Зірки, як і люди, можуть бути новонародженими, молодими і старими. Кожна мить вмирають одні зірки і утворюються інші. Зазвичай наймолодші з них схожі на Сонце. Вони перебувають на стадії формування і фактично являють собою протозірок. Астрономи називають їх зірками типу Т Тельця, по імені свого прототипу. За своїми властивостями – наприклад, світності – протозірки є змінними, оскільки їх існування ще не увійшло в стабільну фазу. Навколо багатьох з них знаходиться велика кількість матерії. Від зірок типу Т виходять потужні вітрові потоки.

Протозірок: початок життєвого циклу

Якщо поверхня протозірки падає речовина, воно швидко згоряє і перетворюється в тепло. Як наслідок, температура протозірок постійно збільшується. Коли вона піднімається настільки, що в центрі зірки запускаються ядерні реакції, протозірка набуває статусу звичайної. З початком протікання ядерних реакцій у зірки з'являється постійне джерело енергії, який підтримує її життєдіяльність протягом тривалого часу. Наскільки довгою буде життєвий цикл зірки у Всесвіті, залежить від її початкового розміру. Проте вважається, що у зірок, діаметром Сонце, енергії вистачить на те, щоб безбідно існувати протягом приблизно 10 млрд років. Незважаючи на це, трапляється і так, що навіть більш масивні зірки живуть всього лише кілька мільйонів років. Це відбувається унаслідок того, що вони спалюють своє пальне набагато швидше.

Зірки нормальних розмірів

Кожна із зірок являє собою згустки гарячого газу. В їх глибинах постійно відбувається процес вироблення ядерної енергії. Однак не всі зірки, схожі на Сонце. Одне з головних відмінностей полягає в кольорі. Зірки бувають не тільки жовті, але і синюватими, червонуватими.

Яскравість і світність

Різняться вони і за такими ознаками, як блиск, яскравість. Те, наскільки яскравою виявиться спостерігається з поверхні Землі зірка, залежить не тільки від її світності, але і від віддаленості від нашої планети. Враховуючи відстань до Землі, зірки можуть володіти абсолютно різною яскравістю. Цей показник коливається від однієї десятитисячної блиску Сонця до яскравості, порівнянної з більш ніж мільйоном Сонць. Більша частина зірок знаходиться на нижньому відрізку цього спектру, будучи тьмяним. У багатьох відносинах Сонце є середньостатистичною, типовою зіркою. Однак, порівняно з іншими, воно має набагато більшою яскравістю. Велика кількість тьмяних зірок можуть спостерігатися навіть неозброєним оком. Причина, за якою зірки відрізняються по яскравості, полягає в їх масі. Колір, блиск і зміна яскравості в часі визначається кількістю речовини.

Спроби пояснити життєвий цикл зірок

Люди здавна намагалися простежити життя зірок, однак перші спроби вчених були досить непевними. Першим досягненням було застосування закону Лейна до гіпотези Гельмгольца-Кельвіна про гравітаційному стисненні. Це принесло в астрономію нове розуміння: теоретично температура зірки повинна підвищуватися (її показник обернено пропорційний радіусу зірки) до тих пір, поки збільшення щільності не сповільнить процеси стиснення. Тоді витрата енергії буде вище, ніж її прихід. У цей момент зірка почне стрімко остигати.

Гіпотези про життя зірок

Одна з оригінальних гіпотез про життєвому циклі зірки була запропонована астрономом Норманом Локиером. Він вважав, що зірки виникають з метеорної матерії. При цьому положення його гіпотези спиралися не тільки на наявні в астрономії теоретичні висновки, але і на дані спектрального аналізу зірок. Локіер був переконаний в тому, що хімічні елементи, що беруть участь в еволюції небесних тіл, що складаються з елементарних частинок – «протоэлементов». На відміну від сучасних нейтронів, протонів і електронів, що вони мають не загальним, а індивідуальним характером. Наприклад, згідно Локиеру, водень розпадається на так званий «протоводород»; залізо стає «протожелезом». Описати життєвий цикл зірки намагалися й інші вчені-астрономи, наприклад, Джеймс Хопвуд, Яків Зельдовіч, Фред Хойл.

