Захват звездами газопылевых дисков

Сб, 04/19/2014 - 19:40

Спектральные классы звезд

Процесс фотоиспарения удачно проиллюстрирован на этом инфракрасном снимке. 1 — звезда O-класса, 2 — маленькая звезда с испаряющимся протопланетным диском, 3 — «хвост» из вещества, сформировавшийся в результате испарения диска

Туманность Розетка в созвездии Единорога в оптическом диапазоне

Инфракрасный снимок туманности Розетка. Некоторые из обнаруженных опасных зон выделены кружочками

-

Варварские наклонности некоторых звезд иногда возмущают. Пока одни отнимают вещество у ближайших тел, другие поступают еще более нагло и жестоко. Они скидывают со звезд газопылевые диски, которые могли бы дать начало новой планетной системе, а то и новым формам жизни. Но не со всех, а лишь с тех, кто решается переступить опасную черту.

Чтобы узнать хоть что-то об этом, астрономам пришлось бы оградить эти страшные территории вдоль той самой черты и развесить предупредительные ленточки с надписями «Осторожно!», «Опасная зона» или «Проход запрещен». Однако таких реквизитов не нашлось, и ученые решили с помощью теории определить расстояние, на которое к звездам с террористическими замашками лучше не подходить. А помог им в этом инфракрасный телескоп Spitzer.

Откуда же у звезд эти опасные зоны? И чем они опасны? Золтан Балог (Zoltán Balog), астроном из университета Аризоны в Тусоне (University of Arizona, Tucson), руководивший исследованием, говорит, что это такие районы, в которых бушуют сильные излучения и «ветер» частиц, источником которых служат сверхгорячие звезды. Условия такого рода частенько бывают весьма неблагоприятными — для других, более холодных звезд, точнее — для их безобидных протопланетных дисков.
«Звезды постоянно перемещаются в пространстве, и если они вдруг попадут в такую зону, у них больше никогда не будет планетарных дисков», — говорит Золтан.

Самые опасные из таких зон находятся вокруг звезд спектрального класса O. Это массивные звезды с чрезвычайно высокой температурой (на поверхности — от 35 тысяч кельвинов). По данным Золтана Балога, если поблизости от такого объекта окажется холодная звезда с протопланетным диском, то для последнего это закончится печально.

Протяженность смертельной для диска зоны составляет 1,6 световых года. Если его звезда окажется в ней, то O-звезда своим излучением будет сдувать с «приблудной» гостьи материал диска. Такой процесс Балог называет фотоиспарением. Чтобы оказаться полностью «голой», звезда должна задержаться в опасной области примерно на миллион лет.

Посредством Spitzer Балог вместе со своими коллегами рассмотрел порядка тысячи звезд, находящихся в туманности Розетка (NGC 2237). Это область активного звездообразования, которая располагается в 5,2 тысячах световых лет от нас в созвездии Единорога. Согласно данным наблюдений части туманности, богатой звездами класса O, у 45% холодных звезд, находящихся на безопасном удалении от угрозы, имеются протопланетные диски. Точно такое же значение характерно и для других районов, где O-звезд не так много.

Что касается холодных звезд внутри критической зоны, то лишь 27% из них обладали дисками. Чем расстояние меньше, тем меньше дисков вокруг звезд можно обнаружить. Интересно, что границы опасной зоны очень четкие, и если холодная звезда совсем ненадолго попала в опасную зону, то выйдя из нее, она сохранит свой диск.

На что после этого сгодится протопланетный диск? Это будет зависеть от времени пребывания в опасной зоне, то есть от того, насколько он оказался «потрепанным» фотоиспарением. Если очень сильно, то в будущем планетарная система, очевидно, не сможет из него развиться.
Надо заметить, такой сценарий предсказуем именно для протопланетных структур. Что касается уже сформировавшихся планет, то, скорее всего, O-звезда не повлияет на их существование — по крайней мере, самых крупных.

Более того, есть определенная вероятность, что за время нахождения звезды в опасном регионе в ней успеет сформироваться планета. Согласно некоторым альтернативным теориям, газовый гигант наподобие Юпитера может возникнуть как раз за миллион лет (в любом случае, такие планеты формируются раньше других).

Кстати, по мнению некоторых астрономов, Солнце — еще в детстве — побывало в похожей опасной зоне. Ну а после вышло из нее в более безопасный район, сохранив, к счастью, кое-какое количество планетарного стройматериала. Так что нам, можно сказать, повезло.

Существует несколько спектральных классов звезд:
O, B, A, F, G, K, M. Спектральный класс зависит от температуры фотосферы звезды. Самые горячие звезды — «O»-класса — голубые звезды. Пример голубой звезды — Дельта Ориона (Delta Orionis). Это третья звезда пояса Ориона, смотря слева направо. Ее температура составляет от 28000 до 50000 градусов Кельвина. Следующий спектральный тип: голубые звезды класса «В». Он имеет температурный диапазон от 10000 до 28000 градусов Кельвина. Третий спектральный класс — звезды типа «А» — бело-голубые звезды. Эти звезды находятся в диапазоне температур от 10000 до 7500 градусов по Кельвину. Самая яркая звезда в ночном небе «Сириус» — звезда типа «А».

