« “Скорость света можно обогнать” ученые | Главная | Обнаружены новые доказательства существования НЛО »
Карлик-пульсар и другие открытия в межзвездном пространстве
By admin | Февраль 14, 2008
Нестандартный белый карлик
В последние месяцы в научной печати не раз сообщалось об идентификации звезд из семейства белых карликов с совершенно необычными свойствами. Еще одно такое открытие было доложено на конференции, посвященной результатам работы японско-американской орбитальной рентгеновской обсерватории Suzaku. Ее приборы прислали на Землю информацию о белом карлике, который периодически испускает мощные импульсы жесткого рентгеновского излучения, кванты которого несут энергию от десяти до сорока киловольт. До сих пор астрономам еще не встречались звезды этого типа, генерирующие рентген в таком режиме.
Странный карлик имеет имя – AE Aquarii. От Солнца его отделяет сравнительно небольшая дистанция, всего 332 световых года. Фактически он имитирует поведение небесных тел совсем другой природы. Это быстро вращающиеся нейтронные звезды, обладающие чрезвычайно мощным собственным магнитным полем и имеющие компаньонов в лице близко расположенных обычных звезд-гигантов. Такая нейтронная звезда может отсасывать из верхних слоев атмосферы звезды-соседки заряженные частицы.
При приближении к звезде они разгоняются до половины скорости света и падают на магнитные полюса, нагревая их поверхность до миллионов градусов. В результате бомбардируемые этими частицами пятна делаются источниками рентгеновского излучения, уходящего в космос.
Как правило, магнитные полюса нейтронной звезды, подобно земным магнитным полюсам, не совпадают с географическими полюсами. Поэтому пучки рентгеновского излучения вращаются в пространстве, описывая две конические поверхности. Если на такой поверхности окажется наша планета, рентгеновский луч будет с ней встречаться на каждом обороте нейтронной звезды вокруг ее оси.
В результате земные наблюдатели будут регистрировать непрерывное излучение нейтронной звезды в виде периодических импульсов той же частоты, что и период ее обращения. Поэтому такие нейтронные звезды называются рентгеновскими пульсарами. Нейтронные звезды могут генерировать и другие электромагнитные излучения, например, радиоволны.
Ученые полагают, что загадка белого карлика AE Aquarii имеет иное объяснение. Он очень быстро обращается вокруг своей оси, делая полный оборот всего за 33 секунды. Этот карлик обладает собственным магнитным полем, которое, правда, сильно уступает типичным полям нейтронных звезд, но все же в миллионы раз превосходит по величине земной магнетизм. Он входит в двойную систему, имея поблизости звезду обычного типа, и отсасывает своим притяжением плазму из ее атмосферы. При падении на карлик плазма делается источником мягких рентгеновских квантов с энергиями в несколько киловольт, которые были зарегистрированы еще в 90-е годы.
Однако некоторые плазменные частицы набирают в магнитном поле карлика большую энергию и возвращаются в космическое пространство в виде мощных струй, уходящих от его магнитных полюсов. Эти струи и служат источником вращающихся лучей жесткого рентгена, которые периодически улавливают приборы обсерватории Suzaki.
Чернодырный взрыватель
Астрофизики из США и ФРГ пришли к заключению, что белые карлики могут превращаться в сверхновые звезды с помощью черных дыр. То, что белые карлики способны взрываться сверхновыми, известно давно. Они представляют из себя остывающие останки обычных звезд не слишком большой массы. Чем тяжелее звезда, тем сильнее она может разогреть свою центральную зону. Звезды с массой не более восьми солнечных масс способны накалить свои недра лишь до температуры, достаточной для образования углерода и кислорода.
Когда этот процесс завершается, звезда прекращает термоядерный синтез и сбрасывает внешние слои, содержащие более легкие элементы – водород и гелий. От нее остается остывающее кислородно-водородное ядро, по массе примерно равное Солнцу, но в сто раз меньшее по диаметру. Это и есть белый карлик.
Судьба одиночного белого карлика – медленное умирание. А вот при наличии обычной звезды-компаньона с сильно раздутой атмосферой все может измениться. Карлик начинает увеличивать собственную массу, отсасывая своим тяготением ее атмосферу – этот процесс называется аккрецией. Все дело, однако, в том, что белые карлики способны к стабильному существованию лишь в определенных весовых границах. Их вещество – это атомные ядра, погруженные в газ, образованный обобществленными (как говорят физики, вырожденными) электронами. Давление этого газа противостоит силе тяготения лишь до тех пор, пока масса карлика остается меньше 1,4 массы Солнца.
