Вселенная с нуля. От Большого взрыва до абсолютной пустоты: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Эта двойная система с черной дырой находится в нашей Галактике, в направлении южного созвездия Мухи, вблизи галактической плоскости. Черная дыра имеет довольно большую массу – семь масс Солнца. Силой своей гравитации она периодически срывает верхние оболочки карликовой звезды-компаньона и поглощает их.

Как часто случается в подобных двойных системах, перенос массы между звездами происходит не равномерно, а импульсами. Черная дыра окружает себя аккреционным диском, раскаленный внутренний край которого испускает мощное рентгеновское и гамма-излучение. Через восемнадцать тысяч лет оно достигает Земли. В 1991 году французский гамма-телескоп Sigma на борту российской космической обсерватории «Гранат» зарегистрировал в созвездии Мухи новый источник, интенсивность которого быстро росла. Вскоре он стал самым ярким объектом на небе в спектральных диапазонах от ультрафиолетовых до гамма-лучей. Затем его блеск постепенно начал спадать, пока не стал ниже порога чувствительности приемника.

В течение всей активной фазы излучение нового источника изменялось в точности, как у «новых звезд», знакомых еще астрономам древности. Астрономы прошлого думали, что и правда видят рождение новых звезд, когда яркие светила иногда зажигались на небе там, где прежде, казалось, ничего не было. И так как ученые в старину говорили на латинском языке, они назвали это явление stella nova – «новая звезда». Сейчас истинная природа Новых установлена – это давно уже родившиеся звезды, которые внезапно в десятки тысяч раз увеличивают свой блеск, а потом вновь возвращаются к первоначальному уровню светимости.

По аналогии с классическим термином Nova в январе 1991 года итальянский астрофизик Андреа Голдвин назвал источник гамма-излучения, зарегистрированный им с помощью гамма-телескопа Sigma, «Новой Мухой». Бурная активность двойной системы с черной дырой в созвездии Мухи проявилась мощным всплеском в гамма-диапазоне, в спектральной линии аннигиляции позитронов. В случае Новой Мухи позитроны, возможно, образовались при характерном для двойных систем с черной дырой выбросе потока частиц на околосветовых скоростях.

☛ СМ. ТАКЖЕ

Пир черной дыры (7 миллионов лет назад)

Быстрее света? (–33 900)

Будущая сверхновая (–14 тысяч)

Радиус Шварцшильда (1916)

– 14 тысяч

Будущая сверхновая

На расстоянии в шестнадцать тысяч световых лет от Земли массивный белый карлик в двойной системе перетащил к себе всю атмосферу звезды-компаньона. Вещество, скопившееся на поверхности белого карлика, сжалось и нагрелось до такой степени, что в нем начались термоядерные реакции, сопровождавшиеся взрывными выбросами раскаленного газа. Светимость звезды возросла в двести пятьдесят раз, и шестнадцать тысяч лет спустя, в ноябре 2000 года, астрономы заметили в созвездии Кормы появление Новой звезды, названной ими «Новая Кормы».

Древнегреческие астрономы с Птолемеем во главе выделяли на небосводе огромное созвездие, в котором им чудились контуры корабля аргонавтов – на нем отправился на поиски золотого руна Ясон. В начале 1750-х годов аббат Никола-Луи де Лакайль, член Французской академии, надолго отправился в южное полушарие, чтобы изучить малознакомое тогда европейцам южное небо. Он решил, что созвездие Корабль Арго слишком велико, и решил разделить его на три поменьше. В одном из этих новых созвездий, Корме, и появилась Новая 2000 года.

«Виновником» вспышки оказался массивный белый карлик, конечная стадия эволюции звезды массой в несколько солнечных. Вещество белых карликов – сверхплотная смесь электронов и атомных ядер углерода и кислорода. Умирающие звезды из последних сил сопротивляются неизбежному схлопыванию – коллапсу. В их недрах действует так называемое давление Ферми, которое описывается законами квантовой механики: в системе одинаковых микрочастиц (таких, как электроны) две частицы не могут находиться в одном и том же квантовом состоянии. Согласно этому запрещающему принципу, сообщество электронов, в котором уже заняты все возможные квантовые состояния, не оставляет ни малейшей возможности присоединения для новой частицы. Именно этим и объясняется длительное состояние равновесия белого карлика и его сопротивление коллапсу.

Однако масса белого карлика в созвездии Кормы уже близка к пределу, за которым давление Ферми больше не сможет поддерживать равновесие звезды. Малейший приток вещества может спровоцировать общую термоядерную реакцию с последующим взрывом. Тогда на небе появится термоядерная сверхновая со светимостью во много тысяч раз выше светимости нынешней Новой. Таким образом, Новая Кормы – лишь провозвестница будущей космической катастрофы.

