помощью силы притяжения. Благодаря этим процессам создаются небольшие планетарные тела, называемые планетезималями. Подобно маленьким частицам, эти планетезималы сталкиваются и плавятся, образуя планеты.
Если расстояние между планетезималью и ее звездой достаточно велико, то его ядро становится ледяным и превращается в газообразную планету. Это связано с обилием соединений водорода и гелия в этих регионах. Когда планетезималь растет, ее гравитационное притяжение также увеличивается. В результате он притягивает все находящиеся поблизости материалы. В случае далекой планетезимали окружающие материалы являются газами.
Из этой информации мы можем сделать вывод, что когда звезда умирает, оставшийся после нее мусор перерабатывается, образуя новые звезды и планеты. Но вопрос в том, может ли звезда напрямую превратиться в планету?
Ответ на этот вопрос… да! Звезда может превратиться в планету, но это верно только для определенной категории звезд, называемых коричневыми карликами.
Что такое коричневые карлики?
Коричневые карлики часто называют несостоявшимися звездами. Это объекты, слишком компактные по размеру для звезд, но слишком большие для планет. В них смешаны черты звезд и планет. Их размеры колеблются от двойной массы до 90 масс Юпитера. Как и обычные звезды, они обычно находятся в центре своей солнечной системы, а вокруг них вращаются планеты. К сожалению, у них недостаточно гравитационной силы, чтобы поддерживать ядерный синтез водорода.
Хотя коричневый карлик не может поддерживать синтез водорода, он может поддерживать ядерный синтез тяжелого водорода (дейтерия). Таким образом, в начале своей жизни он получает энергию от этой реакции и излучает тепло и свет, как обычная звезда. Однако дейтерий находится во Вселенной в ограниченном количестве. В результате коричневый карлик очень быстро истощает свое дейтериевое топливо. После этого все реакции прекращаются, и коричневый карлик полностью прекращает излучение тепла и света. Он тускнеет, остывает и начинает напоминать планету. Результатом этого является группа планет на орбите вокруг гигантской центральной планеты.
На сегодняшний день обнаружено всего около 3000 коричневых карликов. Их число так мало, потому что коричневые карлики перестают излучать свет очень рано в своем жизненном цикле. Они холодные и темные почти всю свою жизнь, что затрудняет их обнаружение с помощью обычных телескопов. Есть подозрения, что количество коричневых карликов во Вселенной может быть близко к количеству обычных звезд. Коричневые карлики также могут внести небольшой, но существенный вклад в загадочную сущность темной материи!