Загадочные белые карлики – все о космосе

Самые необъяснимые загадки космоса

Галактический каннибализм

Оказывается, в мире космоса успешно действует закон естественного отбора, при котором выживает сильнейший. Галактики, как совсем недавно выяснили ученые, обладают свойством поглощать друг друга.

Более сильная «съедает» слабую, притягивая ее звездные скопления к себе, и в результате становится еще более обширной и могучей.

Например, знаменитая Туманность Андромеды сейчас активно «пожирает» свою более слабую соседку.

А спустя три миллиарда лет она вступит в противоборство  с  Млечным Путем — то есть, нашей галактикой. Но кто победит, еще неизвестно. Потому как Млечный Путь и сам активно поглощает своих более слабых соседей. Сейчас он  постепенно перетягивает к себе звезды маленькой галактики Стрельца, от которой очень скоро (по космическим меркам) совсем ничего не останется…

Кстати, по мнению ученых, Туманность Андромеды и Млечный Путь являются полностью идентичными галактиками, и поэтому не исключено, что в Туманности Андромеды тоже имеется разумная жизнь.

Вспышки на Марсе

Одной из самых странных  планет Солнечной системы является Марс. 11 декабря 1896 года английский астроном Иллингом зафиксировал загадочную яркую вспышку на поверхности Красной планеты. Информация об этом появилась в газетах, и вскоре Герберт Уэллс написал свой знаменитый роман «Война миров». По сюжеты романа, вспышка на Марсе была снарядом, выпущенным на Землю…

После «Войны миров» в обществе вспыхнул интерес к Марсу. Астрономы-любители часами наблюдали за планетой, ожидая новых вспышек. И спустя тридцать лет советским астрономом Барабашовым была зафиксирована  белая  загадочная полоса на поверхности Марса!

А еще через 13 лет, в 1937 году, на Марсе была замечена очень яркая вспышка, поразившая даже видавших виды исследователей космоса. В 1956 году ученые из Алма-Аты обнаружили на Красной планете яркую голубую точку…

Причины появления этих точек и вспышек до сих пор так и не получили объяснения…

 Энергичный вакуум

Одной из самых удивительных загадок космоса являются квазары, природа которых до сих пор не изучена и является предметом горячих споров ученых. Квазары обладают  свойствами звезд и, одновременно, свойствами газовых туманностей и выделяют энергии  во много раз больше, чем любая галактика…

Много лет ученым не дает покоя еще одна космическая тайна — гравитационные волны, существование которых предположил Альберт Эйнштейн еще в 1915 году.

Гравитационные волны — это изменения в пространственно-временном континууме.  Согласно теориям, они возникают тогда, когда ускоряются массивные космические тела.

Двигаются волны со скоростью света, и они так слабы, что никто еще не разу их не зафиксировал…

Еще более удивительным явлением считается энергия вакуума. В нашем представлении, вакуум — это абсолютная пустота, и никакой энергии эта пустота, естественно, выделять не может.

Но по утверждениям физиков, на самом деле вакуум является очень активным пространством — в нем постоянно создаются и разрушаются субатомные частицы. Эти частицы выделяют энергию, которая способна участвовать в процессах космической сложности.

Так, согласно теории относительности, именно энергия космического вакуума является движущей силой для расширения Вселенной…

Черные дыры и нейтрино

Черные дыры давно уже являются одним из самых загадочных космических явлений.

Они фигурируют во многих фантастических романах и не один выдуманный космический корабль сгинул в черной дыре, откуда не может выбраться ни одно тело… А совсем недавно ученые обнаружили черные мини-дыры.

Согласно гипотезам астрономов, мельчайшие, размером с  атом,  черные дыры разбросаны по всей Вселенной и обладают теми же свойствами, что и их более крупные собратья…

Загадка нейтрино так же не разгадана до сих пор. Это электрически нейтральное образование, которое практически не обладает массой, но, тем не менее, может проникать в самые труднодоступные места.  Так, нейтрино могут легко пройти через многометровые толщи самых плотных материалов.

Кроме того, нейтрино находятся в воздухе вокруг нас и свободно проникают через наше тело, не причиняя, впрочем, никакого вреда — так они малы. Нейтрино имеют космическое происхождение — они образуются внутри звезд и при взрыве сверхновых звезд.

Обнаружить нейтрино можно только при помощи специальных детекторов.

Очень многих людей, причем не только астрономов, интересует вопрос о внеземных цивилизациях, которые могут зародиться на пригодных для этого планетах. До начала 1990-х годов были известны только планеты Солнечной системы. Но затем было обнаружено более 190 планет за ее пределами.

Были найдены и гигантские газовые миры, и каменистые миры, обращающиеся вокруг тусклых красных карликов. Но такая же удивительная планета как Земля, до сих пор так и не открыта.

Однако  астрономы не унывают — они уверены, что новые технологии уже в XXI веке позволят открыть планеты, на которых существует разумная жизнь.

Космические близнецы

Фоновое космическое радиоизлучение — одно из удивительных свойств космоса. Оно впервые было обнаружено в 1960 годах как земные радиошумы, но позже выяснилось, что это «говорит» космос. Выяснилось, что космическое радиоизлучение пронизывает все окружающее пространство, впрочем, не причиняя никакого вреда Земле.

Антиматерия — любимая тема фантастически книг. По мнению некоторых исследователей, частицы, составляющие нормальную материю, имеют свои противоположности. «Нормальные» положительно заряженные частицы в антиматерии становятся заряженными отрицательно. Если случается столкновение материи и антиматерии, то происходит взрыв, при котором выделяется сверхэнергия.

Поэтому в фантастических романах перемещение на галактические расстояния осуществляется при помощи двигателей, основанных на антиматерии.

