Жизненный цикл нашего Солнца⁠⁠

Здравствуйте, заглянувшие на огонёк! С Вами рубрика "Пикабу: Прекрасный и Познавательный". Кто-то оценит прекрасный рисунок художницы feefal, а самые любознательные прочитают описание изображенного, кое я посчитал нужным показать вам, поскольку немного сведущ в астрономии и астрофизике.

1) Stellar Nebula - звёздная туманность, это участок межзвёздной среды содержащий пыль, газ и плазму.

2) Protostar - протозвезда, это звезда в самом начале своего жизненного пути, когда молекулярное облако ("звёздная колыбель") начинает сжиматься под действием гравитационных сил и разогреваться.

3) Main Sequence Star - звезда главной последовательности, это самая длительная и основная стадия жизненного цикла звезды, когда сжатие и разогрев протозвезды в "звёздной колыбели" достигают таких значения, что становится возможным термоядерный синтез гелия из водорода в ядре звезды. Наше родное Солнце находится именно на этом отрезке своего жизненного пути и будет находиться на нём ещё очень и очень долго.

4) Red Giant - красный гигант, это такая стадия, когда завершается термоядерный синтез гелия, поскольку исчерпываются запасы необходимого водорода. Ядро звезды (уже почти целиком состоящее из гелия) начинает остывать и сжиматься, а вместе с ней и оболочка из оставшегося водорода. Сжатие тонкой слоевой оболочки приводит к тому, что теперь уже в нём зажигается термоядерная реакция и температура вырастает многократно, а крутой градиент температур между горячим слоевым источником и холодным ядром вызывает конвективную нестабильность, что приводит к сильному расширению внешних слоев звезды. Это прощальная песня звёзд главной последовательности, их финальное выступление. Наше Солнце это ждёт через 7 миллиардов лет.

5) Planetary Nebula - планетарная туманность, это такая стадия жизни звезды, когда звезда начинает сбрасывать свои внешние оболочки, формируя туманность подобной той, из которой она когда-то родилась. На этой стадии холодное гелиевое ядро прогревается слоевым источником достаточно, чтобы в ядре зажглась реакция синтеза углерода и кислорода из гелия. "Выгорающий" гелий вскоре создаёт инертное ядро из углерода и кислорода, а термоядерный синтез оттесняется к слоевому источнику, только теперь там "горит" гелий, а не водород, как у красного гиганта.

"Горение" гелия очень чувствительно к температуре и даже небольшие колебания температуры приводят к заметному увеличению скорости реакции (повышение температуры на 2% увеличивает скорость реакции вдвое), что делает звезду крайне нестабильной. От увеличения скорости реакции увеличивается температура, верхние слои газа расширяются, температура падает, скорость реакции сильно замедляется и так до нового витка, что приводит к сильным пульсациям, уносящим в межзвёздное пространство материал звезды. Звезда "лысеет".

6) White Dwarf - белый карлик, на этой стадии жизни звезды, происходит затухание всех термоядерных реакций, если её масса оказывается меньше десяти солнечных масс. При такой массе сил гравитации не хватит на сжатие и разогрев звезды достаточно, чтобы зажечь термоядерный синтез из углерода и кислорода, которые образовались на предыдущей стадии и останется только маленькое компактное ядро, чья светимость будет обусловлена только её высокой температурой, а не реакциями "горения". На этом этапе звезда будет медленно остывать долгие и долгие годы (десятки миллиардов лет), пока не остынет настолько, что её температура почти не сравняется с фоновой температурой Вселенной и она не превратится в черный карлик - в молчаливого наблюдателя смерти Вселенной.

Черный карлик ещё долго будет поддерживать небольшую температуру за счёт гравитационного захвата тёмной материи из галактического гало, но как только аннигиляция тёмной материи завершится (а это займёт около 10^25 лет), он остынет окончательно. Но даже после этого он продолжит своё существование и его дальнейшая судьба зависит от того, стабилен протон или нет:

а) если протон нестабилен, то черные карлики полностью испарятся за счёт распада протона через 10^49 лет;

б) если протон стабилен, то черные карлики просуществуют невообразимо долгое время - за счёт эффектов квантового туннелирования смежных ядер, все атомы черного карлика превратятся в изотоп железа-56, у которого самое стабильное ядро из всех элементов. Этот этап займёт 10^1500 лет, после чего они превратятся в железные звёзды и пробудут в таком стабильном состоянии ещё более невероятное время - от 10^10^26 до 10^10^76 лет, после чего спонтанно сколлапсируют в черные дыры, которые относительно "быстро" (всего лишь за 10^67 лет) полностью испарятся за счёт излучения Хокинга. Напомню, что время существования нашей Вселенной оценивается приблизительно в 1,4*10^10 лет.

Всем спасибо!