Suhoi

"В крушеньях звезд

«В крушеньях звезд

Рождалась жизнь и крепла»

(М. Волошин).

VI. ЗВЕЗДЫ

VI.1. Открылась бездна…

Визитная карточка

З. – гигантские плазменные шары, образовавшиеся из газопылевой среды вследствие гравитационной конденсации. Они – самые распространенные тела во Вселенной и, в отличие от планет, сияют собственным, а не отраженным светом.

Сферы света

Звезды составляют 90 процентов всего наблюдаемого вещества.

Во Вселенной их количество на сегодня определяют в 1 триллион.

Масса З. – в среднем от 0,04 до 60 масс Солнца.

Светимость – от 0,5 до сотен тысяч светимостей Солнца.

В зависимости от массы, свое существование З. заканчивают белыми карликами, нейтронными звездами или черными дырами.

Самый полный звездный каталог

Самый полный звездный каталог, составленный за всю историю астрономии, дает представление почти о 18819219 астрономических объектов. Он опубликован в 1990 году в США.

Для сравнения: первый, дошедший до нас звездный каталог, включенный Птолемеем в «Альмагест» во II веке нашего летоисчисления, давал данные о положении всего 1022 звезд.

Все созвездия*

С. – искусственно выделенные на небе участки для ориентирования. Их границы проходят, как правило, вдоль параллелей и кругов склонения. Всего С. – 88.

СОЗВЕЗДИЯ СЕВЕРНОГО ПОЛУШАРИЯ

1. Андромеда                  17. Малая Медведица

2. Близнецы                  18. Малый Конь

3. Большая Медведица            19. Малый Лев

4. Возничий                  20. Малый Пес

5. Волопас                  21. Овен

6. Волосы Вероники            22. Пегас

7. Геркулес                  23. Персей

8. Гончие Псы                  24. Рак

9. Дельфин                  25. Рысь

10. Дракон                  26. Северная Корона

11. Жираф                  27. Стрела

12. Кассиопея                  28. Телец

13. Лебедь                  29. Треугольник

14. Лев                        30. Цефей

15. Лира                  31. Ящерица

16. Лисичка

СОЗВЕЗДИЯ ЮЖНОГО ПОЛУШАРИЯ

1. Большой Пес            24. Парус

2. Весы                  25. Печь

3. Волк                  26. Райская Птица

4. Ворон                  27. Резец

5. Голубь                  28. Сетка

6. Жертвенник            29. Скорпион

7. Живописец                  30. Скульптор

8. Журавль                  31. Столовая Гора

9. Заяц                  32. Стрелец

10. Золотая Рыба            33. Телескоп

11. Индиец                  34. Тукан

12. Киль                  35. Феникс

13. Козерог                  36. Хамелеон

14. Компас                  37. Центавр

15. Корма                  38. Циркуль

16. Крест                  39. Часы

17. Летающая Рыба            40. Чаша

18. Микроскоп                  41. Эридан

19. Муха                  42. Южная Гидра

20. Насос                  43. Южная Корона

21. Наугольник            44. Южная Рыба

22. Октант                  45. Южный Треугольник

23. Павлин

ЭКВАТОРИАЛЬНЫЕ СОЗВЕЗДИЯ

1. Водолей                  7. Кит

2. Гидра                  8. Орел

3. Дева                  9.Орион

4. Единорог                  10. Рыбы

5. Змееносец                  11. Секстант

6. Змея                  12. Щит

*Список из 88 созвездий утвержден в Риме на I Генеральной ассамблее Международного астрономического союза (1922).

Общая классификация звезд

Звезды различают по:

1. Химическому составу (спектру)

2. Массе

3. Размеру

4. Светимости

5. Плотности вещества.

Классификация по спектральному классу*

А

Белые

В

Голубые

F

Светло-желтые

G

Желтые

К

Оранжевые

М

Красные

* Звезды принято обозначать буквами О – В – А – F – G – К – М, а подклассы – цифрами от 0 до 9.

Взаимосвязь спектра и химического состава

Спектр

Цвет

Вещество наибольшей интенсивности

Т (0С)

В5

Голубой

Ионизированный гелий

30000

В0

Белый

Гелий

20000

А0

Белый

Водород

10000

F0

Светло-желтый

Ионизированные металлы

8000

G0

Желтый

Нейтральные металлы

6000

К0

Оранжевый

Слабые полосы окисла титана

4500

М0

Красный

Сильные полосы окисла титана

3000

Классификация по массе

Чаще всего расчеты выполняются в массах Солнца, которая составляет 2 х 10^30 кг.

Зависимость абсолютной величины звезды от массы*

Звезда

Масса (масс Солнца)

Абсолютная звездная величина (М)

Капелла

4,2

-0,2

Спутник Капеллы

3,3

+ 0,1

Сириус

2,5

+ 1,3

Альфа Центавра

1,1

+ 4,7

Спутник Эты Б. Медведицы

0,7

+ 5,7

Спутник Эты Волопаса

0,5

7,8

Спутник Беты

0,3

9,2

Спутник Сигмы Эридана

0,2

12,9

Спутник Эты Скорпиона

0,18

13,4

*Самой массивной из известных на сегодня считается звезда Пласкетта – 90 масс Солнца (теоретически ученые допускают и наличие звезд с массой в 150 Солнечных).

Классификация по светимости*

Класс

Характеристика

Iа и I

Сверхгиганты

II

Яркие гиганты

III

Нормальные гиганты

IV

Субгиганты

V

Карлики

VI

Яркие карлики

VII

Белые карлики

* Светимость З. определяют в светимостях Солнца, которая равняется 3,8 х 10^28 Вт.

Звезды самой высокой светимости в ближайших галактиках

Звезда

Галактика

Спектральный класс

Абсолютная звездная величина

Эта Киля

Киля

Пекулярный

-12,0

N12 VI Лебедя

Млечный Путь

В5

-9,8

Ипсилон Скорпиона

Млечный Путь

В1

-9,4

Бета Ориона

Млечный Путь

В8

-8,8

НDE 26970

Б. Магелланово Облако

В2

-9,8

НDЕ 269781

Б. Магелланово Облако

В9

-9,5

НD 33579

Б. Магелланово Облако

А2

-10,1

НD 7583

М. Магелланово Облако

А0

-8,8

НD 6884

М. Магелланово Облако

В9

-8,5

Светимость звезд и Солнца

Звезда

Созвездие,

звездное скопление

Расстояние

(св. лет)

Светимость (С.)

Солнце

-

-

1

Альфа Центавра

Центавр

4,3

1,6

Процион

Малый Пес

11,5

7,7

Альтаир

Орел

16,5

11,1

Сириус

Большой Пес

8,6

23,5

Вега

Лира

26,3

55

Арктур

Волопас

36,0

105

Капелла

Возничий

46,0

150

Альдебаран

Телец

70,0

165

Ахернар

Эридан

127,0

660

Бета Центавра

Центавр

400,0

870

Беллатрикс

Орион

300,0

1800

Акрукс

Южный Крест

260,0

2200

Бетельгейзе

Орион

650,0

2200

Полярная

Большая Медведица

780,0

6000

Антарес

Скорпион

425,0

6600

Канопус

Киль

181,0

6600

Адара

Большой Пес

650,0

8700

Ригель

Орион

820,0

55000

Денеб

Лебедь

1600,0

72500

LBV 1806-20

Стрелец

45000

5000000

Звезда в Пистолете

Пистолет

25000,0

10000000

Классификация по размерам

Тип звезды

Диаметр (км)

Типичный представитель

Красные сверхгиганты*

500000000

Бетельгейзе

Красные гиганты**

1392000000

Антарес

Желтые гиганты

15000000-20000000

Капелла А

Нормальные

5000000-8000000

Процион

Обычные карлики

1200000-1600000

Солнце, Тау Кита

Белые карлики

40000-50000

Сириус В

Пигмеи

14000

LP 768-500 Кита

Нейтронные

10-20

NP 0532 Тельца

*Рекордсменами по размерам на начало 2005 г. признаны красные сверхгиганты KW (созвездие Стрельца), V354 (созвездие Цефея) и KV (созвездие Лебедя), диаметр которых достигает невероятной цифры – 2100000000 км, что всемеро больше орбиты Земли.

** Трансформируясь дальше, обычно превращаются в белого карлика – стабильную по космическим меркам звезду, у которой на планетах, доставшихся в «наследство», имеет шанс возродиться существовавшая раньше жизнь.

