Содержание
сколько из видимых на небе звёзд на самом деле существует? / Хабр
Анимация вспыхнувшей в XVII веке сверхновой в созвездии Кассиопеи
Глядя на Вселенную, мы принимаем как должное, что то, что мы видим, существует на самом деле прямо сейчас. Но на самом деле это не совсем так. При общении с астронавтами миссий «Аполлон» были задержки, поскольку свету требовалось чуть более двух секунд, чтобы дойти до них и обратно. Роверы на Марсе вынуждены действовать самостоятельно, поскольку задержки в несколько минут слишком велики для того, чтобы люди вручную меняли направление их движения. А если выйти за пределы Солнечной системы, то расстояния до звёзд будут измеряться световыми годами, что означает, что когда мы видим удалённый объект, мы смотрим в прошлое. А откуда мы знаем, что то, что мы видим, совпадает с тем, что там есть? Один из читателей хочет узнать:
Сколько из наблюдаемых нами с Земли звёзд реально существуют? Поскольку свет от многих из них прошёл до нас сотни, тысячи и даже миллионы световых лет, не существует ли возможности, что многие из видимых нами звёзд уже отгорели или взорвались сотни или тысячи лет назад, и свет этих событий (или его отсутствие) просто не успел до нас дойти?
Ответ очень сильно зависит от того, насколько далеко вы готовы заглянуть.
Такое калифорнийское небо, которое в идеальных условиях можно увидеть невооружённым глазом
Невооружённым взглядом в идеальных условиях – полная темнота, никакого светового загрязнения, облаков, луны, полный обзор всего неба – человек способен рассмотреть чуть более чем 9000 звёзд. Все эти звёзды находятся в нашей галактике, так что ни одна из них не расположена в миллионах световых лет от нас. Но некоторые находятся в сотнях световых лет. Денеб, одна из ярчайших звёзд на небе (и вершина Летнего Треугольника) находится в 2600 световых годах от нас, а самая далёкая звезда, различаемая глазом — V762 Cas – находится в 16 000 световых годах от нас.
Летний треугольник, Денеб виден в левой части
Но большая часть видимых звёзд находится всего в нескольких сотнях световых лет от нас, или даже меньше. И хотя смерть звёзд представляется нам внезапной, на самом деле жизненный цикл звёзд таков, что звезда на пути к умиранию проходит несколько важных фаз.
Конкретно, звезда:
• должна увеличиться до красного гиганта и начать сжигать гелий,
• должна сжечь гелий в ядре и начать синтез углерода,
• сжечь углерод и начать синтез кислорода и более тяжёлых элементов, вплоть до того, как из кремния получится железо, никель и кобальт,
• и только тогда, когда в ядре заканчивается топливо для синтеза, ядро резко сжимается и происходит взрыв сверхновой.
Лишь малая часть звёзд – порядка одной из нескольких сотен – достаточно массивны, чтобы умереть внезапно. Остальные сбрасывают внешние слои и сжимаются до белого карлика за десятки тысяч лет.
Но массивные звёзды непропорционально ярки, поэтому велика вероятность, что увидим мы именно их! И хотя глазом можно увидеть всего около 9000 звёзд, на кандидатуру следующей сверхновой в нашей галактике могут претендовать десятки звёзд. Очень сложно, глядя на одиночную звезду, понять, на каком жизненном этапе она находится, и как скоро она станет сверхновой. Такая звезда, как Эта Киля или Бетельгейзе уже могла взорваться и закончить свою жизнь – или же может продолжать светить ещё сотни и тысячи лет, сжигая топливо.
Не существует сигнала типа «она сейчас рванёт», а в случае с Этой Киля недавний выброс (массовый выброс огромного количества вещества) в XIX веке мог задержать её взрыв в виде сверхновой на время, превышающее отрезок существования человека.
Туманность Гомункул, окружающая гигантскую звезду Эта Киля, находящуюся в 7000 световых годах от нас в нашем Млечном пути
В среднем звезда, которой суждено стать сверхновой, остаётся в такой неопределённой, гигантской фазе жизни, от одного до десяти миллионов лет. Хотя существует множество теорий по поводу признаков, предшествующих превращению звезды в сверхновую, на самом деле последняя из наблюдаемых нами в нашей галактике сверхновых взорвалась более 4000 лет назад, самые новые из открытых останков были обнаружены более 100 лет назад, а по поводу звезды, взорвавшейся в 1987 году в галактике-спутнике известно очень мало. Это был самый близкий взрыв сверхновой из наблюдавшихся человечеством с 1604 года.
