100 великих тайн Вселенной - Страница 17

В этом «природном устройстве» находится своеобразная «ловушка для элементарных частиц», в которой гравитация разгоняет протоны до скоростей, при которых их энергия достигает показателя в 10 ТэВ, или 10 миллионов миллионов электронвольт. А это – почти в полтора раза больше, чем максимальный показатель, достигнутый на Большом андронном коллайдере, который, как известно, расположен недалеко от Женевы.

Помимо протонов, солнечные ветры звезды-гиганта несут также потоки ионов – электрически заряженных атомов. Когда разогнанные протоны сталкиваются друг с другом или с этими ионами, рождаются частицы, называемые пионами. Но они очень быстро разрушаются, выделяя при этом гамма-излучение. Открытие коллайдером звездной системы Эта Киля стало первым практическим подтверждением теории существования подобных гравитационных ловушек для протонов.

Говоря о звездах, мы обычно подразумеваем под этим понятием раскаленные до невероятно высоких температур небесные тела. А температуры там и впрямь гигантские. Ведь даже поверхность ближайшей к нам звезды – Солнца с температурой, равной 6000 градусов, можно считать лишь слегка подогретой по сравнению с теми «факелами» Вселенной, температура которых достигает нескольких десятков и сотен тысяч градусов. К таким «разгоряченным» объектам относятся белые карлики с температурой 200 000 градусов.

В это трудно поверить, но, оказывается, есть звезды, которые во много раз холоднее Солнца. Это – так называемые коричневые карлики. К ним мы еще вернемся в 7 главе.

Одно время рекордсменом в этой температурной категории была звезда, которая в каталогах обозначена как CFBDS0059. Температура этой звезды по разным данным колеблется от 180 до 350 градусов Цельсия. А это для звезды почти то же самое, что для Земли Антарктида.

Коричневый карлик в созвездии Волопаса

Звезды со столь низкими температурами у астрономов получили наименование коричневых карликов. По сути, это особый класс небесных тел, занимающий промежуточное положение между звездами и планетами. Причем на ранних этапах своей эволюции, то есть в молодости, коричневые карлики являются звездами. Когда же «постареют», то переходят в группу планет типа Юпитера, то есть планет-гигантов.

Нередко специалисты называют коричневых карликов еще и «не случившимися звездами». Связано это с тем, что хотя в них и проходят термоядерные реакции, но энергию, уходящую на излучение, они компенсировать не могут и поэтому со временем остывают. А планетами их назвать нельзя уже по той причине, что они не имеют четкой морфологической структуры: в них нет ни ядра, ни мантии и господствуют конвекционные потоки. А так как подобное строение характерно для звезд, коричневые карлики и оказались в этой категории небесных тел.

В соответствии с общепринятой теорией строения и эволюции звезд принято считать, что небесное тело становится солнцем, если его вес достигает 80 масс Юпитера. Связано это с тем, что при меньшей массе в звезде не смогут проходить термоядерные реакции, которые обеспечивают ее необходимой энергией.

Для появления же коричневого карлика небесному объекту достаточно иметь вес, равный 13 массам Юпитера. Это по космическим меркам – величина не очень и большая.

С 1995 года, когда существование этих космических тел было подтверждено реальными исследованиями, их уже открыто более сотни. Всех их ученые разделили на две группы: более горячие карлики относятся к L-классу, а более холодные – к T-классу.

А вот вновь открытой холодной звезде CFBDS0059 места в этой классификации не нашлось, и ей пришлось выделить отдельное «помещение» – Y-класс.

Масса этой звезды – от 15 до 30 масс Юпитера. Находится она от Земли на расстоянии в 40 световых лет. Особенностью этой звезды является то, что из-за своей низкой температуры она чрезвычайно тусклая, и ее излучение фиксируется в основном в инфракрасной области спектра.

Но прошло совсем немного времени, и в 2011 году астрономы обнаружили еще более холодного коричневого карлика. Они увидели его с помощью десятиметрового телескопа, расположенного на острове Мауна-Кеа. Причем сигнал от этого небесного объекта был настолько слабым, что его с большим трудом удалось выделить из общего космического шума.

Вновь открытый коричневый карлик получил классификационный номер CFBDSIR J1458+1013B. В отличие от ранее открытого своего «ледяного» собрата он находится в составе парной системы. Его партнер – тоже коричневый карлик, но уже вполне обычный. Находится эта структура на расстоянии 75 световых лет от Земли.

Температура нового рекордсмена колеблется где-то в районе 60—135 градусов Цельсия. Это значит, что на этом коричневом карлике может находиться вода, причем в жидком состоянии.

Правда, раньше в атмосфере коричневых карликов тоже фиксировались горячие пары воды. Но на этом невероятно холодном карлике, как предполагают ученые, она даже может находиться в виде облаков.

Открытие квазаров в 1963 году американским астрономом М. Шмидтом является одним из величайших достижений астрономии двадцатого века. А произошло это следующим образом.

В начале 1960 года астрономы зафиксировали несколько довольно интенсивных радиосигналов, источником которых, как вскоре было установлено, являлись звезды. Прежде же радиоизлучение фиксировалось только у галактик и туманностей.

Безусловно, астрономы не могли не обратить внимания на это любопытное явление. И несколько ученых, среди которых был и М. Шмидт, стали активно изучать странные звезды. Американский астроном начал исследовать спектр довольно яркой звезды 13-й величины, которой соответствовал интенсивный радиоисточник 3С 273. В результате проведенных наблюдений Шмидт выяснил, что расстояние до источника примерно два миллиарда световых лет, и удаляется он от Земли со скоростью 42000 километров в секунду.

В те годы с такими огромными расстояниями астрономам встречаться еще не приходилось. Но удивительным было даже не это, а то, что, несмотря на невероятно большое расстояние, странный объект обладал исключительно высокой яркостью. Связав посредством сложных математических расчетов расстояние с яркостью, ученые пришли к выводу, что светимость 3С 273 почти в сто раз превышает светимость нашей Галактики, которая, между прочим, относится к числу гигантских звездных систем. Впрочем, если бы 3С 273 не был радиоисточником, его вряд ли зафиксировали бы.

Квазар 3C273. Фото НАСА

Открытие у 3С 273 переменности и впрямь стало для астрономов сюрпризом, хотя до этого они наблюдали переменность у разных типов звезд. Но поскольку 3С 373 имел колоссальную яркость, ученые сначала пришли к выводу, что это – галактика, состоящая из триллионов звезд. Но так как каждая звезда светится независимо от своих соседок, то о переменности «сглаженного» и усредненного по времени излучения такого гигантского по численности сообщества звезд не могло быть и речи! И тем не менее переменность, причем довольно значительная, была очевидной.

Из того факта, что светимость изменялась в течение одного года, астрономы сделали вывод, что и линейные размеры излучающей области тоже равняются приблизительно одному световому году. Но такая величина для любой галактики слишком ничтожная. Из этого заключения следовало вполне резонное предположение, что излучают не звезды, а нечто иное.

Но что представляет собой это «нечто иное», точно сказать никто не мог. Можно было лишь с большой долей уверенности предположить, что этот объект по своей природе похож на ядра сейфертовских галактик, правда, в несколько тысяч раз мощнее и активнее их.