Классификация по плотности

Плотность звезды тем ниже, чем она больше. Так, большинство сверхгигантов и гигантов более разрежены, чем земная атмосфера. Да и плотность Солнца – 1,4 г/см^3 – даже в полтора раза не превышает плотности воды.

Что касается белых карликов, то их П. достигает 50000000 г/см^3.

Еще выше она у нейтронных звезд – 10^14 г/см^3. Дабы земной шар имел такую, его надо было бы сжать до диаметра 0,5 км.

Черные же дыры вообще имеют плотность, граничащую с фантастической, – 5 х 10^93 г/м^3. Эта т. н. плотность Планка.

10 звезд с наибольшим собственным движением

Звезда

Расстояние (пс)

Собственное движение (дуговых секунд)

Барнарда

1,8

10,27

Каптейна

4,0

8,79

Лакайль 9352

3,7

6,87

ВД 370 15492

4,8

6,09

61 Лебедя

3,4

5,22

Вольф 389

2,5

4,84

Лаланд 21185

2,5

4,78

Ипсилон Индейца

3,4

4,67

0 Индейца

4,9

4,08

Альфа Центавра

1,3

3,85

20 ближайших к Земле звезд

Звезда

Спектральный класс

Расстояние (пс)

Абсолютная звездная величина

Солнце

G2

1/206265

+ 4,9

Проксима Центавра

М

1,31

+ 15,7

Альфа Центавра А

G4

1,32

+ 4,7

Альфа Центавра В

К1

1,32

+ 6,1

Барнарда

М2

1,84

+ 13,1

Лаланд 21185

М2

2,46

+ 13,7

Вольф 359

G8

2,48

+ 16,5

+360 2147

М2

2,58

+ 10,4

Сириус

А1

2,66

+ 1,4

Спутник Сириуса

А5

2,66

+ 11,4

Росс 154

G5

2,86

+ 13,2

Росс 248

G6

2,99

+ 14,7

Лейтен 7896

G6

3,05

+ 14,9

Ипсилон Эридана

К2

3,30

+ 6,2

Процион

G2

3,37

+ 2,8

Спутник Проциона

G4

3,37

+ 13,1

61 Лебедя

К3

3,38

+ 7,7

Спутник 61 Лебедя

К5

3,38

+ 8,4

Тау Кита

G5

3,40

+ 6,0

Ипсилон Индейца

К5

3,47

+ 7,0

VI.2. Многоликий мир высокотемпературной плазмы

Визитная карточка

Авторы термина «плазма» – американские физики И. Ленгмюр и Л. Тонкс. Так они почти век назад назвали газ, значительная часть атомов которого ионизирована. То бишь, П. – нормальная форма существования вещества при температурах порядка 10000 градусов и выше.

А еще она – четвёртое состояние вещества. И какое: 99% (по массе) Вселенной – плазма!

Не исключено также, что именно П. – тот первоэлемент, который так упорно искали алхимики далекого прошлого.

Темная материя душила первые звезды

Первые звезды и галактики начали формироваться приблизительно через 0,4 млрд. лет после Большого взрыва. Увы, их эволюция была изрядно заторможена. Частицы, которые теперь считаются одним из наиболее вероятных кандидатов на темное вещество – нейтралино, препятствовали их уплотнению.

Иными словами, звезды столь глубоко «увязли» в темной материи, что были не способны зажечься и оставались темными и холодными в течение довольно продолжительного промежутка времени (не исключено, они существуют до сих пор).

Квазары

К. – компактные источники радиоизлучения, наблюдаемые в оптическом диапазоне в виде едва заметных голубых звездочек, внегалактические системы переменного блеска.

Несмотря на скромные собственные размеры, К. излучают в сотни раз мощнее, чем даже сверхгигантские галактики (S5 0014+81 сияет, как 10000 Млечных Путей с его 150 млрд. звезд!).

Энергия, которую выделяют К., в 107-108 раз превосходит энергию вспышки Сверхновой.

Тяжело объяснить и скорости, с которыми отдаляются К., – они, как правило, лишь чуточку не «дотягивают» до скорости света (например, для GSO она характеризуется цифрой в 270000 км/с).

В соответствии с одной из гипотез, К. – это голые галактические ядра. Согласно другой, колоссальное свечение вызвано падением вещества в черную дыру. Согласно третьей, это компактные диски материи, окружающие сверхмассивные черные дыры в центре молодых галактик.

Однако окончательного ответа на происхождение столь загадочных объектов нет.

Новейшая модель формирования квазаров

В рамках нового исследования астрофизики искали ответ на вопрос, почему ядра одних галактик активны, а ядра других (например, Млечного Пути) – относительно спокойны (2008).

И родилась новейшая модель формирования квазаров.

Происходит столкновение галактик, черные дыры которых сливаются в одну и оказываются в центре пылевого (последствия космического ДТП) кокона. Примерно через 100 млн. лет свечение вокруг дыры, активно поглощающей материю, становится настолько сильным, что оно начинает пробиваться сквозь кокон. В результате появляется привычный для сторонних наблюдателей квазар.

Еще через 100 миллионов лет процесс ослабевает, и черная дыра начинает вести себя спокойно.

Самый удаленный квазар

Астрономы обнаружили самый удаленный из известных на настоящий момент квазаров: ULAS J112001.48+064124.3 располагается на расстоянии около 13 млрд. св. лет от Земли. Таким образом, электромагнитное излучение, которое зарегистрировали ученые, начало свой путь, когда Вселенной исполнилось всего 770 миллионов лет.

Его масса составляет около двух миллиардов солнечных, а светимость - 63 триллиона солнечных. Новый квазар стал первым, обнаруженным при помощи наблюдений в инфракрасном диапазоне - до него подобные объекты искали при помощи оптических телескопов.

Ученые надеются, что этот квазар поможет ответить на вопросы, касающиеся загадочного периода в развитии Вселенной, называемого Эпохой Реионизации, сменившей эпоху Темных Веков.

Микроквазары

М. – чрезвычайно яркие и в то же время компактные по космическим меркам объекты, активно излучающие в радиодиапазоне: их еще называют двойными рентгеновскими звездами. Как правило, это - массивная звезда и компактный объект — небольшая черная дыра или нейтронная звезда. Согласно предположению, М. могут образовывать также парные черные дыры или парные нейтронные звезды.

Первый объект, беспрерывно «бомбардирующий» пространство радиоволнами и другими видами излучения, обнаружили в галактике M82 примерно на расстоянии 10 млн. световых лет

ученые Манчестерского университета (2009).

На сегодня их насчитывается больше десятка.

Кратные звезды

Д.з. – пары, объединенные в одну систему силами тяготения, которые вращаются по своих орбитах вокруг общего центра массы (бывают тройные, четверные и т.д. – их называют кратными).

Двойные и кратные составляют около 70 процентов всех звезд.

Существуют затменно-двойные, спектрально-двойные и т.д.

Наименьший из известных период обращения – 17 минут.

Наибольший – 2000 лет.

Раздельные звезды

Необычные звезды, у которых одна половина ярче …другой.

Их особенность еще и в том, что они обращаются быстрее обычных.

Расчеты свидетельствуют, что Р.з. могут делиться, превращаясь в двойные системы.

Нестационарные звезды *

Для них характерны нарушения равновесия внешних пластов, что приводит к выбросам вещества и возникновению вокруг них оболочек.

Сильно своего блеска не изменяют.

* По мнению ученых, в своем развитии фазу нестационарности проходят все звезды.

Сверхновые звезды

Это, в сущности, снятие «атмосферы» при образовании нейтронной звезды, если масса ее была 1,2-3 солнечных.

Самая первая из зарегистрированных Сн.з. - RCW 86, которую наблюдали китайские астрономы в глубокой древности (185).

Сила излучение – 10^40 эрг/с.

Всего их насчитывают 158.

Известно с десяток подклассов этого явления.

Нд. з. взрываются намного реже, чем новые (в среднем – раз в 300-400 лет). Наблюдать в телескоп сам процесс ученым не приходилось, по крайней мере в Млечном Пути.

Крабовидная туманность – результат вспышки Сн. з. в 1054 г.

В особенности впечатляющим была вспышка Сн. з. в галактике NGC 1058 (1961). Она сияла как 3 миллиарды Солнц!

Что «зажигает» Сверхновые?

На начало 2012 г. существует два сценария появления сверхновых типа Ia.

Согласно первому, классическому, происходит следующее. Белый карлик в двойной системе перетягивает на себя материю у звезды-компаньона. И «пресытившись» (достигнув критической массы), взрывается.