Остатки сверхновой 1987а, расположенные в Большом Магеллановом облаке, в 165 000 световых лет от нас
Учитывая, что типичный кандидат на сверхновую, видимый невооружённым глазом, в среднем располагается где-то в 4000 световых годах от нас, а во всём небе таких звёзд наберётся штук 25, то существует шанс от 1% до 10%, что одной из видимых нами звёзд уже нет.
Не такая уж большая вероятность.
А что насчёт обратного процесса? Что насчёт возникающих звёзд? Нам кажется, что существует какой-то волшебный момент, в который нечто просто начинает проводить синтез протонов в ядре и «включается», становясь звездой. На самом деле формирование звезды – от протозвезды до настоящей, подлинной звезды из главной последовательности – занимает десятки миллионов лет.
Время, требующееся протозвезде, чтобы стать настоящей звездой, сильно зависит от её массы
Невооружённым глазом протозвёзды мы не увидим, поскольку они формируются внутри туманностей: в таких местах, как туманность Ориона или туманность Орла. Эти гигантские комплексы молекулярных облаков испытывают гравитационный коллапс, и порождают тысячи новых звёзд, формирующихся на отрезке в миллионы и десятки миллионов лет. После испарения газа внутри, наконец, становятся видны звёзды, многие из которых становятся различимы глазом.
Туманность Орла. В центре можно видеть «Столпы творения»
Но эти звёзды не появляются внезапно и не становятся видимыми сразу по окончанию их формирования.
Мы можем надеяться только на взрыв сверхновой, которая обнаружит себя в том месте, где мы раньше не видели звёзд. Наилучшим приближением для оценки такого событие будет то, что мы наблюдали в течение нашей истории – такое случается раз в несколько столетий.
Тихо Браге указывает на сверхновую 1572 года
Если мы захотим взять бинокль, то перейдём от 9 000 звёзд к 200 000. Небольшой трёхдюймовый телескоп поднимет это количество до 5 миллионов. Хороший любительский телескоп диаметром 15″ позволит нам увидеть уже примерно 380 млн звёзд в нашей галактике, что сильно повысит наши шансы. Но даже если мы возьмём все 200-400 млрд звёзд в нашей галактике, среднее расстояние до которых составит порядка 40 000 световых лет, то уже погибшими из них окажутся порядка нескольких сотен тысяч – одна на миллион – и они будут расположены на дальнем от нас краю галактики.
Поскольку звёзды так далеки, наши глаза слишком слабы, а их свет передвигается слишком быстро для того, чтобы они успели умереть, когда свет ещё находится в пути.
Это возможно, но шансов на это очень мало.
7 созвездий Северного полушария, которые легко найти на небе
5 августа 2022
Жизнь
Как найти ковши Большой и Малой Медведиц, знает практически каждый. Если хотите впечатлить друзей и впечатлиться сами, ловите ещё несколько созвездий, которые можно увидеть невооружённым глазом.
1. Дракон
Иллюстрация: Ася Соколова / Лайфхакер
Это созвездие спряталось ровно между двумя Медведицами. Чтобы увидеть его, найдите Большую и поднимите взгляд чуть выше верхней грани её ковша. Там должна быть нить из звёзд — следуйте за ней глазами: пройдите по длинному извивающемуся хвосту и доберитесь до ещё одного маленького ковша, головы. Вот и весь Дракон.
Это одно из самых больших созвездий в небе Северного полушария — занимает площадь в 1 083 квадратных градуса. Как и Медведицы, оно относится к приполярным, то есть никогда не заходит за горизонт — его можно увидеть круглый год. Однако заметнее всего Дракон весной.
Название это созвездие, как и многие другие, получило ещё в Древней Греции. Согласно мифам, это не просто звёзды, а дракон Ладон, который защищал дерево с золотыми яблоками в саду Гесперид. Когда Геракл убил Ладона, горюющая Гера отправила его на небо. В арабских странах в нём видели маленького верблюжонка, окружённого верблюдицами: они встали рядом, чтобы защитить детёныша от нападающих гиен. Поэтому созвездие называли «Верблюдицы».
