Звезды, какими мы их не видим

Я знаю, что огромная доля аудитории данного ресурса — это специалисты в различных отраслях науки.
Но я, так же, знаю, что посещает его и немало людей, просто интересующихся явлениями природы (я и себя отношу к данному типу), что не умаляет, их стремления познать Вселенную настолько, насколько хватает воображения и терпения!

Поэтому, данная статья имеет цель развлечь и, возможно подтолкнуть кого-то к более глубокому изучению вопроса, а так же, просто напросто, внести новое видение и представление уже, казалось бы, знакомых вещей.

Итак, о звёздах

То, что человек может видеть в небе даже и близко не похоже на то, что на самом деле там происходит. То, что открывается нашему взору — это очень уменьшеное прошлое нашей вселенной. Поэтому, когда речь заходит о звёздах, у человека обычно либо возникает образ ярких точек в небе, либо нечто очень напоминающее наше Солнце, парящее в глубинах пространства.

На самом деле, большинство звёзд и есть эти «скучные» газовые, ярко светящиеся шары. Но есть в просторах космоса и нечто невероятное! Хоть и выглядит это для нас такой же маленькой и тусклой точечкой на небосводе.

Я не буду здесь научно описывать эволюцию звёзд или диаграмму Герцшпрунга-Рассела. Я хочу показать насколько разнообразно понятие «звезда» и насколько это разнообразие несоотносимо с тем, что в этот термин мы вкладываем с детства (а некоторые, как и я, и до более поздних пор).

Коричневый карлик

К примеру, вот Вам звезда — Глизе 229B. Коричневый карлик.


Это полная противоположность значению самого слова — «звезда» — блеск, сияние.
Юпитер весьма похож на эту звезду, и по сути, мало чем от нее отличается. Некоторые разновидности коричневых карликов так и называют — горячими юпитерами. Но отличия все же, есть. Хоть радиус этих звёзд и сравним с радиусом планет-гигантов, они, в основном, в десятки раз более массивны, а так же излучают в инфракрасном и рентгеновском диапазоне.

Пролетая рядом с такой звездой, мы увидим её похожей на своеобразный светильник-ночник. Никакой короны, яркого свечения, прищуривания глаз и тому подобного. Представьте, что Вы смотрите на Солнце сквозь сварочную маску. Красновато светящаяся планета из раскаленной лавы — вот как выглядела бы эта звезда для нашего глаза. И это в лучшем случае.

Ультра-холодные коричневые карлики совсем не светят!
Находясь неподалеку, мы скорее всего увидели бы просто темный шар, перекрывающий звёздное небо. А, если бы расстояние от нас до звезды было таким же, как от Земли до Солнца, мы вообще, скорее всего, не знали бы, что пролетаем мимо звезды! Любую планету обычно, освещает находящаяся в центре её орбиты звезда, но ультра-холодные коричневые карлики — ей и являются, поэтому освещать их некому.

Интересно так же, что вокруг коричневых карликов так же возможны планетные системы! Ученые обнаружили, что часто эти, и так неяркие звёзды, окружены диском из пыли, похожим на тот, из которого образовалась наша Солнечная система.

Печально, что на небе неворуженным глазом мы не в силах увидеть ниодного коричневого карлика. Даже в горах и при самой лучшей для наблюдений погоде.

Звёздные системы

Нам повезет, если наш карлик является частью системы звёзд. Звёздная система — это две или более звёзды, связанные вместе гравитационными силами.
Вот, например как видят телескопы двойную систему, частью которой является вышеупомянутая Глизе 229B (маленький шарик справа).


В такой системе ультра-холодный коричневый карлик выглядел бы весьма похожим на какую-нибудь планету-газового гиганта, вращающуюся по низкой орбите вокруг «нормальной» звезды.
Оказывается, система звёзд — не такое уж редкое явление. И это еще один удивительный факт. Некоторые из звёзд, которые мы видим, на самом деле — громадные звёздные скопления, кажущиеся нам одной яркой звёздочкой из-за огромного расстояния до них. А некоторые — не такие громадные — так называемые, кратные звёзды. Остановимся на каждой из систем подробнее.

Возьмем любые две звезды на небе, которые кажутся нам близкими друг к другу. На самом деле, почти все они удалены друг от друга «вглубь» космоса. Почти все. Есть и исключения.