Согласно второй схеме, взрыв происходит в результате столкновения двух белых карликов.

А, скорее всего, имеют место быть оба сценария. Причем для возникновения сверхновых типа Ia больше характерен классический.

Сверхновые - повивальные бабки жизни

Вселенная в начале рождения представляла собой протяженное распределение вещества, в котором, кроме водорода, гелия и толики лития, ничего не было. Богатым сей химический состав никак не назовешь. Из такого «набора продуктов» мало что бы возникло. Если бы возникло вообще.

Как же возникло все многообразие «кирпичиков», составляющих периодическую систему Менделеева?

Невероятно, но факт: доминирующий источник химических элементов – Сверхновые. Взрываясь, они выбрасывают в пространство все, что накопили внутри, добавляя те, которые возникают при прохождении ударной волны в веществе звезды.

Так что именно благодаря С. Вселенная стала такой, какой она есть. Включая зарождение жизни.

«Темные шары» – запалы Сверхновых

По утверждению немецкого и шведского физиков-теоретиков К. Фроггатта и Х. Нильсена, в первые мгновения после Большого Взрыва появились две разновидности вакуума, всасывающие материю. Эти «темные шары» оказались разделенными «доменными стенками». Затем они «свернулись», прихватив некоторое количество протонов и нейтронов, из которых при сжатии образовывались легкие ядра.

Дальше последовала реакция термоядерного синтеза. За счет выделившейся энергии некоторые «шары» смогли покинуть «альтернативный» для нашей Вселенной вакуум и стать «обычным» веществом. Однако некоторые до сих пор благополучно пребывают внутри звезд. Они, невероятно плотные, якобы и стают причиной взрывов Сверхновых.

Сверхновые, которые наблюдали невооруженным глазом

Год

Созвездие

Звездная величина

185

Центавр

- 8

393

Скорпион

- 1

1006

Волк

- 9

1054

Телец

- 5

1181

Кассиопея

0

1572

Кассиопея

- 4

1604

Змееносец

- 2,5

Самая мощная вспышка Сверхновой за всю историю наблюдений

Американские астрономы зафиксировали самую мощную за всю историю наблюдений вспышку Сверхновой SN 2006gy, находящуюся в галактике, удаленной от нас на 240 миллионов световых лет. Масса С. превосходила солнечную в 150 раз.

Помимо чрезвычайной мощности взрыва, она имеет, по крайней мере, одну странность. В то время, как все «нормальные» сверхновые есть результат взрыва умирающей звезды массой 1,2-1,4 солнечной путем гравитационного коллапса и последующего снятия «атмосферы», то в данном случае к «схлопыванию» и последующей вспышке привело резкое увеличение гамма-излучения ядра звезды с преобразованием части энергии в пары «частица-античастица». Эта потеря энергии и привела к взрыву.

Сверхновые – «выхлопные трубы» Вселенной

Коллектив астрономов из институтов США, Канады и Великобритании установил, что главный источник пыли во Вселенной — сверхновые звёзды (например, SN1987A выбрасывает ее в 1000 раз больше, чем предполагалось существующей до недавних пор теорией). За что ученые назвали их «заводами по производству пыли».

Сбрасывая оболочку, С. расширяется с такой скоростью, что изучить последствия взрыва уже спустя несколько месяцев совсем непросто. Однако оказалось, что пыль, рождённая в облаке, оставшемся от сверхновой, формируется только спустя два года. Поэтому звёздной пыли раньше и не замечали: никому не приходила голову мысль наводить телескоп …на пустое место.

Мини-Сверхновые звезды

М.-С.з. (новый класс Iax) - разновидность Сверхновых, взрыв которых настолько слаб, что обнаружить его крайне затруднительно.

Напомним: коллапс Сверхновых типа Ia происходит, когда белый карлик, «объевшись» веществом поглощаемой звезды-соседа, буквально «лопается».

Взрыв по типу II происходит после того, как ядро массивного светила, массой в 10-100 раз большей, чем солнечная, исчерпывав свой ресурс, разрушается за доли секунды.

И вот в 2002 году астрофизики установили: существует не вписывающиеся в схему Сверхновые. Они ведут себя, как любая из звезд Ia до момента коллапса. Однако дальше происходит нечто трудновообразимое: белый карлик, пережив взрыв, разрушается не полностью, и часть его продолжает функционировать.

На данный момент идентифицировано 25 М.-С.з. (2013). Но ученые предполагают: их во Вселенной – не менее трети. Просто их взрывы чрезвычайно слабы, чтобы быть обнаруженными земными наблюдателями.

Еще одна важная деталь: мини-Сверхновые звезды встречаются только в молодых галактиках и напрочь отсутствуют в старых эллиптических.

Новые звезды

Н.з. – объекты, яркость которых неожиданно увеличивается в тысячи, а то и миллионы раз, а потом возвращается к предшествующему состоянию. Все они – пары: из нормальной звезды и белого карлика, находящихся рядом.

Перетекание вещества, как и в случае с барстерами, служит причиной ядерных взрывов. Они повторяются с интервалами в 10000-10000000 лет.

Систематически, к примеру, взрывается Тау в Северной Короне – каждые 80 лет (следующий взрыв следует ожидать в 2026 г.).

Одним из наиболее мощных считается взрыв Н. в созвездии Лебедя в 1975 г. Ее яркость тогда выросла более чем в 6,3 миллиона раз, а высвобожденная энергия равнялась взрыву нескольких миллионов водородных бомб.

Гиперновые звезды

Г.з. – взрыв звезды, предположительно сопровождающийся сильнейшим гамма-всплеском.

Согласно одной из гипотез, сие происходит, когда масса коллапсирующей звезды, в отличие от Сверхновой, в 100-300 раз превосходит массу Солнца.

По другой версии, Г.з. возникают в результате взрыва гелиевой звезды размером чуть больше солнечного, но с быстрым вращением и сверхсильным магнитным полем. В таком случае практически вся энергия передается разлетающейся оболочке, которую мы наблюдаем в виде гамма-всплеска.

Одна из Г.з., названная SN 2002ap, открыта японскими астрономами в чуть южнее центра галактики M74 (2002).

Нейтронные звезды

Н.з. становятся в конце жизни светила, масса которых превышает 1,2-1,4 солнечных. Устойчивое равновесие, как в случае с белым карликом, тут невозможно. За долю секунды умирающее светило максимально сжимается к центру – происходит гравитационный коллапс.

Диаметр «нейтронных могил» – всего несколько десятков километров.

Плотность вещества – 1 млн. т/см^3 (близка к плотности атомного ядра).

Скорость падения газа на поверхность – 100000 км/с.

Магнитное поле – в триллион раз сильнее земного.

Период обращения – от 0,0016 с до нескольких минут.

Такое состояние исключает существование в глубинах Н. з. не только атомов, но даже их ядер. Звезда полностью состоит из свободных нейтронов и весьма незначительного количества протонов и электронов, а также мезонов и гиперонов.

Внутренняя - около 1 км глубиной - часть коры Н.з. представляет собой "твердое тело" - кристаллическую решетку из ионизированных ядер, погруженную в сверхтекучую "жидкость". Ее неустойчивость вызывает т.н. звездотрясения - особо мощные энергетические выбросы в космосе.

Магнетары

М. – небольшие нейтронные звезды, обладающие огромным магнитным полем и генерирующие чрезвычайно мощные рентгеновские вспышки, следы которых способны пронизывать даже галактики. Возникают они в результате гравитационного коллапса обычной звезды массой примерно равной солнечной и состоят из нейтронов и небольшой примеси заряженных частиц.

Средний размер М. – до 20 км.

Масса – от 1,5 до 3 солнечных.

Скорость вращения вокруг собственной оси – около одного оборота за несколько секунд.

Вокруг звезды возникает магнитное поле, которое в 10^15 раз мощнее земного.

Среди специалистов бытовало мнение, что М. в видимом спектре не излучают. Пока орбитальная обсерватория «Свифт» не обнаружила оптическое излучение магнетара на расстоянии от 10 до 16 тысяч световых лет от Земли (2007).

А ученые убеждены: магнитное поле такой силы способно производить звук. Более того, этот звук способен «поджарить» любой космический объект подобно тому, как это происходит с продуктами в микроволновой печи.

Некоторые из магнетаров – самые мощные источники магнитного поля во Вселенной. Однако до последнего времени оставалось неизвестным, что является этим источником: мощные вспышки, порожденные самим магнетаром, или они – «отзвук» облака заряженных частиц, его окружающих.