2. Кассиопея
Иллюстрация: Ася Соколова / Лайфхакер
В другом направлении — чуть дальше хвоста Малой Медведицы — расположилась Кассиопея. Её легко узнать по форме буквы W или М — зависит от того, как посмотреть. В качестве дополнительного ориентира можно использовать Полярную звезду, то есть конец хвоста Медведицы.
Созвездие также хорошо заметно на небе весь год, но идеальное время для его поиска — осень. Букву W в Кассиопее формируют пять ярких звёзд, хотя на самом деле объектов в ней тысячи: кроме звёзд, это туманности и даже карликовые галактики.
Просто не все они видны невооружённым глазом.
По греческим мифам, в это созвездие превратилась жена царя Эфиопии Цефея (Кефея), мать Андромеды. Кассиопея хвасталась, что своей красотой превосходит морских нимф нереид. Им это, конечно, не понравилось, и они попросили Посейдона наказать её. Тот наслал на Эфиопию проклятье — наводнение и чудовище, спастись от которого можно было, лишь приковав Андромеду к скале. Так и сделали, но девушку спас Персей, который в итоге стал её мужем. Позднее Посейдон решил отправить Кассиопею и Цефея на небо. В наказание за тщеславие царицу он разместил в перевёрнутом виде: теперь она вечно кружится вокруг Северного полюса вниз головой.
3. Цефей
Иллюстрация: Ася Соколова / Лайфхакер
К Цефею Посейдон был более благосклонен и разместил его головой вверх, прямо рядом с женой. Внешне созвездие напоминает домик, хотя греки видели в квадрате верхнюю часть туловища, а в треугольнике — нижнюю.
Найти Цефея помогут два ориентира. Первый — Кассиопея и Малая Медведица: проведите прямую линию от Полярной звезды до W и посмотрите наверх.
Второй — хвост Дракона: нужно посмотреть выше острой точки его изгиба. Идеальное время для поиска — с августа по сентябрь.
Одна из составляющих Цефея — Дельта Цефея — стала прототипом для целого класса звёзд, цефеид. Это жёлтые гиганты и сверхгиганты на поздних стадиях своего существования. Их светимость и период пульсации закономерны, поэтому астрономы используют цефеиды для определения расстояний между удалёнными космическими объектами. Именно цефеиды помогли открыть закон Хаббла, описывающий процесс расширения Вселенной.
4. Андромеда
Иллюстрация: Ася Соколова / Лайфхакер
Андромеда тоже в итоге оказалась на небе, но её туда отправила Афина — разместила рядом с мужем и матерью. Чтобы обнаружить созвездие, посмотрите ниже пиков Кассиопеи и найдите три звезды, формирующие полосу. Это первая часть Андромеды. Дальше переведите взгляд в сторону от нижней звезды из ряда — от неё расходятся ещё два плеча. Одно из них, длинное, продолжает созвездие, другое — упирается в звёздный квадрат: это уже созвездие Пегас.
Кроме звёзд в Андромеде стоит поискать маленькое облачко. Это туманность Андромеды — целая галактика, которую видно с Земли даже без телескопа. Но если оборудование есть, то лучше им воспользоваться. Так в бесформенном облаке можно разглядеть пылевые полосы, шаровые скопления и другие объекты.
Телескоп значительно расширяет возможности для наблюдения за небом. С ним получится разглядеть не только яркие звёзды в созвездиях, но и более детальные рисунки скоплений и даже планеты. Приобретать огромный неповоротливый инструмент для любительского изучения неба необязательно: лёгкие и компактные версии телескопов тоже существуют. Свою модель такого разработали в холдинге «Швабе»: их телескоп весит всего 3 килограмма и имеет эргономичную форму — за счёт этого его легко брать с собой в поездку на природу или на вечернюю прогулку по городу.
Производить телескоп будут на Лыткаринском заводе оптического стекла. Внутри устройства двухкомпонентная оптическая схема со световым диаметром 102 миллиметра.
Регулировать степень увеличения и фиксировать линзу на нужном объекте помогут простой в управлении фокусер и азимутальная монтировка. На сборку телескопа, по заверению создателей, должно уходить не больше минуты, столько же — на освоение эксплуатации. Купить телескопы «Швабе» можно будет в онлайн-магазинах уже в 2023 году.