Особое место занимает темная материя, которая, по мнению, исследователей, составляет большую часть материи во Вселенной. Но техника еще не шагнула так далеко, чтобы темную материю можно было обнаружить и определить, из чего она, собственно, состоит — и темная материя остается одной из самых больших космических загадок.

Не так давно была обнаружена еще одна вселенская тайна — планемо (от английского «planetary mass object» — объект планетарной массы)… Планемо обладают свойствами планеты и звезды одновременно.

Планемо рождаются таким же способом, как звезды, однако они слишком холодные для того, чтобы стать ими.

Масса планемо сопоставима с массой планет-гигантов, находящихся вне Солнечной системы, но они недостаточно тверды для того, чтобы их можно было причислить к планетам.

А совсем недавно астрономы за пределами Солнечной системы впервые обнаружили космических близнецов-планемо —  сразу два загадочных объекта, расположенных рядом..

Близнецы-планемо вращаются вокруг друг друга, а не вокруг звезды. Исследователи считают, что оба объекта возникли около миллиона лет назад. Расстояние между планемо превышает дистанцию между Солнцем и Плутоном в шесть раз, а от Земли они удалены на расстояние около 400 световых лет.

По мнению ученых, существование подобных планемо ставит под сомнение современные теории возникновения планет и звезд. Но новые теории пока так и не придуманы, и космос до сих пор не раскрыл свои загадки…

Источник: http://www.chronoton.ru/tehno/zagadki

Пойман с поличным: белый карлик убивает планету

У любого преступления есть доказательство, благодаря ему мы узнаем, кто и как его совершил. Это справедливо и для «преступлений» космического масштаба, особенно когда какую-нибудь планету раздирает на кусочки ее собственная звезда.

Во время наблюдения за белым карликом WD 1145+017 астрономы под руководством Эндрю Вандерберга (Andrew Vanderburg) из Гарвард-Смитсоновского университета астрофизики (Кембридж, Массачусетс) заметили на орбите несколько планетарных осколков.

Их обнаружил космический телескоп Кеплер (сейчас он находится на участке полета «К2»), общая масса этих обломков предположительно равняется по размеру гигантскому астероиду Церера, который располагается в главном поясе астероидов нашей Солнечной системы.

Эти небольшие планетарные фрагменты имеют орбиту размером от 4.5 до 4.9 часов и слишком малы, чтобы их можно было увидеть в отдельности.

Однако их присутствие дало о себе знать, когда исследователи увидели огромные облака пыли, которые хвостом тянулись за ними.

Во время последующего мониторинга использовались наземные обсерватории, чтобы узнать, из каких элементов состоит эта группа осколков.

Следы пыли, которые дополняют диск обломков вокруг WD 1145+017, состоят из магния, алюминия и кремния.

Именно эти элементы являются доказательством «планетарного убийства», совершенного белым карликом: они входят в состав небольшой каменной планеты, которую в настоящее время разрывают на части и измельчают в пыль. Впервые белого карлика «поймали с поличным» прямо в ходе разрушения своей планетарной системы.

«Такого еще не видел человеческий глаз», – говорит Вандерберг в новостях своего университета. «Мы наблюдаем за уничтожением солнечной системы».

Белый карлик формируется после того, как у звезды главной последовательности вроде нашего Солнца кончается топливо. Звезда вздувается, становясь красным гигантом, а потом со взрывом избавляется от внешних слоев, превращая их в звездный ветер. Образовавшаяся планетарная туманность оставляет за собой маленького белого карлика.

Жизнь возле белого карлика для выдержавших взрыв планет очень сурова. Если планета или астероид подлетит слишком близко, интенсивное воздействие звезды может уничтожить любое каменистое тело, оставив за ним пыльный шлейф разрушения.

Тяжелые элементы вроде тех, что были найдены вокруг WD 1145+017 должны притянуться к звезде довольно быстро — по словам астрономов, у них короткое «время успокоения» — значит наличие данных элементов на орбите говорит о том, что там они оказались совсем недавно (в течение последнего миллиона лет). Из этого также следует, что уничтожение каменистой планеты (или планет) идет прямо сейчас.

Окруженные облаками пыли белые карлики становились объектом исследования и раньше, косвенные улики того, что эта пыль когда-то была планетой также известны. Однако впервые в орбите белого карлика обнаружено планетарное тело в процессе его уничтожения.

«Теперь у нас есть явная улика, которая связывает загрязнение белых карликов с разрушением каменистых планет», – добавляет Вандерберг.

Исследования окруженных пылью белых карликов не только раскрывают свирепую сущность звездных окрестностей, но дают возможность заглянуть в зловещее будущее нашей солнечной системы.

Когда наше Солнце примерно через 5 миллиардов лет израсходует всю свою энергию, оно тоже раздуется до красного гиганта, затем последует его разрушительный взрыв, после которого останется малюсенький белый карлик.

Если какая-либо внутренняя планета солнечной системы и переживет это, то ее орбита скорее всего дестабилизируется, планета достигнет «предела Роша» (минимальное расстояние, на которое орбитальное тело может приблизиться к звезде, прежде чем она разорвет его на части).

Хотя внешние планеты и могут избежать такой судьбы (если их откинет в межпланетарное пространство), все остальное превратится в «руины», в пережиток своего стабильного прошлого.

Земля, обугленная и безжизненная версия самой себя в древности, уступив своей участи, в конечном счете, будет повергнута в прах, и ее останки будут разбросаны по атмосфере белого карлика.

Источник: http://v-kosmose.com/poyman-s-polichnyim-belyiy-karlik-ubivaet-planetu/

Астрофизики впервые увидели сжатие белого карлика

Ученые впервые обнаружили непосредственные свидетельства сжатия белого карлика на ранних этапах эволюции. Увидеть это явление помогла загадочная двойная звездная система в созвездии Кормы.