Согласно самым последним данным, большинство магнитных вспышек «выстреливает» сердцевина М., а не поверхность или облако, его окружающее (2007).

Магнетар, не похожий на собратьев

Обнаружен пока что единственный магнетар - SGR 0418+5729, не ...обладающий мощным магнитным полем (сравнимо с полем «обычной» нейтронной звезды), хотя м испускающий гамма-излучение в характерном для этих объектов режиме (2010).

Находится он на расстоянии семи тысяч световых лет от Земли.

По мнению ученых, вспышки излучения в гамма- и рентгеновском диапазонах «питаются» от внутреннего магнитного поля магнетара.

Пульсары

П. - нейтронные звезды-«юлы», возникающие, как правило, после взрывов сверхновых. Диаметр - 20-30 км.

Плотность- в несколько раз выше плотности атомного ядра. Поэтому протоны и электроны, из которых состоит такое тело, "слипаются" между собой, образуя нейтроны.

Все П. обладают сильным магнитным полем.

Они также источники систематически меняющегося оптического, рентгеновского, радио- и гамма-излучений, поступающих на Землю в виде периодических импульсов (например, П. в Крабовидной туманности за тысячные доли секунды меняет яркость в 10 раз).

Эти характеристики во многом напоминают параметры черной дыры, демонстрируя в частности, колоссальную степень сжатия материи.

Период обращения – от тысячных долей секунды до нескольких минут (например, П. из созвездия Лисичка осуществляет 642 обороты вокруг оси за секунду; рекордные же скорости – предположительно - лишь в несколько раз ниже световых).

Масса приблизительно равняется массе Солнца.

Плотность вещества – 10 г/см^3.

Магнитное поле – 10 эрстед.

Всего известно около 2000 П., ближайшие из которых расположены на расстоянии около 390 световых лет от Солнца (2011).

По мнению многих ученых, П. – это вращающиеся нейтронные звезды.

Пульсар-стайер

Астрономы определили скорость самого быстрого из известных пульсаров (быстро вращающаяся нейтронная звезда) нашей галактики.

B1508+55 образовался в результате взрыва Сверхновой в звездном скоплении M29 2,5 миллиона лет назад.

Расстояние от Солнца – около 7700 световых лет.

Скорость передвижения – 1075 км/сек.

Ее достаточно для преодоления гравитационного притяжения Млечного Пути, поэтому через некоторое время он покинет Галактику.

Самый быстро вращающийся пульсар

Почти четверть века, с 1982 г., «юлой»-рекордсменом по праву считался пульсар, скорость вращения которого составляла 642 об/с. И вот – новое заоблачное (в прямом и переносных смыслах!) достижение: пульсар PSR J1748-2446ad, расположенный в шаровом скоплении Tарзан-5 (2006):

Частота вращения – 716 об/с.

Масса – около 2 солнечных.

Диаметр – 40 км.

Расстояние от Солнечной системы – 28 тыс. световых лет (неподалеку от центра нашей Галактики).

Миллисекундный пульсар-«извращенец»

МСП - пульсары, период вращения которых измеряется миллисекундами и, таким образом, достигает 43000 оборотов в минуту. Этот космический феномен объясняется гравитационным взаимодействием пульсара с "обычными" звездами в двойных системах.

Международная группа астрономов недавно обнаружила самый молодой (возраст 25 миллионов лет, хотя, как правило, возраст этих объектов не менее миллиарда лет) из известных МСП (2011). Однако не только возрастом отличается этот объект. Он самим своим существованием … опровергает существующую теорию формирования подобных объектов.

PSR J1823-3021A с периодом вращения 5,44 миллисекунды, – член шарового скопления NGC 6624, удаленного от Земли примерно на 27 тысяч световых лет. В отличие от собратьев, у него аномально сильные магнитное поле и светимость. Более того, количество энергии гамма-пульсаций превышает 100 мегаэлектронвольт.

И еще одно «извращение»: все гамма-излучение, регистрируемое в звездном скоплении, испускается …одним источником и источник этот – наш «пострел».

Гамма-пульсары

Г.-п. – вращающиеся с огромной скоростью нейтронные звезды, испускающие гамма-излучение и отнесенные к самых мощных космических источников этого вида энергии.

Первый из них - CTA 1 открыт в созвездии Цефея на расстоянии около 4600 св. лет от Земли (2008).

Его возраст - около 10 тысяч лет.

Частота импульсов - 316.86 миллисекунды.

На сегодня известен уже 31 объект этого класса (2011).

Спинары

С. (или «вертушки») – звезды, скорость обращения которых достигает 500 км/с (при этом экваториальная часть оборачивается в 250 раз медленнее).

С. находятся на границе своего постоянства – их «атмосфера» под влиянием центробежных сил активно рассеивается в пространстве. Так как и маховику, раскрутившемуся слишком сильно, спинарам угрожает разрушение.

Изолированные нейтронные звезды

И.н.з. – редкое явление – изолированные нейтронные звезды, не имеющие рядом звезды-двойника или остатков сверхновой. До сих пор их обнаружено всего восемь. Расстояние от последней, названной Кальверой, до Солнечной системы оценивается в 250-1000 световых лет. Если это действительно так, то она может оказаться ближайшей нашей нейтронной соседкой.

На нейтронных звездах …существуют холмы

Нейтронная звезда состоит из нейтронной сердцевины и коры, строение которой напоминает сильно «сжатую» железоникелевую кристаллическую решетку. В результате оболочка светила, если сравнивать ее с земными материалами, в 10 млрд. раз прочнее стали (такое вот «стальное солнце»).

Согласно компьютерному моделированию, осуществленному австралийскими специалистами, столь прочная поверхность способна формировать и «удерживать» устойчивые холмы, не давая им разрушиться под воздействием колоссальной гравитации. Высота «звездных гор» может достигать метра.

Кварковые звезды

Занимают промежуточное место между нейтронными звёздами и чёрными дырами. Из-за высочайшей плотности материи излучённый ими свет движется по замкнутой орбите вокруг самой звезды.

Когда у светила заканчивается «горючее», оно коллапсирует и в зависимости от массы превращается либо в нейтронную звезду, либо в белый карлик, либо в черную дыру.

Однако существует и теория, согласно которой при сверхвысокой плотности вещества нейтроны расщепляются, превращаясь в кварки. Иными словами, материя становится кварковой. Согласно подсчетам, К. з. должны появляться, если плотность вещества в 10-20 раз превышает ядерную. Состоят они из странной материи, то есть материи, в которой примерно равное число u-, d- и s-кварков.

Их масса может достигать 2,5 солнечных.

В настоящее время известно совсем немного кандидатов на роль кварковых звезд. Предполагается, что RX G1856.5-3754 – кварковая звезда, хотя открыт он был как нейтронная. Однако в 2002 году Дж. Дрейк с коллегами с помощью уточнённых данных, полученных телескопом «Чандра», предположил, что тело может являться кварковой звездой, удалённой на расстояние около 400 световых лет, с радиусом 3,8-8,2 км (против 12 км у нейтронной).

Кандидаты в К.з. также – быстровращающийся пульсар XTE J1739-285 и обнаруженная в 2006 г. сверхновая SN 2006gy.

Цефеиды – маяки Вселенной

Ц. – звезды, которые периодически, причем плавно и медленно, изменяют свой блеск.

Их на сегодня насчитывают больше 700.

Предположительно, это гиганты, в недрах которых происходят изменения общего характера. Во время сжатия на поверхность выталкивается огромное количество вещества. Колебания звездной «атмосферы» при этом достигает 10-15 процентов.

Очень важным для Ц. есть период. У любой из них он неизменно точный. Поэтому ученые называют их «маяками Вселенной».

За время жизни Ц. излучают приблизительно 10^54 -10^56 джоулей энергии.

Барстеры

Б. – рентгеновские источники с неустойчивым и очень непостоянным излучением. Это двойные системы: в них входят карликовая и нейтронная звезды.

Пол влиянием приливных сил газ перетекает с одной на другую, нагреваясь при этом до температуры в десятки миллионов градусов. Если толщина пласта достигает критического значения (приблизительно 1 м) происходит ядерный взрыв: сей процесс повторяется бесконечное количество раз.

Мощность известных Б. достигает 10^31 Вт, что в несколько тысяч раз выше солнечной.

Ближайший Б. находится возле центра Млечного Пути в направления созвездия Стрельца на расстоянии 25000 световых лет.

Белые карлики

Б. к. – конечная стадия всех звезд, масса которых не превышает 1,2 солнечной, после того, как они исчерпали термоядерный ресурс. Термоядерный синтез в них уже отсутствует, так что излучают они исключительно за счет остывания.