Зірки-гіганти і зірки-карлики

Зірки великих розмірів є самими гарячими та яскравими. На вигляд вони зазвичай білі або блакитного відтінку. Незважаючи на те що вони мають гігантськими розмірами, паливо всередині них згорає настільки швидко, що вони позбавляються його за якихось кілька мільйонів років. Зірки невеликих розмірів, в протилежність гігантським, зазвичай не настільки яскраві. Вони мають червоним кольором, живуть досить довго – протягом мільярдів років. Але серед яскравих зірок на небосхилі є також червоні і помаранчеві. Прикладом може послужити зоря Альдебаран – так званий «око бика», що знаходиться в сузір'ї Тельця; а також зірка Антарес у сузір'ї Скорпіона. Чому ж ці холодні зірки здатні конкурувати по яскравості з розжареним зірками, зразок Сіріуса? Так відбувається з-за того, що коли-то вони дуже сильно розширилися, і по своєму діаметру стали перевершувати величезні червоні зірки (надгіганти). Величезна площа дозволяє цим зіркам випромінювати на порядок більше енергії, ніж Сонце. І це незважаючи на той факт, що їх температура набагато нижча. Наприклад, діаметр Бетельгейзе, що знаходиться в сузір'ї Оріона, в кілька сотень разів більше діаметра Сонця. А діаметр звичайних червоних зірок зазвичай не становить і десятої частини розміру Сонця. Такі зірки називають карликами. Ці види життєвого циклу зірок може проходити кожне небесне світило – одна і та ж зірка на різних відрізках свого життя може бути і червоним гігантом, і карликом.
Як правило, світила, подібні Сонцю, підтримують своє існування за рахунок знаходиться всередині водню. Він перетворюється в гелій всередині ядерної серцевини зірки. Сонце розпорядженні величезною кількістю палива, однак навіть воно не нескінченно – за останні п'ять мільярдів років була витрачена половина запасу.

Час життя зірок. Життєвий цикл зірок

Після того як всередині зірки вичерпуються запаси водню, приходять серйозні зміни. Залишки водню починають згоряти не всередині її ядра, а на поверхні. При цьому все більше скорочується час життя зірки. Цикл зірок, принаймні, більшості з них, на цьому відрізку переходить у стадію червоного гіганта. Розмір зірки стає більше, а її температура – навпаки, менше. Так з'являється більшість червоних гігантів, а також надгігантів. Цей процес входить до складу загальної послідовності відбуваються з зірками змін, які вчені назвали еволюцією зірок. Цикл життя зірки включає всі її стадії: в кінцевому рахунку всі зірки старіють і вмирають, а тривалість їх існування безпосередньо визначається кількістю палива. Великі зірки закінчують своє життя величезним, ефектним вибухом. Більш скромні, навпаки, гинуть, поступово стискаючись до розмірів білих карликів. Потім вони просто згасають. Скільки часу живе середня зірка? Життєвий цикл зірки може тривати від менш 15 млн років і до 1 млрд років і більше. Все це, як було сказано, залежить від її складу і розмірів. Зірки, подібні Сонцю, живуть від 10 до 16 млрд років. Дуже яскраві зірки, на зразок Сіріуса, живуть відносно недовго – лише кілька сотень мільйонів років. Схема життєвого циклу зірки включає в себе наступні етапи. Це молекулярне хмара – гравітаційний колапс хмари – народження наднової зірки – еволюція протозірок – закінчення протозоряній фази. Потім випливають етапи: початок стадії молодої зірки – середина життя – зрілість – стадія червоного гіганта – планетарна туманність – етап білого карлика. Останні дві фази властиві зіркам малого розміру.

Природа планетарних туманностей

Отже, ми коротко розглянули життєвий цикл зірки. Але що являє собою планетарна туманність? Перетворюючись з величезного червоного гіганта в білого карлика, іноді зірки скидають зовнішні шари, і тоді ядро зірки стає голим. Газова оболонка починає світитися під дією енергії, випромінюваної зіркою. Назву свою ця стадія отримала за рахунок того, що світяться газові бульбашки в цій оболонці часто схожі на диски навколо планет. Але насправді вони нічого спільного з планетами не мають. Життєвий цикл зірок для дітей може не включати всіх наукових подробиць. Можна лише описати основні фази еволюції небесних світил.

Зоряні скупчення

Астрономи дуже люблять досліджувати скупчення зірок. Є гіпотеза, що всі світила народжуються саме групами, а не поодинці. Так як зірки, які належать до одного скупчення, володіють схожими властивостями, то і відмінності між ними є істинними, а не зумовленими відстанню до Землі. Які б зміни не припадали на частку цих зірок, свій початок вони беруть в один і той же час і при рівних умовах. Особливо багато знань можна отримати, вивчаючи залежність їх властивостей від маси. Адже вік зірок у скупченнях і їх відстань від Землі приблизно однакові, тому відрізняються вони лише за цим показником. Скупчення будуть цікаві не тільки професійним астрономам – кожен любитель буде радий зробити гарну фотографію, помилуватися їх виключно красивим видом в планетарії.