Класс «F» — четвертый класс — белые звезды. Температура звезд находится в диапазоне от 7500 до 6000 градусов по Кельвину. Звезды Procyon, Little Dog — звезды класса «F». Пятый класс звезды — «G». Это желтые звезды. Пример желтой звезды — наше Солнце. Эти звезды имеют температуру от 6000 до 5000 градусов по Кельвину. Шестой тип — «К». Это оранжевые звезды. Эти холодные звезды имеют температурный диапазон от 5000 до 3500 градусов по Кельвину. Звезда Арктур (Arcturus) — звезда типа «К». Наконец, звезды типа «М»  — оранжево-красные звезды. Они имеют диапазон температур от 3500 до 2500 градусов по Кельвину. Антарес (Antares) в Скорпионе  — пример звезды класса «М»

Другие материалы рубрики


  • Был ли Большой взрыв началом времени или Вселенная существовала и до него? Лет десять назад такой вопрос казался нелепым. В размышлениях о том, что было до Большого взрыва, космологи видели не больше смысла, чем в поисках пути, идущего от Северного полюса на север. Но развитие теоретической физики и, в частности, появление теории струн заставило ученых снова задуматься о предначальной эпохе.
    Вопрос о начале начал занимать философов и богословов с давних времен. Он переплетается с множеством фундаментальных проблем, нашедших свое отражение в знаменитой картине Поля Гогена «D’ou venons-nous? Que sommes-nous? Ou allons-nous?» («Откуда мы пришли? Кто мы такие? Куда мы идем?»). Полотно изображает извечный цикл: рождение, жизнь и смерть — происхождение, идентификация и предназначение каждого индивидуума. Пытаясь разобраться в своем происхождении, мы возводим свою родословную к минувшим поколениям, ранним формам жизни и прото-жизни, химическим элементам, возникшим в молодой Вселенной, и, наконец, к аморфной энергии, некогда заполнявшей пространство. Уходит ли наше фамильное древо корнями в бесконечность или космос так же не вечен, как и мы?

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6


  • Уже очень скоро сверхмассивную черную дыру в центре нашей Галактики украсит красочный венец из молодых и ярких звезд. Следы метилового спирта в огромном газовом кольце вокруг нее означают, что в нем уже формируются массивные звезды. Раньше астрономы думали, что черная дыра образованию звезд может помешать.
    В центрах большинства галактик, особенно крупных, находятся сверхмассивные черные дыры, весящие миллионы и даже миллиарды солнечных масс — куда больше тех, что возникают в конце эволюции звезд. Судя по всему, эти объекты зародились еще в первые сотни миллионов лет после Большого взрыва, породившего нашу Вселенную, и с тех пор лишь росли, постепенно нагуливая массу и освещая свои вселенские окрестности ярким светом активности галактического ядра

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • О спонтанном возникновении вещества из пустого пространства говорят как о рождении “из ничего”, которое близко по духу рождению ex nihilo в христианской доктрине. Для физики пустое пространство совсем не “ничего”, а весьма существенная часть Вселенной, а мысль о рождении самого пространства может показаться вообще странной. Однако в каком-то смысле это все время происходит вокруг нас. Расширение Вселенной есть не что иное, как непрерывное “разбухание” пространства. С каждым днем доступная современным телескопам область Вселенной возрастает на 1018 кубических световых лет. Здесь полезна аналогия с резиной. Если упругий резиновый жгут вытянуть, его “становится больше”. Пространство напоминает суперэластик тем, что оно, насколько известно физикам, может неограниченно долго растягиваться не разрываясь. Растяжение и искривление пространства напоминает деформацию упругого тела тем, что “движение” пространства происходит по законам механики точно так же, как и движение обычного вещества. В данном случае это законы гравитации. Квантовая теория в равной мере применима как к веществу, так и к пространству и к времени.
    Действительно, благодаря собственной физической природе Вселенная возбуждает в себе всю энергию, необходимую для “создания” материи — это есть космический бутстрэп (bootstrap — в переводе “зашнуровка”, в переносном смысле — отсутствие иерархии в системе элементарных частиц).



