Астрономы из Университета Андреса Бельо в Чили с помощью радиотелескопа ALMA изучили красный гигант W Гидры, наблюдая его сразу в 57 различных молекулярных «лицах». Каждая молекула показала свой слой бурной атмосферы умирающей звезды, позволив предсказать судьбу нашего Солнца через 5 миллиардов лет.
Умирающая звезда ESA/Hubble & NASA
Когда такие звезды как W Гидры сбрасывают внешние слои, они обогащают межзвездную среду молекулами, которые становятся строительным материалом для новых звезд и планет. Так красные гиганты проходят заключительную фазу эволюции перед превращением в белые карлики. Именно такая судьба ждет и наше Солнце примерно через 5 миллиардов лет: оно раздуется, поглотит внутренние планеты включая Землю, и затем рассеет свое вещество в космос, обогатив окрестности элементами для будущих поколений звездных систем.
Красный гигант W Гидры находится в 320 световых годах от Земли и проходит финальную стадию эволюции. Радиообсерватория ALMA в Чили вместе с Очень большим телескопом (VLT) наблюдают 57 спектральных линий различных молекул W Гидры. Каждая молекула формируется при своих условиях и показывает отдельный слой атмосферы звезды.
Снимки умирающей звезды W Гидры, наблюдаемые в разных молекулярных линиях с помощью телескопа ALMA.
«С помощью ALMA мы теперь можем видеть атмосферу умирающей звезды с такой же четкостью, как мы это делаем для Солнца, но через десятки различных молекулярных слоев», — говорит руководитель исследования Кеичи Онака.
Чувствительность ALMA позволила рассмотреть сгустки, дуги и выбросы в атмосфере звезды. Если бы W Гидры была на месте Солнца, ее внешние слои уже поглотили бы все планеты вплоть до орбиты Марса. Работа опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics.
Газовые потоки и рождение пыли
Снимки умирающей звезды W Гидры, наблюдаемые в разных молекулярных линиях с помощью ALMA.
Наблюдения показали сложную динамику газа: ближе к центру он вырывается наружу со скоростью 36 тысяч км/ч, а во внешних слоях падает обратно со скоростью 46 тысяч км/ч. Это создает постоянно меняющийся слоистый поток, который совпадает с трехмерными моделями конвективных ячеек и ударных волн от пульсаций красных гигантов.
Сравнение данных ALMA и VLT, полученных с разницей всего в девять дней, позволило связать химию газа с образованием пыли в реальном времени. Монооксид кремния, водяной пар и оксид алюминия появлялись именно там, где VLT зафиксировал облака пыли. Это указывает на их прямое участие в формировании пылевых зерен.
«Потеря массы у звезд на асимптотической ветви гигантов — одна из крупнейших нерешенных задач в астрофизике звезд, и мы приблизились к ее решению», — отмечает соавтор работы Ка Тат Вонг из Упсальского университета.
Ранние древнегреческие ученые, такие как Фалес Милетский (624–546 годы до н. э.), первыми начали подозревать, что Солнце — это не бог Гелиос, неустанно мчащийся на золотой колеснице вокруг Земли, а просто огромный огненный шар, "висящий" в пространстве.
В 450 году до н. э. древнегреческий философ Анаксагор (500–428 годы до н. э.) стал первым известным нам человеком в истории, который в своих работах предположил, что звезды — это другие солнца, подобные нашему, но находящиеся так далеко от Земли, что кажутся лишь крошечными точками на ночном небе.
Потребовалось почти два тысячелетия, прежде чем Научная революция (1550–1700 годы) и эпоха Просвещения (1685–1815 годы) дали толчок развитию науки и созданию телескопов, что позволило установить точную природу Солнца, звезд и вычислить расстояния до них.
В середине XIX века достижения в спектроскопии и фотографии, а вместе с ними возможность измерять температуру поверхности и химический состав Солнца и других светил, предоставили окончательное доказательство: Солнце — это просто звезда.
Поклонение Солнцу в древности
На протяжении тысячелетий люди смотрели на Солнце и видели в нем всемогущественное божество, дарующее свет и тепло, прогоняющее тьму и дающее пищу всем живым существам.
