Таємничий Всесвіт. Еволюція зір

Розділ астрономії, що вивчає походження об'єктів космосу, називається космогонією. Наукові основи космогонії заклав І.Ньютон, довівши, що рівномірний розподіл речовини в просторі є нестійким і під дією власної гравітації утворюються ущільнення газу. Цю теорію 1902 року розвинув англійський астрофізик Дж.Джине (1877-1946). 

Утворені з газопилового середовища згустки, які стискаються своїм гравітаційним полем, називаються протозорями.  За зменшення об'єму температура протозорі зростає й вона інтенсивно випромінює в інфрачервоному діапазоні спектра. Тривалість цієї стадії залежить від маси - від сотень тисяч років (для масивних протозір) до сотень мільйонів років (для протозір, легших за Сонце). Коли температура в надрах протозорі сягає кількох мільйонів кельвінів, розпочинаються термоядерні реакції синтезу гелію, виділяється величезна енергія, значно зростає тиск в надрах, і стискання припоняється. 

Протозоря перетворюється на звичайну зорю й займає місце на головній послідовності діаграми Герцшпрунга-Рессела.  Масивніші зорі випромінюють сильніше й належать до ранніх спектральних класів, а зорі малої маси відповідно розташовуються нижче від Сонця й належать до пізніх спектральних класів. 

Тривалість перебування зорі на головній послідовності залежить від запасів водню (термоядерного палива) у ядрі та інтенсивності його використання. Для зір типу Сонця цей процес триває приблизно 10 млрд. років, а для зорі масою М (у масах Сонця)  t=(10^10)/ (M^3) років. 

Що легша зоря, то триваліший час вона перебуває на головній послідовності. Наприклад, блакитний гігант (20 мас Сонця) використає свій запас енергії за 1,25 млрд. років, а червоний карлик (0,5 мас Сонця) - за 80 млрд. років. 

Після вигорання водню в надрах зорі утворюється гелієве ядро, а термоядерні реакції відбуваються в тонкому шарі на його межі. При цьому оболонка зорі розбухає. Енергія, яка надходить із надр, тепер розподіляється на більшу площу, тому температура фотосфери падає. Зоря сходить із головної послідовності, поступово перетворюючись на надгігант чи гігант.
Якщо маса зорі незначна, то її ядро не спроможне втримати роздуту оболонку й та поступово віддаляється, утворюючи планетарну туманність.
Після остаточного розсіювання оболонки залишається тільки гаряче ядро зорі- білий карлик.  Ядерних джерел енергії в зорі немає, і вона ще довго світить, повільно охолоджуючись.  Таким є шлях розвитку Сонця: через 6-7 млрд.років, пройшовши стадію червоного гіганта, воно стане білим карликом.
Еволюція масивних зір відбувається бурхливіше. Наприкінці свого існування така зоря може вибухнути надновою, а її ядро, різко стиснувшись, стане нейтронною зорею або чорною дірою.

Скинута під час вибуху наднової, оболонка стає матеріалом для утворення зір наступного покоління. Під час розвитку зорі внаслідок ядерних реакцій у її надрахможуть утворюватись усі хімічні елементи таблиці Менделєєва до заліза включно. Важчі елементи синтезуються лише під час вибуху наднових. Тому є всі підстави вважати, що Сонце - зоря другого покоління, у якій є домішки речовини, що свого часу побувала в надрах зір першого покоління.
1932 року радянський фізик Л.Д.Ландау (1908-1968) теоретично довів, що за певних умов під дією величезного тиску, спричиненого вагою зовнішніх шарів зорі, атоми в її надрах можуть руйнуватися. При цьому нуклони настільки зближуються, що густина речовини сягне фантастичного значення 2*10:17 кг/куб.м . Протони, захопивши вільні електрони зруйнованих атомів, перетворяться на нейтрони й виникне надгуста нейтронна зоря дуже малих розмірів, яка швидко обертається.Наприклад, якби Сонце стало нейтронною зорею (чого не буде ніколи), то мало б радіус 14 км і оберталося б навколо своєї осі з періодом 0,001 с. Науковці тривалий час не вірили в існування цих дивовижно густих об'єктів.

У липні 1967 року студентка Кембріджського університету Дж.Белл з допомогою радіотелескопа виявила в сузір'ї Лисички джерело радіохвиль - пульсар.  Згідно із сучасними уявленнями, пульсари - це нейтронні зорі, які дуже швидко обертаються й мають сильне магнітне поле, вісь обертання якого не збігається з механічною віссю обертання.
Наприкінці XVIII століття видатний французький математик та астроном П.Лаплас (1749-1827) передбачив існування екзотичних об'єктів - чорних дір. Така назва пов'язана з тим, що з чорної діри назовні не може вирватися ні частинка, ні випромінювання.   Чорними дірами стають деякі зорі(для зір із масою більше ніж три маси Сонця) на завершальних етапах свого розвитку. Це означає, що у Всесвіті та в нашій Галактиці чорних дір доволі багато.
У космосі постійно відбуваються  народження молодих зір із газопилових туманностей та вибухи старих, коли утворюються нові туманності. Сонячна система утворилася близько 5 млрд. років тому з велетенської газопилової хмари, яка виникла на місці вибуху старої зорі.  У стані рівноваги Сонце буде світити ще кілька мільярдів років, а потім перетвориться на червоного гіганта, який знищить усе живе на Землі...