Чем меньше водорода остается в центре звезды, тем выше становится ее температура, увеличивается молекулярный вес звездного вещества и термоядерные реакции бурлят сильнее. Звезда становится прозрачнее. И с Земли мы замечаем, как растет при этом светимость звезды. Если бы нам удалось встретиться с этаким космическим Агасфером — парнем, которому лет миллиард, — он наверняка, в отличие от знакомых нам стариков, рассказал бы, что Солнце с возрастом стало сиять ярче. Это утверждение не расходится с мнением современных ученых: за последний миллиард лет светимость Солнца должна увеличиться на 20 процентов.
Когда же водорода в ядре звезды останется не более одного процента, термоядерные реакции гелиевого синтеза больше не смогут поддерживать температуру, а значит, и давление в ее центре. Тогда равновесие снова нарушается и звезда опять начинает сжиматься. Сжатие подогревает выдохшееся светило. Центральная часть звезды уплотняется. Ее вещество превращается в «гущу», состоящую из одних гелиевых ядер. Теперь термоядерная реакция продолжается в более внешних слоях. И от этого звезда начинает увеличиваться в объеме. Светимость ее стремительно нарастает. Спокойное светило словно распухает, превращаясь в красного гиганта.
Дальше процесс эволюции мчит, как на курьерских. Когда температура ядра повысится до 100–140 миллионов градусов, начинает действовать новый механизм: тройной гелиевый процесс превращения гелия в углерод. Эта реакция дает меньше энергии, и звезда в состоянии красного гиганта или сверхгиганта существует сравнительно недолго.
Дальнейшая жизнь или, вернее, смерть звезды представляется сегодня таким образом: расширение оболочки красного сверхгиганта может привести к тому, что силы притяжения не смогут больше ее удерживать, и тогда… Тогда возможен ряд вариантов.
Первый — газовая оболочка медленно отделяется от сверхплотного центрального ядра, оставляя на месте бывшего сверхгиганта белого карлика. Сама же оболочка продолжает расширяться и уходит в пространство в виде туманности, становясь все реже и реже.
Второй вариант более драматичен. В старых китайских летописях скрупулезные императорские астрономы оставили любопытную запись. В 1054 году в созвездии Тельца внезапно вспыхнула необыкновенно яркая звезда. Она светила так ярко, что по ночам деревья, освещенные ее светом, отбрасывали тени, а днем она видна была даже на ярком солнечном небе.
Невиданное светило скоро погасло. И когда астрономы разыскали и прочитали эту запись (а случилось это лишь в 1942 году) и направили в место, указанное китайцами, свои телескопы, они увидели на фотографиях только две слабые звездочки шестнадцатой звездной величины в самом центре знаменитой Крабовидной туманности. Одна из них, по исследованиям Минковского, скорее всего не имеет к туманности никакого отношения. Зато другая! Ее поверхностную температуру оценивают в 500 тысяч градусов. Так что это самая горячая (!) из известных звезд. И вероятно, она-то и есть все, что осталось от китайской сверхновой.
Стоит заметить, что принять клочья белесого тумана за краба можно лишь при большом воображении. Тем не менее этот космический краб довольно проворен. Разлетается он в разные стороны со скоростью не менее 1000 километров в секунду! И при этом имеет радиоголос, по мощности уступающий только двум источникам нашего неба — в созвездиях Кассиопеи и Лебедя.
Загадка взрывов сверхновых долго не давала спать астрономам, чем, безусловно, способствовала прогрессу науки. Наконец, два советских теоретика, В. Л. Гинзбург и И. С. Шкловский, придумали очень правдоподобное объяснение явлению. Правдоподобное по крайней мере для сегодняшнего состояния науки.
В этом объяснении — драматическая суть второго варианта смерти звезды. Колоссальный взрыв сбрасывает газовую оболочку со звезды, производя вокруг страшные разрушения. Струи ионизированного газа, разлетаясь, переплетаются в причудливые узоры светящейся туманности и образуют невероятно сложное магнитное поле. В его лабиринте веками блуждает по запутанным траекториям множество заряженных частиц, порожденных взрывом. Одни ускоряются, приобретают субсветовые скорости, другие тормозятся. И все они излучают радиоволны. Часть этого излучения мы видим, часть принимаем на антенны радиотелескопов. Туманная оболочка, расширяясь, идет на пополнение запасов межзвездного вещества, а покинутое оболочкой ядро умершей звезды — это отходы, шлак. Правда, они еще сыграют довольно любопытную роль, но об этом позже. Пока можно считать, что количество межзвездного вещества во вселенной все время уменьшается, а количество шлака, наоборот, растет.