В Древнем Египте Ра — бог Солнца с головой сокола — почитался как царь богов и создатель мира. А кровожадные ацтеки, населявшие Мезоамерику, рассматривали Солнце как божество Уицилопочтли, представляющее собой большое синее человекоподобное существо в доспехах и шлеме, украшенном перьями колибри. Ацтеки регулярно устраивали человеческие жертвоприношения, чтобы Уицилопочтли не разгневался и не наслал на непокорных засуху.
В индуизме, старейшей из существующих религий мира, которую до сих пор исповедуют более 80% индийцев, Солнце ассоциируется с богом Сурьей, разгоняющим тьму.
Научный подход Анаксагора
В V веке до н. э. греческий философ Анаксагор, выходец из Малой Азии, прибыл в Афины и стал одним из первых, кто стремился объяснить природные явления без необходимости привлекать богов с их замыслами. Поиск естественных причин позволил Анаксагору заложить фундамент современной науки.
Анаксагор описывал все существующее как смесь бесконечно малых, неразрушимых "семян" — возможно, имея в виду то, что позже назовут атомами и молекулами. Он совершенно правильно объяснил, как происходят затмения, установил, что Луна не светится сама по себе, а лишь отражает свет Солнца. Анаксагор пытался понять природу метеоров, радуги, Солнца и даже рассуждал о существовании внеземной жизни.
Он считал, что Солнце — это камень, отколовшийся от Земли и воспламенившийся из-за быстрого вращения, и что вообще все небесные тела сделаны из камня. Вероятно, его идея была вдохновлена падением метеорита размером с повозку у пролива Дарданеллы в 467 году до н. э. Изучив находку, Анаксагор пришел к выводу, что метеориты — это фрагменты Солнца, отколовшиеся от него и упавшие на Землю. Позже он заключил, что все звезды — горящие камни.
Своими рассуждениями, которые озвучивались публично, Анаксагор нарушил афинские законы о богохульстве. За это его приговорили к смертной казни, но по каким-то причинам казнь заменили изгнанием (вероятно, вмешались "интеллектуальные элиты"). Осев в городе Лампсак, Анаксагор нашел более благодарную аудиторию. Там он преподавал и исследовал мир до самой смерти в 428 году до н. э.
Изучая историю Анаксагора, я думал: из этого можно было бы снять эпичный фильм. Философ, который объяснил природу затмений и особенности Луны без телескопа, приблизился к пониманию микромира без микроскопа и едва не был казнен за идеи, опережающие эпоху. Гений против толпы, разум против слепой веры.
Эпоха Возрождения и Научная революция
Примерно 1 800 лет спустя польский астроном и математик Николай Коперник (1473–1543 годы) сделал огромный вклад в Научную революцию, опубликовав свой фундаментальный труд "О вращении небесных сфер". В своей работе Коперник показал, что Земля — всего лишь планета, вращающаяся вокруг Солнца.
Примечательно, что труд был опубликован в 1543 году, буквально перед смертью Коперника. Он намеренно тянул до последнего, чтобы избежать преследований со стороны католической церкви.
В 1584 году итальянский философ и доминиканский монах Джордано Бруно (1548–1600 годы) пошел дальше. Он опубликовал две работы, в которых не только отстаивал теорию Коперника, но и утверждал: если планеты вращаются вокруг Солнца, а Земля — просто еще одна планета, то и Солнце не должно считаться чем-то особенным. Кроме того, Бруно провел различие между "солнцами", генерирующими собственный свет и тепло, и "землями" с "лунами", которые вокруг них вращаются. Современный астрофизик Стивен Сотер считает, что Бруно был первым человеком в истории, который в полной мере осознал концепцию, что звезды — это другие солнца, вокруг которых вращаются другие планеты и спутники.
Инквизиция обвинила Бруно в ереси за отрицание христианских догматов и пантеистическую философию — он поставил знак равенства между Богом и Вселенной. Космологические идеи стали последним гвоздем в крышку гроба. В 1600 году философа сожгли на костре.
Спектроскопия — окончательное доказательство
В 1666 году Исаак Ньютон (1643–1727 годы), экспериментируя с призмами, установил, что они разделяют белый свет на спектр составляющих его частей.