Ядра большинства Б.к., состоящие из углерода и кислорода, окружены слоем гелия, а в 80 процентах случаев – еще и водорода.

Средняя плотность – 10^7-10^9 кг/м^3.

Температура поверхности – 10-20 тысяч градусов Кельвина.

Имеют огромную плотность: будучи размером с Землю, массой они равны Солнцу.

Их достаточно много: в сфере с радиусом в 30 световых лет – около 100.

В 2007 г. открыто сразу восемь Б.к. с углеродной атмосферой (а не из привычных гелия или водорода), что плохо объясняется современными теориями.

При рождении белые карлики получают толчок в бок

Астрономы университета Британской Колумбии (Канада) выдвинули гипотезу о том, что белые карлики при рождении получают асимметричный «толчок в бок», который определяет их дальнейшее движение и положение в звездном скоплении.

Изучая шаровое звездное скопление NGC 6397, ученые установили: распределение «старых» карликов соответствует расчетам, а вот «молодые» находились совершенно не там, где предписывала теория.

Компьютерные расчеты показали: подобное соответствует здравому смыслу, если при рождении карликов сброс их массы происходит асимметричным образом. Именно в таком случае они получат «боковой» толчок, который и объясняет смещение звезд.

Белый карлик с алмазным ядром

В созвездии Центавра, на расстоянии около 50 световых лет от земли астрономы обнаружили остатки звезды, обозначенной в каталогах BPM 37093 (2006). Когда-то она была похожа на Солнце да угасла, превратившись в белый карлик.

Астрономы пришли к выводу о том, что углеродное его ядро «сконденсировалось» в алмаз диаметром 1500 км.

Белый карлик-«насос»

Удивителен белый карлик, носящий название SDSS 1228+1040 – бывшая звезда в созвездии Девы, удаленной от Солнечной системы на 463 световых года. Собственно, речь в данном случае – о газовом кольце, движущемся по круговой орбите в непосредственной близости от умирающего светила. В его спектре следы магния, железа и кальция. Эти материалы – ни что иное, как испаряемые остатки астероида диаметром в 50 км, который был «засосан» в орбиту SDSS 1228+1040, а затем взорвался.

Эта модель оставляет Земле кое-какие шансы на выживание. По мнению астрофизиков, нашу планету ожидает одно из двух: либо она будет поглощена «обезумевшим» Солнцем, либо «удерет» от него, поскольку земная орбита сместится в сторону Марса. Но даже в последнем случае обольщаться не стоит: «взбесившееся» Солнце иссушит нашу планету.

Самый горячий белый карлик

Самый горячий белый карлик из когда-либо наблюдавшихся – звезда KPD 0005+510, температура поверхности которой достигает 200 тысяч градусов по Цельсию.

В атмосфере светила обнаружен сверхионизированный кальция, атомы которого потеряли до десяти электронов. И еще одна загадка: в оболочке звезды имеется и большое количество гелия, хотя современные теории исключают возможность одновременного их существования.

Реинкарнация белого карлика

Невероятно озадачил астрономов вдруг ярко засиявший белый карлик V4334 Sgr в созвездии Стрельца. Более того, сначала «эксцесс» сочли взрывом Сверхновой (1996).

Ан нет, оказалось речь идет о впервые наблюдаемом учеными реинкарнации звезды, то бишь, возрождении остывающего «мертвеца» к активной жизни, что подтвердил спектральный анализ. Ядерный синтез происходит в гелиевой оболочке звезды, окружающей ядро из тяжелых элементов, Этот процесс сопровождается выбросом больших количеств углерода в космос.

Эволюция белого карлика интересна вдвойне: события развиваются примерно в 100 раз быстрее, чем было предсказано вначале.

Откуда ты, пульсирующий углеродный белый карлик?

До недавнего времени были известны два основных типа белых карликов: а) внешний слой которых состоит из водорода (80%), б) внешний слой состоит из гелия (20%).

Астрономы Аризонского университета (США) открыли третью, до сих пор неизвестную, разновидность вышеназванных космических объектов - с углеродной оболочкой при полном отсутствии водородной и гелиевой. Пока он – в единственном числе: это звезда SDSS J142625.71+575218.3. Она имеет массу примерно равную массе Солнца, но диаметр ее меньше земного. Температура - около 19500°С, яркость - в 600 раз меньше солнечной.

Две неожиданности: «новичок» меняет интенсивность излучения каждые 8 минут. Объяснить данную метаморфозу ученые пока не в состоянии. Как и ответить на вопрос, по какой причине с поверхности белого карлика исчезли водород и гелий, оголив углеродные недра?

«Межзвездный экстаз» белых карликов

Два белых карлика, обращающихся вокруг общего центра массы и стремящихся «объединиться», разделены вчетверо меньшей дистанцией, чем Земля и Луна. Период обращения регулярно уменьшается (на 1,2 миллисекунды в год), как, естественно, и расстояние между звездами. При небольшом диаметре орбиты это влечет за собой огромное центробежное ускорение. Благодаря которому эта пара стала самым мощным источником гравитационных волн в Галактике.

Жёлтые карлики

Тип небольших звёзд массой от 0,8 до 1,4 массы Солнца. Наиболее изученный Ж.к. – Солнце.

Спектральные классы G0V-G9V.

Основной источник энергии – термоядерный синтез гелия из водорода.

Температура поверхности – 5000-6000 K.

Время жизни Ж.к. в среднем 10 млрд. лет. После того, как выгорает весь запас водорода, он во много раз увеличивается и превращается в красного гиганта, который впоследствии превращается в белого карлика.

Красные карлики

Кр. К. – небольшие и относительно холодные звезды. Наиболее распространённые объекты звёздного типа во Вселенной. Однако из-за недостаточной яркости, они мало изучены.

Диаметр и масса их не превышает трети солнечной (нижний предел массы – 0,08 солнечной, за этим уже идут коричневые карлики).

Температура поверхности – до 3500 К.

Из-за медленной скорости сгорания водорода, красные карлики имеют очень солидную продолжительность функционирования: от десятков миллиардов до нескольких триллионов лет.

Со временем они постепенно сжимаются и сильнее нагреваются, пока не израсходуют весь запас водородного топлива.

Наибольшее расстояние между двумя красными карликами – 0,75 трлн. км (скопление Часов/Тукана).

Коричневые карлики

К. к. – бесструктурные звезды или «недозвезды», занимающие промежуточное положение между звездами и планетами-гигантами. Формируются из разрушающихся газовых облаков.

Отличаются от планеты, в первую очередь, по плотности (если масса объекта составляет более десяти масс Юпитера, то он, скорее всего, не является планетой). Кроме того, они в процессе остывания выделяют рентгеновское и инфракрасное излучение.

Одно из главных отличий от звезд - наличие лития.

Всего их обнаружено 100.

Масса – от 0,012-0,0767 массы Солнца, или от 13 до 75-80 масс Юпитера.

Измерены пока что только массы Глизе-229B и Тейде-1, которые оказались равны соответственно 57 и 36 масс Юпитера (2006).

Очень быстры.

Обнаружить их довольно сложно, так как они практически не испускают видимого свечения, и наблюдения ведутся исключительно в инфракрасном диапазоне.

Еще совсем недавно считалось, что внутри них невозможен термоядерный синтез ядер гелия, хотя, в отличие от планет, они способны на ранних этапах эволюции превращать изотоп водорода дейтерий в изотоп гелия. Сейчас же принята следующая гипотеза: термоядерные процессы не исключаются, правда, коричневые карлики не могут компенсировать потерю энергии и быстро охлаждаются, превращаясь вскоре в объекты все того же планетного типа.

Первый К.к. Тейде-1 обнаружен в скоплении Плеяд возле звезды Ван Би Брука на расстоянии в 21 световой год (1995).

Всего их открыто чуть более 100.

Ближайший к нам К.к. — UGPS J072227.51-054031.2 – «обитает» в созвездии Единорога на расстоянии 9,5 световых лет.

На ранних этапах своего существования они способны «сжигать» дейтерий и литий, после чего остаток жизни проводят, постепенно остывая.

По мнению исследователей, в нашем регионе Галактики должно быть большое количество К.к. Доказать это весьма непросто из-за их ничтожно малой яркости.

Недавно астрономы обнаружили у К.к. погоду. В частности, в атмосфере наблюдались пылевые облака.

