Сегодня, 19 сентября, отмечается День астрономии. Это одна из древнейших наук: люди смотрели на небо задолго до того, как придумали письменность.

Но даже сейчас звёзды преподносят сюрпризы. Эксперт Пермского Политеха Евгений Бурмистров объяснил, как светила «воруют» чужую молодость, остывают до минусовых температур, поют и превращаются в гигантские драгоценные камни.

Звезда — это гигантский раскалённый шар, в недрах которого непрерывно идут ядерные реакции. Одни атомы превращаются в другие, и выделяющейся при этом энергии хватает, чтобы шар светился. Именно по этому признаку звезда и отличается от планет, комет и астероидов: те представляют собой холодные тела и лишь отражают чужой свет.

Но самое интересное вот в чём: каждый атом в нашем организме когда-то принадлежал звезде, которая давно погасла.

«После Большого взрыва Вселенная состояла преимущественно из водорода и гелия — самых лёгких элементов. Все прочие — углерод, кислород, кальций, железо — были "выкованы" позже, внутри звёзд. Когда массивные светила исчерпывали топливо, они взрывались, разбрасывая эти элементы по космосу. Так они превращались в строительный материал для новых звёзд, планет и в конечном счёте - для жизни», — поясняет Евгений Бурмистров.

Нейтронные звёзды — это остатки массивных светил, сжавшихся под действием собственной гравитации после взрыва. Их радиус составляет всего 10–20 километров, тогда как радиус Солнца — около 696 тысяч километров. Таких объектов во Вселенной немного — примерно 0,1% от общего числа звёзд.

Зато плотность у них чудовищная. В обычных условиях атомы и их ядра разделены огромными промежутками. В нейтронной звезде их буквально вдавливает друг в друга: электроны и протоны сливаются в единую частицу — нейтрон. В результате вся звезда спрессована до размеров небольшого города.

Именно поэтому в одной чайной ложке такого вещества заключена масса порядка 2–2,5 миллиарда тонн — это в 3–6 раз больше массы всего человечества, которая оценивается в 400–500 миллионов тонн.

Некоторые звёзды словно замирают во времени и не стареют. Обычно светила тускнеют и краснеют, но часть из них сохраняет яркий голубой цвет и высокую температуру, свойственные молодым космическим телам. Разгадка в том, что они подпитываются за счёт соседей. Астрономы называют их «звёздами-вампирами». Самый известный пример — система Алголь в созвездии Персея, удалённая от нас примерно на 93 световых года.

«Такие "вампиры" всегда находятся рядом с меньшим, более слабым светилом и постепенно перетягивают на себя водород с его поверхности. Этот элемент — главное топливо любой звезды. Пока запасов хватает, звезда горит ярко и горячо. Но когда они истощаются, реакции замедляются, и объект начинает стареть. Однако, получив свежую порцию водорода от соседки, светило вновь становится голубым», — объясняет Бурмистров.

По сути, звезда-вампир «перезапускает» свой возраст, используя чужую энергию, и потому остаётся моложе своих «сверстников».

В 50 световых годах от Земли, в созвездии Центавра, находится объект BPM 37093. Это белый карлик — остывшее ядро когда-то яркой звезды. Со временем оно почти полностью превратилось в гигантский алмаз.

Напомним: алмаз — это углерод, атомы которого выстроены в строгом порядке. В обычных условиях углерод существует в виде графита — как в стержне карандаша. Но если сжать его с огромной силой, атомы перестраиваются в плотную кубическую решётку.

Внутри белого карлика давление в миллионы раз превышает то, что необходимо для земных алмазов. Поэтому углеродное ядро звезды миллиарды лет сжималось и затвердевало, принимая упорядоченную структуру.

В этом году астрономы обнаружили новый тип космического тела — чёрную дыру, окружённую плотным «коконом» из водорода. Объект размером со всю Солнечную систему светит ярко-красным, а сформировался он уже через 660 миллионов лет после Большого взрыва, то есть в ранней Вселенной.

Вероятно, когда звезда исчерпала топливо, её ядро начало сжиматься, поглощая всё на своём пути. Так и возникла чёрная дыра. Свет здесь рождается не за счёт синтеза, а за счёт активности дыры: падающее вещество закручивается в диск, слои трутся друг о друга и разогреваются до миллионов градусов.

«Такой механизм — самый эффективный способ производства энергии во Вселенной: в неё превращается до 40% массы вещества, тогда как синтез даёт лишь около 0,7%. Именно поэтому объект светит в сотни миллиардов раз ярче обычной звезды», — отмечает Евгений Бурмистров.

Мы привыкли считать, что звёзды — самые горячие объекты во Вселенной. Но есть тела, которые формируются так же, как они, а их температура может опускаться ниже нуля. Это коричневые карлики — промежуточное звено между планетами и звёздами.

Их массы не хватает для стабильного синтеза. Они могут ненадолго запустить реакции, но без постоянного источника энергии быстро остывают. Самый яркий пример — WISE 0855–0714. Его ядро так и не разогрелось до температур, при которых водород превращается в гелий. Сейчас его температура колеблется от –3 до –48°C, а излучает он в основном в инфракрасном диапазоне.

Всего известно около 3 тысяч коричневых карликов. Но, по оценкам астрономов, только в нашей Галактике их может быть от 25 до 100 миллиардов.

Некоторые звёзды, включая наше Солнце, способны издавать звуки. Внутри светила движется вещество: раскалённая плазма поднимается из глубин, остывает и опускается — словно кипящая вода. Эти потоки создают толчки, заставляющие звезду сжиматься и расправляться. Так рождаются акустические волны.

Услышать эти «песни» напрямую мы не можем: их звук лежит в диапазоне около 0,003 герц, и человеческое ухо его не улавливает. Но учёные распознают их с помощью астросейсмологии — метода, который фиксирует микроскопические изменения яркости и движения поверхности звезды. По этим колебаниям определяют размер, массу, возраст и внутреннее строение светила.

При этом примерно 30% звёзд, которые по теории должны были бы колебаться, остаются «молчащими». Почему — астрономы не знают.

Многие звёзды во Вселенной существуют не в одиночестве, как Солнце, а в парах или группах. Двойные системы — самый распространённый тип, они встречаются в 75% случаев. Есть и тройные, и даже системы с шестью звёздами.

Причина в том, что облако газа и пыли почти всегда распадается на несколько сгустков. Гравитация и вращение разрывают его на части, и каждая становится отдельной звездой. Если они близко, то связываются гравитацией и образуют единую систему.

Если бы у Земли было четыре солнца, восходы и закаты превратились бы в световое шоу: светила всходили бы в разное время, отбрасывая несколько теней. Но последствия были бы разрушительными. Земля получала бы вчетверо больше тепла, океаны испарились бы, а атмосфера рассеялась.