Тайны открытий XX века - Александр Волков

По сообщению Ральфа Нойхойзера, директора Астрофизического института при Йенском университете, некоторые бурые карлики испускают рентгеновское излучение. При их невысокой температуре это выглядит странно. Очевидно, данные объекты обладают очень мощным магнитным полем, но в таком случае на их поверхности, как на нашем Солнце, должны появляться пятна.

Итак, одни свойства сближают бурые карлики с планетами, другие — со звездами. Астрономы же, пытаясь детально объяснить их происхождение, жонглируют двумя теориями — теориями возникновения звезд и планет.

Звезды рождаются в центре протозвездного облака, имеющего форму диска.

Планеты возникают на периферии этого газопылевого облака — там, где пылинки слипаются в комья, а последние под действием гравитации сливаются в планетоиды.

Возможно, бурые карлики образуются, когда рост звезды по какой-либо причине прекращается.

Такое может произойти в двойных звездных системах, когда один из партнеров выталкивает другого, прежде чем тот дорастет до размеров настоящей звезды. Причиной коллизии может стать сила притяжения оказавшейся поблизости звезды, увлекающей за собой «недоношенную» звезду.

Может статься, что в окрестности газопылевого облака, где рождается карлик, окажется очень горячая звезда. Под действием испускаемых ею ультрафиолетовых лучей материя облака испарится быстрее, чем карлик успеет превратиться в звезду.

Однако недавние открытия астрономов заставили усомниться в этих сценариях. Павел Кроупа из Кильского университета и Жером Бувье из Гренобльской обсерватории, наблюдая за известной областью рождения звезд — темными облаками в созвездии Тельца, обнаружили там целый ряд бурых карликов, но поблизости от них не было никаких горячих звезд, которые помешали бы этим карликовым образованиям вырасти в нормальную звезду. Сами карлики были окружены пылевыми дисками.

По данным Рэя Джаявардханы из Мичиганского университета, около половины исследованных бурых карликов, по-видимому, окружены подобными дисками.

Очевидно, карлики образуются так же, как звезды, внутри газопылевых дисков, а на их периферии могут рождаться планеты. У карликов есть свои планетные системы!

Так, наблюдение за карликом CFHT BD-Tau 4 в созвездии Тельца показало, что вещества вокруг него хватит на такую планету, как Юпитер.

Бурый карлик в созвездии Хамелеона окружен протопланетным диском, где «строительного материала» хватит на несколько планет земной группы или такую планету, как Сатурн. Любопытно, что масса самого бурого карлика всего лишь в 15 раз превышает массу Юпитера. «Мы размышляем в основном о планетах, формирующихся вокруг звезд, напоминающих Солнце, — отмечает один из первооткрывателей, Кевин Лахман, — но планеты могут появиться и возле бурых карликов».

Это открывает новые возможности изучения внесолнечных планетных систем. Обычно планеты теряются в ярком блеске звезды, остаются недоступны для наблюдателей. Звезды ярче их в миллиарды раз. Возле бурого карлика — тусклой точки на небосводе — и планеты выступают из тени. Их можно будет наблюдать в более мощные телескопы.

По мнению некоторых исследователей, на планетах, зародившихся близ бурого карлика, могла бы существовать жизнь. Расчеты показывают, что на любой планете в 1,5—7 миллионах километров от него, вода пребывает в жидком состоянии. Впрочем, Лахман скептично относится к этой гипотезе: «Если бы в подобной системе и появилась жизнь, то ей пришлось бы постоянно приспосабливаться к понижению температуры на поверхности планеты, ведь ресурсы бурого карлика будут постепенно истощаться».

Станет ли светлым «темное прошлое»

Всего пока выявлено около трех сотен бурых карликов. Однако их основные параметры — диаметр и масса — по-прежнему вычисляются лишь с помощью теоретических моделей. Но насколько хороши эти модели? По ним невозможно даже определить возраст бурого карлика, если известна его температура. Ведь его эволюция заметно отличается от жизненного пути звезды. Она во многом зависит от его массы. Чем тяжелее бурый карлик, тем выше его температура. Так, у карлика, чья масса примерно в 75 раз превышает массу Юпитера, даже через миллиард лет будет такая же температура, как у карлика, весящего в 5 раз меньше и родившегося 200 миллионов лет назад. У карликов «темным» оказывается не только настоящее, но и прошлое.

