Звезды или планеты?
С тех пор, как люди впервые взглянули на небо, они всегда разделяли небесные объекты на звезды и планеты. Коричневые карлики бросили вызов такой простой систематизации. Они рождаются из коллапса газового облака, как и звезды, поэтому имеют некоторые общие черты со своими звездными родственниками. Как и у звезд, у них есть магнитные пятна, а некоторые из них даже излучают в радиодиапазоне, как пульсары (см. главу 6). Многие из них достаточно велики, чтобы в начале «коричневого» этапа у них на короткое время включились реакции термоядерного синтеза по переработке оставшегося дейтерия (а у более крупных – и лития тоже). Кроме того, во время гравитационного коллапса при образовании коричневых карликов выделяется тепло. Оба эти процесса приводят к тому, что коричневые карлики хоть и немного, но все-таки излучают в видимом свете, постепенно охлаждаясь. Например, коричневый карлик WISE J085510.83–071442.5, который находится на расстоянии 7 световых лет от Солнца, уже охладился до температуры ниже 0° C.
Такие холодные объекты, в которых не поддерживаются реакции термоядерного синтеза, кажутся очень непохожими на обычные звезды. Но следует ли считать их планетами? Коричневые карлики гораздо массивнее планет, обычно их массы превышают массу Юпитера в десятки раз; известны коричневые карлики с массами от 13 до 70 масс Юпитера. Среди экзопланет с ними могут потягаться только 3–4 %. С другой стороны, большинство коричневых карликов по своему размеру не сильно превышают диаметр Юпитера. У них есть атмосферы, которые по своему составу похожи на атмосферы газовых гигантов: токсичные смеси окиси углерода, сероводорода и воды; или метана и аммиака.
И на них бывает разная погода. Ученые давно подозревали, что над коричневыми карликами сгущаются облака, потому что их внутреннее тепло заставляет входящие в атмосферу газы подниматься, а затем конденсироваться, как это происходит в атмосферах планет в дальних уголках нашей Солнечной системы. Недавно были найдены подтверждения тому, что погода на коричневых карликах меняется со временем. Если следить в телескоп за коричневым карликом в течение нескольких месяцев, можно заметить, как меняется его инфракрасное излучение под влиянием бурь и ураганов.
Изучая химический состав звезд, астрономы узнали, что атмосферы горячих коричневых карликов содержат силикаты и железо в газообразном состоянии, которые при подъеме и охлаждении в конечном итоге конденсируются во влагу. Представьте себе, что вы стоите под дождем из расплавленного железа, а над вами клубятся облака из горячих песчинок – сейчас пойдет силикатный снег. Очень интересно, что на некоторых коричневых карликах могут быть погодные условия, очень похожие на нашу собственную планету – и даже облака из водяного пара.
Но самое забавное, что у коричневых карликов могут быть планеты. В 2013 году группа астрономов обнаружила газовый гигант, вращающийся вокруг коричневого карлика. Если в будущем мы найдем вокруг коричневых карликов еще планеты, вероятно, они окажутся маленькими и скалистыми, так как вокруг молодых коричневых карликов меньше вещества для образования планет, чем у более массивных звезд. И в принципе, на планете у коричневого карлика может возникнуть жизнь.
Можно сказать, что коричневые карлики повзрослели и «возмужали». Наверное, мы должны покончить с попытками причислить их к семействам планет или звезд и начать рассматривать их как особый класс астрономических объектов.
Рис. 5.2. У коричневых карликов много общего с газовыми гигантами, такими как Юпитер, включая размер и температуру. Это означает, что, изучая атмосферы коричневых карликов, можно найти ключ к разгадке погоды на экзопланетах.
Серийный подрывник
Во Вселенной множество странных объектов, но Эта Киля (Eta Carinae) перещеголяет многих. В 1843 году она на некоторое время стала второй по яркости звездой на небе – вспыхнула как сверхновая, но каким-то образом сумела выжить после взрыва. А недавно мы нашли доказательства, что она и в более далеком прошлом вспыхивала подобным образом: в 1550 и 1250 годах н. э.
