Мир астрономии. Рассказы о Вселенной, звездах и галактиках
Шрифт:
Вообще ведь очень ярких звезд не так много, а звезд такого типа, как объект R 136а1, и того меньше. Известная на сегодняшний день максимальная концентрация ярких звезд — 4 звезды в объеме с линейным размером около 10 световых лет. А в случае с R 136а1 размеры намного меньше, а звезд больше. Так что в этом варианте трудности достаточно велики. Но они становятся еще больше, если предположить, что R 136а1 — отдельная самостоятельная звезда.
Еще примерно 60 лет назад английский астроном А. Эддингтон установил, что звезда определенной светимости не может иметь массу меньше некоторого определенного предела и оставаться при этом в равновесии. С другой стороны, сравнительно недавно Ф. Кан из Манчестерского университета показал, что существует верхний предел массы звезд, образующихся из газопылевых облаков. В работе Кана этот
Как и многие другие оценки, используемые в астрофизике, оценки Кана сильно зависят от заложенных в исходные данные параметров. При небольшом изменении параметров можно в принципе «получить» протозвезду с массой около 100 масс Солнца. Но эти расчеты, как и многие другие, не учитывают всех возможных факторов.
Для объяснения феномена туманности Тарантул привлекаются волнующие воображение процессы, как слипание звезд, находящихся в малом объеме пространства, и, конечно же, наличие черной дыры в этой туманности. Теоретики буквально спасают современную астрономию. Действительно, что было бы без черных дыр гравитонов, гравитино, массивных нейтрино, магнитных монополей? Число необъяснимых явлений в нашем мире было бы просто-напросто устрашающим, а так, всегда имея «в запасе» черную дыру или еще какой-либо экзотический объект, можно без труда объяснить самые сложные вещи.
Исследование галактик вносит вклад не только в космологию, но и в вопросы звездной эволюции. Объекты, подобные туманности Тарантул, нельзя считать уникальными. Так в галактике М 101 есть несколько туманностей, каждая из которых светит в пять раз сильнее, чем туманность Тарантул, причем светимость одной из них в 11 раз превышает светимость Тарантула.
Проявление активности в других галактиках принимает не менее впечатляющие формы, чем в Большом Магеллановом Облаке. В последнее время наблюдения с помощью радиотелескопов обнаружили новое удивительное явление, получившее название «космических выбросов». «Выброс» представляет собой довольно узкий поток плазмы из центра Галактики. Обнаруживается выброс по испускаемому им радиоизлучению, протяженность его достигает иногда миллионов световых лет.
Вообще говоря, выбросы были известны астрономам достаточно давно — в начале нынешнего столетия. Естественно, наблюдения можно было тогда проводить только в оптическом диапазоне электромагнитных волн. Но лишь с введением в строй радиоастрономических обсерваторий и радиоинтерферометров было принципиально улучшено разрешение, что дало возможность изучать детали и структуру как самих выбросов, так и их источников. Действительно, разрешение, которое сейчас можно получить в радиодиапазоне, достигает тысячной доли секунды. Это соответствует поперечнику двадцатикопеечной монеты, рассматриваемой с расстояния около 4 тысяч километров. Ученые сегодня знают много примеров космических струй, но реальные механизмы, приводящие к образованию выбросов, неизвестны.
В южной части неба нашего северного полушария радиоастрономы давно изучают оптическую галактику NGC 5128, с которой связан Центавр — один из сильнейших радиоисточников на небе. Размеры этого радиоисточника огромны — около 3 миллионов световых лет. Если бы мы могли увидеть этот источник на небе, он выглядел бы как объект в 20 раз больше Луны.
Так вот, вещество, образующее эту гигантскую радиообласть, исторгается из центра галактики, словно струя из шланга. Интересно то, что струя односторонняя. Хотя природа любит симметрию, наблюдается несколько случаев односторонних выбросов из ядра. Причина подобной асимметрии неизвестна, однако попытки объяснения подобного явления существуют. Мы не будем сейчас о них говорить. Остановимся вкратце на вопросах о причинах высокой галактической активности.
