Космос. От Солнца до границ неизвестного - Стивен Бэттерсби

Звезда рождается в недрах плотного, темного облака молекулярного водорода, сжимающегося под действием собственной гравитации. Облако газа может начать разрушаться при столкновении с другим облаком или под действием взрыва соседней звезды, в результате чего по облаку распространяется ударная волна. Далее облако может распасться на фрагменты, и вновь рожденные яркие звезды будут красиво подсвечивать эти фрагменты, как это происходит, например, в туманности Орел. «Столпы Творения» – так были названы скопления межзвездного газа и пыли, которые космический телескоп «Хаббл» наблюдал в 1995 году. Через 20 лет, в 2015 году, «Хаббл» получил еще один снимок этой же туманности. За это время несколько похожих на усики завитков газа успели сдвинуться в пространстве.

В конце концов, область звездообразования очищается от газа и пыли и превращается в рассеянное звездное скопление, подобное Плеядам. Пока еще связанные друг с другом общим происхождением, звезды скопления готовы разбежаться в разные стороны, чтобы пуститься в безоглядное путешествие по просторам Вселенной.

Большое Магелланово Облако – карликовая галактика на расстоянии 180 000 световых лет от Млечного Пути, спутник нашей Галактики. В ней есть туманность, называемая 30 Золотой Рыбы (30 Doradus), в которой протекают активные процессы звездообразования. Из-за огромных размеров (около 50 световых лет в поперечнике) туманность можно увидеть в бинокль в небе южного полушария – она выглядит как хорошо различимое пятно. Звезды «проклевываются» там с бешеной скоростью, в 10 000 раз быстрее, чем в нашем Млечном Пути.

Если представить, что на планете вокруг одной из таких звезд успели появиться живые существа, способные оценить происходящее вокруг них, они бы увидели в небе голубые звезды среди паутины из пыли и газа, сияющие ярче полной Луны.

Среди многих достопримечательностей область 30 Золотой Рыбы может похвастаться тем, что в ней собраны самые большие звезды Вселенной. Астрономы говорят, что таких больших звезд теоретически просто не должно быть. Они светят гораздо ярче, чем маленькие звезды, и сгорают быстрее. В какой-то момент их внешние оболочки должны сбрасываться под действием их собственного излучения. И поэтому, говорят теоретики, звезд массивнее 120 масс Солнца существовать не должно.

Но у некоторых звезд из области 30 Золотой Рыбы, по-видимому, массы достигают 180, 195 и – что совсем неприлично! – 325 солнечных масс. Чтобы объяснить эти массы, теоретикам пришлось прибегнуть к сложному компьютерному моделированию. Кое-какого прогресса удалось достичь, но в деталях по-прежнему нет согласия.

Это активно «прожигающее» свою жизнь звездное население меняет окружающую их среду взрывами ультрафиолетового излучения и заряженных частиц. Через несколько миллионов лет весь газ из района звездообразования будет унесен прочь – его просто выдуют мощный звездный ветер и будущие вспышки сверхновых.

Подобная вспышка звездообразования напоминает лесной пожар на равнине, который горит ярко и распространяется быстро во все стороны. Оба процесса сеют разрушение, поглощая все на своем пути. Но при этом они также взращивают питательную среду, работая на перспективу: как почва на равнине обогащается органическими элементами, так и космическая среда пополняется тяжелыми элементами, рожденными во взрывах звезд, чтобы потом упасть семенами на будущие планеты. Вспаханное поле оставляют на одно лето незасеянным – под паром, – чтобы дать земле отдохнуть. Затем она начнет плодоносить с новой силой.

Процессы звездообразования в области 30 Золотой Рыбы уже прошли пик кульминации. Через несколько миллионов лет, когда закончатся запасы межзвездного газа, новые звезды перестанут формироваться. Возможно, только в окружающих областях кое-где еще будут тлеть слабые очаги звездного творения.

Как будто космос сам по себе недостаточно одинок, есть еще взывающие к жалости коричневые карлики. По сравнению со своими более успешными звездными братьями и сестрами, эти астрономические объекты можно назвать космическими неудачниками. И хотя у них много общего с планетами, в это семейство они, похоже, тоже не вписываются. Промежуточное космическое звено – неудобный статус, он ставит коричневые карлики в положение «бедных родственников», которыми часто пренебрегают, в отличие от многообещающих планет или пламенных сверхновых. И все-таки именно это свойство – самобытность – делает коричневые карлики интересными для изучения, привлекая к ним все более пристальное внимание.

Существование коричневых карликов в 1962 году предсказал Шив Кумар из Института космических исследований НАСА имени Годдарда (г. Нью-Йорк, США). Кумар решил выяснить, какова может быть минимальная масса звезды. Расчеты показали, что существует критический предел массы, ниже которого не возникает термоядерное горение водорода.

Кумар назвал эти гипотетические объекты черными карликами, но название оказалось не вполне удачным. Как отметила в 70-х годах прошлого века американский астроном Джилл Тартер, это название вполне подходит и темным охлаждающимся звездам, чья эволюция заканчивается. Предлагались разные названия, и среди них – такие как планетар, мертворожденная звезда, недозвезда. Но Тартер остановилась на «коричневых карликах». Она понимала, конечно, что на самом деле они вряд ли коричневые, но выбрала для названия этот цвет, потому что из-за слабого излучения эти звезды в реальности наблюдать очень трудно. (Если на огромной скорости пронестись мимо такой звезды на космическом корабле, ее можно не заметить – слишком мало энергии она излучает. Если внимательно приглядеться, то можно увидеть слабое свечение из области, где еще осталось хоть какое-то тепло, но цвет этой области будет скорее темно-оранжевым.)

В течение последующих 20 лет не удавалось обнаружить ни одного объекта этого вида, но наконец в 1995 году астрономы открыли коричневый карлик в двойной системе Глизе 229 (Gliese 229). Сам карлик получил название Глизе 229 b. Этот коричневый карлик находится примерно в 19 световых годах от нас, его масса в 20–50 раз превышает массу Юпитера, а температура поверхности относительно прохладная, 680° C. С тех пор найдены тысячи коричневых карликов с загадочными характеристиками, порождающими неутихающие споры о том, как же их правильно классифицировать.

С тех пор, как люди впервые взглянули на небо, они всегда разделяли небесные объекты на звезды и планеты. Коричневые карлики бросили вызов такой простой систематизации. Они рождаются из коллапса газового облака, как и звезды, поэтому имеют некоторые общие черты со своими звездными родственниками. Как и у звезд, у них есть магнитные пятна, а некоторые из них даже излучают в радиодиапазоне, как пульсары (см. главу 6). Многие из них достаточно велики, чтобы в начале «коричневого» этапа у них на короткое время включились реакции термоядерного синтеза по переработке оставшегося дейтерия (а у более крупных – и лития тоже). Кроме того, во время гравитационного коллапса при образовании коричневых карликов выделяется тепло. Оба эти процесса приводят к тому, что коричневые карлики хоть и немного, но все-таки излучают в видимом свете, постепенно охлаждаясь. Например, коричневый карлик WISE J085510.83–071442.5, который находится на расстоянии 7 световых лет от Солнца, уже охладился до температуры ниже 0° C.