Открытие астрофизиков из Государственного астрономического института имени П.К. Штернберга (ГАИШ) МГУ имени М.В.

Читайте также:  Краткий обзор камер для телескопов - все о космосе

Ломоносова и их коллег опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Ранее астрофизики предполагали, что молодые белые карлики, компактные «останки» эволюции звезд солнечного типа, на ранней стадии своей жизни должны сжиматься.

Согласно расчетам, из-за постепенного остывания радиус типичного белого карлика может сократиться на несколько сотен километров в течение первого миллиона лет его существования. Тем не менее, астрономических наблюдений, которые могли бы подтвердить истинность этой теории, до последнего времени не было.

Дело в том, что большинство известных ученым белых карликов значительно старше, а также у астрономов не было надежного метода измерения радиуса таких звезд.

Ведущий научный сотрудник ГАИШ МГУ Сергей Попов и его коллеги смогли найти четкие признаки сжатия белых карликов, наблюдая за загадочным источником рентгеновского излучения в двойной звездной системе редкого типа HD49798, расположенной на расстоянии 2000 световых лет от Земли. Ее изучение с помощью оптических, ультрафиолетовых и рентгеновских телескопов продолжается уже десятки лет.

В системе находится компактный объект, период вращения которого составляет всего 13 секунд. Что это – белый карлик или нейтронная звезда – было предметом споров на протяжении многих лет.

Недавно астрономы обнаружили, что скорость вращения компактного объекта уверенно растет на протяжении последних 20 лет. Период сокращается на семь наносекунд в год – весьма мощный эффект для небесного тела, чья масса превосходит солнечную.

Более того, в случае белого карлика такую скорость раскрутки нелегко объяснить в рамках привычных теорий, в которых вращение ускоряется за счет поглощаемого вещества звезды-соседки.

А в случае нейтронной звезды не удается объяснить многие другие особенности системы.

Сергей Попов и его коллеги предложили разгадку этого феномена: растущую скорость вращения легко объяснить тем, что белый карлик сжимается. Это явление описывается законом сохранения момента импульса, который также объясняет, почему складывающий руки на груди фигурист начинает быстрее крутиться.

По расчетам ученых, возраст звезды в системе HD49798 составляет примерно два миллиона лет.

Скорость сжатия около сантиметра в год, которая и ожидается для белого карлика такого возраста, идеально объясняет наблюдаемую скорость вращения и подтверждает, что астрофизики впервые идентифицировали сжимающийся белый карлик.

Источник: https://in-space.ru/astrofiziki-vpervye-uvideli-szhatie-belogo-karlika/

Энергия белых карликов

Когда мы имеем некоторые представления о строении белого карлика, возникает вопрос: почему он светится ? Очевидно одно: термоядерные реакции исключаются. Внутри белого карлика отсутствует водород, который поддерживал бы этот механизм генерации энергии.

Единственный вид энергии, которым располагает белый карлик, -это тепловая энергия. Ядра атомов находятся в беспорядочном движении, так как они рассеиваются вырожденным электронным газом.

Со временем движение ядер замедляется, что эквивалентно процессу охлаждения.

Электронный газ, который не похож не на один из известных на Земле газов, отличается исключительной теплопроводностью, и электроны проводят тепловую энергию к поверхности, где через атмосферу эта энергия излучается в космическое пространство.

Астрономы сравнивают процесс остывания горячего белого карлика с остыванием железного прута, вынутого из огня. Сначала белый карлик охлаждается быстро, но по мере падения температуры внутри него охлаждение замедляется.

Согласно оценкам, за первые сотни миллионов лет светимость белого карлика падает на 1% от светимости Солнца.

В конце концов белый карлик должен исчезнуть и стать чёрным карликом, однако на это могут понадобиться триллионы лет, и, по мнению многих учёных, представляется весьма сомнительным, чтобы возраст Вселенной был достаточно велик для появления в ней чёрных карликов.

Другие астрономы считают, что и в начальной фазе, когда белый карлик ещё довольно горяч, скорость охлаждения невелика. А когда температура его поверхности падает до величины порядка температуры Солнца, скорость охлаждения увеличивается и угасание происходит очень быстро. Когда недра белого карлика достаточно остынут, они затвердеют.

Так или иначе, если принять, что возраст Вселенной превышает 10 млрд. лет, красных карликов в ней должно быть намного больше, чем белых. Зная это, астрономы предпринимают поиски красных карликов. Пока они безуспешны. Массы белых карликов определены недостаточно точно.

Надёжно их можно установить для компонентов двойных систем, как в случае Сириуса. Но лишь немногие белые карлики входят в состав двойных звёзд.

В трёх наиболее хорошо изученных случаях массы белых карликов, измеренные с точностью свыше 10% оказались меньше массы Солнца и составляли примерно половину её.

Теоретически предельная масса для полностью вырожденной не вращающейся звезды должна быть в 1,2 раза больше массы Солнца. Однако если звёзды вращаются, а по всей вероятности, так оно и есть, то вполне возможны массы, в несколько раз превышающие солнечную.

Источник: http://www.o8ode.ru/article/timy/zvzd/white/energia_belyh_karlikov.htm

Коричневые карлики – звезды в Солнечной системе :

Звезды являются самыми горячими объектами не только в Солнечной системе, но и во всей Вселенной.

Внутри них постоянно происходят термоядерные реакции, и в результате этих реакций происходит выброс большого количества энергии. Температура звезд достигает гигантских значений – от 2 до 60 тыс.

градусов по Цельсию. Однако не все звезды похожи друг на друга. Существуют и другие, гораздо более холодные звезды.

К какому классу объектов относятся бурые карлики?

Коричневые карлики – одни из самых загадочных объектов Вселенной. Звезды, вес которых в 10 раз меньше Солнца, относятся к категории красных карликов.