5. Лебедь
Иллюстрация: Ася Соколова / Лайфхакер
Это созвездие лучше всего видно в конце лета или начале осени. Внутри Лебедя находится астеризм (то есть скопление звёзд) Северный Крест — его и нужно использовать в качестве ориентира. Сначала найдите основание/плечи Цефея и «шею» Дракона, затем посмотрите в противоположную от Медведиц сторону.
Каждый август в районе созвездия можно наблюдать метеорный поток Каппа-Цигниды. Он длится несколько недель, а пика обычно достигает 17 августа — тогда «падающие звёзды» максимально заметны даже без телескопа. Однако активность потока неодинакова: пика она достигает раз в 7 лет. Последний всплеск звёздного дождя был в 2021 году.
Мифов о появлении Лебедя на небе много. Согласно одному, это Зевс, который обратился в птицу, чтобы прилетать на Землю к возлюбленной Леде. По второму — поэт и музыкант Орфей. По третьему — погибший в бою с Геркулесом сын Ареса, Кикн (в переводе с древнегреческого — «лебедь»). По четвёртой версии — сын Посейдона, Кикн, убитый Ахиллом на Троянской войне. Наконец, по пятой и самой популярной — Кикн был другом сына Гелиоса, Фаэтона. Когда Фаэтон умер, Кикн долго горевал, за это боги решили отправить его на небо в виде прекрасной птицы.
6. Лира
Иллюстрация: Ася Соколова / Лайфхакер
Это маленькое созвездие, по форме напоминающее ковш, располагается рядом с Лебедем. Историй его появления тоже много. Самая популярная такая: после смерти Орфея, боги отправили его любимую золотую лиру на небо, чтобы она напоминала людям о чудесных, завораживающих мелодиях героя.
Заметить Лиру поможет яркая звезда Вега — она украшает хвостик ковша. Кстати, это вторая по яркости звезда в небе Северного полушария, она уступает только Арктуру из созвездия Волопаса.
Ещё один ориентир для поиска — голова Дракона, Лира находится прямо под ней.
7. Орион
Иллюстрация: Ася Соколова / Лайфхакер
Это экваториальное созвездие — его видно и в Северном, и в Южном полушарии. Но в разное время. В России лучше наблюдать за Орионом осенью. Обнаружить его поможет легко узнаваемый астеризм Пояс Ориона — три звезды, расположенные в ряд. Найдя его, нужно посмотреть вверх и вниз: ориентирами для конечных точек созвездия будут две звёзды — красная Бетельгейзе и голубой Ригель. Они входят в десятку самых ярких звёзд на всём небе.
В качестве дополнительных помощников в поиске используйте Кассиопею и Малую Медведицу: проведите линии от Полярной звезды и выступающего пика Кассиопеи в противоположном от Лебедя и Лиры направлении до соприкосновения. Они должны сойтись примерно в районе Ориона. Если найти Пояс так не получилось, осмотрите этот участок неба повнимательнее — возможно, созвездие находится чуть дальше.
Название созвездию подарил сын Посейдона и Эвриалы, дочери царя Миноса.
По одной из версий, Орион превратился в созвездие благодаря Артемиде. Богиня влюбилась в него, но её брат Аполлон был против этого союза. Он подарил сестре лук и предложил выстрелить в дальнюю, едва видневшуюся точку в море — это был Орион. Артемида жутко расстроилась и отправила возлюбленного на небо, чтобы он светил там вечно.
Звезда, которой не должно быть
eso1132 — Научный выпуск
31 августа 2011 г.
Группа европейских астрономов использовала Очень Большой Телескоп ESO (VLT) для обнаружения звезды в Млечном Пути, которую многие считали невозможной. Они обнаружили, что эта звезда почти полностью состоит из водорода и гелия, с очень небольшим количеством других химических элементов. Эта интригующая композиция помещает ее в «запретную зону» широко принятой теории звездообразования, а это означает, что она вообще не должна была появиться. Результаты будут опубликованы в номере журнала Nature от 1 сентября 2011 года.
