С чего начинается жизнь звезды?

С облака. Это огромная холодная облачная область, где собрались водород (в основном), немного гелия, тяжёлые элементы и пыль (да, буквально космическая пыль).

Огромные молекулярные облака могут дрейфовать в космосе миллионы лет, находясь в хрупком равновесии. Это равновесие может нарушить внешнее событие — например, взрыв сверхновой неподалёку или прохождение через плотный рукав галактики. Такие воздействия запускают процесс сжатия туманности под действием её собственной гравитации — словно невидимая рука начинает сминать её в кулак. При этом внутри облака могут появляться небольшие плотные участки — как пузырьки. Если условия благоприятны, гравитация усиливает эти сгустки, и они начинают схлопываться в массу.

Масса сжимается, температура растёт, образуется протозвезда — горячая, но пока не светит так, как звезда. Уже горячие, сжимающиеся глыбы. На глаз они могли бы напоминать тусклую звезду, но пока нет устойчивой ядерной реакции, это просто звёздный эмбрион.  Протозвезда может быть нестабильной и пульсировать. На этой стадии она окружена диском пыли, из которого позже могут сформироваться планеты.

А звезда может и не родиться?

Да. Если массы облака недостаточно, всё может закончиться Коричневым карликом — что-то между планетой и звездой. Светится в инфракрасном спектре, но не зажигается в полной мере. Даже недолго будут происходит термоядерный синтез дейтерия (тяжелого водорода), но закончит жизнь «большой газовой планетой». Это отдельный класс объектов, которые не достигли условий для полноценного синтеза водорода.

Когда звезда начинает светить?

Когда температура в ядре достигает примерно 10 миллионов °C — запускается термоядерный синтез. Водород превращается в гелий, выделяя огромную энергию, которая и поддерживает свет и тепло звезды. Это как если бы ты зажёг спичку… и она не тухла 10 миллиардов лет. Так начинается основной и стабильный период жизни звезды — главная последовательность. Наше Солнце в этом состоянии живёт уже ~4,5 млрд лет. Примерно столько же ему и осталось. В среднем, звезда перерабатывает в энергию только около 10% своего водорода — остальное просто не доходит до ядра.

Что влияет на то, какой будет звезда?

Масса. Это всё решает.
Маленькие звёзды (красные карлики — они действительно красные, «холодные» и «тусклые») —живут сотни миллиардов лет. Самые маленькие звёзды из возможных — массой всего в 8% от Солнца. Ниже этого предела даже не зажигается термоядерная реакция. Это как недогретый чайник: всё есть, кроме кипения.

Звёзды вроде Солнца (жёлто-белые, горячее и ярче) - живут 10 млрд лет.

Гиганты (в 10, 20, 50 раз массивнее Солнца) — горят, как сумасшедшие (они синие, очень горячие и невероятно яркие), и умирают через несколько миллионов лет.

Старость: что происходит дальше, к примеру, с Солнцем?

Когда водород в ядре почти исчерпан, ядро сжимается и нагревается настолько, что начинает гореть гелий — термоядерные реакции превращают гелий в более тяжёлые элементы (углерод, кислород). В этот моменти из-за возросшего внутреннего давления звезда раздувается (верхние слои станут более разрежены) и превращается в красного гиганта. При этом оно уже не будет стабильно светить — начнутся вспышки, выбросы, удары.
Название «красный гигант» — скорее традиционное. Цвет зависит от химсостава и пылевого рассеяния. Солнце станет скорее оранжево-жёлтым, и в будущем раздуется настолько, что поглотит орбиты ближайших планет — вероятно, вплоть до Земли. Но бояться не стоит: это произойдёт через 5 миллиардов лет. Скорее всего, Земля испарится полностью — но не сразу, как от лазера Звезды Смерти. Это будет постепенное разрушение: сначала исчезнет атмосфера, потом расплавится поверхность, а солнечный ветер и приливные силы сделают остальное. Хотя существует и вероятность, что и земная орбита «разбухнет» — и планета отодвинется от умирающего Солнца.

Масса Бетельгейзе — в 16 раз больше солнечной, диаметр — бы поглотил орбиту Юпитера

Как умирают звёзды?

А вот здесь и начинается самое интересное.

1) Маленькие и средние звёзды (типа Солнца):
После стадии Красного гиганта по мере исчерпания водорода раздутые внешние слои слабо удерживаются и просто отходят в космос — мягко, без взрыва, образовав красивую, симметричную планетарную туманность (это вовсе не про планеты, название историческое, связано с круглой формой). Это последнее издыхание звезды. А в центре останется белый карлик — невероятно плотное, горячее ядро, размером примерно с Землю, но массой около 50–70% от начальной массы звезды. Белые карлики будут жить в теории дольше Вселенной (ещё никто не видел их смерть). У него нет ядерных реакций - он просто тлеет. Представь разгорячённый уголь, который ты достал из костра. Он больше не горит пламенем, но всё ещё отдаёт тепло и светится. Белый карлик — такой же "уголёк" во Вселенной.