Но ни один ученый не допустит и мысли о том, что красный карлик не является звездой. А в середине 1990-х годов астрономы нашли объекты, которые были названы «черными призраками».

Они обладали гигантскими размерами и внушительной гравитацией.

Измерение массы

Планета, с массой которой обычно сравнивается вес коричневого карлика, – Юпитер. Существуют бурые карлики, которые в 12 раз превосходят по своим размерам эту планету. Относить их к звездам ученые затрудняются.

Но и планетой такой огромный объект назвать никак нельзя.

В настоящее время астрономы активно обсуждают вопрос о том, стоит ли относить газовые гиганты и бурые карлики к разным категориям (напомним, что планета Юпитер является газовым гигантом).

Бурые карлики превосходят по своим размерам в несколько десятков раз Юпитер, но при этом в «черные призраки» приблизительно в сто раз меньше Солнца. Другое название коричневых карликов – бурые карлики. Несмотря на то что в науке принято их называть субзвездными объектами, однако они все же являются звездами, хотя и обладают весьма необычными свойствами.

Первые предположения

Впервые астрономы стали говорить об этом типе объектов в 1960-х годах. Однако ни одно предположение об их существовании не было подтверждено. Многие амбициозные ученые были заинтригованы, и начали усиленно изучать ближайшие окрестности Вселенной, пытаясь найти подобные объекты.

Но в течение целых 35 лет никто так и не смог найти объект, хотя бы отдаленно напоминающий коричневый карлик. Однако такой исход событий был вполне закономерен – ведь этот тип звезд не излучает собственного света, либо его светимость настолько мала, что его попросту невозможно заметить.

Кроме того, наземные телескопы имеют достаточно низкую чувствительность, чтобы замечать объекты подобного рода.

Свойства бурых карликов

Коричневых карликов астрономы не могут причислить ни к категории планет, ни к категории звезд. Самое простое определение будет таким: “тип несовершенных звезд”.

Они очень плохо росли, едва смогли достичь по своему весу определенного показателя, при котором внутри них начались бы процессы термоядерных реакций, благодаря которым обычные звезды сияют на небосклоне.

Именно поэтому коричневые карлики не являются источником света и тепла. Астрономам чрезвычайно тяжело определить их местоположение.

Однако у ученых всегда есть несколько секретов, которыми они могут воспользоваться. Например, в спектре свечения коричневых карликов всегда присутствуют следы лития.

Этот металл часто используется в различных видах промышленности, например, в производстве батареек. Но в космическом пространстве литий встречается редко, потому как легко распадается в таких условиях.

Однако этот металл является типичным для бурых карликов.

Атмосфера холодных звезд

Еще одним признаком, по которому можно определить местонахождение таких звезд – это наличие метана. Этот газ не может накапливаться на обычных звездах из-за их высоких температур. Однако коричневые карлики относительно холодны, и поэтому метан легко накапливается в их атмосфере. Метановая атмосфера такого типа звезд является очень плотной.

На их поверхности бушуют неистовые ветры, и сюда никогда не проникают лучи других звезд, соответственно, погода никогда не бывает благоприятной. Поэтому на фото коричневые карлики выглядят негостеприимно. Исследователи космоса никогда не приближаются к этим звездам.

Посадить корабль на их поверхность невозможно. Сила их тяжести настолько чудовищна, что астронавты сразу же погибли бы в ее тисках еще до того, как корабль превратился бы в груду металла.

Многие из бурых карликов активно формируют около себя газопылевые облака, из которых, в свою очередь, формируются планеты. Такая планетная система недавно была обнаружена в созвездии Хамелеона.

Ближайший объект

А в 2014 году все астрономические журналы пестрили заголовками: «В окрестностях солнечной системы найден коричневый карлик». Бурому карлику было присвоено название WISE J085510.83-071442.5. Он расположен на расстоянии приблизительно в 7,2 световых годах от Солнца.

Для сравнения: наиболее близкая к нам система – это Альфа Центавра, и находится она в 4 световых годах от планеты Земля. Масса этого бурого карлика была оценена учеными приблизительно. Считается, что данный объект в 3-10 раз больше планеты Юпитер.

Некоторые астрономы предполагают, что с такой массой бурый карлик когда-то мог относиться к категории газовых гигантов, который со временем был выброшен за границы Солнечной системы.

Однако большинство исследователей все же склонны полагать, что этот объект относится к группе бурых карликов. Ведь они достаточно распространены во Вселенной.

В дальнейшем астрономом Кевином Луманом, который анализировал снимки этого объекта, были обнаружены еще два бурых карлика. Они находятся на расстоянии 6,5 световых лет от нашей планеты.

Непосредственно в Солнечной системе других бурых карликов астрономы пока не обнаружили. Возможно, все эти открытия только предстоят в будущем.

Таинственный спутник Солнца

Существует еще одно предположение о существовании особого коричневого карлика в Солнечной системе – Немезиды. Это теоретически предполагаемая звезда, которая когда-то была «компаньоном» Солнца.

Однако ученые до сих пор спорят, к какой же категории она относится – бурых, красных или белых карликов.

Теория о существовании Немезиды была выдвинута для того, чтобы объяснить цикличность процесса вымирания различных биологических видов на Земле – по наблюдениям ученых, это происходило каждые 27 млрд лет.

Однако астрономы пока не нашли подтверждения существованию Немезиды. Считается, что эта звезда могла быть спутником Солнца и вращаться по более вытянутой орбите.

Теория о том, что вокруг Солнца вращается еще одна звезда, была популярной в научных кругах в 70-х – 80-х годах прошлого столетия. Когда звезда приближалась к планетам, она вызывала гравитационные возмущения в их орбитах, что и могло послужить массовому вымиранию видов.