Если карлик похищает у звезды-соседки столько материи, что его масса пересекает эту границу, он начинает сжиматься. В результате его недра быстро разогреваются, и там начинаются высокотемпературные термоядерные реакции, приводящие к образованию тяжелых элементов вплоть до железа и его соседей в таблице Менделеева.
Это ядерное горение начинается в центре белого карлика, а затем распространяется на его внешние слои. Оно порождает волны повышенного давления, направленные к поверхности звезды и вызывающие разлет его вещества. Практически мгновенно карлик превращается в расширяющееся облако плазмы, нагретое до миллиардов градусов. В космосе вспыхивает сверхновая звезда того типа, который астрономы по историческим причинам именуют Ia.
Науке также известны сверхновые типа II, которые рождаются при гравитационном коллапсе ярких массивных звезд, до конца истративших свое ядерное топливо. Такие взрывы дают начало нейтронным звездам и черным дырам.
До сих пор считалось, что белые карлики вспыхивают только в результате аккреции. Теперь астрофизик Калифорнийского университета Энрико Рамирес-Руис, сотрудник Окриджской национальной лаборатории Уильям Хикс и исследователь Бременского университета Стефан Россвог нашли альтернативный сценарий превращения этих звезд в сверхновые – правда, пока только в теории.
Выглядит он так. Допустим, что одиночный белый карлик имел неосторожность стать спутником черной дыры, масса которой лежит в диапазоне от 500 до 1000 солнечных масс. Правда, пока что астрономы уверены в существовании дыр с массами либо в десятки, либо в миллионы и миллиарды солнечных масс, а звезды с промежуточными массами еще не открыты. Тем не менее, есть все основания считать, что они существуют в некоторых звездных скоплениях. Если белый карлик окажется неподалеку от такой дыры, он окажется под воздействием мощнейших приливных сил, вызванных ее гравитационным полем.
Эти силы сильно сплющат карлик и превратят из шара в лепешку. В результате его недра сожмутся настолько, что там зажгутся термоядерные реакции, которые взорвут его изнутри. Свыше половины его вещества будет выброшено в пространство – совсем как при рождении сверхновых типа Ia. Оставшаяся материя постепенно будет поглощена черной дырой. Перед падением она образует сильно нагретый вращающийся диск, испускающий огромное количестве лучистой энергии, преимущественно в рентгеновском диапазоне.
Авторы новой модели высчитали, что такие сверхновые рождаются в сто раз реже, чем сверхновые типа Ia. Тем не менее, ученые считают, что их удастся обнаружить с помощью аппаратуры космических обсерваторий следующего поколения, которая сможет ежегодно регистрировать сотни тысяч или даже миллионы взрывов далеких сверхновых. Если это случится, будет доказано и существование черных дыр промежуточной массы.
Длиннохвостый Меркурий
Астрономы из Бостона в десятки раз удлинили газовый хвост, который тянется за Меркурием. Ученые и раньше знали, что ближайшая к Солнцу планета оставляет за собой сильно вытянутый хвост, в состав которого входят атомы натрия. Предшествующие измерения показали, что этот шлейф из чрезвычайно разреженного газа уходит в пространство примерно на 40 тысяч километров.
Исследователи Центра космической физики Бостонского университета считают, что прежняя оценка чрезвычайно занижена. Этот вывод сделан на основе анализа новых фотографий Меркурия, сделанных двумя парами телескопов. Одна пара установлена на горе Халекала на гавайском острове Мауи, а вторая в обсерватории Макдональд в штате Техас. Анализ снимков позволил установить, что протяженность хвоста составляет не менее двух с половиной миллионов километров. Это означает, что она как минимум тысячекратно превышает длину экваториального радиуса планеты, равную 2440 километров. Руководитель исследовательской группы Джефри Баумгарднер не исключает, что на самом деле длина газового шлейфа может доходить до полутора тысяч меркурианских радиусов.
