Пройдет много миллиардов лет, и во Вселенной начнут заканчиваться материалы для осуществления термоядерного синтеза. Большая часть легких элементов, таких как водород и гелий, исчезнет. Они будут синтезированы в более тяжелые. В этот период истории во Вселенной могут появиться уникальные звезды. Они будут настолько же горячими, насколько горяча замерзающая вода. Эти, так называемые «холодные звезды», будут иметь температуру около 0 градусов Цельсия. Их низкая температура будет обусловлена тем, что синтез все более и более тяжелых элементов требует больших энергетических затрат. Ведь состоять холодные звезды будут в основном из различных тяжелых элементов. Водород и гелий в этот период в космосе найти будет непросто.

В недавней работе, представленной исследователями Фредом Адамсом и Грегори Лафлином, была дана оценка характеристик холодных звезд. Ученые считают, что подобные объекты могут начать образовываться уже в сравнительно недалеком будущем. Для этого не нужны будут триллионы и триллионы лет. Некоторые из подобных звезд могут возникать в результате столкновений между субзвездными объектами. Их называют коричневыми карликами. Они немного крупнее планет, но слишком малы, чтобы стать звездами и сиять как они.

Холодные звезды, несмотря на свою низкую температуру, теоретически будут иметь массу, достаточную для поддержания реакции ядерного синтеза. Но ее энергии будет недостаточно, чтобы излучать в космос. Атмосфера, которую будут иметь холодные звезды, может быть полна ледяных облаков. Их небольшое ядро будет излучать совсем небольшое количество энергии. Если бы они сформировались именно так, как предсказывается теоретически, они бы больше были похожи на коричневых карликов, чем на настоящие звезды.

В описываемом отдаленном будущем самые большие звезды будут только в 30 раз больше массы нашего светила. Для сравнения: самые большие известные на сегодня звезды в 300 раз больше по массе, чем Солнце. Предполагается, что в описываемое время в среднем звезды будут намного меньше. Примерно в 40 раз меньше массы Юпитера. Они будут иметь незначительное количество водорода и гелия в своем составе. По словам Адамса и Лафлина, 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.

В представлении современного человека звезда представляет собой горячий объект, с высокой температурой поверхности. И это неудивительно, ведь его миссия заключается в «обогреве» всей системы планет, находящихся под её «покровительством». В космосе насчитывается огромное количество звёзд разной светимости. В сравнении со многими из них Солнце является лишь небольшим карликом, температура которого равна 5500 градусов по Цельсию. Тем не менее, выделяют такую категорию, как холодные звёзды. Это говорит о том, что температура в них незначительна, а общие характеристики заметно отличаются от Солнца.

Все холодные звёзды подразделяются на несколько категорий. Они различны по размеру, цвету, температуре и прочим характеристикам.

Белые карлики

Когда звезда умирает, то сбрасывает мантию, в её центральной части остаётся ядро повышенной плотности. Светимость его приравнивается к обычной звезде. Особого внимания заслуживают термоядерные процессы, которые к этому времени завершаются. Они не позволяют белому карлику обеспечивать поддержание постоянного температурного режима, что способствует остыванию. Когда белый карлик подвергается процессу эволюции, температурная отметка достигает пикового значения. В этот момент времени она равна 125000 градусов по Цельсию. Поскольку в статье ведётся речь о холодных звёздах, такое значение может показаться странным. Получить подробный ответ по вопросу данного явления поможет дальнейший процесс эволюции.

Чёрные карлики

Холодные звёзды становятся такими не сразу. Они остывают в течение определённого времени, которое продолжается миллионы лет. Со временем светило имеет всё меньшую яркость, пока не становится полноправным представителем данной группы. Конечный температурный режим равен -273,15 градусов по Цельсию. Несмотря на ледяную поверхность, объект всё равно выступает в качестве звезды. Кстати, есть даже и такие звёзды, которые имеют для человека максимально температурный режим.

Коричневые карлики

Представителей данной группы называют бурыми. Традиционно объекты имеют незначительную массу, менее 0,07 массы Солнца. В области их недр наблюдаются серьёзные термоядерные реакции, при которых выделяется незначительное количество тепла. Моментально заканчиваются запасы лёгких элементов. В итоге карликовые объекты подвергаются остыванию и становятся подобными планетам. Такие холодные звёзды не являются плотными в отличие от своих предыдущих «собратьев». В связи с этим в них наблюдается серьёзное движение газовых элементов, способствующее поддержанию положительной температуры. Данный параметр пребывает в диапазоне, равном от 5 до 130 градусов по Цельсию, что создаёт привлекательные условия для проведения многочисленных экспедиций.

Все эти тела обнаружить весьма проблематично, ведь светимость у них отсутствует. Поэтому учёные в целях проведения исследовательских мероприятий используют транзитный метод. Холодные звёзды, как и горячие объекты, окружены телами планетарного происхождения.

Наименьшее количество планет наблюдается у белых карликовых объектов. Ведь они сжигают их в тот момент, когда происходит сбрасывание мантии.

Чёрные карликовые объекты «страдают» от той же проблемы, ведь светила являются аналогичными за исключением разницы в возрасте, составляющей несколько миллионов лет.

Что касается коричневых карликов, невзирая на незначительный размер и вес, они могут держать около себя целые системы, состоящие из планет газового и скалистого типа. Как можно заметить, количество объектов, окружающих такие светила, велико, но вопрос наличия жизни на них имеет скорее отрицательный ответ.