Читайте также:  Размер вселенной - все о космосе

Кроме того, звезда могла приносить на землю кометы из облака Оорта, сквозь которое она проходила как раз каждые 27 млрд лет.

Бурые карлики в окрестностях Солнечной системы

Не так давно астрономами недалеко от Солнечной системы была обнаружена группа сверххолодных звезд – коричневых карликов. Исследования возглавлял астроном из Монреаля Дж. Роберт. Эти открытия помогут ученым в дальнейшем определить, насколько плотно эти объекты располагаются недалеко от нашей звездной системы, а также в других близлежащих областях.

Команда астронома Дж. Роберта открыла 165 коричневых карликов. Треть из этих сверххолодных звезд (этот термин означает, что температура их поверхности не превышает 2200 Кельвинов) имеет достаточно необычный химический состав.

Ученые считают, что открытие большей части звезд такого типа предстоит лишь в будущем, ведь предыдущие ученые «проглядели» большое количество объектов.

Источник: https://www.syl.ru/article/328736/korichnevyie-karliki—zvezdyi-v-solnechnoy-sisteme

Как гаснут звезды? | Лаборатория космических исследований

RMR_astra в вт, 28/03/2017 – 19:52

    Говорят, что звезды гаснут на утренней заре и зажигаются на вечерней, но ночью, когда наша атмосфера прозрачна для видимого света и рассеянные солнечные лучи не создают яркий голубой фон, звезды светят так же, как светили нашим предкам миллионы лет тому назад. И все же звезды не вечны, они гаснут по-настоящему.

    На небе одновременно видны звезды разных возрастов: одни зажигаются, другие затухают. Самые массивные живут всего миллионы лет, а звезды малых масс доживают до нескольких миллиардов лет.

    Все определяет их масса, а следовательно, гравитация. В недрах  звезд происходят термоядерные реакции, в результате повышается температура и  создается высокое газовое давление.

Газовое давление, борясь с гравитацией, удерживает звезду в равновесии. Когда включаются новые реакции, равновесие нарушается: ядро еще больше сжимается, уплотняется и разогревается, а атмосфера раздувается и медленно остывает.

Звезда превращается в красного гиганта.

    У звезд с массой порядка массы Солнца (в этой статье будем рассматривать только их) атмосфера, расширяясь, пульсируя, отрывается от ядра и, продолжая расширяться, превращается в планетарную туманность.

Это еще один неудачный исторически сложившийся термин: планетарные туманности не имеют никакого отношения к планетам. Их сферическая структура при наблюдениях в небольшой телескоп напоминала планетный диск, а происхождение оставалось загадкой. Академик И.С.

Шкловский первым понял, что планетарные туманности и их ядра – белые карлики – происходят от красных гигантов.

    С  относительно холодной поверхности красного гиганта медленно истекает вещество (звездный ветер). От раскаленного ядра звезды «дуют» гораздо более энергичные ветры. Они догоняют раздувающуюся атмосферу с ее звездным ветром, «сгребают» газ, образуя вокруг ядра более плотную сферическую оболочку – планетарную туманность.

     Так как ядро очень горячее, максимум его излучения приходится на ультрафиолет. Атомы оболочки переизлучают полученные энергичные кванты в кванты видимого диапазона и поэтому планетарные туманности выглядят гораздо ярче их ядер.  Чем дальше от ядра, тем туманность холоднее.

     Спектр  туманности – непрерывный с линиями излучения. Внутренние слои планетарной туманности излучают в линиях ионизованных элементов: гелия, углерода, кислорода, азота и других. Особенно выделяются две зеленые линии небулия.

Их не смогли  отождествить и приписали несуществующему химическому элементу, будто бы свойственному туманностям, небулам.

Оказалось, что это запрещенные линии дважды ионизованного кислорода, которые появляются только в условиях очень разреженного газа; такие условия возникают в туманностях, в том числе и в планетарных.

    Дальше от ядра газ становится нейтральным, еще дальше – образуются молекулы. Их линии в спектрах планетарных туманностей можно наблюдать с помощью наземных радиоителескопов.

Еще дальше, где значительно холоднее, молекулы объединяются в пылинки. Это показали наблюдения в инфракрасной области спектра, проводимые на космических аппаратах.

Планетарные туманности – один из основных поставщиков пыли в межзвездную среду.

    Планетарные туманности медленно расширяются со скоростью всего в  десятки километров в секунду и постепенно, за десятки тысяч лет, рассеиваются в межзвездном пространстве.

     Ядро планетарной туманности – белый карлик – ядро бывшей звезды, в котором прекратились ядерные реакции. Его температура – десятки миллионов К,  плотность достигла миллиона тонн в кубическом сантиметре, так как оно сжалось до размеров Земли. При таких условиях вещество ядра превращается в вырожденную электронно-ионную плазму.

    Чем больше масса белого карлика, тем сильнее его гравитационное сжатие, поэтому чем больше масса, тем меньше размер. Чем меньше размер белого карлика, тем больше его плотность, ионы теснее подходят друг к другу.

Чем больше плотность, тем больше, согласно принципу Паули, средняя энергия электронов и соответственно их средние скорости. Давление, создаваемое электронами выроженного газа, противостоит гравитационному сжатию, звезда  на многие годы приобретает устойчивость.

Даже остывая, белый карлик не сжимается, так как скорости электронов теперь не зависят от температуры, а зависят только от плотности вещества.

      Масса звезды «втиснута» в размер небольшой планеты. Поэтому сила притяжения на ее поверхности очень велика. Этим обстоятельством определяются особенности спектров белых карликов.

В их спектрах  наблюдаются линии водорода и гелия – элементов, которые давно выгорели в этих звездах. Оказывается, белые карлики натягивают на себя вещество из межзвездной среды.

Кроме того, линии спектра смещены в длинноволновую сторону  – «гравитационное красное смещение» – излучаемые кванты, вырываясь из мощного гравитационного поля, теряют часть своей энергии.