  • Наблюдая и изучая особенности Млечного Пути, астрономы долгое время не могли понять общую структуру и историю нашей Галактики. До 1920 г. ученые не были уверены, что Галактика — отдельный объект, один из миллиардов подобных. К середине 50-х гг. они наконец составили план Галактики, представляющий собой величественный диск из звезд и газа. В 60-х гг. теоретики считали, что наша Галактика сформировалась на раннем этапе космической истории — по новейшим оценкам, около 13 млрд. лет назад — и с той поры не претерпевала существенных изменений.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5


  • ...И тут внимание исследователей привлекла давняя и очень любопытная гипотеза космических струн. Постичь ее трудно, представить наглядно просто невозможно: струны можно только описать сложными математическими формулами. Эти загадочные одномерные образования не излучают света и обладают огромной плотностью — один метр такой "ниточки" весит больше Солнца. А если их масса так велика, то и гравитационное поле, пусть даже растянутое в линию, должно значительно отклонять световые лучи. Однако линзы уже сфотографированы, а космические струны и "черные дыры" пока существуют лишь в уравнениях математиков. Из этих уравнений следует, что возникшая сразу после Большого взрыва космическая струна должна быть "замкнута" на границы Вселенной. Но границы эти так далеки, что середина струны их "не чувствует" и ведет себя, как кусок упругой проволоки в свободном полете или как леска в бурном потоке. Струны изгибаются, перехлестываются и рвутся. Оборванные концы струн тут же соединяются, образуя замкнутые куски. И сами струны, и отдельные их фрагменты летят сквозь Вселенную со скоростью, близкой к скорости света.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • Космические фонтаны из водяного льда, пара и смеси других веществ, поднимающиеся над равнинами луны Сатурна, давно интригуют специалистов. Не хотят сходиться уравнения, описывающие энергетику этого мира, столь удаленного от Солнца. Однако все встает на свои места, если учесть новое открытие: волнующая активность Энцелада по геологическим меркам — мимолетный эпизод.

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • Однако сторонники потоков воды провели всестороннее исследование гипотезы о жидкой углекислоте и других средах. Были детально рассмотрены практически все ее аспекты и сделаны убедительные выводы. Например, в аккуратной работе Стьюарта и Ниммо, вышедшей в 2002 году, результаты сформулированы следующим образом: «Мы нашли, что ни конденсированный CO2, ни клатраты CO2 не могут быть накоплены в коре Марса в достаточных количествах... Таким образом, мы заключаем, что овраги не могут быть образованы жидким CO2. В свете этих результатов потоки жидкой воды остаются предпочтительным механизмом формирования свежих протоков на поверхности».


  • Немного найдется произведений, передающих красоту космических объектов, называемых планетарными туманностями. Освещенные изнутри родительской звездой, расцвеченные флуоресцирующими атомами и ионами на фоне космической черноты, газовые структуры кажутся живыми. Ученые дали им прозвища — Муравей, Морская Звезда, Кошачий Глаз...
    Термин «планетарные туманности» — представляющие собой размытые, похожие на облака объекты, видимые только в телескоп — придумал два столетия назад английский астроном Вильям Гершель (William Herschel), исследователь туманностей. Многие из них имеют округлую форму, которая напомнила ученому зеленоватый диск планеты Уран, им же и открытой. К тому же он полагал, что округлые туманности могут быть планетными системами, формирующимися вокруг молодых звезд. Термин прижился, несмотря на то, что действительность оказалась иной: туманности такого типа состоят из газа, сброшенного умирающими звездами. Примерно через 5 млрд. лет Солнце закончит свой космический век изящным выбросом планетарной туманности, что не вполне соответствует теории эволюции звезд — основе, на которой базируется наше понимание космоса. Если звезды рождаются, живут и умирают круглыми, то как же они создают вокруг себя структуры, которые мы видим на фотографиях «Хаббла», подобные Муравью, Морской Звезде или Кошачьему Глазу?

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • Существует небольшой шанс, что через 3,34 миллиарда лет Марс столкнется с Землей. Также есть вероятность столкновения Земли и Венеры или Меркурия и Венеры. Меркурий вообще может упасть на Солнце или улететь в межзвездное пространство. Таковы причуды нашей системы, новые тайны которой раскрыли ученые.
    Подробнейшее численное моделирование эволюции орбит в Солнечной системе выполнили профессор Жак Ласкар (Jacques Laskar) и Микаэль Гастино (Mickael Gastineau) из Парижской обсерватории (Observatoire de Paris).
    Долгое время астрономы полагали, что орбиты планет в Солнечной системе стабильны и неизменны. Потом стали появляться сведения, что на заре зарождения системы орбиты ряда планет сильно отличались от нынешних и претерпевали большие изменения, прежде чем все «устоялось».



  • В нашей Галактике за пределами Солнечной системы обнаружено несколько сотен планет. Исследовать их проще и дешевле при помощи автоматических зондов сверхмалого размера. Запускать эти аппараты можно с Земли из электромагнитной пушки, а ускорять и корректировать орбиты будут гравитационные поля встречных звезд.
    Полеты к звездам — любимая тема фантастов и авторов компьютерных игр. Лихо носятся их звездолеты на просторах Галактики! Вот только неясно — как и зачем? Но эти вопросы не очень волнуют любознательных читателей: «как» — это придумают инженеры, а уж «зачем» — вообще неприлично спрашивать. Вы только представьте: новые неизведанные миры, братья по разуму... Разве это неинтересно?!
    Но не все фантазии удается воплотить в жизнь. Романтическая эпоха поиска внеземных цивилизаций, рожденная в начале 1960-х успехами космонавтики и радиоастрономии, к концу столетия почти сошла на нет.