Нам випало жити в молодому Всесвіті, повній молодих зірок. Всім їм належить пройти кілька етапів зіркової еволюції - спалити водень у своїх надрах і вибухнути або повільно охолонути. Коли світ стане в тисячу разів старше, ніж зараз, на місці колись яскравих світил з'являться загадкові чорні карлики або чорні діри, а деяким зіркам судилося просто розсіятися в космічній порожнечі.
Якщо десь у Всесвіті накопичується достатньо речовини, вона стискається в щільну грудку, в якій починається термоядерна реакція. Так запалюються зірки. Перші спалахнули в темряві юного Всесвіту 13,7 мільярдів (13,7 * 109) років тому, а наше Сонце - всього якихось 4,5 мільярда років тому. Термін життя зірки і процеси, що відбуваються в кінці цього терміну, залежать від маси зірки.
Поки в зірці триває термоядерна реакція перетворення водню на гелій, вона знаходиться на головній послідовності. Час знаходження зірки на головній послідовності залежить від маси: найбільші і важкі швидко доходять до стадії червоного гіганта, а потім сходять з головної послідовності в результаті вибуху наднової або утворення білого карлика.
Доля гігантів
Найбільші і масивні зірки згорають швидко і вибухають надновими. Після вибуху надновою залишається нейтронна зірка або чорна діра, а навколо них - матерія, викинута колосальною енергією вибуху, яка після стає матеріалом для нових зірок. З наших найближчих зоряних сусідів така доля чекає, наприклад, Бетельгейзе, однак коли вона вибухне, підрахувати неможливо.
Туманність, що утворилася в результаті викиду матерії при вибуху наднової. У центрі туманності - нейтронна зірка.
Нейтронна зірка - це страшний фізичний феномен. Ядро зірки, що вибухнула, стискається - приблизно так само, як газ у двигуні внутрішнього згоряння, тільки в дуже великому і ефективному: куля діаметром у сотні тисяч кілометрів перетворюється на кульку від 10 до 20 кілометрів на поперечнику. Сила стиснення така велика, що електрони падають на атомні ядра, утворюючи нейтрони - звідси назва.
Нейтронна зірка (видіння художника)
Щільність матерії при такому стисненні виростає приблизно на 15 порядків, а температура піднімається до неподаних 1012 К в центрі нейтронної зірки і 1 000 000 К на периферії. Частина цієї енергії випромінюється у формі фотонного випромінювання, частина забирають з собою нейтрино, що утворюються в ядрі нейтронної зірки. Але навіть за рахунок дуже ефективного нейтринного охолодження нейтронна зірка остигає дуже повільно: для повного вичерпання енергії потрібно 1016 або навіть 1022 років. Що залишиться на місці гостилої нейтронної зірки, сказати складно, а поспостерігати - неможливо: світ занадто для цього занадто молодий. Існує припущення про те, що на місці гостилої зірки знову-таки утворюється чорна діра.
Чорні діри виникають в результаті гравітаційного колапсу дуже масивних об'єктів - наприклад, при вибухах наднових. Можливо, через трильйони років на чорні діри перетворяться найгостіші нейтронні зірки.
Доля зірок середніх масштабів
Інші, менш масивні зірки довше, ніж найбільші, залишаються на головній послідовності, зате, зійшовши з неї, помирають набагато швидше, ніж їхні нейтронні родичі. Більше 99% зірок у Всесвіті ніколи вибухнуть і не перетворяться ні на чорні діри, ні на нейтронні зірки - їх ядра занадто малі для таких космічних драм. Замість цього зірки середньої маси в кінці життя перетворюються на червоні гіганти, які, залежно від маси, перетворюються на білі карлики, вибухають, повністю розсіюючись, або стають нейтронними зірками.
Білі карлики становлять від 3 до 10% зоряного населення Вселенної, а їхня температура дуже велика - понад 20 000 К, більш ніж втричі більше, ніж температура поверхні Сонця - але все-таки менше, ніж у нейтронних зірок, і завдяки більш низькій температурі і більшій площі білі карлики остигають швидше - за 1014 - 1015 років. Це означає, що в найближчі 10 трильйонів років - коли Всесвіт стане в тисячу разів старше, ніж зараз, - у всесвіті з'явиться новий тип об'єкта:чорний карлик, продукт остигання білого карлика.
Поки що чорних карликів у космосі немає. Навіть найстаріші гостинні зірки на сьогоднішній день втратили максимум 0,2% своєї енергії; для білого карлика з температурою в 20 000 К це означає залишення до 19 960 K.
Для найменших
Про те, що відбувається, коли залишаються найменші зірки - такі, як наш найближчий сусід, червоний карлик Проксіма Центавра, науці відомо ще менше, ніж про наднових і чорних карликів. Термоядерний синтез у їхніх ядрах йде повільно, і на головній послідовності вони залишаються довше за інших - за деякими розрахунками, до 1012 років, а після, імовірно, продовжать життя як білі карлики, тобто будуть сяяти ще 1014 - 1015 років до перетворення на чорний карлик.