    Излучение белых карликов даже при очень высокой температуре поверхности в тысячи раз меньше излучения Солнца из-за их небольших размеров.

Излучая накопленную в ядре звезды энергию, белые карлики продолжают существовать еще многие миллиарды лет. Постепенно остывая,  они становятся желтыми, красными, черными.

Их температура приближается к температуре окружающей среды, примерно 10 К, поэтому в оптическом диапазоне они перестают излучать.

     Выдающийся индийский ученый, лауреат Нобелевской премии, Чандрасекар определил верхний предел массы, при которой белые карлики остаются устойчивыми – 1.46 масс Солнца. Другой Нобелевский лауреат, Л.Д. Ландау, обосновал этот вывод на основе физики сверхплотных тел.

      При больших массах звездных ядер скорости электронов приближаются к скорости света.

В новых физических условиях белые карлики не в состянии  противостоять силам гравитации, которые сжимают их до размеров всего в десятки километров.

Они превращаются в недоступные для оптических наблюдений нейтронные звезды. Для нейтронных звезд существует свой предел массы, способной противостоять гравитации.

     А если масса превосходит и этот предел, то гравитация перестает «играться», создавая противодействующие ей самой силы, и превращает бывшую звезду в черную дыру.

      Невидимые остатки звезд, у которых масса сосредоточена в маленьком объеме, обладают огромным градиентом гравитационного поля.

Ускорение свободного падения у белых карликов – порядка тысяч километров в секунду за секунду! У нейтронных звезд – еще гораздо больше.

Они представляют большую опасность для будущих космических кораблей: могут затянуть, а как вырваться? Пока представить это невозможно.

Источник: http://www.spacephys.ru/kak-gasnut-zvezdy

10 удивительных галактических явлений

Астрономы нередко сталкиваются в своих наблюдениях с явлениями, которые не то что сложно объяснить, их просто невозможно описать. Чем дальше мы заглядываем в космос, тем больше таких явлений мы находим. 

Предлагаем ознакомиться с десяткой одних из самых интересных галактических явлений и странностей, собранных за годы кропотливого созерцания космоса.

Галактика Triangulum II

Расположенная недалеко от края Млечного Пути галактика Triangulum II уже успела поразить многих астрономов своими невероятно быстрыми звездами. Наш крошечный галактический сосед содержит рекордно малое их количество — всего около 1000 (в Млечном Пути их, например, 100 миллиардов). Однако в Triangulum II скрывается колоссальная масса.

Ведя наблюдение за этой галактикой, большой телескоп Кека, расположенный на гавайском вулкане Мауна-Кеа, заметил шесть звезд, которые двигаются гораздо быстрее, чем ожидалось.

Дело в том, что галактика настолько темная, что в телескоп были видны только эти шесть звезд. Однако благодаря даже этим звездам исследователи смогли высчитать гравитационные силы Triangulum II и ее общую массу.

Оказалось, что галактика массивнее, чем совокупная масса всех ее звезд.

Ученые обнаружили, что в этой галактике содержится высочайшая среди всех изученных до этого галактик концентрация темной материи. Тем не менее французские астрономы из Страсбургского университета считают, что причиной столь сильной рассеянности звезд и тусклости галактики является воздействие гравитационных сил соседствующих с Triangulum II галактик.

Столь высокая концентрация темной материи в Triangulum II дает ученым прямую возможность попробовать изучить это странное вещество, на долю которого приходится 24 процента всей общей массы Вселенной.

Благодаря тому, что в этой галактике содержится очень мало звезд, она практически не производит гамма-излучения, давая тем самым шанс обнаружить рентгеновские силы от взаимодействия темной материи.

Так как галактика фактически мертва, эти сигналы должны фиксироваться четко, практически без каких-либо искажений от множества космических источников энергии, присутствующих в более «оживленных» областях.

Загадочное галактическое кольцо

Американские и Венгерские астрономы недавно наткнулись в космосе на структуру, которая оказалась настолько огромной, что трудно поверить в ее существование.

Этой структурой оказалось скопление галактик, образовавших своеобразное кольцо, которое простирается почти на 5 миллиардов световых лет.

Этот объект настолько огромен, что на ночном небе в оптическом диапазоне он выглядел бы в 70 раз крупнее полного диска Луны.

Астрономам удалось подсчитать предполагаемый размер этого космического кольца благодаря родственности семи наблюдаемых всплесков гамма-излучения — одного из самых масштабных явлений выброса энергии взрывного характера в космосе. Всплески гамма-излучения, как правило, происходят в момент, когда звезда становится сверхъяркой сверхновой, а затем превращается в черную дыру.

Так как наблюдаемые всплески находились друг от друга практически на одинаковом расстоянии, астрономы предположили, что они являются частью одной космической мегаструктуры. Конечно же, отбрасывать вероятность случайности тоже не стоит.

Существование галактического кольца подобных размеров противоречит нашим космологическим моделям, описывающим предел размера самых крупных объектов во Вселенной, который составляет, согласно этим моделям, около 1,2 миллиарда световых лет.

И даже если это кольцо действительно существует, то почему оно такое большое? Ответа на этот вопрос пока никто не знает. Однако есть предположения, что за создание таких космических объектов невероятного размера так или иначе отвечает все та же загадочная темная материя.

Галактика Tayna

Объединив мощности космических телескопов «Хаббл» и «Спитцер», астрономы обнаружили один из самых удаленных от нас объектов во Вселенной. При этом ученые считают, что этот объект появился спустя всего 400 миллионов лет после Большого взрыва.

То есть он еще и является одним из самых старых объектов во Вселенной. Этим объектом является едва заметная и крайне блеклая галактика, получившая название Tayna, что на южноамериканском диалекте означает «перворожденная».