Дать точное и всестороннее описание процесса эволюции звезд пока никто не в состоянии. При этом виднейшие теоретики признаются, что «если решение вопроса о происхождении звезд сегодня еще достаточно противоречиво и неточно, то проблема жизни звезды, ее судьбы и эволюции представляется еще менее определенной».
4. Веселое загробное существование
Если вы сбросили со счетов остатки сгоревших звезд, то напрасно. По целому ряду наиновейших теоретических соображений посмертное существование звезды — роман не менее интересный, чем ее жизнь.
В 1937 году в XVII томе журнала «Доклады Академии наук СССР» появилась на редкость короткая статья, подписанная известным советским физиком-теоретиком Л. Ландау. Называлась она просто: «Об источниках звездной энергии». Помните самый гвоздевой вопрос, над которым бились физики всего мира?
Статья занимала всего две странички. Порывистый и угловатый, насмешливый и всегда чуточку трагический Ландау терпеть не мог длинных писаний. Не будь у него под руками Евгения Лившица (так уверяют знавшие Ландау лично), он, Лев Давидович, не написал бы, может быть, вообще ни строчки. Гениальные идеи рождались и проходили цикл развития в его мозгу, не нуждаясь в фиксировании. Ландау даже имя свое стремился сократить и с большим удовольствием откликался, когда друзья звали его просто Дау.
В статье, с которой мы начали разговор, ее автор выдвинул любопытную гипотезу о возможности существования вещества в новом сверх-сверхплотном нейтронном состоянии. Встречаться оно могло… в недрах выгоревших звезд!
С тех пор прошло больше тридцати лет. Астрономы так и не отыскали в небе ни одной нейтронной звезды, но гипотеза Ландау продолжает существовать и даже развиваться. Вместо того чтобы искать новую, теоретики предпочитают придумывать причины, по которым наблюдение нейтронной звезды «крайне затруднительно для современного уровня техники».
Мы уже говорили раньше о плотности белых карликов. Пугали робкого читателя чудовищным весом наперстка, наполненного звездным карликовым веществом, и на этом остановились. Теперь на помощь следует призвать остатки мужества.
Что, если, сбросив газовую оболочку, то есть «приказав долго жить», звездный труп будет продолжать съеживаться? Картина хоть и лишена приятности, зато вполне реальная. Очевидно, при этом будет продолжать подниматься температура, и сердце белого карлика, уплотняясь и уплотняясь, начнет переходить в нейтронное состояние.
Нейтрон, вообще говоря, частица довольно неустойчивая. Среднее время его жизни не превышает 15 минут. Но в недрах звезды условия несколько отличаются от лабораторных. И там из неустойчивых частиц вполне может сформироваться достаточно устойчивое вещество, находящееся в пресловутом пятом — нейтронном — состоянии. Его плотность можно выразить цифрой граммов в кубическом сантиметре с 14 нулями. То есть наш наперсток, которым мы с вами черпаем сенсации из океана науки, наполненный нейтронным веществом, потянет на весах… 100 миллионов тонн! Совершенно несуразное число. Но не забывайте, что из реального мира Земли мы перешли в предположительный мир угасших звезд. Причем и угасших-то условно, по расчетам физиков.
Перед началом второй мировой войны вопросы звездных судеб изучал и американский физик-теоретик — истинный «отец» «Малыша», первой американской бомбы, — Роберт Оппенгеймер. Он выяснил, что если звезда, более тяжелая, чем Солнце, исчерпает запасы водорода и начнет сжиматься, то заканчивается этот этап катастрофой. За считанные мгновения внешние слои ядра звезды проваливаются до самого центра, осуществляя переход вещества в нейтронное состояние. Гравитационное поле такого плотного сгустка материи оказывается настолько сильным, что свет уже не может выбраться из него. И для стороннего наблюдателя такая звезда гаснет.