Книга Космос. От Солнца до границ неизвестного - Стивен Бэттерсби

Такие холодные объекты, в которых не поддерживаются реакции термоядерного синтеза, кажутся очень непохожими на обычные звезды. Но следует ли считать их планетами? Коричневые карлики гораздо массивнее планет, обычно их массы превышают массу Юпитера в десятки раз; известны коричневые карлики с массами от 13 до 70 масс Юпитера. Среди экзопланет с ними могут потягаться только 3–4 %. С другой стороны, большинство коричневых карликов по своему размеру не сильно превышают диаметр Юпитера. У них есть атмосферы, которые по своему составу похожи на атмосферы газовых гигантов: токсичные смеси окиси углерода, сероводорода и воды; или метана и аммиака.

И на них бывает разная погода. Ученые давно подозревали, что над коричневыми карликами сгущаются облака, потому что их внутреннее тепло заставляет входящие в атмосферу газы подниматься, а затем конденсироваться, как это происходит в атмосферах планет в дальних уголках нашей Солнечной системы. Недавно были найдены подтверждения тому, что погода на коричневых карликах меняется со временем. Если следить в телескоп за коричневым карликом в течение нескольких месяцев, можно заметить, как меняется его инфракрасное излучение под влиянием бурь и ураганов.

Изучая химический состав звезд, астрономы узнали, что атмосферы горячих коричневых карликов содержат силикаты и железо в газообразном состоянии, которые при подъеме и охлаждении в конечном итоге конденсируются во влагу. Представьте себе, что вы стоите под дождем из расплавленного железа, а над вами клубятся облака из горячих песчинок – сейчас пойдет силикатный снег. Очень интересно, что на некоторых коричневых карликах могут быть погодные условия, очень похожие на нашу собственную планету – и даже облака из водяного пара.

Но самое забавное, что у коричневых карликов могут быть планеты. В 2013 году группа астрономов обнаружила газовый гигант, вращающийся вокруг коричневого карлика. Если в будущем мы найдем вокруг коричневых карликов еще планеты, вероятно, они окажутся маленькими и скалистыми, так как вокруг молодых коричневых карликов меньше вещества для образования планет, чем у более массивных звезд. И в принципе, на планете у коричневого карлика может возникнуть жизнь.

Можно сказать, что коричневые карлики повзрослели и «возмужали». Наверное, мы должны покончить с попытками причислить их к семействам планет или звезд и начать рассматривать их как особый класс астрономических объектов.

Рис. 5.2. У коричневых карликов много общего с газовыми гигантами, такими как Юпитер, включая размер и температуру. Это означает, что, изучая атмосферы коричневых карликов, можно найти ключ к разгадке погоды на экзопланетах.

Серийный подрывник

Во Вселенной множество странных объектов, но Эта Киля (Eta Carinae) перещеголяет многих. В 1843 году она на некоторое время стала второй по яркости звездой на небе – вспыхнула как сверхновая, но каким-то образом сумела выжить после взрыва. А недавно мы нашли доказательства, что она и в более далеком прошлом вспыхивала подобным образом: в 1550 и 1250 годах н. э.

Находясь на расстоянии 7500 световых лет от нас, в созвездии Киля, этот объект представляет собой двойную систему из двух массивных звезд. Они вращаются вокруг общего центра масс по тесной орбите с периодом 5,5 года. Совместная светимость обеих звезд превышает светимость 5 миллионов звезд солнечного типа.

Масса «маленькой» звезды в этой паре всего в 30–50 раз превышает массу Солнца, в то время как ее спутник – настоящий исполин с массой от 100 до 150 масс Солнца. Такая звезда в буквальном смысле слова разрывается на части: давление вылетающих из нее фотонов выносит внешние слои звезды прочь.

В 2016 году на основании снимков космического телескопа «Хаббл» двухлетней давности ученым удалось восстановить бурное прошлое Эты Киля. Меган Киминки и ее коллеги из Аризонского университета в Тусоне создали фильм, в котором видно, как в прошлом от Эты Киля отделилось более 800 газовых пузырей.

Скорость некоторых облаков газа достигала 3 миллионов км/ч. Нитевидные газовые облака двигаются без ускорения, а это позволяет оценить, когда они были выпущены из системы. Ученые предполагают, что около 1250 года н. э. в системе Эта Киля произошел мощный взрыв, и около 1550 года н. э. – немного более слабый. Причиной некоторых очень далеко улетевших сгустков газа могли быть события, наблюдавшиеся в 1045 и 900 годах н. э., хотя не исключено, что они вылетели с высокими скоростями после взрыва, который наблюдался в XIII веке.

Причина взрывов Эты Киля до сих пор не ясна. Возможно, спутник время от времени взаимодействует с внешними слоями большой звезды, заглатывая новое вещество, что приводит к очередному ядерному взрыву. Возможно, нам повезет, и мы увидим, как этот неустойчивый гигант снова взорвется.

Сталкиваются ли звезды?

Космос огромен и практически пуст. Но, несмотря на это, звезды иногда сталкиваются. По-видимому, мы стали свидетелями одного такого столкновения. В феврале 2002 года ранее ничем не примечательная звезда под названием V838 Единорога (V838 Monocerotis), находящаяся на расстоянии около 20 000 световых лет, на короткое время достигла светимости в миллион раз большей, чем наше Солнце. То же наблюдалось в следующем месяце – и затем в апреле.

Вначале предположили, что это так называемая «новая» звезда – белый карлик, заимствующий у своего спутника вещество до тех пор, пока его не скопится достаточно для возбуждения термоядерного взрыва на поверхности звезды. Но обычно взрывы на новых звездах происходят по-другому, новые не вспыхивают три раза подряд через короткое время, чтобы потом затихнуть. В одной из гипотез даже предположили, что это «крик отчаяния» при столкновении двух звезд. Но с таким же успехом происхождение вспышек можно объяснить другим редким явлением: термоядерным возгоранием в конце жизни гигантской звезды. Не исключен и вариант поглощения звездой гигантских планет. В любом случае, произошло странное и красивое явление – отраженная от окрестной пыли тройная вспышка света окружила объект быстро меняющимися светящимися оболочками.

Что мы знаем о самой большой звезде?

В настоящий момент главный претендент на роль самой большой звезды – UY Щита (UY Scuti). Этот красный сверхгигант находится на расстоянии 10 000 световых лет от нас. По оценкам, его диаметр в 1700 раз превышает диаметр Солнца. Если бы внезапно он очутился в нашей Солнечной системе и заменил Солнце, орбита Юпитера пролегала бы глубоко под поверхностью этого гипергиганта. Но это не значит, что Юпитеру грозили бы разрушительные последствия – внешние слои красного сверхгиганта настолько разрежены, что у нас на Земле они могли бы сойти за идеальный вакуум.

6

Звезды: жизнь после смерти

История гигантской звезды не заканчивается после ее взрыва. Внутри светящегося облака осколков звезды может по-прежнему биться сердце – неистово вращающееся, выросшее до огромных размеров атомное ядро со сверхмощным магнитным полем. Или же звезда превратится в бесплотный призрак с гравитационным полем и будет восприниматься как брешь, пробитая в пространстве-времени.