Например, на небе, хорошо различимы для нашего глаза Плеяды. Это звёздное скопление, в котором звёзды на самом деле «близки» друг к дружке. Я написал «близки» в кавычках — потому что расстояние между ними исчисляется световыми годами. Радиус скопления — около 12 световых лет. Для сравнения, если бы наша Солнечная Система находилась примерно в центре Плеяд, то самая дальняя звезда скопления была бы в полтора раза дальше ближайшей к нам Альфы Центавра.
При хорошей погоде и вдали от городов можно различить 10-14 самых ярких представителей этого скопления, но на самом деле их там около 1000! Небо на планете внутри Плеяд выглядело бы просто волшебно! В составе скопления в основном яркие голубые гиганты. Они украсили бы небосвод красивыми голубовато-белыми огоньками, но, к сожалению, не дали бы зародиться жизни, похожей на нашу из-за губительного излучения, буквально пронизывающего всю область этой звёздной системы.

В скоплениях звёзды обычно не имеют четкого центра масс. Но есть системы, вроде упомянутой выше Глизе, состоящие из кратного количества звёзд, находящихся друг к другу очень близко даже по меркам нашей Солнечной Системы, и вращающиеся вокруг общего центра масс. Они так и называются кратными системами звёзд, или просто кратными звёздами.
Хороший пример — система Мицар — Алькор в созвездии Большой Медведицы.


Посмотрите на Большую Медведицу, даже недалеко от города Вы сможете заметить, что вторая звезда ковша (Мицар) в созвездии на самом деле состоит из двух звёздочек, другая — поменьше — это Алькор. Она на самом деле находися физически близко к соседке, как нам и кажется — на расстоянии в четверть светового года. Но, еще более интересно то, что видим мы две звезды, а их в этой системе шесть!
И такие кратные звёзды, как оказалось, не редкость. Очень многие из звёзд, которые мы видим на небе и считаем одиночными, в действительности двойные, тройные, четверные, пятерные и более! Почему мы этого не замечаем? Потому что, как правило, либо «вторичные» звёзды слишком тусклы на фоне «первичных», которые в разы ярче, либо расстояние между ними настолько мало, что нашему глазу попросту не хватает разрешения, чтобы на большом расстоянии разделить соседок на отдельные обекты.

В таких системах чаще всего самое интересное — это то, что соседями могут оказаться самы разные типы звёзд!
Сириус — самая яркая звезда на небе — на самом деле двойная.


Основная звезда — весьма обычна и ничем не примечательна. По размерам она всего лишь в 1,7 раза больше нашего Солнца. Только светит в 22 раза ярче и в более бело-голубоватом свете, в отличие от нашего светила. Её компаньон — Сириус B — это белый карлик. Его радиус примерно равен радиусу нашей Земли, а масса примерно равна массе нашего Солнца!

Сверхплотные звёзды

Белый карлик — это маленька тусклая звезда, в прошлом — ядро красного гиганта. Образование таких звёзд, не вдаваясь в сложные подробности, можно объяснить победой гравитации. Прекращение внутренних термоядерных реакций в красном гиганте приводит к сбросу его оболочки и невероятно сильному сжатию ядра. Вещество звезды так плотно заключается в малый объем, что 1 кубический сантиметр её вещества весил бы на Земле 10 тонн! Не смотря на, казалось бы, скучный вид (пролетая рядом, мы увидели бы белый, ярко светящийся шарик, размером с планетку), красота белых карликов в их окружении. Зачастую мощный взрыв срывает вещество с поверхности красного гиганта и с огромной скоростью разносит его в окружающее пространство. Получившееся облако, которое мы знаем как туманность, радует наш глаз всеми цветами химических элементов, образовавшихся некогда в недрах погибщей звезды.




На второй картинке туманность NGC 3132. Здесь основная звезда не белый карлик (он — чуть меньше и чуть выше), но именно он стал причиной сброса вещества основной звездой. Представьте, какую красоту мы могли бы наблюдать, находясь внутри этой туманности — на орбите этой двойной звёзды. Глаз нам пришлось бы, все же, вооружить, чтобы увидеть что-то большее, чем обычное небо со звёздами. Так красиво туманность выглядит только издалека. С большого расстояния облако кажется плотным, но в действительности, вещество сильно рассеяно, и вблизи, скорее всего, ничем не отличается от нашего ночного неба. Однако, поставив фотоаппарат на большую выдержку на гипотетической планете рядом с центральной звездой мы увидели бы фантастической красоты небо — разноцветную туманность на весь небосвод со всеми ее перемычками!
Вспомните красивые цветные фотографии Млечного Пути. Они сделаны с большой выдержкой. Ничего подобного наш глаз не видит.


Обладая малым размером, белый карлик, из-за огромной массы имеет значительное гравитационное влияние на свое окружение. Вот, например, фото, где, хоть самого карлика и не видно, хорошо видно его влияние.


