1) Туманность
Туманность — это не что иное, как космическое облако, состоящее из пыли и газа. Это главный строительный блок нашей Вселенной: из него формируются звезды и звездные системы. Туманность — один из самых красивых астрономических объектов, который может светиться всеми цветами радуги. ×
Туманность Ведьмина Метла. Расположение Азов, Россия.
Есть эмиссионная туманность (облако высокотемпературного газа), отражающая туманность (которая не испускает собственного излучения), темная туманность (облако пыли, которое блокирует свет от объектов позади себя) и планетарная туманность (газовая оболочка, созданная звездой в конце ее эволюции). Это также включает остатки сверхновых.
2) Красный гигант
Есть много разных звезд: некоторые горячее, некоторые холоднее, некоторые большие, некоторые (условно) маленькие. Красный гигант имеет низкую температуру поверхности и огромный радиус. По этой причине он имеет высокую яркость. Радиус красного гиганта может достигать 800 солнечных, а яркость может превышать солнечную в 10 тысяч раз.
Альдебаран, Арктур, Гакрукс — красные гиганты, включенные в список самых ярких светил ночного неба. При этом красные гиганты не самые массовые. Самые большие звезды — красные сверхгиганты: их радиус может превышать радиус Солнца в 1500 раз.
Красный гигант — заключительный этап эволюции звезды. Звезда становится красным гигантом, когда весь водород в ее центре превращается в гелий, а термоядерное горение водорода продолжается на периферии гелиевого ядра. Следовательно, все красные гиганты имеют схожую структуру: горячее и плотное ядро и очень разреженную и протяженную оболочку. Это приводит к увеличению яркости, расширению внешних слоев и снижению температуры поверхности. А также с сильным звездным ветром — оттоком вещества от звезды в межзвездное пространство.
Дальнейшая судьба красного гиганта зависит от массы. Если масса мала, звезда превратится в белого карлика; если он высокий, он превратится в нейтронную звезду или черную дыру.
Солнце — жёлтый карлик
Как желтый карлик, жизнь Солнца (с учетом его массы) должна составлять около 10,9 млрд лет (это, в принципе, не так уж и мало; например, звезды, классифицируемые как голубые сверхгиганты, имеют продолжительность жизни, не превышающую 50 млн лет. — такой звездой, в частности, является знаменитая Полярная звезда). Кроме того, Солнце неизбежно превратится в так называемого красного гиганта. Раздуваясь до огромных размеров (увеличиваясь примерно в 250 раз), Солнце поглотит и уничтожит Землю. Там, где мы сейчас находимся, раскаленный газ, из которого состоит Солнце, будет бушевать. На этом заканчивается история нашей планеты. (Некоторые ученые — их меньшинство — предполагают, что Земля не разрушится, а только будет сильно сожжена Солнцем. Однако оба научных прогноза одинаково разочаровывают человечество).
красный гигант, вероятно, будет расширяться и дальше. Возможно, он достигнет границ текущей орбиты Марса (не исключено, что Марс тоже будет разрушен). Еще через миллиард лет красный гигант рассеется и превратится в белого карлика, диаметр которого будет примерно в 100 раз меньше диаметра нынешнего Солнца, которое сейчас составляет 1 391 980 км. То есть диаметр образовавшегося белого карлика будет около 13 900 км (для справки: диаметр Земли 12 700 км). Но для Земли это уже не имеет значения, так как от него не останется и следа (если верить преобладающей точке зрения в науке.
К настоящему времени возраст Солнца уже составляет 4,5 миллиарда лет. Зачем беспокоиться? У людей, населяющих Землю, еще много времени! Но не все так радужно, как может показаться на первый взгляд…
Солнце постепенно, но постоянно потребляет внутреннее водородное топливо, становясь все горячее и ярче. Всего через 1,1 миллиарда лет Солнце станет на 11% ярче, чем сейчас. Это приведет к резкому повышению температуры на Земле (около 50% от текущей) и увеличению радиационного фона. В результате жизнь на поверхности Земли станет невозможной для высокоразвитых существ (хотя, вероятно, они смогут выжить в глубинах Мирового океана). Люди, если в то время они еще сохранятся на Земле как вид, чтобы спастись от невыносимой жары и радиации, им придется прятаться в пещерах, подземных бункерах или на специальных подводных базах.
Через 3,5 миллиарда лет после настоящего момента яркость Солнца увеличится на 40%. В этот момент Земля выйдет из зоны обитания, и условия на ней будут такими же, как сейчас на Венере (+450 градусов Цельсия). Вся вода на Земле испарится и улетит в космос. Как только это произойдет, жизнь на нашей планете даже для простейших микроорганизмов станет невозможной.