Было обнаружено, что слабая звезда в созвездии Льва, названная SDSS J102915+172927 [1], имеет наименьшее количество элементов тяжелее гелия (то, что астрономы называют «металлами») из всех звезд, которые когда-либо изучались.
. Его масса меньше, чем у Солнца, и ему, вероятно, более 13 миллиардов лет.
» Широко распространенная теория предсказывает, что такие звезды с малой массой и крайне низким содержанием металлов не должны существовать, потому что облака материала, из которого они образовались, никогда не могли сконденсироваться, ”[2] – сказала Элизабетта Каффау (Центр астрономии Гейдельбергского университета, Германия и Парижская обсерватория, Франция), ведущий автор статьи. Было удивительно впервые найти звезду в этой «запретной зоне», а это означает, что нам, возможно, придется пересмотреть некоторые модели звездообразования. ”
Команда проанализировала свойства звезды с помощью инструментов X-shooter и UVES на VLT [3]. Это позволило им измерить, насколько распространены различные химические элементы в звезде. Они обнаружили, что доля металлов в SDSS J102915+172927 более чем в 20 000 раз меньше Солнца [4][5].
« Звезда тусклая и настолько бедна металлами, что в наших первых наблюдениях мы смогли обнаружить только один элемент тяжелее гелия — кальций — », — сказал Пьеркарло Бонифачо (Парижская обсерватория, Франция), который наблюдал проэкт.
» Нам пришлось просить у генерального директора ESO дополнительное время телескопа, чтобы еще более детально изучить свет звезды, а с большой выдержкой попытаться найти другие металлы ».
Космологи считают, что самые легкие химические элементы — водород и гелий — образовались вскоре после Большого взрыва вместе с некоторым количеством лития [6], тогда как почти все остальные элементы образовались позже в звездах. Взрывы сверхновых распространяют звездный материал в межзвездную среду, обогащая ее металлами. Новые звезды формируются из этой обогащенной среды, поэтому в их составе больше металлов, чем у старых звезд. Следовательно, доля металлов в звезде говорит нам, сколько ей лет.
“ Звезда, которую мы изучали, чрезвычайно бедна металлами, то есть очень примитивна. Это может быть одна из старейших когда-либо найденных звезд, », — добавляет Лоренцо Монако (ESO, Чили), также участвующий в исследовании.
Также очень неожиданным было отсутствие лития в SDSS J102915+172927.
Такая старая звезда должна иметь состав, аналогичный составу Вселенной вскоре после Большого Взрыва, с добавлением в нее еще нескольких металлов. Но команда обнаружила, что доля лития в звезде была по крайней мере в пятьдесят раз меньше, чем ожидалось в материале, произведенном Большим взрывом.
“ Остается загадкой, как в этой звезде разрушился литий, образовавшийся сразу после возникновения Вселенной. , — добавил Бонифачо.
Исследователи также отмечают, что эта причудливая звезда, вероятно, не уникальна. « Мы идентифицировали еще несколько звезд-кандидатов, которые могут иметь уровни металлов, аналогичные или даже ниже, чем в SDSS J102915+172927. Теперь мы планируем наблюдать за ними с помощью VLT, чтобы убедиться, что это так, », — заключает Каффо.
Примечания
[1] Звезда внесена в каталог Sloan Digital Sky Survey или SDSS. Цифры обозначают положение объекта на небе.
[2] Широко распространенные теории звездообразования утверждают, что звезды с массой SDSS J102915+172927 (около 0,8 массы Солнца или меньше) могли образоваться только после того, как взрывы сверхновых обогатили межзвездную среду выше критического значения.
Это связано с тем, что более тяжелые элементы действуют как «охлаждающие агенты», помогая излучать тепло газовых облаков в этой среде, которые затем могут коллапсировать, образуя звезды. Без этих металлов давление из-за нагревания было бы слишком сильным, а гравитация облака была бы слишком слабой, чтобы преодолеть его и заставить облако схлопнуться. В частности, одна теория определяет углерод и кислород как основные охлаждающие агенты, а в SDSS J102915+172927 количество углерода ниже минимума, необходимого для эффективного охлаждения.
[3] X-shooter и UVES — это VLT-спектрографы — инструменты, используемые для разделения света от небесных объектов на составляющие его цвета и позволяющие проводить детальный анализ химического состава. X-shooter может захватывать очень широкий диапазон длин волн в спектре объекта за один снимок (от ультрафиолета до ближнего инфракрасного). UVES — это ультрафиолетовый и визуальный спектрограф Эшелле, оптический прибор высокого разрешения.
