Удивительная астрономия - Дмитрий Брашнов

В лучах «железной» звезды

«Железные» звезды были открыты, что называется, «на кончике пера». Так говорят в тех случаях, когда какое-то природное явление сначала предсказывают и только потом обнаруживают в ходе космических исследований. Существование таких объектов предсказал в 1931 году выдающийся отечественный физик Лев Ландау (1908–1968), а затем его гипотезу развил академик Виталий Гинзбург (1916–2009).

Эти ученые вычислили, какие превращения станет претерпевать сверхмассивная звезда, если начнет сжиматься под действием собственной тяжести. Звездное вещество сожмется в настолько тесный и плотный комок, что в его сердцевине атомы переродятся в «кашицу» из тяжелых частиц – нейтронов. Поэтому в солидных научных трудах «железную звезду» называют также «нейтронной».

Понадобилось 30 лет, чтобы астрономы смогли обнаружить нейтронные звезды и лучше изучить их природу. Английская студентка Джоселин Белл в 1967 году проводила изучение радиосигналов, которые испускает центр Галактики, и обнаружила среди них нечто, похожее на радиопередачу инопланетной цивилизации. Сигнал представлял собой череду импульсов, повторяющихся с интервалом в 1300 миллисекунд, словно где-то глубоко в космосе работал мощный радиомаяк. Неужели с Землей пытаются связаться братья по разуму? Объекту присвоили номер LGM1 (от английского Little Green Men № 1 – «объект № 1 маленьких зеленых человечков»).

Дальнейшие исследования показали, что инопланетяне тут совершенно ни при чем. Сигнал имел природное происхождение, его испускал некий неизвестный астрономам темный объект, который решено было назвать пульсаром , то есть пульсирующей звездой. Тогда-то и обнаружилось, что пульсары представляют собой нейтронные звезды Ландау – Гинзбурга.

Откуда берутся в космосе пульсары? Пока в недрах нормальной звезды протекают термоядерные реакции, светило буквально распирает поток лучистой энергии: звезда испускает в мировое пространство свет, тепло и массу частиц. Но рано или поздно запасы водорода и гелия в ядре заканчиваются, и синтез начинает затухать. Звезда выделяет все меньше энергии, так что ее газовые оболочки уже ничто не распирает изнутри. Звездное вещество резко сжимается, вызывая грандиозный космический взрыв. Вспышка от этого взрыва настолько сильна, что затмевает собой свечение целой Галактики. Нередко после такого взрыва остается газовая туманность.

Это неудивительно, если учесть, что масса нейтронной звезды равна солнечной или превышает ее (не более чем в 2 раза), но вот размеры пульсара составляют лишь 20–30 км в поперечнике – вот до какой степени сжато вещество в этой звезде.

Снаружи пульсар покрыт толстой, двухкилометровой корой, которая состоит в основном из железа и никеля. Поэтому пульсар можно смело назвать «железной» звездой. Впрочем, поверхность объекта неоднородна, на ней имеются участки с разными свойствами, в том числе излучающее «оконце». Это небольшое пятно, которое интенсивно шлет радиосигнал или другие лучи во Вселенную. Поскольку пульсар вращается вокруг своей оси с безумной скоростью (1 оборот в секунду или даже доли секунды), то вращается и пятно. В результате астрономы на Земле улавливают импульсы с интервалом, который как раз и равен периоду вращения. Если звезда крутится со скоростью 1 об/с, то и радиосигнал будет поступать к нам с интервалами в 1 секунду.

Строение нейтронной звезды

Железную кору нейтронной звезды время от времени ломают «звездотрясения», вызванные какими-то загадочными процессами внутри объекта. Что творится там, под слоем металла, трудно сказать. Скорее всего, между корой и ядром из нейтронной кашицы лежат три «съедобных» слоя: «швейцарский сыр», «лазанья» и «спагетти». На самом деле, конечно, звезда – это не холодильник. И речь идет не о продуктах, а о тех изменениях, которые происходят с атомами вещества в глубоких слоях пульсара. В «сырном» слое атомы пока еще нормальные, шарообразные. В слое «лазаньи» они сплющены. В слое «спагетти» – вытянуты в ниточку.

Еще в 1054 году китайские астрономы заметили и записали в летописях появление на небе новой звезды, настолько яркой, что ее несколько дней подряд можно было видеть средь бела дня. Такие звезды называют сверхновыми . На самом деле перед нами не рождение нового светила, а гибель старого в виде грандиозного вселенского взрыва. Сверхновая, открытая китайцами, была вспышкой от такого взрыва в созвездии Тельца, который привел к образованию на месте звезды огромной туманности в 5000 световых лет от Земли. Эту газовую туманность из-за ее причудливой формы назвали «Крабовидной». В 1969 году стало ясно, что в центре туманности находится сжатый остаток погибшей звезды – пульсар PSR 0531+21.