Ближайший к Земле коричневый карлик

Обнаруженному на расстоянии всего 9 световых лет от Солнечной системы К.к. присвоили название UGPSJ0722-05 (2010). Масса соседа составляет от 5 до 30 юпитерианских, а радиус – от 0,09 до 0,12 солнечных. Температура колеблется от 400 до 500 градусов Кельвина, что делает его главным претендентом на звание самого холодного коричневого карлика из известных на настоящий момент.

Атмосфера объекта поглощает электромагнитное излучение с длиной волны 1,25 микрометра, а еще в ней присутствуют метан и вода. Все это указывают на принадлежность UGPSJ0722-05 к совершенно новому виду небесных тел.

На коричневых карликах идут железные ливни

Молодые коричневые карлики имеют атмосферу, состоящую, в основном, из газообразных железа и силикатов. Со временем, при медленном остывании, облака постепенно конденсируются и начинают идти… железные ливни. А еще ученым удалось обнаружить следы жесточайших штормов.

Существует предположение, что изменение климата приводит к постепенному разрушению облачного слоя. Следовательно, на изрядно постаревших К.к. железных ливней уже не наблюдается.

Самый тусклый коричневый карлик

Астрономам удалось обнаружить пару самых тусклых из известных на сегодняшний день звезд.

Их назвали 2MASS J09393548-2448279 (2M0939)

Космический объект представляет собой пару коричневых карликов, вращающихся вокруг общего центра масс, то есть двойную систему.

Расстояние от Солнечной системы – 17 световых лет.

Яркость – самая низкая для К.К. из числа известных.

Самые холодные коричневые карлики*

1. Коричневый карлик Wolf 940B по размеру напоминает Юпитер, а вот массу имеет в 20-30 большую. Полный оборот вокруг звезды-собрата совершает за 18 тысяч лет. Анализ излучения, исходящего от объекта, позволил установить, что его температура составляет рекордные 300 градусов по Цельсию.

2. CFBDSIR 1458+10B, температура которого составляет всего около 100^0 С и ученые не исключают, что в его атмосфере могут присутствовать водяные облака (2010).

3. WD 0806-661 B, находящаяся всего в 63 световых годах от Земли, имеет температуру 30 градусов по Цельсию (2011).

4. WISE 1828+2650, расположенный в созвездии Лиры, прогрет всего лишь до 25 градусов Цельсия (2011).

Самый старый коричневый карлик

На обсерватории Калар-Альто обнаружен самый старый коричневый карлик Млечного Пути 2MASS 1626+3925 – ему около 10 млрд. лет.

Коричневый карлик сотрясают металлические бури

Речь – об объекте 2MASS J21392676+0220226, детально исследованном канадскими астрономами. В ходе наблюдений было установлено, что яркость К.к. по непонятной причине резко меняется каждые восемь часов – примерно на треть.

Из десятков гипотез наиболее приемлемой ученее сочли следующую: в поле зрения попадают то более темные, то более светлые (из-за вращения вокруг оси) области атмосферы. И темные – ни что иное, как пылевые облака, образованные мельчайшими частицами силикатов и даже металлов.

Иными словами, астрономы увидели первую мощнейшую бурю на К.к., сравнимую по размеру с юпитерианским Большим красным пятном.

Субкоричневые карлики

С.к. – холодные, более легкие, чем коричневые карлики, объекты.

Схема образования схожая со схемой образования звёзд (возникают путем коллапса газового облака).

Тем не менее учёные пока не пришли к окончательному выводу, чем С.к. считать – звездами или планетами.

Возможные субкоричневые карлики: SCR 1845-6357 B, 2M1207b и .Cha 110913-773444.

Ипсилон Эридана имеет астероидные пояса

Еще в 1998 году астрономы обнаружили в окрестностях Ипсилон Эридана астероидный пояс, аналогичный поясу Койпера в Солнечной системе, что позволило говорить о неких общевселенских тенденциях формирования звездных систем.

Каким же было удивление исследователей, когда они увидели, что Ипсилон Эридана имеет еще два астероидных пояса! Первый оценочно имеет массу 1/20 массы Луны, а второй – около одной лунной массы.

Расположены они соответственно на таком же расстоянии от звезды, как и пояс астероидов в Солнечной системе и в районе орбиты Урана.

Суперсозвездия

Созвездие

Чем отличается

Показатель

Гидра

Самое крупное

Площадь составляет 1303 квадратных градуса

Южный Крест

Самое маленькое

Площадь составляет 68 квадратных градусов

Орион

Самое большое число звезд ярче 2"'

5 светил

Скорпион

Самое большое число звезд ярче 3m

11 светил

Большая Медведица

Самое большое число звезд ярче 4m

49 светил

Центавр

Самое большое число звезд ярче 5m

49 светил

Центавр

Самое большое число звезд ярче 6m

150 светил

Столовая Гора

Самое тусклое

Нет ни одной звезды ярче 5m

Большой Пес

В состав входит самая яркая звезда небосвода

Сириус

Суперзвезды

Звезда

Созвездие

Характеристика

Кастор

Близнецы

Система из трех двойных звезд

Мицар

Большая Медведица

Система из трех двойных звезд

Бетельгейзе

Орион

Радиус в 1000 раз превышает солнечный

Эта Киля

Киль

Светимость равна 4,7 миллионов солнечных

Новая Лебедя

Лебедь

Светимость в 1975 г. выросла в 6,3 млн. раз

Сверхновая 1987А

Большое Магеланновое Облако

Имеет гигантские боковые кольца

R136a1

Тарантул

В 300 (!) раз превышает массу Солнца

NGC 1624-2

Персей

Самое мощные из известных магнитное поле, достигающее 20 тысяч гаусс (2012)

VI.3. Черные дыры

Визитная карточка

Если жизненный путь заканчивает светило, масса которого превышает 3 солнечных, сжатие не завершается образованием нейтронной звезды. Оно, минуя т. н. зону Шварцшильда, продолжается. И появляется Ч. д.

Они не имеют поверхности. А то, что ограничивает их пределы, принято называть горизонтом событий.

Удивительные параметры этих объектов приводят к тому, что излучение просто «замыкается» внутри. Ни один квант энергии не может ее оставить, поэтому сии «пылесосы Вселенной» глотают все и ничего не выпускают из своих страшных объятий (согласно гипотезе Стивена Хокинга, чёрные дыры со временем могут "испаряться", излучая различные элементарные частицы (в т.ч. фотоны).

Угловая скорость объекта составляет более 80 процентов от скорости света, что близко к пределу, обозначенному теорией относительности Эйнштейна.

Согласно последним представлениям, препятствуют остыванию газа до состояния, когда может начаться формирование звезд. Считается, что две Ч.д., вращающиеся друг вокруг друга, - мощнейший источник возмущений пространства-времени.

Некоторая часть их, на самом деле могут оказаться так называемыми «червоточинами», или, иначе говоря, «кротовыми норами», ведущими в параллельные миры.

Невидимое нечто*

Давление внутри Ч.д. достигает 1,5 млрд. т/см^2.

Плотность, по подсчетами, превышает 5 х 10^93.

Диаметр Ч. д. по космическим масштабам настолько небольшой, что их принято считать «особыми точками» в пространстве.

Температура вещества при разгоне – 270000000-320000000 градусов.

Масса наибольшей достигает 18 млрд. (!) солнечных (галактика OJ287).

Излучают импульсами, длительностью в несколько часов, в рентгеновском диапазоне.

Обнаружить Ч. д. можно лишь путем косвенных улик. Проще всего это сделать в двойных системах, где один из компонентов и есть Ч. д. Оболочка соседа начинает стремительно перетекать в Ч. д., закручиваясь вокруг нее и «создавая» диск, который излучает в рентгеновском диапазоне.

За год среднестатистическая Ч. д. поглощает 1 млн. звезд.

Ч. д. в обычном понимании это не тела и не излучение. Они – гравитационные бездны, своеобразные провалы в пространстве и времени.

По мнению одних ученых, гипотетическое странствие в Ч. д. – это путешествие в будущее. По мнению других, гравитационный коллапс приводит к полной остановке времени и, таким образом, Ч. д. – это наше прошлое. А вот еще одна экзотическая версия: мы сами живем… внутри черной дыры.

На сегодня есть все основания считать, что Ипсилон Возничего – обычная звезда и Ч. д.; Лебедь Х-1 – голубой сверхгигант и Ч. д.; SS 433 Орла – горячий сверхгигант и Ч. д.

Существует версия, будто в центре ядер многих галактик находятся именно черные дыры.