[4] Звезда HE 1327-2326, открытая в 2005 г.
, имеет наименьшее известное содержание железа, но богата углеродом. Анализируемая сейчас звезда имеет самую низкую долю металлов, если учитывать все химические элементы тяжелее гелия.
[5] Телескопы ESO принимали активное участие во многих открытиях самых бедных металлами звезд. Некоторые из более ранних результатов были опубликованы в eso0228 и eso0723, а новое открытие показывает, что наблюдения с помощью телескопов ESO позволили астрономам сделать еще один шаг к обнаружению звезд первого поколения.
[6] Первичный нуклеосинтез относится к производству химических элементов с более чем одним протоном через несколько мгновений после Большого взрыва. Это производство произошло за очень короткое время, позволив образоваться только водороду, гелию и литию, но не более тяжелым элементам. Теория Большого взрыва предсказывает, и наблюдения подтверждают, что первичная материя состояла примерно из 75% (по массе) водорода, 25% гелия и следовых количеств лития.
Дополнительная информация
Это исследование было представлено в статье Caffau et al.
«Очень примитивная звезда с гало». появится в выпуске журнала Nature от 1 сентября 2011 года.
В состав группы входят Элизабетта Каффо (Центр астрономии Гейдельбергского университета [ZAH], Германия и GEPI — Парижская обсерватория, Парижский университет имени Дидро, CNRS, Франция [GEPI]), Пьеркарло Бонифачо (GEPI), Патрик Франсуа (GEPI и Университет Пикарди Жюля Верна, Амьен, Франция), Лука Сбордоне (ZAH, Институт астрофизики им. ), Ханс-Г. Людвиг (ZAH и GEPI), Роджер Кайрел (GEPI), Симона Заггия (INAF, Астрономическая лаборатория Падуи, Италия), Франсуа Хаммер (GEPI), София Рандич (INAF, Астрофизическая лаборатория Арчетри, Флоренция, Италия), Паоло Моларо ( INAF, Osservatorio Astronomico di Trieste, Италия), и Vanessa Hill (Université de Nice-Sophia Antipolis, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Cassiopée, Nice, France).
ESO, Европейская южная обсерватория, является ведущей межправительственной астрономической организацией в Европе и самой продуктивной астрономической обсерваторией в мире.
Его поддерживают 15 стран: Австрия, Бельгия, Бразилия, Чехия, Дания, Франция, Финляндия, Германия, Италия, Нидерланды, Португалия, Испания, Швеция, Швейцария и Великобритания. ESO реализует амбициозную программу, направленную на проектирование, строительство и эксплуатацию мощных наземных средств наблюдения, позволяющих астрономам совершать важные научные открытия. ESO также играет ведущую роль в продвижении и организации сотрудничества в области астрономических исследований. ESO управляет тремя уникальными наблюдательными площадками мирового класса в Чили: Ла Силья, Параналь и Чайнантор. На Паранале ESO управляет Очень Большим Телескопом, самой передовой в мире астрономической обсерваторией видимого света, и двумя обзорными телескопами. VISTA работает в инфракрасном диапазоне и является крупнейшим в мире обзорным телескопом, а обзорный телескоп VLT — самым большим телескопом, предназначенным исключительно для наблюдения за небом в видимом свете. ESO является европейским партнером революционного астрономического телескопа ALMA, крупнейшего из существующих астрономических проектов.
В настоящее время ESO планирует построить европейский сверхбольшой оптический/ближний инфракрасный телескоп 40-метрового класса E-ELT, который станет «самым большим в мире глазом неба».
Ссылки
- Исследовательская работа
- Фотографии VLT
Контакты
Dr Elisabetta Caffau
Zentrum für Astronomie der Universität der Universität der Heidelberg / Observatoire de Paris, Université Paris Diderot, CNRS
Heidelberg / Paris, Germany / France
Tel: +49 6221 54 1787 или +33 1 4507 7873
Электронная почта: Elisabetta.Caffau@Caffau@Caffau .fr
Д-р Пьеркарло Бонифачо
Парижская обсерватория, Парижский университет Дидро, CNRS
Париж, Франция
Тел.: +33 1 4507 7998 или +33 1 4047 8031
Мобильный: +33 645 380 509
Электронная почта: [email protected]
Dr Lorenzo Monaco
ESO
Сантьяго, Чили
Тел.: +56 2 463 3022
Электронная почта: [email protected]
Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT и Survey Telescopes Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Тел.