Спустя всего год после открытия нейтронной звезды ученые заметили, что импульсы от нее поступают на Землю неравномерно, словно нечто встает на пути лучей, не пускает их к нам. Постепенно стала вырисовываться странная картина. Получалось так, что вокруг пульсара обращается некое невидимое с Земли тело, которое делает полный оборот на орбите за 11 дней. И поэтому на одиннадцатый день эта планета заслоняет собой источник излучения.

В существование планет вокруг пульсаров долго не верили. Разве может планета пережить такую катастрофу, как взрыв сверхновой? Однако подозрения отпали, когда в начале 1990-х годов удалось доказать наличие у пульсара PSR 1257+12 трех планет. Две из них по массе в 3 раза тяжелее Земли, а масса третьей близка к массе Луны. Нейтронная звезда лежит на расстоянии 1600 световых лет от Земли в созвездии Девы. Пульсар вращается вокруг своей оси со скоростью 1557 миллисекунд. Судя по слабому магнитному полю, возраст пульсара составляет 300 миллионов лет, то есть он родился после взрыва сверхновой, который произошел в эпоху появления на Земле первых ящеров....

Природа спутника нейтронной звезды в Крабовидной туманности до сих пор не установлена. Астрономы подозревают, что здесь никаких планет на самом деле нет, а перебои в импульсах происходят из-за сотрясений железной коры пульсара.

Впоследствии астрономы нашли в Галактике еще один пульсар (PSR B1620-26 в Скорпионе), определенно обладающий планетой. Разумеется, такие планеты погружены в вечную непроглядную тьму, отчего существование здесь живых существ исключено. Жизни требуется свет. Исключений на нашей родной Земле крайне мало, но и они лишь подтверждают правило.

Наиболее яркий пример – глубоководные «курильщики». Океанское дно во многом подобно суше, поскольку тоже покрыто горами и в том числе вулканами. В зоне подводных вулканов находятся горячие источники, которые выбрасывают из земных недр серные растворы. Сера и прочие вещества из горячих растворов служат пищей для бактерий, а сами микробы в свой черед становятся дежурным блюдом для других существ – червей, двустворок, погонофор, которые служат пищей рыбам, осьминогам, крабам.

Глубоководные «курильщики» и их розовые сады

Сообщества животных возле глубоководных «курильщиков», названные «розовыми садами», замкнуты, т. е. почти не зависят от окружающего мира. Местные обитатели свободно обходятся без солнечного света, поскольку бактериям не нужен фотосинтез для питания. Тепло в достаточном количестве поступает из вулканического очага. Строго говоря, подземное тепло даже избыточно, оно нагревает окружающую воду до +300 °C. Добавим сюда чудовищное давление, царящее в океанских глубинах. И вот, казалось бы, перед нами изумительный образец сообщества видов, которое может встречаться на планетах с самыми суровыми условиями. Однако остается вопрос, откуда здесь взялись все эти виды – черви, крабы, рыбы? Это изменившиеся, приспособившиеся к новым условиям потомки видов, которые когда-то населяли теплое, приветливое мелководье морей. Таким образом, история розовых садов восходит к прогретым солнечными лучами пастбищам водорослей и коралловым рифам, где условия для проживания весьма благоприятны. Есть и другая причина сомневаться в обитаемости подобных планет. Ранее упоминалось, что нейтронная звезда испускает мощный поток лучей. Этот поток смертоносен. И если он фиксируется землянами с расстояния в тысячи световых лет, то нетрудно вообразить, какие опустошительные последствия он вызывает на поверхности планет, которые обращаются вокруг пульсара. Под таким лучевым «хлыстом» должны крошиться скалы, не говоря уже о гибели живых организмов. Так что планеты в системе пульсара крайне опасны для всего живого, и будущие космические путешественники будут обязаны избегать посадки на их поверхность.

Царство коричневого карлика

Самые легкие звезды в Галактике относятся к красным карликам. Они весят в 10 раз меньше Солнца. Однако ни один астроном не сомневается, что красный карлик – это все-таки звезда, пусть и худосочная. В середине 1990-х годов на небе были замечены загадочные «черные призраки», обладавшие значительными размерами и внушительной силой притяжения. Чтобы развить такую силу, требовалось иметь массу в десятки раз больше массы Юпитера, но в то же время в сто раз меньше массы Солнца. Что же это? Планеты или звезды?