Конец эпохи образования звезд в Галактике

По прошествии триллионов лет умрут даже самые долгоживущие звезды. Хотя, с позиций человека и даже по сравнению с современным возрастом Вселенной, этот промежуток времени кажется долгим, в более обширном контексте отдаленного будущего он не так уж и велик. Поскольку звезды имеют конечное время жизни, галактики смогут поддерживать свой текущий статус, только пока продолжают создавать новые звезды. В течение какого времени Галактика сможет поддерживать образование обычных звезд, прежде чем иссякнут ее сырьевые ресурсы? Какая космологическая декада будет править последними поколениями звезд?

История образования звезд в нашей Галактике, а также в других спиральных галактиках, — сложный предмет. Несмотря на неопределенность будущего звездообразования в Галактике, мы можем дать приблизительное описание того, что произойдет. Для создания новых звезд галактики должны превращать газ в облака, служащие местом образования звезд. Как только газ соберется в облака, удерживаемые действием гравитации, они естественным образом породят звезды. Галактики могут продолжать рождать звезды, покуда они могут создавать такие облака, для чего галактика должна иметь надежные запасы газа. Таким образом, нам хотелось бы знать, сколько времени пройдет, прежде чем Галактика исчерпает все свои сырьевые ресурсы.

Чтобы получить приблизительное представление о том, сколько времени осталось до конца эпохи образования звезд, можно разделить массу газа, в настоящий момент имеющегося в Галактике, на скорость его превращения в звезды. Эта простая процедура подсчета свидетельствует о том, что Галактика истощит запасы своего газа еще через десять миллиардов лет, что примерно сравнимо с настоящим возрастом Вселенной. Ясно, что галактики не смогут производить звезды бесконечно. Однако фактическое время истощения запасов газа несколько длиннее этой наивной оценки.

Когда звезды умирают, часть их массы возвращается в межзвездную среду — галактическое хранилище газа и пыли. Звезды типа Солнца теряют значительную долю своей массы из-за звездных ветров и образования планетарных туманностей. Более тяжелые звезды возвращают большую часть своей массы в межзвездную среду, когда вспыхивают в сверхновые. Таким образом, сами звезды служат источником газа, который впоследствии включается в будущие поколения звезд. Кроме того, дополнительный газ появляется в Галактике, когда на галактический диск падает внешний по отношению к нему материал. Наконец, и это самое важное, скорость образования звезд снижается по мере уменьшения общего запаса газа. Такая переработка и меры по сохранению имеющегося газа отсрочивают ту эпоху, когда в галактиках закончатся запасы газа и они перестанут рождать новые звезды. Однако, даже несмотря на все эти ухищрения, запасы газа в Галактике закончатся через несколько триллионов лет. К четырнадцатой космологической декаде, когда Вселенной исполнится сто триллионов лет, образование обычных звезд в галактиках прекратится практически полностью.

Исключительно по случайному совпадению, образование звезд и звездная эволюция подойдут к концу приблизительно в одну и ту же космологическую декаду. Звезды с низкой массой — красные карлики — сжигают водород и живут продуктивной звездной жизнью на протяжении триллионов лет, что примерно сравнимо со временем, за которое в галактиках истощатся запасы газа, вследствие чего они больше не смогут рождать звезды. Таким образом, характер Вселенной изменится достаточно резко. В тринадцатую космологическую декаду звезды еще будут ярко сиять, а Вселенная будет полна энергии. По завершении четырнадцатой космологической декады звезды погаснут и Вселенная покажется человеку куда более темной.