Итак, на Земле до конца приемлемых условий существования жизни остается (конечно, по космическим меркам) очень мало времени. Большая часть живой истории Земли закончилась. Солнце земной жизни не пощадит! В итоге и землян не пощадит!
3) Белый карлик
Карликовая звезда — полная противоположность гигантской звезды. Перед нами образовавшееся светило, масса которого сравнима с массой Солнца. Кроме того, радиус белых карликов примерно в 100 раз меньше, чем радиус нашей звезды. Они рождаются, когда красные гиганты «сбрасывают» свою оболочку, которая рассеивается в виде планетарной туманности в межзвездном пространстве. Оставшееся холодное и почти лишенное эмиссии гелиевое ядро называется белым карликом.
Белые карлики занимают 3-10% звездного населения нашей Галактики, но из-за их низкой светимости их очень сложно идентифицировать.
«Старый» белый карлик больше не является белым. Само название происходит от цвета первых открытых звезд, например Сириуса B (его размер, кстати, вполне может быть сопоставим с размером нашей Земли). На самом деле белый карлик — это вообще не звезда, так как внутри него больше не протекают термоядерные реакции. Проще говоря, белый карлик — это не звезда, а ее «труп».
При дальнейшей эволюции белый карлик еще больше остывает и его цвет меняется с белого на красный. Заключительный этап эволюции такого объекта — остывший черный карлик. Другой вариант — скопление вещества на поверхности белого карлика, «перетекание» из другой звезды, сжатие и последующий взрыв новой или сверхновой.
4) Желтый карлик
Не все знают об этом типе звезд. И это странно, ведь наше Солнце — типичный желтый карлик. Желтые карлики — это маленькие звезды с массой 0,8–1,2 массы Солнца. Это светила так называемой главной последовательности. На диаграмме Герцшпрунга-Рассела это область, содержащая звезды, использующие термоядерный синтез гелия из водорода в качестве источника энергии.
Желтые карлики имеют температуру поверхности 5 000–6 000 К, а их средняя продолжительность жизни составляет 10 миллиардов лет. Такие звезды превращаются в красных гигантов после того, как исчерпаны запасы водорода. Аналогичная судьба ожидает и наше Солнце: по прогнозам ученых, примерно через 5-7 миллиардов лет оно поглотит нашу планету, превратившись в красного гиганта, а затем превратившись в белого карлика. Но задолго до всего этого жизнь на нашей планете будет сожжена.
5) Коричневый карлик
Коричневый (или коричневый) карлик — очень необычный темно-красный или даже инфракрасный объект, который сложно каким-либо образом классифицировать. Он занимает промежуточное положение между звездой и газовой планетой. Коричневые карлики имеют массу, равную 1-8% массы Солнца. Они слишком массивны для планет, а гравитационное сжатие допускает термоядерные реакции с участием «легковоспламеняющихся» элементов. Но массы недостаточно, чтобы «зажечь» водород, и коричневый карлик светит относительно короткое время по сравнению с нормальной звездой.
Температура поверхности коричневого карлика может составлять 300–3000 К. Он постоянно охлаждается на протяжении всей жизни: чем крупнее такой объект, тем медленнее этот процесс. Проще говоря, коричневый карлик за счет термоядерного синтеза нагревается на первом этапе своей жизни, а затем остывает, становясь похожей на нормальную планету. 
Коричневые карлики могут образовываться как в протопланетном диске звезды, так и независимо от других космических объектов. Вокруг них тоже могут появляться планеты и, по некоторым представлениям, даже обитаемые. Но поскольку коричневые карлики излучают мало тепла и в течение очень короткого времени, зона обитания находится довольно близко к ним и очень быстро исчезает. Если на Земле для возникновения многоклеточной жизни потребовалось 3,5 миллиарда лет, а период ее дальнейшего существования при удачном стечении обстоятельств достаточно длительный, то, например, многоклеточная жизнь на такой планете возле коричневого карлика с масса 0,04 солнечных года продержится не более 0,5 миллиарда лет. Затем, когда карлик остынет, обитаемая зона приблизится и все живое на планете погибнет.
6) Двойная звезда
Двойная звезда (или двойная система) относится к двум гравитационно связанным звездам, которые вращаются вокруг общего центра масс. Двойная звезда кажется очень экзотическим явлением, но очень часто встречается в галактике Млечный Путь. Исследователи считают, что около половины всех звезд в Галактике — двойные системы. Иногда даже можно встретить системы, состоящие из трех звезд.