Эллиптическая галактика NGC 5128.
Энергия радиообластей, окружающих активные галактики, может достигнуть 1060 эрг. Чтобы получить такую величину, надо было бы превратить в энергию массу 10 миллионов звезд. Что касается конкретного случая активности NGC 5128, то здесь можно
Но что же происходит в самом источнике, какой механизм может обусловить возникновение огромных выбросов?
Читатель, по-видимому, уже догадался, что и здесь дело не может обойтись без черной дыры, расположенной в центре оптической галактики. Если принять, что КПД источника по превращению массы в энергию равен 10 процентам, то для обеспечения деятельности источника достаточно превращать в энергию 1/10 массы Солнца в год. Топливом для источника могут служить газовые облака, падающие на ядро. Нельзя исключить того, что источник разрывает звезды, которые расположены вблизи ядра галактики, и «заглатывает» их.
Здесь очень важными являются принятые цифры величины коэффициента полезного действия источника, 10-процентный коэффициент полезного действия по превращению массы в энергию никак не может быть обеспечен термоядерными реакциями, эффективность которых менее 1 процента. Кроме того, термоядерные реакции сопровождаются тепловым излучением. Однако данные наблюдений свидетельствуют о том, что Центавр генерирует нетепловое синхротронное излучение.
Итак, объяснить активность ядра NGC 5128 простыми аргументами не удается. Поэтому в качестве возможного источника рассматривается вращающаяся черная дыра с массой порядка миллиарда солнечных масс. Такая дыра могла бы объяснить многие особенности возникновения космических выбросов. Ведь вокруг черной дыры образуется так называемый аккреционный диск. Он может иметь форму бублика, в середине которого находится черная дыра. Тогда часть падающего газа, проходя близко от черной дыры, будет выброшена вдоль оси ее вращения давлением излучения, идущего с внутренней поверхности аккреционного диска. Таким образом диск будет разгонять частицы и образовывать пучок материи.
Не следует думать, что лишь центр галактики NGC 5128 представляет специальный интерес для астрономии. Это не так. Не меньше загадок содержит центр нашей собственной Галактики, о которой, кстати говоря, мы почти совсем не упоминали.
Наша Галактика
Гигантская спиральная система, называемая Млечным Путем, входит в Местную систему и является одной из самых больших галактик системы. Вторая крупная галактика — знаменитая туманность Андромеды (Галактика М31 по каталогу Ш. Месье, или по новой классификации NGC 224). Первые представления о Млечном Пути как об отдельной звездной системе сложились в результате выдающейся работы Гершеля, но лишь в 20-х годах нашего века, когда выяснилось, что существуют другие гигантские звездные системы, находящиеся на огромных расстояниях от Млечного Пути, стала окончательно очевидна обособленность нашей Галактики, стал ясен факт, что Галактика — лишь один из бесчисленного количества окружающих нас звездных миров. Вскоре после этого, в 1924–1926 годах обнаружили вращение Галактики, а в 1944-м два типа звездных населений в Галактике. Что это значит?
Звезды отличаются не только по массе и светимости, но и по возрасту. Наиболее старые звезды обеднены тяжелыми элементами. Молодые же по сравнению со старыми обогащены элементами тяжелее гелия. Так вот, оказалось, что звезды, расположенные в плоскости диска Галактики, сравнительно молоды; к их числу от носится наше Солнце.
Кстати, Солнце и Солнечная система расположены не просто в диске, а вблизи плоскости симметрии диска. Существующие оценки показывают, что расстояние между Солнцем и этой плоскостью не превышает 10 парсек, а расстояние до центра Галактики составляет около 10 килопарсек. Звезды же, принадлежащие гало, имеют более солидный возраст, и содержат гораздо меньше тяжелых элементов. Галактическое гало (сферическая часть Галактики) образовано шаровыми скоплениями — компактными группами, содержащими сотни тысяч звезд.