: +49 89 3200 6655
Электронная почта: [email protected]
Свяжитесь с ESO в социальных сетях
Использование изображений, видео, веб-текстов и музыки ESO
Вы журналист? Подпишитесь на информационный бюллетень ESO Media на вашем языке.
Четыре типа звезд, которых не будет через миллиарды или даже триллионы лет | Наука
Астрономы считают, что в далеком будущем, через триллионы лет, во Вселенной сформируются новые экзотические типы звезд.
Юлия Бычева / Alamy Stock Photo
Ранняя Вселенная была наполнена странными и загадочными объектами. Вскоре после Большого взрыва большие облака материи могли сформировать черные дыры напрямую, без предварительного слияния в звезды, как мы видим сегодня. Псевдогалактики осветили море нейтрального водорода, чтобы сделать вселенную прозрачной, испуская фотоны там, где раньше не было ничего, кроме тьмы. А короткоживущие звезды, состоящие только из водорода и гелия, могли вспыхивать и исчезать, как искры в ночи.
Более 13 миллиардов лет спустя материя Вселенной превратилась во множество типов звезд разного размера, яркости и продолжительности жизни. Но звезды сегодняшнего космоса — не единственные типы звезд, которые когда-либо будут существовать. В отдаленном будущем, через много миллиардов или даже триллионов лет, странные объекты могут возникнуть, когда наши нынешние звезды на продвинутых стадиях превратятся в совершенно новые небесные объекты. Некоторые из этих объектов могут даже служить предвестниками тепловой смерти Вселенной, после чего, это невозможно узнать.
Вот четыре звезды, которые когда-нибудь могут существовать, если Вселенная проживет достаточно долго, чтобы их породить.
Синий карлик
Изображение солнца, полученное с помощью экстремального ультрафиолетового тепловизора на борту STEREO-A, который собирает изображения с несколькими длинами волн света, невидимыми для человеческого глаза, окрашенными в синий цвет.
НАСА / СТЕРЕО
Красные карлики
, также называемые М-карликами, считаются наиболее распространенным типом звезд во Вселенной.
Они маленькие — иногда не более объемные, чем газовые планеты-гиганты, — и имеют низкую массу и температуру (для звезды). Самые маленькие из них имеют массу примерно в 80 раз больше массы Юпитера, в то время как Солнце, звезда главной последовательности G-типа, примерно в 1000 раз больше массы Юпитера.
Однако у этих относительно небольших и холодных звезд есть кое-что еще. Астрономы считают, что красные карлики могут существовать триллионов лет, медленно перерабатывая водород в гелий, а это означает, что некоторые красные карлики существуют почти весь возраст Вселенной. Согласно статье 2005 года, звезда с массой в десять процентов массы Солнца может жить почти шесть триллионов лет, в то время как самые маленькие звезды, такие как TRAPPIST-1, могут жить в два раза дольше. Вселенной всего около 13,8 миллиардов лет, так что красные карлики не достигают и одного процента своей продолжительности жизни.
Напротив, у Солнца есть только пять миллиардов лет или около того, прежде чем оно сожжет все свое водородное топливо и начнет превращать гелий в углерод.
Это изменение вызовет следующую фазу эволюции Солнца: сначала оно расширится до красного гиганта, а затем охладится и сожмется до белого карлика — богатого электронами типа звездного трупа, который мы видим по всей галактике.
Через триллионы лет красные карлики также начнут истощать последние остатки своего водорода. Прохладные маленькие звездочки на какое-то время станут необычайно горячими, излучая голубой цвет. По прогнозам, красный карлик на поздней стадии не расширяется наружу, как Солнце, а коллапсирует внутрь. В конце концов, когда фаза голубого карлика закончится, все, что останется, — это оболочка звезды в виде маленького белого карлика.
Черный карлик
Представление художника о темно-коричневом карлике, который напоминает черных карликов, которые, по прогнозам, сформируются в будущем.