Здесь сфера справа — гигантская звезда, вещество которой, беспощадно пожирается находящимся слева белым карликом. В процессе этого, вещество перетекает от одного соседа к другому, закручиваясь вокруг массивной (хоть и мизерной по сравнению с жертвой) звезды и постепенно оседает на ее поверхности. Образуется аккреционный диск — очень красивое явление с точки зрения наблюдения. Представьте себе кольца Сатурна, которые светятся как Солнце. Только кольца эти гораздо больше, закручены по спирали и один из концов колец уходит прямо в тело звезды, образуя вытянутость в виде гигантской волны на её поверхности! А в нашем небе мы можем вместо этого наблюдать обычную светящуюся точку.

Перейдем к брату белого карлика — нейтронной звезде.
Когда красный гигант прощается с жизнью у него есть шанс породить кое-что более плотное, чем белый карлик. Если масса звезды превышает предел Чандрасекара — из ядра гиганта образуется нейтронная звезда. Масса её все так же сравнима с массой Солнца, но размер совсем поражает — радиус нейтронных звёзд всего лишь 10-20 километров! Из-за быстрого уменьшения размера, подобно фигуристу, раскручивающемуся за счет притягивания рук к телу, эти звёзды вращаются с неимоверными скоростями! Многие из нейтронных звёзд вращаются со скоростью до 1000 оборотов секунду. Это примерно в 10 раз быстрее, чем коленвал автомобиля на максимальных оборотах!
Интересно, что из-за гравитационного искажения, если бы мы могли видеть неоднородность поверхности нейтронной звезды, мы видели бы больше половины диска.


Нейтронные звёзды так же являются частью кратных систем и образуют аккреционные диски.
Говоря об аккреционных дисках стоит, так же, отметить систему Лебедь Х-1. Хотя там, по мнеию ученых, находится черная дыра. По сути, эта система первая из кандидатов в черные дыры. Дело в том, что Лебедь X-1 сильно излучает в рентгеновском диапазоне, а это первый признак наличия черной дыры и аккреционного диска вокруг нее, образованным за счет донора — находящегося рядом голубого сверхгиганта.
Не советую подлетать близко к таким системам, мощное излучение убьет все живое на Вашем космическом корабле за долго до того, как Вы приблизитесь хотя бы настолько, чтобы отличить аккреционный диск от блеска гиганта.
Очень красиво показан аккреционный диск в фильме «Интерстеллар». Но, там, к сожалению, не было звезды-жертвы.

Черные дыры — это не совсем звёзды, и заслуживают, наверное, отдельной статьи, коих в интернете огромное количество.

Планетные системы

Напоследок, хотелось бы поговорить о звёздах с планетными системами. Обнаружение экзопланет началось относительно недавно, но количество уже найденых планет и кандидатов поражает! Буквально за последний год было открыто чуть меньше тысячи экзопланет!
Вспомните, когда Вы 10-15 лет назад смотрели в небо, могли ли Вы подумать, что вокруг звёзд, которые Вы видите вращаются миллиарды планет? (Судя по статье в Википедии — в Млечном Пути около 100 млрд планет.).
Как выглядят планетные системы — мы можем сказать по собственному опыту — довольно скучно, если Вы не вблизи какой-либо из планет.
А вот если планеты только-только образовываются — зрелище становится куда интереснее! Пыль и газ собираются вокруг общего центра — светящегося облака, образуя дископодобную туманность, освещенную изнутри. Звезда в центре еще не имеет четких границ, да и увидеть ее не позволяет более плотное облако вокруг. Сгустки, которые, возможно в будущем станут планетами, отбрасывают ровные тени, идущие к краям диска.
Скорее всего, вооружать глаз здесь даже не понадобится — плостность и освещенность вещества позволят нам наблюдать рождение новой Звёздной Системы во всей красе.

Заключение

Поразительно сколько вкладывали в понятие Звезда наши предки, и сколько в него добавлено за последние столетия! Остается лишь ждать, когда человечество сможет свободно изучать небесные светила непосредственно к ним приближаясь, чтобы воочию подтвердить теории, открытые на кончике пера. Какими еще красивыми фотографиями наполнятся научные статьи? Каким вобще станет мир звёзд для будущих нас?..

P.S.
Я нарочно не выкладывал здесь многочисленные картины звёзд в представлнии художников. Только фотографии и схемы. Где-то слышал — что самая лучшая видеокарта в мире — это наше воображение!

Источник: geektimes.ru/post/242578/