Обычная звезда образуется из-за сжатия молекулярного облака из-за гравитационной нестабильности. В случае двойной звезды ситуация аналогичная, но относительно причины разделения ученые не могут прийти к единому мнению.
7) Сверхновая
Сверхновая — это явление, при котором яркость звезды увеличивается на 4-8 порядков, а затем постепенно уменьшается. Это происходит из-за взрыва звезды, при котором она полностью разрушается. Такая звезда на какое-то время заслоняет другие светила, и это неудивительно, ведь во время взрыва ее яркость может превышать яркость Солнца в 1 миллиард раз. В галактиках, сопоставимых с нашей, появление сверхновой регистрируется примерно раз в 30 лет. Однако звездная пыль мешает наблюдению за объектом, потому что во время взрыва огромный объем материи попадает в межзвездное пространство. Оставшееся вещество может служить строительным материалом для нейтронной звезды или черной дыры.
Есть два основных типа сверхновых.
Тип I не имеет водорода в оптическом спектре. Поэтому ученые считают, что такие сверхновые произошли от взрыва белого карлика. Ведь у него, как мы уже говорили, нет водорода. Такие белые карлики обязательно должны быть частью двойной звезды. В определенный момент вещество второй звезды начинает «накачивать» белый карлик и при достижении критической массы происходит коллапс. Сверхновые типа I взрываются как в эллиптических, так и в спиральных галактиках.
В сверхновых типа II исследователи регистрируют водород в спектре. Отсюда предположение, что это взрыв «обычной» звезды. Когда «топливо» в массивной звезде (более 10 масс Солнца) исчерпано, ее сформированное ядро может достичь критической массы и схлопнуться. В этом сценарии ядро сверхновой II типа в конечном итоге становится нейтронной звездой. Такие сверхновые появляются только в спиральных галактиках.
На фото изображена Крабовидная туманность, остаток сверхновой SN 1054.
Взрыв сверхновой был зарегистрирован китайскими и арабскими астрономами в 1054 году. Туманность расположена примерно в 6500 световых годах (2 кпк) от Земли, имеет диаметр 11 световых лет (3,4 пк) и расширяется со скоростью около 1500 километров в секунду.
С тех пор пульсар PSR B0531 + 21 находится в центре туманности.
8) Нейтронная звезда
Нейтронная звезда состоит в основном из нейтронов, тяжелых элементарных частиц, не имеющих электрического заряда. Как уже было сказано, причина их образования — гравитационный коллапс нормальных звезд. Из-за притяжения звездные массы начинают тянуться к центру, пока не станут невероятно сжатыми. Следовательно, нейтроны, так сказать, упакованы. Такой объект имеет тонкую атмосферу из горячей плазмы, внешнюю корку из ионов и электронов, внутреннюю кору из свободных электронов и нейтронов, а также внешнее и внутреннее ядро из плотно упакованных нейтронов. Многие нейтронные звезды вращаются очень быстро, до сотен оборотов в секунду. 
Нейтронная звезда мала — обычно ее радиус не превышает 20 км. Кроме того, масса большинства этих объектов составляет 1,3–1,5 массы Солнца (теория предполагает существование нейтронных звезд с массой до 2,5 масс Солнца). Плотность нейтронной звезды настолько велика, что чайная ложка ее вещества весит миллиарды тонн.
9) Пульсар
Пульсары — это нейтронные звезды, излучающие радио, гамма, оптические и рентгеновские лучи, которые регистрируются инструментами в виде импульсов. Ось вращения такой звезды не совпадает с осью ее магнитного поля. И пульсар излучает прямо вдоль последнего, от своих магнитных полюсов. А поскольку звезда вращается вокруг своей оси, мы на Земле можем наблюдать излучение только тогда, когда пульсар поворачивает свой магнитный полюс к нашей планете. Это можно сравнить с маяком: наблюдателю на берегу кажется, что он периодически вспыхивает, хотя на самом деле проектор просто поворачивается в противоположную сторону. Другими словами, мы наблюдаем некоторые нейтронные звезды как пульсары, потому что один из их магнитных полюсов оказывается направленным к Земле при ее вращении.
Лучше всего изучен упомянутый выше пульсар PSR 0531 + 21 (в Крабовидной туманности). Эта нейтронная звезда совершает 30 оборотов в секунду, а ее общая мощность излучения в 100 000 раз больше, чем у Солнца.