Читайте также:  Биография роберта вильсона - все о космосе

На данный момент ученые обнаружили 22 подобные «перворожденные» галактики, берущие свое начало вскоре после Большого взрыва.

Для обнаружения галактики Tayna потребовались силы двух лучших космических телескопов человечества и большая помощь со стороны галактического скопления MACS J0416.1-2403, расположенного примерно в четырех миллиардах световых лет от нас.

Обладая массой в квадриллион Солнц, этот галактический кластер притягивает к себе невероятное количество света, создавая гравитационную линзу и позволяя взглянуть на Tayna, которая по сути находится позади него.

Телескоп имени Джеймса Вебба, который собираются отправить в космос в 2018 году, позволит нам лучше разглядеть эту галактику и предоставит гораздо больше деталей об этом представителе первых галактических объектов во Вселенной.

Галактическая нянька

Астрономы до конца не уверены в своих знаниях о том, как же рождаются галактики. Общепринято считать, что всю необходимую материю для своего образования галактики берут из межгалактической среды. Однако есть и другие предположения.

Согласно одному из них, изначальное формирование галактики происходит из плотного скопления темной материи, вокруг которой начинают скапливаться облака из водорода и других газов, притягиваемые гравитационными силами. По другой теории, галактики формируются из материи определенного источника.

Первый вариант слишком долог, чтобы его можно было проверить на основе наблюдаемых данных. За вторым никто никогда и не наблюдал.

По крайней мере до недавнего времени. Исследователи из Калифорнийского технологического института с помощью инструмента Cosmic Web Imager, установленного на телескоп Хейла в обсерватории Паломар, обнаружили протогалактический диск (очень молодую, только образующуюся галактику), расположенный в 10 миллиардах световых лет от нас.

Он состоит из горячего газа, объем которого увеличивается благодаря холодному газу, который молодая галактика получает из нити так называемой Космической паутины, рядом с которой галактика формируется. Ученые считают, что это первое прямое доказательство существования Космической паутины, которая объединяет все во Вселенной.

Благодаря случайному удачному расположению двух квазаров в этой области космоса, часть нити паутины, которая подает газ на новообразующуюся галактику, нагрелась, что позволило ученым определить ее наличие.

«Большой Магелланов беспредел»

Большое Магелланово облако (БМО) и его карликовый спутник Малое Магелланово облако (ММО) являются нашими ближайшими соседними галактиками, расположенными приблизительно в 160 000 и 200 000 световых лет. Являясь наиболее крупными карликовыми галактиками, расположенными рядом с Млечным Путем, их легко можно увидеть в южном полушарии ночного неба.

Ученые отмечают, что с БМО происходит что-то странное. В туманности Тарантул, являющейся частью БМО, астрономы обнаружили настоящий инкубатор звездообразования. Но, как оказалось, звезд здесь образуется гораздо меньше, чем кажется на первый взгляд.

Дело в том, что около 5 процентов из 5900 исследованных больших и очень больших звезд, расположенных в БМО, не принадлежат этой галактике. БМО фактически выкрала их у ММО. К такому выводу ученые пришли после того, как обнаружили, что эти звезды обращаются в другую сторону, по сравнению с остальными.

Более того, химический состав этих звезд совсем не похож на тот, который обычно свойственен звездам БМО. В этих звездах содержится гораздо больше тяжелых элементов, таких как железо и кальций. Ученые считают, что такая плодовитость туманности Тарантул, объясняется как раз тем, что БМО ворует звезды у ММО. Кроме того, БМО не гнушается подъедать и газ у своего космического соседа.

Газ в этом случае разгоняется настолько сильно, что «воспламеняет» остаточные газы между двумя галактиками.

Галактика Геркулес А

В центре галактики Геркулес А (3C 348) расположена гигантская черная дыра с массой 2,5 миллиарда Солнц! Она в 1000 раз массивнее всего Млечного Пути и производит две гигантские струи плазмы, которые затемняют практически всю галактику, в которой они находятся.

Более того, простираясь на 1,5 миллиона световых лет, эти потоки плазмы затемняют собой и другие галактики, в том числе и Млечный Путь, который в диаметре в 15 раз меньше. Находящийся здесь объем энергии очень сложно описать.

Выходная отдача черной дыры в центре в эквиваленте радиоволн в один миллиард раз выше, чем у нашего Солнца.

Этого достаточно, чтобы считать Геркулес А одним из самых ярких когда-либо наблюдавшихся источников радиоволн. Розово-красный луч на изображении выше представляет собой плазму из атомных частиц и магнитных полей, разогнанных до релятивистских скоростей (почти до скорости света). Объемные шаровые скопления по краям, скорее всего, говорят о множестве ранних невероятных по объему выбросов.

К сожалению, все это невидимо для невооруженного взгляда, то есть является лишь представлением художника. Изображение создано на основе оптических данных с камеры Wide Field Camera 3 телескопа «Хаббл», а также наблюдений радиотелескопа Very Large Array (Сверхбольшая Антенная Решетка).

Древние белые карлики Млечного Пути

Наша галактики весьма древняя. Она почти такая же древняя, как сама Вселенная. Наблюдая за центральной перемычкой Млечного Пути, астрономы обнаружили скопление из 70 белых карликов — плотных и компактных звезд с массой Солнца (или даже больше), но при этом не больше размера Земли.

Конечно же, в перемычке находится гораздо больше звезд, однако ученых заинтересовала определенная группа, расположенная в относительной открытости от космической пыли и находящаяся примерно в 25 000 световых лет от Земли.

Сейчас эти звезды являются не чем иным, как астрономическими реликтами, однако, по мнению ученых, именно они могут рассказать нам о том, как появилась наша галактика. Считается, что возраст некоторых белых карликов здесь составляет более 12 миллиардов лет.

