После "выгорания" термоядерного топлива в звезде, масса которой сравнима с
массой Солнца, в центральной её части (ядре) плотность вещества становится
настолько высокой, что свойства газа кардинально меняются. Подобный газ
называется вырожденным, а звёзды, из него состоящие, - вырожденными звёздами.
После образования вырожденного ядра термоядерное горение продолжается в
источнике вокруг него, имеющем форму шарового слоя. При этом звезда переходит в
область красных гигантов на диаграмме Герцшпрунга - Ресселла. Оболочка красного
гиганта достигает колоссальных размеров - в сотни радиусов Солнца - и за время
порядка 10-100 тыс. лет рассеивается в пространство. Сброшенная оболочка иногда
видна как планетарная туманность. Оставшееся горячее ядро постепенно остывает и
превращается в белый карлик, в котором силам гравитации противостоит давление
вырожденного электронного газа, обеспечивая тем самым устойчивость звезды. При
массе около солнечной радиус белого карлика составляет всего несколько тысяч
километров. Средняя плотность вещества в нём часто превышает 109 кг/м3 (тонну на
кубический сантиметр!).
Ядерные реакции внутри белого карлика не идут, а свечение происходит за счёт
медленного остывания. Основной запас тепловой энергии белого карлика содержится
в колебательных движениях ионов, которые при температуре ниже 15 тыс. кель-винов
образуют кристаллическую решётку. Образно говоря, белые карлики - это гигантские
горячие кристаллы. Постепенно температура поверхности белого карлика уменьшается
и звезда перестаёт быть белой (по цвету) - это скорее уже бурый или коричневый
карлик.
Масса белых карликов не может превышать некоторого значения - это так
называемый предел Чанд-расекара (по имени американского астрофизика, индийца по
происхождению, Субрахманьяна Чандрасека-ра), он равен примерно 1,4 массы Солнца.
Если масса звезды больше, давление вырожденных электронов не может противостоять
силам гравитации и за считанные секунды происходит катастрофическое сжатие
белого карлика - коллапс. В ходе коллапса плотность резко растёт, протоны
объединяются с вырожденными электронами и образуют нейтроны (это называется
нейтро-низацией вещества), а освобождаемую гравитационную энергию уносят в
основном нейтрино. Чем же заканчивается этот процесс? По современным
представлениям, коллапс может либо остановиться при достижении плотностей
порядка Ю"7 кг/м3, когда нейтроны сами становятся вырожденными, - и тогда
образуется нейтронная звезда; либо выделяемая энергия полностью разрушает белый
карлик - и коллапс по сути дела превращается во взрыв.
|