Находясь на расстоянии 7500 световых лет от нас, в созвездии Киля, этот объект представляет собой двойную систему из двух массивных звезд. Они вращаются вокруг общего центра масс по тесной орбите с периодом 5,5 года. Совместная светимость обеих звезд превышает светимость 5 миллионов звезд солнечного типа.
Масса «маленькой» звезды в этой паре всего в 30–50 раз превышает массу Солнца, в то время как ее спутник – настоящий исполин с массой от 100 до 150 масс Солнца. Такая звезда в буквальном смысле слова разрывается на части: давление вылетающих из нее фотонов выносит внешние слои звезды прочь.
В 2016 году на основании снимков космического телескопа «Хаббл» двухлетней давности ученым удалось восстановить бурное прошлое Эты Киля. Меган Киминки и ее коллеги из Аризонского университета в Тусоне создали фильм, в котором видно, как в прошлом от Эты Киля отделилось более 800 газовых пузырей.
Скорость некоторых облаков газа достигала 3 миллионов км/ч. Нитевидные газовые облака двигаются без ускорения, а это позволяет оценить, когда они были выпущены из системы. Ученые предполагают, что около 1250 года н. э. в системе Эта Киля произошел мощный взрыв, и около 1550 года н. э. – немного более слабый. Причиной некоторых очень далеко улетевших сгустков газа могли быть события, наблюдавшиеся в 1045 и 900 годах н. э., хотя не исключено, что они вылетели с высокими скоростями после взрыва, который наблюдался в XIII веке.
Причина взрывов Эты Киля до сих пор не ясна. Возможно, спутник время от времени взаимодействует с внешними слоями большой звезды, заглатывая новое вещество, что приводит к очередному ядерному взрыву. Возможно, нам повезет, и мы увидим, как этот неустойчивый гигант снова взорвется.
Сталкиваются ли звезды?
Космос огромен и практически пуст. Но, несмотря на это, звезды иногда сталкиваются. По-видимому, мы стали свидетелями одного такого столкновения. В феврале 2002 года ранее ничем не примечательная звезда под названием V838 Единорога (V838 Monocerotis), находящаяся на расстоянии около 20 000 световых лет, на короткое время достигла светимости в миллион раз большей, чем наше Солнце. То же наблюдалось в следующем месяце – и затем в апреле.
Вначале предположили, что это так называемая «новая» звезда – белый карлик, заимствующий у своего спутника вещество до тех пор, пока его не скопится достаточно для возбуждения термоядерного взрыва на поверхности звезды. Но обычно взрывы на новых звездах происходят по-другому, новые не вспыхивают три раза подряд через короткое время, чтобы потом затихнуть. В одной из гипотез даже предположили, что это «крик отчаяния» при столкновении двух звезд. Но с таким же успехом происхождение вспышек можно объяснить другим редким явлением: термоядерным возгоранием в конце жизни гигантской звезды. Не исключен и вариант поглощения звездой гигантских планет. В любом случае, произошло странное и красивое явление – отраженная от окрестной пыли тройная вспышка света окружила объект быстро меняющимися светящимися оболочками.
Что мы знаем о самой большой звезде?
В настоящий момент главный претендент на роль самой большой звезды – UY Щита (UY Scuti). Этот красный сверхгигант находится на расстоянии 10 000 световых лет от нас. По оценкам, его диаметр в 1700 раз превышает диаметр Солнца. Если бы внезапно он очутился в нашей Солнечной системе и заменил Солнце, орбита Юпитера пролегала бы глубоко под поверхностью этого гипергиганта. Но это не значит, что Юпитеру грозили бы разрушительные последствия – внешние слои красного сверхгиганта настолько разрежены, что у нас на Земле они могли бы сойти за идеальный вакуум.
