Чтобы понять, что происходит в конце жизни звезды, похожей на Солнце, это помогает понять, как в первую очередь образуются звезды и как они светятся. Солнце - звезда среднего размера и, в отличие от гиганта, подобного Eta Carinae, не погаснет как сверхновая и не оставит за собой черную дыру. Вместо этого солнце превратится в белого карлика и просто исчезнет.
Звездообразование и основная последовательность
Звезды рождаются из межгалактической пыли. Когда облако, заполненное пылью, водородом и газообразным гелием, начинает медленно вращаться вокруг центрального ядра, ядро притягивает все больше. вещество, и возрастающее давление нагревает его до тех пор, пока он не станет достаточно горячим, чтобы газообразный водород слился в ядерной реакции. Энергия, генерируемая реакциями синтеза, предотвращает дальнейший коллапс, и ядро становится звездой главной последовательности. Массивные звезды быстро используют водородное топливо и могут сгореть всего за 3 миллиона лет. Однако главная последовательность звезды, похожей на Солнце, составляет около 10 миллиардов лет.
Фаза красных гигантов
Когда звезда размером с Солнце расходует водород в своем ядре, синтез останавливается, а температура недостаточно высока для начала синтеза гелия. Отсутствие внешнего радиационного давления позволяет ядру сжиматься. Поскольку ядро сжимается и гравитационное притяжение ослабевает, внешний слой остывает, становится красным и начинает расширяться, и звезда превращается в красного гиганта. Красные гиганты обычно вырастают в 10-100 раз больше диаметра звезды главной последовательности. Когда Солнце входит в фазу красного гиганта, которая продлится от 1 до 2 миллиардов лет, оно может стать достаточно большим, чтобы поглотить Землю.
Вторая фаза красных гигантов
Когда ядро красного гиганта сжимается, электроны упаковываются так близко друг к другу, что становятся важными принципы квантовой механики. Принцип исключения Паули гласит, что никакие два электрона не могут находиться в одном и том же состоянии, а силы отталкивания становятся сильнее теплового давления и не зависят от температуры. Материя в этом состоянии называется вырожденной и допускает взрывные реакции. Гелий в ядре начинает плавиться в углерод, в то время как водород в слое, окружающем ядро, также начинает плавиться в гелий. Эти реакции производят большее внешнее давление, заставляя звезду расширяться еще больше. Это вторая фаза красных гигантов, которая длится около миллиона лет.
Фаза белого карлика
Ядро красного гиганта в конечном итоге достигает точки, в которой, в соответствии с принципами квантовой механики, оно больше не может разрушаться, и оно начинает гореть голубовато-белым светом, превращаясь в белого карлика. К этому времени ее масса аналогична массе исходной звезды, но ее диаметр примерно равен размеру Земли, поэтому она сверхплотная. Со временем он остывает, превращается в черного карлика и темнеет. Хотя это все еще белый карлик, газы, образующие внешний слой звезды, охлаждаются и уносятся прочь от ядра в образовании, известном как планетарная туманность. Хорошо известные примеры включают туманности Кольцо и Кошачий глаз.