Ранняя вселенная была заполнена странными и таинственными объектами. Вскоре после Большого взрыва, большие материальные облака, возможно, сформировали черные дыры напрямую, без слияния в звезды, как мы видим сегодня. Псевдогалактики осветили море нейтрального водорода, чтобы сделать вселенную прозрачной, испуская фотоны там, где раньше не было ничего, кроме тьмы. И недолговечные звезды, сделанные только из водорода и гелия, могли вспыхивать и исчезать, как искры в ночи.
Спустя более 13 миллиардов лет материя Вселенной превратилась во многие типы звезд разного размера, яркости и продолжительности жизни. Но звезды современного космоса - не единственные типы звезд, которые когда-либо будут существовать. В далеком будущем, через много миллиардов или даже триллионов лет, странные объекты могут возникнуть, когда продвинутые стадии наших нынешних звезд превратятся в совершенно новые небесные объекты. Некоторые из этих объектов могут даже служить предвестниками тепловой смерти вселенной, после которой невозможно узнать.
Вот четыре звезды, которые могут когда-нибудь существовать - если вселенная выживет достаточно долго, чтобы родить их.
Синий карлик
Изображение Солнца, полученное с помощью устройства Extreme Ultraviolet Imager на борту STEREO-A, которое собирает изображения на нескольких длинах волн света, которые не видны человеческому глазу и окрашены в синий цвет. (НАСА / СТЕРЕО) Звезды красных карликов, также называемые М-карликами, считаются наиболее распространенным типом звезд во вселенной. Они маленькие - иногда не более объемные, чем планета газового гиганта, - и малы по массе и температуре (для звезды). У самых маленьких масса Юпитера примерно в 80 раз больше, а у Солнца, звезды главной последовательности G-типа, примерно в 1000 раз больше массы Юпитера.
Этим относительно маленьким и холодным звездам действительно есть что-то еще для них. Астрономы полагают, что красные карлики могут существовать триллионы лет, медленно превращая водород в гелий, что означает, что некоторые красные карлики существовали почти весь возраст вселенной. Звезда с десятипроцентной массой Солнца может жить почти шесть триллионов лет, в то время как самые маленькие звезды, такие как TRAPPIST-1, могут жить вдвое дольше, согласно статье 2005 года. Вселенной всего около 13, 8 миллиардов лет, поэтому красные карлики не имеют даже одного процента на протяжении своей жизни.
В отличие от этого, Солнцу всего около пяти миллиардов лет, прежде чем оно сгорит через все свое водородное топливо и начнет превращать гелий в углерод. Это изменение вызовет следующую фазу эволюции Солнца, сначала расширившись до красного гиганта, а затем охладившись и сжимаясь в белого карлика - звездного трупа, богатого электронами, который мы видим по всей галактике.
Через триллионы лет красные карлики также начнут тушить последние битвы своих запасов водорода. Холодные маленькие звезды на какое-то время станут необычайно горячими, излучая синий цвет. По прогнозам, вместо того, чтобы расширяться наружу, подобно солнцу, красный карлик поздней стадии рухнет внутрь. В конце концов, как только фаза синего карлика закончится, все, что останется - это шелуха звезды в виде маленького белого карлика.
Черный карлик
Художественная концепция темно-коричневого карлика, напоминающая черных карликов, которые, как предсказывают, сформируются в будущем. (НАСА / JPL-Caltech) Однако даже белые карлики не будут длиться вечно. Когда белый карлик истощает свой запас углерода, кислорода и сыпучих электронов, он медленно выгорает, превращаясь в черного карлика. Эти теоретизированные объекты, сделанные из вырожденного электронами вещества, мало производят, если таковые имеются, собственный свет - настоящую смерть звезды.
Это будущее - судьба звезд, подобных солнцу, хотя звезде требуются миллиарды лет, чтобы даже начать превращаться в черного карлика. К концу жизни Солнца как звезды главной последовательности (всего около 10 миллиардов лет, а Солнцу сейчас 4, 6 миллиарда лет), оно расширится как красный гигант, потенциально до орбиты Венеры., Так будет еще миллиард лет, прежде чем он станет белым карликом. По оценкам НАСА, солнце будет оставаться белым карликом около 10 миллиардов лет. Однако другие оценки предполагают, что звезды могут оставаться в этой фазе в течение 10 15, или квадриллиона, лет. В любом случае, время, необходимое для достижения этой стадии, больше, чем текущий возраст вселенной, поэтому ни один из этих экзотических объектов не существует - пока.