Д-р Баумгарднер в телефонной беседе с Русской службой «Голоса Америки» рассказал, что атомы натрия удалось запечатлеть на фотоснимках из-за того, что они поглощают и рассеивают солнечный свет на двух характерных длинах волн. Естественно, их легче всего наблюдать, когда Меркурий находится вблизи перигелия, ближайшей к Солнцу точке своей орбиты. Скорее всего в состав хвоста также входят атомы калия и еще нескольких элементов. Однако они не дают столь же четких оптических подписей, так что зарегистрировать их пока не удалось. Баумгарднер отметил, что еще десять лет назад бостонские астрономы обнаружили натриевый хвост и у Луны. Правда, он куда тусклее меркурианского шлейфа, а его длина скорее всего не превышает 800 тысяч километров..
Джефри Баумгарднер подчеркнул, что исключительная хвостатость Меркурия объясняется его близостью к Солнцу. Правда, точный механизм формирования меркурианского газового шлейфа еще неясен. Например, он может возникать под воздействием солнечного ветра, потоков горячей плазмы, истекающих из солнечной короны. Согласно этому сценарию, плазменные частицы, в основном протоны и электроны, отлавливаются магнитным полем Меркурия и падают вблизи от полюсов. При этом они выбивают с поверхности планеты атомы натрия и других элементов, которые под давлением солнечного света уходят в космос и формируют газовый шлейф. Однако эти атомы могут также испаряться под действием солнечного ультрафиолетового излучения и ударов микрометеоритов о поверхность планеты.
Снимок «ископаемой» галактики
Аппаратура космического телескопа Хаббл позволила получить высококачественные снимки необычной галактики NGC 1132. Это уединенное звездное скопление расположено в созвездии Эридана в 318 миллионах световых лет от Земли. Внешне оно выглядит как вполне типичная гигантская эллиптическая галактика. Однако астрономы относятся к нему с особым вниманием, поскольку там зарегистрирована необычно высокая плотность темной материи. Ее общая масса соответствует массе темной материи, которая в норме заполняет межзвездное пространство десятков и даже сотен галактик.
NGC 1132 также отличается аномально большой концентрацией сильно нагретого и потому ионизированного космического газа, который служит источником мощного рентгеновского излучения. Радиус облака этого газа превышает миллион световых лет. Это означает, что оно в десять раз больше центральной области галактики, где находятся звезды, испускающие видимый свет. В норме очень горячий газ встречается в таких количествах в галактических скоплениях, но не в отдельных галактиках.
Новые снимки сделаны с помощью фотографирования галактики NGC 1132 в разных участках оптического и инфракрасного спектра. С их помощью астрономы сконструировали интегральное изображение галактики, содержащее максимум информации. На нем также хорошо видны тысячи карликовых галактик, окружающих эллиптический гигант.
Происхождение странной галактики пока не установлено. По мнению астрономов, она скорее всего образовалась в результате последовательного слияния нескольких галактик меньшего размера, которое произошло сравнительно недавно. По этой причине ученые образно называют NGC 1132 вместе с ее спутниками группой ископаемых остатков – здесь имеется в виду, что все эти звездные скопления представляют из себя следы столкновения каких-то древних галактик. Однако нельзя исключить и того, что NGC 1132 с самого начала сформировалась в космическом одиночестве и продолжает пребывать в этом состоянии.
Убегающая звезда
Астрономы из США и Северной Ирландии выяснили происхождение странной звезды HE 0437-5439, открытой в 2005 году. Она принадлежит очень немногочисленной группе звезд, которые движутся прочь от нашей Галактики с аномально высокими скоростями. Пока что известно всего десять подобных беглянок, однако HE 0437-5439 занимает среди них совершенно особое положение. Ученые уверены, что все прочие звезды некогда находились вблизи центра Млечной Пути и были выброшены оттуда гравитационным взаимодействием с исполинской черной дырой, которая находится в галактическом ядре.
Но для HE 0437-5439 такой сценарий совершенно не работает. Хотя ее скорость составляет 2 миллиона 600 тысяч километров в час, она могла бы проделать путь от центральной зоны Млечного Пути до своей нынешней позиции лишь за сто миллионов лет. Однако возраст звезды составляет всего лишь 35 миллионов лет.
Теперь загадка разрешилась. Ученые из вашингтонского Института Карнеги и их коллеги из Университете Королевы в Белфасте пришли к выводу, что HE 0437-5439 родилась не в нашей, а в соседней галактике, Большом Магеллановом Облаке. Это удалось выяснить с помощью новых данных о составе ее атмосферы, полученных с помощью спектрального анализа ее излучения. Они показали, что элементный состав звезды HE 0437-5439 вполне соответствует составу звезд Большого Магелланового Облака.