☛ СМ. ТАКЖЕ

Новая звезда в системе с черной дырой (–16 тысяч)

– 5500

Извержение на Эта Киля

В XVIII веке Николя-Луи де Лакайль изменил карту неба: созвездие Корабля Арго казалось ему слишком обширным. На его месте он выделил три участка неба поменьше и дал им названия разных частей старинного корабля. Так появилось три новых созвездия: Парусов, Кормы и Киля. В последнем из них на расстоянии в семь тысяч пятьсот световых лет от Солнца находится одна из самых массивных звезд Млечного Пути: Эта Киля.

Она в сто раз массивнее и в пять миллионов раз ярче Солнца. Эта Киля вращается вокруг своей оси со скоростью, близкой к предельной: еще чуть-чуть быстрее – и центробежные силы просто разорвут ее на части. От вращения звезда сплющивается и ее полюса приближаются к ядру, в котором происходят термоядерные реакции и выделяется мощное излучение. Волны сжатия приводят к росту давления на приполярные слои, в которых то и дело случаются разрывы – и вот оно, извержение!

Огромные массы раскаленного газа, вырывающиеся из приполярных областей звезды, резко увеличивают светимость звезды. Такая вспышка была зарегистрирована на Земле в 1840-х годах. Прежде Эта Киля считалась всего седьмой по яркости звездой в своем созвездии (потому она и называлась «этой» седьмой по порядку буквой в греческом алфавите). Но после извержения Эта Киля стала второй по яркости звездой неба после Сириуса! Затем ее поведение стало совершенно непредсказуемым: к концу 1860-х она стала почти невидимой, но вновь засияла в 1990-х. На основе этих признаков – крайней неустойчивости, резких колебаний блеска – можно заключить, что звезда находится на последней стадии своей эволюции.

В самом ближайшем будущем Эта Киля может превратиться в гиперновую – коллапсировать – и взорваться с невероятной силой и огромной яркостью. За взрывом, вероятно, последуют длительные гамма-всплески. Если это действительно произойдет и мощные потоки излучения взорвавшейся Эты Киля достигнут Земли, это может привести к апокалиптической катастрофе: наша несчастная планета получит энергетический удар, сравнимый по силе с миллионами атомных бомб. Он вызовет разрушительные ударные волны, способные проникнуть вглубь атмосферы, зажечь гигантские пожары, спровоцировать мощнейшие бури…

☛ СМ. ТАКЖЕ

Катастрофическая смерть первой звезды (13,2 миллиарда лет назад)

Гамма-всплеск, видимый невооруженным глазом (7,7 миллиарда лет назад)

Взрыв сверхновой (1054)

– 4500

Еще одна Сверхновая

На расстоянии в шесть тысяч пятьсот световых лет от Земли в созвездии Тельца в результате коллапса – схлопывания ядра звезды массой в десять Солнц – образовалось сверхплотное тело. Оно состояло в основном из нейтронов, объединенных сильным взаимодействием в нечто вроде гигантского атомного ядра. Остальная же часть вещества звезды была грандиозным взрывом выброшена в окружающее пространство.

При выбросе раскаленной материи светимость звезды выросла в несколько миллиарда раз. Такие взрывающиеся звезды называются сверхновыми. На Земле увидели яркую вспышку на небе в 1054 году – поэтому теперь эта сверхновая обозначается SN 1054. Выброшенное при взрыве вещество образовало в межзвездном пространстве быстро разлетающуюся вытянутую туманность с нечеткими контурами – остаток сверхновой, который и сейчас продолжает расширяться со скоростью в тысячу пятьсот километров в секунду.

Британский врач и астроном Джон Бевис открыл эту туманность в 1731 году. А в 1758-м французский астроном Шарль Мессье, изучая небо в ожидании кометы, возврат которой Эдмунд Галлей предсказал еще в 1705-м, независимо переоткрыл ее. В 1844 году Уильям Парсонс, третий граф Росс, богатый ирландский астроном, наблюдал ее в свой 90-сантиметровый телескоп, установленный в его замке Бирр в центральной Ирландии. Очертания туманности, которые он зарисовал при наблюдениях, слегка напоминали краба, поэтому туманность и получила название Крабовидной.

В отличие от множества других космических объектов, свечение которых (тепловое излучение) зависит в первую очередь от их температуры, излучение Крабовидной туманности имеет другую природу: его испускают высокоэнергетические электроны в сверхсильном магнитном поле оставшейся после взрыва SN 1054 нейтронной звезды – пульсара. Под воздействием этого магнитного поля заряженные частицы в туманности движутся по искривленным траекториям, из-за чего и возникает так называемое синхротронное излучение. Оно имеет ту же природу, что и свечение, которое наблюдали в 1947 году специалисты компании General Electric, проводившие эксперименты на ускорителе электронов – синхротроне.