В 2004 г. с помощью американской космической обсерватории «Chandra» удалось найти новый тип черных дыр. Дело в том, что до этого астрономам были известны лишь два их вида – с массой, превышающей Солнечную в 10 раз, и сверхмассивные – в миллиарды раз больших за Солнце. Теперь мы имеем и «черные дыры» с промежуточной массой и температурой от 1 млн. до 4 млн. градусов по Цельсию.

В 2005 г. Европейский орбитальный телескоп «XMM-Newton» в спектрах отдаленных звездных скоплений обнаружил «размытые» линии ионов железа, обусловленные падением вещества в черную дыру со скоростью, близкой к световой. Аномальный спектр, считают физики, – последняя попытка «сообщить о себе» исчезнувшего 7 млрд. лет тому вещества.

*Простейшей условной моделью Ч.Д. является река с сильным водопадом. Если рыбы, находящиеся выше водопада по течению, подплывают к нему слишком близко (пересекают горизонт событий), они уже не могут повернуть вспять и «исчезают» в нем, как в черной дыре.

Согласно принятой теории, у Ч.д. существует критическая масса, больше которой они не могут «расти».

Астрономам Южной европейской обсерватории удалось установить, что за колебания яркости излучения окрестностей черных дыр ответственны магнитные поля, создаваемые материей в окрестностях дыры.

Типы черных дыр

Тип

Солнечных масс

Микроскопические

Меньше атома, но предела не существует

Звездных масс

Несколько десятков

Промежуточные

500-1000

Сверхмассивные

Миллионы и миллиарды

Первая из открытых черных дыр

Источник рентгеновского излучения Лебедь X-1, открытый землянами в 1964 г., и классифицированный как первая черная дыра, без малого полвека будоражил умы ученых неопределенностью. Причиной сомнений части из них было не установленное расстояние (объект находится слишком далеко для осуществления точных наблюдений в оптическом диапазоне). А поскольку именно расстояние играет едва ли не решающую роль при определении массы черной дыры, скептики не унимались.

И вот долголетняя препона преодолена. Астрономам удалось, наконец, вычислить, насколько далек Лебедь X-1. Полученные данные: 6050 световых лет плюс-минус 400 световых лет. Уточненные данные по объектам следующие: масса голубого сверхгиганта больше массы Солнца в 19 раз, а масса черной дыры - в 14,8.

Самые массивные черные дыры

Сразу двух рекордсменов обнаружили ученые в созвездиях Льва и Волосы Вероники (2011). Объект NGC 3842 находится на расстоянии 320 млн. св. лет от Земли, а NGC 4889 - 335 млн. св. лет. Оба составляют сердцевину довольно старых эллиптических галактик.

Масса каждой из Ч.д. составляет примерно 9,7 млрд. солнечных.

Самая миниатюрная черная дыра

Сотрудники NASA в Гринбельте (США) обнаружили самую маленькую из известных черных дыр – XTEJ1650-500: она всего в 3,8 раз тяжелее Солнца, а ее диаметр составляет 24 км (2008).

Черная дыра на весах ученых

В 2008 г. финские астрономы «взвесили» черную дыру, находящуюся в созвездии Рака.

Она в 18 млрд. раз (!) больше, чем Солнце.

«Куры»-галактики и «яйца»-черные дыры

На протяжении многих лет специалисты были разделены на два лагеря. Одни утверждали, что первыми после Большого Взрыва появились черные дыры, которые собрали, подобно пылесосам, материю, из которой родились галактики. Оппоненты не менее горячо настаивали: черные дыры появились в уже сформированных галактиках.

И вот, наконец, получен аргументированный ответ: черные дыры возникли таки раньше галактик (2009). Именно они, аккумулировав вокруг себя материю, стимулировали формирование последних.

Черные дыры ...излучают!

Столкновения частиц вещества в горячей области, находящейся в непосредственной близости от горизонта событий, приводит к конвекционной передаче энергии к более холодным внешним регионам. Этот процесс придает веществу дополнительный «заряд», уносящий их от черной дыры. И его ученые уже регистрируют.

Выходит, гравитационный коллапс – еще не конец всему. А черные дыры не совсем уж и черны.

Черные микродыры – фабрики антиматерии

Международной группе астрономов удалось теоретически доказать, что так называемые черные микродыры, могут производить антиматерию.

Астрономы пришли к сенсационному выводу после изучения особенностей излучения их аккреционных дисков.

Удалось показать, что если дыра находится близко к центру галактики или вращается вокруг крупной звезды-компаньона в окрестности горизонта событий присутствует мощное электростатическое и гравитационные поля. При таких условиях из вакуума могут случайным образом возникать пары электрон-позитрон (квантовый эффект Швингера). Таким образом, дыра начинает продуцировать… антиматерию.

Черные дыры – метатели звезд

Группе астрономов из США и Германии удалось совершить сенсационное открытие: при столкновении галактик черные дыры в их центрах играют роль… гравитационных метателей звезд.

Крупные эллиптические галактики, «растущие» за счет поглощения своих собратьев, в результате становятся обладателями сверхмассивных черных дыр, которые тоже сливаются. По логике, невероятная гравитация последних должна стянуть находящиеся у центра галактики звезды в крупные центральные скопления. Увы, подобного ученые не увидели.

Более того, они обнаружили статистическую взаимосвязь между дефицитом массы и размером галактики: чем скопление больше, тем сильнее яркость центра отличается от «расчетной». Подобные расхождения позволяют утверждать, что за «ослабленную» яркость центров эллиптических галактик ответственен механизм гравитационного метания звезд черными дырами.

Черные дыры плюются излучением

О столь сенсационном открытии заявил американский астроном Дэниел Ванг (2013). По его словам, астрофизикам с помощью орбитального телескопа "Чандра" удалось весьма детально исследовать интенсивность рентгеновского излучения в окрестностях объекта, известного под именем Стрелец А, в центре Млечного Пути. И были буквально ошеломлены «увиденным»: наша родная черная дыра … активно «выплевывала» до 99 процентов (!) падающей в нее материи. Вывод ученые сделали следующий: у вампиров Вселенной, находящихся в центрах активных галактик, напрочь отсутствует «аппетит» на раскаленный звездный газ.

Объяснить неожиданный феномен астрофизики пока не в силах. Однако, исходя из новых данных, полагают, что они в разы увеличивают возможность существования жизни, в том числе и разумной, за горизонтом события. Планетам, вращающимся по архисложным орбитам вокруг центра этой своей «минивселенной» вполне достаточно света, поступающего от 1 процента всасываемой материи.

Сверхмассивные черные дыры – вечные двигатели Вселенной?

По крайней мере, сверхмассивные черные дыры время от времени выбрасывают некое подобие плазмы в окружающее пространство на миллионы световых лет – к такому сенсационному выводу пришли ученые, изучая соответствующий объект в центре галактики MS0735.6+7421. Удалось определить и количество удаленного «балласта» за последние 100 млн. лет: 10^55 килоджоулей, что в миллиарды раз превосходит энергию взрыва средней Сверхновой.

Откуда такое фантастическое количество? За счет поглощаемой материи? Но в таком случае MS0735.6+7421 за те 100 млн. лет «схарчила» бы всю свою галактику, чего не произошло.

Единственное разумное объяснение феномену – черная дыра способна накапливать энергию от вращения вокруг собственной оси. А когда через определенное количество времени той становится слишком много, она избавляются от излишков.

Сверхмассивные черные дыры – «убийцы» планет?

Черные дыры в центре галактик, даже сверхмассивные, чрезвычайно трудно изучать из-за плотных пылевых облаков. Откуда они берутся? До недавних пор это оставалось величайшей тайной.

Разгадать ее взялась группа российских и британских ученых (2011). Построив математическую модель сверхмассивной черной дыры, они принялись за сложнейшие вычисления. И пришли к следующему сенсационному выводу.

Когда обладающие планетами и астероидами звезды солнечной массой проходят вблизи – по космическим, конечно, меркам - сверхмассивной черной дыры, та за счет невероятной массы "перетягивает" твердые тела. Образуя вокруг своего бездонного «зева» планетно-астероидный пояс, составляющие которого, сталкиваясь между собой, со временем превращаются в пыль. Увеличивая плотность пелерины-облака, за которой прячется такая черная дыра.

Черные дыры изрешетили Землю

Международный коллектив ученых Новосибирского государственного университета разработал методы, которые могут позволить обнаружить следы микроскопических черных дыр, пронизывающих сквозь Землю (2008). Основным признаком пролета черной дыры считаются порождаемые ими звуковые волны, которые зафиксируют акустические детекторы. Кроме того, дыра оставит в земной коре длинный тонкий след в виде трубки из вещества, подвергнувшегося сильному радиационному воздействию. Такие трубки должны сохраняться довольно долго, и существует шанс обнаружить их геологическим методами.