Кроме того, ученые думают, что именно эти белые карлики были одними из тех звезд, которые когда-то «засеяли» нашу галактику. С них началась история Млечного Пути.

Миллионы звезд, завершивших свой жизненный цикл, последовали их примеру, разбросав на 100 000 световых лет свою материю.

Невероятно яркая галактика

Космический телескоп WISE аэрокосмического агентства NASA обнаружил самую яркую из когда-либо найденных галактику. Ее яркость эквивалентна яркости более 300 триллионов Солнц.

Фотонам галактики WISE J224607.57-052635.

0, о которой идет речь, пришлось преодолеть 12,5 миллиарда лет, чтобы оставить нам свое сообщение и дать нам представление о том, как выглядела Вселенная фактически на заре своего рождения.

Эта галактика настолько яркая, что сложно даже смотреть на ее полное изображение в представлении художника, которое можно видеть выше. Однако своей яркостью она обязана совсем не звездам. Галактика такая яркая благодаря своей черной дыре. Она настолько массивна, что даже в некоторой степени ставит под сомнение наше понимание физики.

Ученых удивляет, что ранняя Вселенная могла являться пристанищем для таких космических объектов. Обычно черные дыры ограничены в своей «прожорливости», и прошедшего времени не хватило бы для того, чтобы она поглотила всю галактику.

Однако эта черная дыра смогла каким-то образом преодолеть «предел своей прожорливости» несколько раз, пока не достигла той массы, которую она имеет сейчас.

Она «наелась» настолько, что теперь высвобождает (отрыгивает) гигантский объем энергии, который буквально ударяется о находящийся здесь гигантский кокон газа, который в конечном итоге начинает озаряться ослепительной аурой.

Крошечная галактика с гигантской черной дырой

Ультракомпактная карликовая галактика M60-UCD1 может изменить наше понимание черных дыр и представление о карликовых галактиках в целом.

Ее размер составляет всего 300 световых лет, что является всего лишь 0,2 процента размера Млечного Пути. Однако в этой галактике находится черная дыра с массой, эквивалентной 21 миллиону Солнц.

Для сравнения: черная дыра в центре Млечного Пути гораздо крупнее в размерах, но обладает массой всего 4 миллиона Солнц.

До недавнего времени считалось, что размер галактик и размер черных дыр взаимосвязаны между собой. Однако это открытие поставило под сомнение данную модель и предполагает, что размеры этих двух космических объектов могут быть совершенно несоизмеримы. И у ученых есть для этого объяснение.

Дело в том, что M60-UCD1 не всегда была карликовой галактикой. Астрономы из Университета штата Юта (США) считают, что когда-то эта галактика была местом обитания 10 миллиардов звезд. Однако она слишком приблизилась к более крупному галактическому соседу, который фактически ее обокрал.

В результате в галактике осталось всего около 140 миллионов звезд. Это и делает M60-UCD1 в конечном итоге одной из самых маленьких галактик с массивной черной дырой в центре. Однако это же предположение ученых наталкивает и на другие вопросы.

Являются ли карликовые галактики «неудавшимися» крупными или же все они в какой-то момент своей истории стали жертвами своих более крупных соседей?

Галактика EGS8p7

Галактика EGS8p7 возрастом 13,2 миллиона лет настолько древняя, что мы не должны ее видеть. После Большого взрыва Вселенная некоторое время представляла собой горячее скопление из протонов и электронов.

После периода охлаждения частицы соединились в нейтральный водород.

Суть в том, что в этом случае наши телескопы не смогли бы обнаружить ранний свет Вселенной, потому что ему бы в таком случае пришлось пройти множество различных искажений.

После того как появились галактики и другие источники энергии во Вселенной, они реионизировали газ, рассеяли его плотное скопление и открыли дорогу свету. Однако произошло это событие уже около миллиарда лет спустя, поэтому EGS8p7 находится слишком далеко от нас, чтобы мы могли ее видеть.

И все же астрономы каким-то образом отмечают, что смогли уловить линию Лайман-альфа галактики, являющуюся своего рода ее штрихкодом. Она проявляется, когда относительно молодая звезда начинает излучать ультрафиолетовый свет в окружающий ее газ, оставляя после себя тепловую сигнатуру.

Эта сигнатура была обнаружена спектрометром MOSFIRE, установленным в обсерватории Кек на Гавайях.

И все же линия Лайман-альфа галактики EGS8p7 должна была оставаться скрытой ранним непрозрачным нейтральным водородом. Астрономы до конца не уверены в том, как свету EGS8p7 удается пробиться через такую преграду. Есть предположение, что излучение тамошних звезд настолько мощное, что оно реионизировало часть Вселенной гораздо раньше, чем другие галактики.

Бонус: Кольцо Андромеды

Наш ближайший сосед, галактика Андромеда (М31) окружена гигантским кольцом (или ореолом). Сама Андромеда в два раза больше Млечного Пути и простирается на более 200 000 световых лет.

При этом ее ореол занимает пространство еще около 2 миллионов световых лет. Он действует как маяк для астрономов, которые ищут здесь квазары.

Достигнувший научные приборы космического телескопа «Хаббл» ультрафиолетовый свет подал ученым идею того, как вокруг Андромеды могло образоваться такое гигантское кольцо из газа.

Состоящее частично из галактического газа, кольцо является своего рода огромным хранилищем материи для будущих и уже образующихся звезд. Оно богато и тяжелыми элементами, образующимися сверхновыми, находящимися на границах Андромеды и выбрасываемыми за ее пределы. К сожалению, само кольцо невидимо человеческому глазу, однако на ночном небе оно было бы в 100 раз больше диаметра полной Луны.

Источник

Источник: https://interesnosti.com/1234712424384039237/10-udivitelnyh-galakticheskih-yavlenij/

Ссылка на основную публикацию