В конце жизни черного карлика бывшая звезда испытает распад протона и в конечном итоге испарится в экзотическую форму водорода. Два белых карлика, обнаруженные в 2012 году, немного старше 11 миллиардов лет - это означает, что они могут быть на пути к трансформации черного карлика. Однако любое количество вещей может замедлить процесс, поэтому нам просто нужно следить за ними в течение следующих нескольких миллиардов лет, чтобы увидеть, как они развиваются.
Замороженная звезда
Художественное представление о магнетаре или высоко магнитной нейтронной звезде, которая выглядит как застывшая звезда. (НАСА Центр космических полетов имени Годдарда) Когда-нибудь, когда во вселенной начнут исчерпываться материалы для цикла, соединив большинство более легких элементов с более тяжелыми, могут появиться звезды, которые горят только так же горячо, как и точка замерзания воды. Так называемые «замороженные звезды» будут взбиваться только при 273 градусах Кельвина (около 0 градусов по Цельсию), заполненных различными тяжелыми элементами из-за недостатка водорода и гелия в космосе.
Согласно исследователям, которые концептуализировали такие объекты, Фреду Адамсу и Грегори Лафлину, замерзшие звезды не будут образовываться триллионы за триллионы лет. Некоторые из этих звезд могут возникать в результате столкновений между субзвездными объектами, называемыми коричневыми карликами, которые крупнее планет, но слишком малы, чтобы воспламеняться в звезды. Замороженные звезды, несмотря на их низкую температуру, теоретически будут иметь массу, достаточную для поддержания ограниченного ядерного синтеза, но недостаточно, чтобы излучать большую часть собственного света. Их атмосфера может быть загрязнена ледяными облаками со слабым ядром, излучающим небольшое количество энергии. Если бы они сформировались как теоретизированные, они бы больше походили на коричневых карликов, чем на настоящие звезды.
В этом далеком будущем самые большие звезды вокруг будут только в 30 раз больше массы Солнца, по сравнению с известными сегодня звездами, которые в 300 раз больше массы Солнца. Предполагается, что в это время в среднем звезды будут намного меньше - в 40 раз меньше массы Юпитера, едва выделяя водород в гелий под поверхностью. В этом холодном и далеком будущем, после того как Вселенная вообще перестанет образовывать звезды, оставшиеся крупные объекты будут в основном белыми, коричневыми, нейтронными звездами и черными дырами, согласно Адамсу и Лафлину.
Железная звезда
Художественная концепция расплавленного небесного тела, возможно, напоминающая, как будут выглядеть железные звезды через триллионы лет. (Юлия Бычева / Фото Аламы) Если вселенная постоянно расширяется наружу, как это происходит в настоящее время, а не в конечном итоге разрушается внутрь - и ученые не уверены, что это будет делать, - то в конечном итоге она испытывает своего рода «тепловую смерть», когда сами атомы начинают распадаться, К концу этого времени могут образоваться поразительно необычные объекты. Одним из самых необычных может быть железная звезда.
По мере того как звезды в космосе непрерывно сливают легкие элементы в более тяжелые, в конечном итоге образуется необычайное количество изотопов железа - стабильного, долговечного элемента. Экзотическое квантовое туннелирование пробьет железо на субатомном уровне. Этот процесс, в конце концов, приведет к появлению железных звезд - гигантских объектов, масса звезд которых почти полностью сделана из железа. Однако такой объект возможен только в том случае, если протон не распадается, что является еще одним вопросом, на который люди не были живы достаточно долго, чтобы ответить.
Никто не знает, как долго продлится Вселенная, и наш вид почти наверняка не будет вокруг, чтобы засвидетельствовать последние дни космоса. Но если бы мы могли жить и наблюдать за небом еще триллионы лет, мы бы, несомненно, стали свидетелями некоторых замечательных изменений.
