Как умирают красные карлики?

Вселенная — это огромная, загадочная бездна, наполненная явлениями, которые мы вряд ли поймём до конца. Несмотря на все достижения науки, большая часть наших знаний о космосе остается чисто теоретической. Однако некоторые вещи мы знаем уже сейчас. В том числе и о том, как умирают красные карлики.

Красные карлики — это самый распространенный тип звёзд во Вселенной. Их доля в общем количестве достигает почти 70%. Проксима Центавра, ближайшее к Солнцу светило, тоже красный карлик. Это самые маленькие из состоявшихся звезд. Их свет наблюдается практически только в инфракрасной части спектра, поэтому увидеть их — настоящий подвиг. Невооружённому взгляду они практически не заметны. Они холодны — температура на их поверхности не поднимается выше 4000 градусов по Кельвину. Для сравнения — на Солнце, жёлтом карлике, она составляет 5800 градусов.

Красные карлики выгорают очень медленно. Это настоящие долгожители Вселенной, потенциально способные жить по несколько триллионов лет. Горение звезды происходит благодаря переработке водорода в гелий, а в красных карликах конвективные токи пополняют запасы водорода в ядре и предотвращают накопление там гелия. В той связи, что Вселенной всего около 14 миллиардов лет, мы ещё ни разу не видели, как умирает хоть одна звезда этого типа. И вряд ли когда-нибудь увидим — человеческий род наверняка не просуществует столь долго.

Но у нас есть стройная теория о том, как это происходит. Предполагается, что, приблизившись к концу своего жизненного цикла, эти малютки изменят цвет и станут «голубыми карликами». По мере выгорания топлива температура на поверхности звезды будет повышаться, отчего она будет светиться все ярче и ярче. Те звезды, у которых хватит на это массы, сильно «распухнут» и станут красными гигантами. Но им, в отличие от ещё более крупных звёзд этого типа, никогда не стать сверхновыми, а впоследствии нейтронной звездой или черной дырой. 

Вернёмся, однако, к голубым карликам, как бы двусмысленно это ни звучало. Это очень кратковременный этап в жизненном цикле красных карликов. Быстро выработав всё топливо, они должны стать белыми карликами. Кстати, в отличие от голубых, белые в настоящее время существуют – по той причине, что в них могут превращаться и звёзды других типов. Теоретически до 97% всех светил Вселенной со временем превращаются в белых карликов, а не взрываются сверхновыми. Поэтому их предостаточно на небосклоне, и мы можем их видеть, хоть и очень плохо. 

Это очень маленькие звезды — довольно часто размером с Землю, и полностью состоят из гелия. Фактически, это то, что сохраняется после гибели светила — остатки её внутреннего ядра. При превращении в белого карлика звезда выбрасывает большую часть своей массы, образуя яркую, очень красочную и объёмную планетарную туманность, но та со временем исчезает, и остаётся только упомянутое ядро.

Белых карликов не следует путать с коричневыми, внутри которых также не идёт процесс ядерного синтеза. Это в основном несостоявшиеся звезды (субзвёздные объекты), масса которых недостаточна для начала реакции синтеза водорода в гелий. Коричневые карлики очень похожи на газовых гигантов, пара которых есть и в нашей системе, за тем исключением, что в них происходит процесс синтеза на основе лёгких элементов, вроде дейтерия. Как понятно, света при этом они генерируют крайне мало.

Красные и белые карлики вызывают особый интерес у учёных по причине гипотетической жизнепригодности их систем. Продолжительность жизни Солнца пугающе коротка в масштабе Вселенной. Человечество не может существовать без звезды, а наше светило даёт нам в этом вопросе всего миллиард лет. Погибнет оно гораздо позже, но именно через указанное время жить рядом с ним будет уже невозможно. Если мы собираемся продолжить своё существование, нужно искать более надёжное прибежище. И красные карлики в этом смысле в высшей степени перспективны. Рядом с ними достаточное количество планет. В Млечном Пути около 100 миллиардов звезд, и от 70 до 80% из них относятся к этому классу. У них, по некоторым подсчётам, до 60 миллиардов планет, похожих на Землю, а нам нужна только одна. Максимум — три-четыре. И после того, как мы там обоснуемся, нам уже никогда не придется беспокоиться о поисках нового дома — по причине той самой продолжительности жизни красных карликов, о которой было сказано в самом начале. 

Естественно, с проблемами там столкнуться придётся. Из-за того, что они гораздо тусклее и холоднее Солнца, их зона обитаемости гораздо меньше. Нужная нам планета, вероятно, будет находиться от них приблизительно на том же расстоянии, что Меркурий от Солнца, то есть очень близко. Настолько, что, скорее всего, будет постоянно обращена к звезде только одной своей стороной, как Луна к Земле или тот же Меркурий к Солнцу. В одном её полушарии будет гораздо жарче, чем во втором. В общем, это совсем не идеальное место для жизни.

Всё это относится и к белым карликами. Они были бы даже более стабильны с точки зрения происходящих на них возмущений. Это, по сути, умирающие звёзды, но жизнь из них будет уходить в течение невероятно долгого времени, тем более что остывание у них начинается с отметки около 20000 градусов по Кельвину. В конце концов, они превратятся в черных карликов — космические объекты, которые не излучают никакого света. Это что-то вроде чёрной дыры, только без сопутствующих искажений времени и пространства, а также со вполне обычным гравитационным притяжением.

Когда Вселенная вступит в фазу тепловой смерти, в ней, как считается, останутся только чёрные дыры и чёрные карлики. Последние не будут излучать ни тепла, ни света, охладившись до температуры самого космоса, то есть чуть выше абсолютного нуля. Но чёрные карлики — это такие же гипотетические объекты, как голубые. Их пока никто нигде не видел — это чистая теория. Как бы то ни было, до этого ещё очень далеко, и мы можем спокойно думать о красных их собратьях. Это гораздо более жизнерадостная перспектива.