Отсюда следует очень интересное заключение. Астрономы объясняют скорость звезды HE 0437-5439 тем, что когда-то она входила в состав звездной пары, которая имела неосторожность приблизиться к черной дыре, находящейся в Большом Магеллановом Облаке. Эта дыра заглотила вторую звезду и выбросила HE 0437-5439 во внегалактическое пространство, придав ей огромную скорость. Однако все дело в том, что эта черная дыра пока не открыта. Известна лишь ее предполагаемая масса, которая, согласно расчетам, в тысячу раз превышает массу Солнца. Так что теперь ученым предстоит заняться ее поисками.
Свита 55 Рака A
Американские астрономы обнаружили звезду, вокруг которой обращаются не менее пяти планет. Собственно говоря, сама эта звезда известна уже много лет. Ее имя – 55 Рака A. У нее имеется партнер 55 Рака Б, небольшая тусклая звезда из класса красных карликов. 55 Рака A несколько больше Солнца, однако светит слабее. Эта звездная пара удалена от Солнца на 41 световой год и на земном небосводе лежит в районе зодиакального созвездия Рака – отсюда и ее название.
Наличие у 55 Рака A планетной свиты тоже давно доказано. В 1996 году она стала четвертой по счету звездой, рядом с которой был обнаружен планетарный спутник. Открытие внесолнечных планет тогда было делом довольно новым, так что 55 Рака А сразу прославилась.
Эта звезда и дальше продолжала удивлять астрономов. В 2002 году у нее были открыты второй и третий спутники, а еще через два года – четвертый. Одна их этих планет по массе в четыре раза превосходит Юпитер и удалена от звезды примерно на такую же дистанцию. Остальные три заметно скромнее, а их расстояния до звезды не превышают четырех пятых радиуса земной орбиты. Подобно большинству планет Солнечной системы, все они движутся по не слишком вытянутым стабильным эллиптическим траекториям, несмотря на наличие второго члена звездной пары. Причина этого в том, что обе звезды разнесены на огромную дистанцию, которая в тысячу раз превышает расстояние от Земли до Солнца. Поэтому тяготение красного карлика 55 Рака Б практически никак не влияет на движение планет его партнера.
Обладание четырьмя спутниками на два года сделало звезду 55 Рака А абсолютным рекордсменом по части многочисленности планетной свиты. Однако в 2006 году четвертая планета была обнаружена и у одной из звезд Южного полушария, так что оба светила разделили верхнюю планку. Теперь 55 Рака А вернула себе прежний статус. 6 ноября профессор Калифорнийского университета в Беркли Джефри Марси и его коллеги сообщили, что у нее найден пятый спутник. По массе он вдвое уступает Сатурну и в 45 раз превосходит Землю. Эта планета обращается по почти круговой орбите, радиус которой чуть превышает радиус орбиты Венеры. Ее год ненамного дольше венерианского, примерно 260 земных суток.
Новооткрытая планета, как и все остальные, состоит из газа и потому жизни в нашем понимании там, конечно, нет. Однако она может обладать одним или несколькими твердыми спутниками, которые в этом плане представляют немалый интерес. Звезда 55 Рака А похожа на Солнце, только старше и несколько холоднее. Поэтому на лунах ее пятой планеты, если таковые имеются, вполне может существовать жидкая вода – прибежище жизни.
Астрономы ждут от 55 Рака А новых сюрпризов. Сейчас у нее найдены четыре внутренние планеты и одна внешняя, самая большая. Внутренние спутники отделены от периферийного очень широким кольцом, поперечник которого в пять с лишним раз превышает радиус земной орбиты. Вполне вероятно, что в этом кольце со временем найдется еще как минимум одна планета.
Планетные гулянки
Когда Солнечная система была очень молода, перечень ее планет в порядке удаления от центрального светила выглядел иначе, чем в наше время. Таков результат компьютерного моделирования формирования периферийных планет, выполненного астрономом из Аризонского университета Стивом Дешем. В настоящее время радиус орбиты Нептуна в полтора раза в полтора раза превышает соответствующий показатель для орбиты Урана. Однако из вычислений Деша следует, что в течение первых 650 миллионов лет существования Солнечной системы Уран находился дальше от Солнца, нежели Нептун. Однако орбиты обеих планет были нестабильными и потому в конце концов сместились на свои нынешние позиции.
http://www.voanews.com/russian/2008-02-14-voa8.cfm
Сообщение: Открытия |
Коментарии
You must be Войдите для комметирования.