НАСА / JPL-Калифорнийский технологический институт
Однако даже белые карлики не будут существовать вечно. Когда белый карлик истощает собственный запас углерода, кислорода и свободно текущих электронов, он медленно сгорает, превращаясь в черного карлика.
Эти теоретические объекты, состоящие из электронно-выродившейся материи, излучают мало собственного света, если вообще излучают — настоящая смерть звезды.
Это будущее — судьба звезд, подобных Солнцу, хотя звезде требуются миллиарды лет, чтобы хотя бы начать процесс превращения в черного карлика. К концу жизни Солнца как звезды главной последовательности (всего около 10 миллиардов лет, а солнцу сейчас 4,6 миллиарда лет) оно расширится наружу как красный гигант, потенциально до орбиты Венеры. . Он останется таким еще на миллиард лет, прежде чем станет белым карликом. По оценкам НАСА, Солнце останется белым карликом примерно на 10 миллиардов лет. Однако другие оценки предполагают, что звезды могут оставаться в этой фазе в течение 10 15 или квадриллион лет. В любом случае, время, необходимое для достижения этой стадии, больше, чем нынешний возраст Вселенной, поэтому ни один из этих экзотических объектов не существует — пока.
В конце жизни черного карлика бывшая звезда испытает распад протона и в конечном итоге испарится в экзотическую форму водорода.
Двум белым карликам, обнаруженным в 2012 году, чуть больше 11 миллиардов лет, а это означает, что они могут быть на пути к превращению в черных карликов. Однако любое количество вещей может замедлить процесс, поэтому нам просто нужно следить за ними в течение следующих нескольких миллиардов лет, чтобы увидеть, как они развиваются.
Ледяная звезда
Художественная концепция магнетара или сильно магнитной нейтронной звезды, которая немного похожа на застывшую звезду.
Центр космических полетов имени Годдарда НАСА
Когда-нибудь, когда во Вселенной начнут заканчиваться материалы для круговорота, когда большинство легких элементов слилось в более тяжелые, могут появиться звезды, которые будут гореть лишь до температуры замерзания воды. Так называемые «замороженные звезды» будут вращаться при температуре всего 273 градуса по Кельвину (около 0 градусов по Цельсию), наполненные различными тяжелыми элементами из-за нехватки водорода и гелия в космосе.
По словам исследователей, которые разработали такие объекты, Фреда Адамса и Грегори Лафлина, замороженные звезды не будут формироваться в течение триллионов и триллионов лет. Некоторые из этих звезд могут образоваться в результате столкновений между субзвездными объектами, называемыми коричневыми карликами, которые крупнее планет, но слишком малы, чтобы воспламениться в звезды. Замерзшие звезды, несмотря на их низкие температуры, теоретически должны иметь достаточную массу, чтобы поддерживать ограниченный ядерный синтез, но не достаточную, чтобы излучать большую часть собственного света. Их атмосфера может быть загрязнена ледяными облаками со слабым ядром, излучающим небольшое количество энергии. Если они формируются так, как предполагалось, они будут больше похожи на коричневых карликов, чем на настоящие звезды.
В далеком будущем самые большие звезды вокруг будут иметь массу всего в 30 раз больше массы Солнца, по сравнению с известными сегодня звездами, масса которых более чем в 300 раз превышает массу Солнца.
Прогнозируется, что в это время звезды в среднем будут намного меньше — многие из них в 40 раз превышают массу Юпитера, едва превращая водород в гелий под поверхностью. Согласно Адамсу и Лафлину, в этом холодном и далеком будущем, после того как Вселенная вообще перестанет формировать звезды, оставшиеся крупные объекты будут в основном белыми карликами, коричневыми карликами, нейтронными звездами и черными дырами.
Железная Звезда
Представление художника о расплавленном небесном теле, возможно, похожем на то, как железные звезды будут выглядеть через триллионы лет.
Юлия Бычева / Alamy Stock Photo
Если Вселенная будет постоянно расширяться наружу, как это происходит в настоящее время, а не в конечном итоге схлопываться внутрь — а ученые не уверены, что именно произойдет — тогда она в конечном итоге испытает своего рода «тепловую смерть», когда сами атомы начнут падать. Кроме. К концу этого времени могут образоваться поразительно необычные объекты.