Блуждающая черная дыра

Ученые установили: при поглощении одной Ч.д. другой возникают гравитационные волны невероятной силы, имеющие одиночный вектор направления. Они-то, подобно реактивной тяге, и толкают «сдвоенного» монстра в противоположную сторону. Толчок может быть столь мощным что «чудо-юдо» окажется выброшенным из своей галактики. И… отправится блуждать в просторах Вселенной.

Есть уже и первый кандидат на космического «летучего голландца». Это – объект SDSSJ092712.65+294344.0. Вместе с ним продолжает движение и аккреционный диск. Часть материи, как ни в чем ни бывало, продолжает падать на дыру, интенсивно испуская электромагнитное излучение в рентгеновском диапазоне.

Масса Б.ч.д. в 100 миллионов раз (!) превышает солнечную.

Скорость тоже не маленькая — 2650 км/с.

Черная «юла» с заскоком

Астрономы Мэрилендского университета и вашингтонского исследовательского центра ВМС США обнаружили черную дыру, вращающуюся... волчком и меняющую направление оси вращения (2010).

Найдена подобная космическая юла впервые и ее открытие сулит ученым море неожиданностей. Все ли из них будут приятными?!

Действующая модель черной дыры

В 2005 г. ученые Брукхенвенской национальной лаборатории США на ускорителе RHIC «организовали» столкновенья двух ионных пучков золота. При этом образовалась кварк-глюонная плазма – материя, из которой состояла Вселенная в первые 20-30 миллисекунд своего существования.

Температура полученной плазмы в 300 миллионов (!) раз превысила солнечную. И это, убеждены экспериментаторы, был... искусственный «аналог» черной дыры, просуществовавший 10-23 с.

Идентифицировали его благодаря свойствам «космических вампиров» поглощать все из окружающей среды. Так вот, объект, который создали физики, имея микроскопический радиус в 1,14 х 10-14 м, поглотил в 10 раз больше частичек, чем позволяет теория.

Невероятно, но факт: после распада рукотворной черной дыры, «исчезнувшая» материя... появилась вновь – в виде пи-мезонов.

Некоторые исследователи считают, что отождествлять «каплю» кварк-глюонной плазмы с черной дырой не совсем корректно: размеры объектов очень различаются. Впрочем, в капле, как известно, отображается мир.

VI.4. Невероятно, но факт

Три светила на небосклоне

Среди 30 звезд, соседок Солнечной системы по Млечному Пути, почти половина (13) – системы, которые состоят из нескольких светил. Так, Альфа Центавра – тройная.

Если там существует хотя бы одна заселенная планета, то ее жители на протяжении суток наблюдают восход и заход желтого, оранжевого и красноватого «солнц». Конечно, хорошо выспаться в таких условиях проблематично, зато ландшафт, наверное, очаровывает.

Кстати, кратных звезд в нашей Галактике приблизительно 60000, из них двойных – 2500.

Катапультированные звезды

Новый класс открыл звезд, названных высокоскоростными, открыт с помощью телескопа «Хаббл» (2008).

Возраст их составляет, по оценкам экспертов, около миллиона лет; масса – около 8 солнечных.

З.-б. самостоятельно движутся в просторах Космоса со скоростью около 0,2 млн. км/час (!).

Подобно реактивным снарядам, они образуют впереди себя ударные фронты «межзвездного ветра», размер «глобул» которого колеблется от 17 до 70 диаметров Солнечной системы (!!).

Пытаясь объяснить столь странное поведение объектов, ученые выдвинули гипотезу принудительного «катапультирования» в результате: а) взрыва Сверхновой; б) столкновения двух двойных систем или двойной системы с третьей звездой.

Персей пропах нафталином

Ученые Института астрофизики на Канарских островах, изучая созвездие Персея, в облаке межзвездной материи, расположенном в семистах световых годах от Солнечной системы, выявили положительно заряженные ионы нафталина – самые сложные из обнаруженных в Космосе. Дальше специалисты намерены выяснить, существуют ли там более сложные углеводороды, в том числе аминокислоты, которые образуются в реакциях с участием нафталина.

Открытие указывает на то, что в межзвездной материи с «доисторических» вселенских времен могло присутствовать большое число добиологических компонентов – исходного «сырья» для возникновения жизни.

Вегу плющит и вскоре разорвет

Вега – звезда в 25 световых годах от Солнечной системы (созвездие Лиры). Она – пятая по яркости на земном небосклоне.

Полный оборот вокруг оси В. совершает всего за 12,5 часов (у меньшего по размерам, чем она, Солнца на это уходит 27 суток). Иными словами, наша соседка вращается со скоростью, равной 90% критической, вследствие чего имеет сплюснутую эллипсовидную форму, а ее экватор гораздо холоднее полюсов (т.н. «гравитационное затемнение»). Еще немного – и центробежные силы превысят силу гравитационного взаимодействия внутри звезды, и Вега, увы, начнет разрушаться.

Полярной станет другая звезда

Период прецессии (интервал, с которым земная ось возвращается в исходное положение) равняется 26000 лет. Поэтому и роль Полярной для наблюдателей нашей планеты выполняют поочередно… разные звезды.

Годы

Звезда, выполнявшая функцию полярной

12000 до н.э.

Вега

700 до н.э.

Альфа Дракона

Ныне

Альфа Малой Медведицы

10000 н.э.

Денеб

14000 н.э.

Вега

Звезда-подкидыш*

Назвали ее HE 0437-5439, а обнаружили в 2005 г. Ее местонахождение и спектр не соответствовали окружающим светилам. Да и колоссальная скорость движения впечатляла – 722 км/с.

Существует две версии относительно судьбы объекта с необычными для данной космической «местности» характеристиками.

Первая: подкидыша к нам «направил» взрыв Сверхновой.

Вторая: HE 0437-5439 силой каких-то катаклизмов «изгнана» из Большого Магелланова Облака, после чего благополучно пересекла гигантское пространство между галактиками и продолжает свое путешествие уже по Млечному пути. Но невероятная скорость – ее могла придать только массивная чёрная дыра. Увы, такие в Большом Магеллановом Облаке отсутствуют.

*Аналогичных «гостей» в почти 14-миллиардной истории Млечного Пути было – как звезд на небе: по крайней мере, четверть всех шаровых скоплений здесь – родом из других галактик.

"Хвостатая" звезда

Образованные люди знают: «хвостатыми» во Вселенной бывают только кометы. Но вот появилось исключение – звезда, «косящая» по комету. Это – красный гигант Мира А из созвездия Кита, отстоящая от Земли на 417 световых лет.

Ученые уже давно заметили: с периодичностью в 333 дня Мира меняет яркость (на минимуме она падает в сотни раз); более того, одна сторона ее светит ярче другой. И лишь несколько лет назад обнаружили …исполинский пылегазовый хвост, растянувшийся на 17 световых лет (2007). Для сравнения: это в четыре раза больше, чем расстояние до ближайшей от Солнца звезды Альфа Центавра.

Астрофизики предполагают, что чисто «кометный атрибут» у Миры А появился вследствие аномально быстрой скорости, с которой она движется вокруг центра своей галактики. В результате материя, выбрасываемая нею в пространство, "сдувается" назад в виде отростка.

А совсем недавно астрономы рассмотрели загадочную спиральную структуру, окутывающую единственную известную землянам хвостатую звезду.

Звезды-вампиры

Итальянские ученые под руководством Ф. Феррары в 16 тыс. световых годах от Солнечной системы в центре туманности 47 Tucanae открыли группу звезд, масса каждой из которых достигает миллиона солнечных (2006).

Мало того, исследователи заметили, что практически все молодые звезды здесь сосредоточены внутри своеобразного многогранника со стороной длиной в световой год. Весьма странным оказался и их химических состав – слишком мало водорода и кислорода. Подобное невозможно, если звезда эволюционирует обычным путем; невозможно оно и тогда, когда две звезды сливаются в одно светило – распределение элементов в этом случае будет совершенно иным.

А вот когда одна звезда время от времени «подпитывается» от другой куском ее «плоти» – химические «странности» легко объясняются.

Гибель звезд

Масса в конце жизни (солнечных)

Чем станет

Меньше 1,2

Белым карликом

1,2-3,0

Нейтронной звездой

Свыше 3

Черной дырой

Content

Suhoi "В крушеньях звезд