Как снять мерку со звезды, если даже в самый мощный телескоп ее диска не видно — так мал его угловой диаметр! Даже в 254-метровый телескоп все звезды видны, как точки. Тут нам опять помогает физика. Физика умеет вычислить полную энергию, испускаемую одним квадратным сантиметром поверхности. Она пропорциональна четвертой степени температуры тела. Если мы разделим определенную таким образом полную энергию, испускаемую звездой, на энергию, испускаемую 1 квадратным сантиметром ее поверхности, то мы получим, очевидно, величину поверхности звезды. Звезда — шар, и, зная ее поверхность, каждый школьник сможет уже вычислить ее диаметр.
Как Земля среди планет, так и Солнце среди звезд ничем особенным не выделяется. Мы бы не узнали его среди миллионов подобных ему солнц, рассеянных в нашей звездной системе, если бы были от него на расстоянии ближайших к нам звезд.
Из известных звезд наибольшей является звезда VV в созвездии Цефея. Она больше Солнца по диаметру в 1100 раз. Есть звезды, которые много меньше Солнца, и их еще больше, чем звезд, подобных нашему Солнцу. Это звезды-карлики, к которым принадлежит и Солнце. И самые крупные звезды и самые мелкие красного цвета принадлежат к наиболее холодным. Но еще меньше, чем эти красные карлики, как их называют, белые звезды-карлики.
Размеры гигантских звезд в сравнении с Солнцем.
По своим размерам белые звезды-карлики являются наименьшими из звезд. Их размеры сравнимы с размерами планет, а иногда бывают даже меньше, чем Земля. Примером белого карлика является спутник Сириуса. Эта слабая звезда обращается около Сириуса подобно планете, однако ее масса почти равна массе Солнца, и она излучает собственный свет.
Средняя плотность белых звезд-карликов необычайно высока: она в тысячи раз превосходит плотность воды. Плотность одной белой звезды-карлика так велика, что если бы ее веществом наполнить наперсток, он смог бы уравновесить паровоз (плотность 50 тонн на кубический сантиметр).
На Земле мы не знаем веществ, которые имели бы такую чудовищно большую плотность. Между тем белые карлики состоят из атомов тех же самых химических элементов, из которых состоит Земля. Решение этой загадки дает знание строения атомов вещества и физических условий внутри звезд.
Атомы химических элементов являются сложными системами, состоящими из ядер с обращающимися вокруг них электронами. Почти вся масса атома сосредоточена в его ядре, а размер атома определяется размерами орбиты электрона, наиболее далекого от ядра. Эти размеры атомов определяют предел, до которого могут быть сближены атомы действием давления. В недрах белых звезд-карликов господствуют чудовищно высокие температуры и давления. Под действием высокой температуры электроны отрываются от своих атомов, и от последних остаются только их ядра, размеры которых очень малы в сравнении с размерами орбит электронов. Поэтому под действием огромных давлений уменьшенные в размерах атомы могут быть сближены гораздо сильнее, в результате чего получается чрезвычайно плотное вещество. На Земле нет ни столь высоких температур, ни столь высоких давлений, которые могли бы привести вещество в такое состояние.
На примере изучения белых звезд-карликов мы видим, как астрономия обогащает наши физические знания в области строения вещества.