10) Квазар
Иногда путают пульсары и квазары, но разница между ними очень большая. Квазар — загадочный объект, название которого происходит от словосочетания «почти звездный радиоисточник». Такие объекты — одни из самых ярких и далеких от нас. По мощности излучения квазар может превосходить все звезды Млечного Пути вместе взятые в сто раз. 
Квазар глазами художника
Конечно, открытие первого квазара в 1960 году вызвало огромный интерес к этому явлению. Ученые теперь считают, что квазар — это активное ядро галактики. Существует сверхмассивная черная дыра, которая притягивает материю из окружающего ее пространства. Масса дыры просто гигантская, а мощность излучения превышает мощность излучения всех звезд, находящихся в галактике. Ближайший к нам квазар находится на расстоянии 2 миллиардов световых лет, а самый дальний, из-за их невероятной видимости, мы можем наблюдать его на расстоянии 10 миллиардов световых лет.
11) Блазар
Блазары — это квазары, испускающие мощные плазменные лучи (так называемые релятивистские джеты), которые может видеть наблюдатель с Земли. Два луча исходят из ядра блазара и направлены в противоположные стороны. Эти потоки радиации и веществ могут уничтожить все живое на своем пути. Если этот луч пройдет на расстоянии не менее 10 св лет от Земли, на нем не будет жизни.
Само название происходит от слов «квазар» и «BL Lizards». Последний является характерным представителем подтипа блазаров, известного как BLAZARTIDA. Этот класс отличается характеристиками оптического спектра, в котором отсутствуют широкие эмиссионные линии, характерные для квазаров. 
Графическое изображение блазара
12) Черная дыра
Без сомнения, это один из самых загадочных объектов во Вселенной. О черных дырах написано много, но их природа до сих пор скрыта от нас. Вторая космическая скорость (скорость, необходимая для преодоления гравитации небесного тела и выхода с орбиты вокруг него) для них превышает скорость света! Ничто не может избежать гравитации черной дыры. Он настолько большой, что практически останавливает течение времени.
Моделирование гравитационной линзы черной дыры, искажающей изображение галактики, перед которой она проходит. Черная дыра образована массивной звездой, у которой закончилось топливо. Звезда, которая коллапсирует под собственным весом и волочится в пространственно-временном континууме. Гравитационное поле становится настолько сильным, что от него больше не может ускользнуть даже свет. В результате область, где раньше находилась звезда, становится черной дырой. Другими словами, черная дыра — это искривленная часть Вселенной. Он засасывает находящуюся рядом материю. Считается, что первым ключом к пониманию черных дыр является теория относительности Эйнштейна. Однако ответы на все основные вопросы пока не найдены.
13) Кротовая нора
Продолжая рассуждения, просто невозможно уйти от чисто гипотетического объекта: так называемых червоточин или червоточин. Они представлены как пространственно-временные туннели, состоящие из двух входов и ущелья. Червоточина — это топологическая особенность пространства-времени, которая позволяет (гипотетически) пройти самый короткий путь из всех. Чтобы хоть немного понять природу червоточины, вы можете свернуть лист бумаги (который символизирует наше пространство-время), а затем проткнуть его иглой. Образовавшаяся дыра будет похожа на червоточину. Если вы продвигаетесь по поверхности листа от одного отверстия к другому (что в нашей реальности — единственное, что мы можем сделать), это займет долгий путь, но гипотетически вы можете пройти через отверстие и сразу же оказаться на другая часть!
В разное время специалисты предлагали разные версии кротовых нор. Возможность существования чего-то подобного доказывает общую теорию относительности, но пока не удалось найти ни одной кротовой норы. Возможно, в будущем новые исследования помогут подтвердить существование таких объектов.
14) Темная материя
Это гипотетическое явление, которое не испускает электромагнитное излучение и не взаимодействует с ним напрямую. Следовательно, мы не можем обнаружить это напрямую, но мы видим признаки существования темной материи, когда наблюдаем за поведением астрофизических объектов и гравитационными эффектами, которые они создают.
Как вы открыли темную материю? Исследователи подсчитали общую массу видимой части Вселенной, а также гравитационные индикаторы и выявили некий дисбаланс, который они приписали загадочному веществу. Они также обнаружили, что некоторые галактики вращаются быстрее, чем должны согласно расчетам. В результате на них что-то воздействует и не дает им «разлететься» в стороны.
Ученые теперь считают, что темная материя не может состоять из обычной материи и основана на крошечных экзотических частицах. Но некоторые сомневаются в этом, утверждая, что темная материя также может состоять из макроскопических объектов.