Особого внимания в мире учёных заслуживает группа коричневых карликов. Они представляют собой объекты космического происхождения, имеющие массу, превышающую вес планет. Но её недостаточно для того, чтобы обеспечить поддержание оптимальных термоядерных реакций. Для этого она должна равняться 75-80 весов Юпитера.

Таким образом, звёзды могут быть не только горячими, но и холодными. А на некоторых из них и вовсе наблюдается температура, которая гипотетически подходит для человеческой жизни. Тем не менее, вопрос её существования в тех системах остаётся открытым и нуждается в ответе.

Одно время рекордсменом в этой температурной категории была звезда, которая в каталогах обозначена как CFBDS0059. Температура этой звезды по разным данным колеблется от 180 до 350 градусов Цельсия. А это для звезды почти то же самое, что для Земли Антарктида.

Звезды со столь низкими температурами у астрономов получили наименование коричневых карликов. По сути, это особый класс небесных тел, занимающий промежуточное положение между звездами и планетами. Причем на ранних этапах своей эволюции, то есть в молодости, коричневые карлики являются звездами. Когда же «постареют», то переходят в группу планет типа Юпитера, то есть планет-гигантов.

Нередко специалисты называют коричневых карликов еще и «не случившимися звездами». Связано это с тем, что хотя в них и проходят термоядерные реакции, но энергию, уходящую на излучение, они компенсировать не могут и поэтому со временем остывают. А планетами их назвать нельзя уже по той причине, что они не имеют четкой морфологической структуры: в них нет ни ядра, ни мантии и господствуют конвекционные потоки. А так как подобное строение характерно для звезд, коричневые карлики и оказались в этой категории небесных тел.

В соответствии с общепринятой теорией строения и эволюции звезд принято считать, что небесное тело становится солнцем, если его вес достигает 80 масс Юпитера. Связано это с тем, что при меньшей массе в звезде не смогут проходить термоядерные реакции, которые обеспечивают ее необходимой энергией.

Для появления же коричневого карлика небесному объекту достаточно иметь вес, равный 13 массам Юпитера. Это по космическим меркам – величина не очень и большая.

С 1995 года, когда существование этих космических тел было подтверждено реальными исследованиями, их уже открыто более сотни. Всех их ученые разделили на две группы: более горячие карлики относятся к L-классу, а более холодные – к T-классу.

А вот вновь открытой холодной звезде CFBDS0059 места в этой классификации не нашлось, и ей пришлось выделить отдельное «помещение» – Y-класс.

Масса этой звезды – от 15 до 30 масс Юпитера. Находится она от Земли на расстоянии в 40 световых лет. Особенностью этой звезды является то, что из-за своей низкой температуры она чрезвычайно тусклая, и ее излучение фиксируется в основном в инфракрасной области спектра.

Но прошло совсем немного времени, и в 2011 году астрономы обнаружили еще более холодного коричневого карлика. Они увидели его с помощью десятиметрового телескопа, расположенного на острове Мауна-Кеа. Причем сигнал от этого небесного объекта был настолько слабым, что его с большим трудом удалось выделить из общего космического шума.

Вновь открытый коричневый карлик получил классификационный номер CFBDSIR J1458+1013B. В отличие от ранее открытого своего «ледяного» собрата он находится в составе парной системы. Его партнер – тоже коричневый карлик, но уже вполне обычный. Находится эта структура на расстоянии 75 световых лет от Земли.

Температура нового рекордсмена колеблется где-то в районе 60-135 градусов Цельсия. Это значит, что на этом коричневом карлике может находиться вода, причем в жидком состоянии.

Правда, раньше в атмосфере коричневых карликов тоже фиксировались горячие пары воды. Но на этом невероятно холодном карлике, как предполагают ученые, она даже может находиться в виде облаков.

Самая холодная звезда во Вселенной – это объект по имени WISE J085510.83-071442.5.

Звезда WISE J085510.83-071442.5 относится к классу коричневых карликов. Температура на её поверхности находится в диапазоне между -13 и -48 градусов по Цельсию. Звезда была найдена при помощи телескопов WISE и Spitzer, которые принадлежат НАСА.

Самая холодная звезда во Вселенной является тусклым и плотным газообразным телом. Масса звезды мала для того, чтобы в её центре создалась высокая температура, и началась реакция термоядерного синтеза.

Данные, полученные с помощью телескопов, позволили определить расстояние до звезды. Оно составляет 7.2 световых года. Такое расстояние делает WISE J085510.83-071442.5 четвертой, самой близкой к Земле, звездой. Самая близкая к Земле звезда – Проксима Центавра находится на расстоянии 4.22 световых года.

Впрочем, некоторые ученные не считают коричневых карликов настоящими звездами. По последним данным, самая холодная нормальная звезда – Глизе 105C имеет температуру 2600 по Кельвину. Её снимок был получен телескопом «Хаббл» еще в 1995 году. Масса Глизе 105C едва превышает порог в 8% от массы Солнца, при котором в ядре звезды начинается ядерная реакция превращения водорода в гелий.

Считается, что облака газа, которые не стали звездами (так как их масса ниже критического порога) превращаются в коричневых карликов. Глизе 105C – это не коричневый карлик, а обычная звезда с небольшой массой в 8-9% от массы Солнца. Глизе 105C образует двойную систему с другой большой звездой, Глизе 105A.