Бурый карлик TWA-5B (светлая точка вверху) обращается вокруг звезды TWA-5A на расстоянии, равном всего 110 радиусам Земли, совершая оборот раз в 900 лет. Его поверхность разогрета до 2200 С 

Лишь в конце 2002 года удалось получить хоть какой-то объективный показатель. Помогли наблюдения за созвездием Индейца в Южном полушарии. Там, вблизи от звезды Epsilon Indi, немецкие астрономы обнаружили бурый карлик. Два небесных тела разделяло 400 угловых секунд, что примерно в 1460 раз больше расстояния между Землей и Солнцем. Расстояние до звезды Epsilon Indi точно известно — 11,8 световых лет. Возраст тоже: от 0,8 до 2 миллиардов лет. Возраст соседнего с ней карлика должен быть точно таким же. Так что карлик Epsilon Indi В стал первым объектом, по которому астрономы могут ориентироваться, изучая бурых карликов. Однако летом 2003 года ученых ждала неожиданность. Наблюдая за Epsilon Indi В с помощью новейшей инфракрасной камеры NACO, установленной на Very Large Telescope в Чили, они обнаружили рядом с ним… еще одно такое же небесное тело. Их разделяет всего 0,73 угловые секунды, что примерно в 2,65 раза превышает радиус земной орбиты. Оба бурых карлика, Epsilon Indi Ba и ВЬ, обращаются вокруг общего для них центра тяжести, а тот, в свою очередь, описывает обороты вокруг звезды Epsilon Indi.

Светимость обоих бурых карликов оказалась почти в миллион раз меньше светимости Солнца, тогда как по размерам они были сравнительно ближе к нему. Предположив для удобства расчетов, что их возраст составляет 1,3 миллиарда лет, астрономы вычислили их радиус — соответственно 0,091 и 0,096 радиусов Солнца — а также массу: она примерно в 47 и 28 раз превышала массу Юпитера. Наблюдение за этой парочкой и, возможно, за некоторыми другими бурыми карликами позволит астрономам перейти от моделирования подобных объектов к их практическому исследованию.

В ближайшие годы будет определена траектория Indi Ba и ВЬ; период их обращения уже известен — 16 лет. По этим данным можно рассчитать общую массу парочки, а после дополнительных измерений — и массу каждого карлика. В таблицу параметров бурых карликов, наряду с расчетными данными, будут, наконец, внесены сведения, полученные исключительно путем наблюдений.

Тени бурых карликов, бессчетно мелькающие на просторах Галактики, обретают свои очертания. Промежуток между звездами и планетами заполняют эти своеобразные небесные тела: недоношенные звезды, планеты-переростки. Они так неприметны, что даже средства массовой информации, иногда сообщающие об открытиях в области астрономии, совершенно не замечают их — этот равновеликий звездам и планетам класс небесных тел.

Долгое время считалось, что загадочная темная материя состоит из… бурых карликов. Именно эти мириады полузвезд-полупланет, мелькающие повсюду и остающиеся в основном невидимыми, могли бы объяснить нехватку материи во Вселенной. Однако надежды оказались напрасными. Теперь космологи пытаются объяснить существование темной материи другими способами, не вспоминая о бурых карликах. Те оказались никудышными кандидатами на роль темной материи. На сегодняшний день ученые полагают, что бурых карликов во Вселенной столько же, сколько и звезд. Однако их суммарная масса составляет лишь несколько тысячных долей общей массы Вселенной.

Поиск темной материи продолжается. Поиск бурых карликов тоже.

2.4. ГИБЕЛЬ ГАЛАКТИК, ИЛИ ВТОРОЕ ПРИШЕСТВИЕ ХАОСА

В последние десять лет с помощью Космического телескопа имени Хаббла астрономы не раз наблюдали эффектные сцены космических катастроф — столкновения галактик. Подобная судьба ждет и нашу Галактику. Пройдет пять миллиардов лет, и туманность Андромеды врежется в Млечный Путь. На рубеже XXI века ученые вновь и вновь убеждаются, насколько катастрофична эволюция космоса.

Я видел в оке бурь бельмастые затишьяИ даль, где звездопад нырял в водоворот.

А. Рембо (пер. Л.Н. Мартынова)

В начале был Хаос

Звездное небо навевает мысли о вечном покое. Нам кажется, что в небесах царит идиллия. Но это вовсе не так. Вселенная изобилует катастрофами. Опасность грозит нам отовсюду. В любой момент Космос готов уничтожить жизнь, им же и порожденную.

Вселенская идиллия, окружающая нас, иллюзорна. Загадочные звезды меньше всего напоминают безобидную иллюминацию, недвижно укрепленную над нами. Их покой обманчив. Он сродни покою притаившейся «адской машины». Когда-нибудь он сменится безумным порывом стихии, готовым все рушить.