Звёзды "второго/третьего поколения", вроде Солнца, уже содержат тяжёлые элементы. Значит, до него уже кто-то взорвался.
А одна чайная ложка вещества белого карлика весит почти тонну.

2) Звёзды массивнее Солнца: У неё всё идёт по ускоренной программе. Она быстро сжигает водород, затем — гелий, потом углерод, кислород, и так далее. Ядро буквально превращается в слоёный пирог из элементов. На финальной стадии оно состоит из железа — элемента, при слиянии которого энергия не выделяется, а наоборот, поглощается. Как только железа становится слишком много — всё рушится, звезда коллапсирует, внешние слои отлетают с такой мощью, что это называют взрыв сверхновой. Мгновенно рождается Нейтронная звезда — если масса «не слишком» большая (радиус остатка около 20 км с массой больше солнца, и очень высокой плотностью) или чёрная дыра, если масса остатка выше определённого предела (примерно 2-3 солнечные массы).

Сверхновую можно увидеть даже днём. В 1054 году такую звезду наблюдали китайцы, и сегодня её остаток — туманность Краб. Одна сверхновая может на время затмить всю галактику, в которой находится

3) Если звезда очень массивная (100+ масс Солнца): Она может не просто взорваться, а коллапсировать мгновенно, без вспышки, прямо в чёрную дыру. Такой финал настолько "тихий", что мы можем догадаться о нём лишь по внезапному исчезновению звезды в телескоп.

Уникальные случаи: что ещё бывает?

Звёзды в двойных системах могут «омолаживаться», получая массу от соседней звезды. Именно там одна звезда теряет массу и замедляет свой эволюционный процесс, а другая — приобретает и ускоряет свой жизненный цикл. В более редких случаях массивные объекты могут пролетать рядом и «сдирать» часть вещества, но это случается намного реже и менее стабильно. А могут вообще слиться в одну.

Килонова — при столкновении двух нейтронных звёзд. Выбрасывается золото, платина, редкие элементы. То самое золото, что на пальце — было возможно «выковано» при взрыве двух умерших звёзд.

Пульсары — вид нейтронных звёзд, кружащие как бешеные и излучающие пульсирующие магнитные сигналы. Радиотелескопы ловят их, как космический метроном.

Красный карлик — это ещё живущая звезда. Он маленький, холодный и тусклый по сравнению с Солнцем, но всё ещё горит, то есть у него идут ядерные реакции в ядре. Во Вселенной ещё не умер ни один красный карлик — просто не прошло столько времени, чтобы даже самые старые из них (а им максимум 13,8 млрд лет, как и самой Вселенной) не успели исчерпать своё топливо. Возможно будут делать это дольше, чем вообще что-либо во Вселенной.

мы — дети звёзд. Каждый атом кальция в костях, железа в крови, золота в цепочке — это бывшая звезда. И не одна.

Итак, а что будет потом со всеми звёздами?

В начале Вселенной (после Большого взрыва) водород составлял ~75% всей массы. Постепенно, через ядерные реакции, он превращается в гелий, а затем в более тяжёлые. Когда звезда умирает, она выбрасывает часть вещества (включая недожжённый водород) обратно в космос.
Этот материал может снова попасть в газовое облако, где родятся новые звёзды. Но… цикл не вечен. С каждым поколением звёзд водорода становится меньше, а «металличность» (количество тяжёлых элементов) — больше. Вполне вероятно будут появляться даже изначально гелиевые звезды. Но когда-то всё «топливо» закончится. И наступит одна из гипотез...

Конец эпохи звёзд: «Тепловая смерть» Вселенной

Если заглянуть на триллионы лет вперёд, учёные предсказывают:

• Звёзды больше не смогут образовываться, потому что не останется достаточно холодного и плотного водорода, и даже гелий не поможет.

• Последние красные карлики, самые экономные, догорают через ~10¹³ лет.

• Останутся нейтронные звёзды,чёрные дыры, и остынут белые карлики.

• Всё станет тёмным, холодным и «вымершим».
  

  А потом возможно даже черные дыры будут испаряться из-за эффекта Хокинга. Последние вспышки энергии в истории Вселенной могут быть именно от умирающих чёрных дыр. Это не смерть — это полное вырождение.
  
  Это гипотетическое состояние называют тепловой смертью Вселенной. Тепловая смерть Вселенной — когда перестанет происходить что-либо с точки зрения физики: не будет ни энергии, ни звёзд, ни структур, ни изменений. Только рассеянная мёртвая материя. Только фоновые квантовые колебания и тьма.

Но а сейчас мы живём в удивительное и живое время: звёзды рождаются, вспыхивают, дарят тепло, формируют планеты.. Это, возможно, одна из самых ярких и уникальных глав его истории. Смерть одной звезды — это не конец, а цикл чего-то большего. Разлетевшиеся оболочки становятся частью межзвёздных облаков. Из них рождаются новые звёзды. Вокруг них формируются планеты. И то, что ты можешь просто поднять глаза и увидеть это - уже невероятное везение.