В 1814 году немецкий физик Йозеф фон Фраунгофер (1787–1826 годы) изобрел спектроскоп и составил карту 574 темных линий в спектре Солнца.
К 1857 году немецкие физики Густав Кирхгоф (1824–1887 годы) и Роберт Бунзен (1811–1899 годы) установили связь между химическими элементами и их индивидуальными спектральными узорами. Каждый элемент поглощает свет определенного цвета, оставляя специфическую "подпись".
Итальянский священник-иезуит и астроном Анджело Секки (1818–1878 годы) — пионер изучения звездной спектроскопии. Он самостоятельно проанализировал около 4 000 звездных спектрограмм, установив, что звезды можно разделить на несколько типов по их уникальным спектральным узорам.
Секки разработал первую в мире систему классификации звезд и стал одним из первых ученых, однозначно заявивших, что Солнце — это звезда. И далеко не уникальная звезда.
Что мы теперь знаем о Солнце
Сегодня мы знаем, что Солнце — это желтый карлик, состоящий примерно из 73% водорода, 25% гелия и 2% более тяжелых элементов, таких как кислород, углерод, неон и железо. Его спектральный класс — G2V, где G2 — температура поверхности (около 5 505 градусов Цельсия), а V указывает на главную последовательность: Солнце активно превращает водород в гелий, находясь в самом расцвете сил. В таком состоянии наше светило пробудет еще несколько миллиардов лет.
Солнце — центр Солнечной системы, и все вращается вокруг него: планеты, астероиды, кометы и "ледяной мусор" пояса Койпера и облака Оорта. Невероятно, но всего четыре столетия назад за эти слова люди рисковали услышать треск дров под ногами...
Именно так когда-то формировалось наше Солнце, положив начало цепи событий, которая спустя 4,6 миллиарда лет привела к появлению нас с вами.
Этот кадр — окно в прошлое. На нём запечатлён протопланетный диск HH-30, расположенный примерно в 477 световых годах от Земли.Благодаря снимку, сделанному космическим телескопом «James Webb», учёные получают ценную информацию о процессах звездообразования — а возможно, и о далёких истоках нашей собственной истории.
Международная группа астрономов обнаружила самую компактную четверную звёздную систему из когда-либо найденных. Внутри неё две звезды затмевают друг друга, затмевают третью, а четвёртая обращается вокруг всей этой конструкции с рекордно коротким для подобных систем периодом.
Открытие было сделано с помощью космического телескопа TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) от NASA. Учёные изначально искали тройные звёздные системы и обратили внимание на объект с необычным поведением. Сначала яркость объекта падала примерно на 1,5 дня – верный признак того, что перед нами как минимум две звезды, вращающиеся друг вокруг друга. Затем каждые 26 дней происходило ещё одно затемнение, подтверждающее наличие третьей звезды.
Однако даже тройной системой объяснить поведение объекта не удалось. Вариации в таймингах затмений указали на присутствие четвёртой звезды. TESS наблюдал систему, получившую обозначение TIC 120362137, с 2019 по 2024 год. Собранные данные позволили определить орбитальный период четвёртой звезды – 1045,5 дня. Это самый короткий орбитальный период внешней четвёртой звезды, когда-либо зафиксированный в системе подобного типа.
Масштабы этой космической конструкции впечатляют своей компактностью. Три внутренние звезды умещаются в область, сопоставимую по размеру с орбитой Меркурия вокруг Солнца. Четвёртая звезда расположена дальше – её орбита сравнима с орбитой Юпитера. При этом три ближние звезды массивнее и горячее Солнца, тогда как внешний компаньон по своим характеристикам ближе к нашей родной звезде.
Тибор Митнян, исследователь из Сегедского университета в Венгрии и соавтор работы, пояснил:
Звёзды, как правило, формируются группами в результате коллапса крупных молекулярных облаков, содержащих пыль и газ. В зависимости от условий формирования и гравитационных взаимодействий с другими объектами они могут образовывать различные структуры – скопления, слабо связанные ассоциации, двойные, тройные, четверные системы и так далее. Однако формирование компактных иерархических систем остаётся одной из самых активно изучаемых областей звёздной астрофизики с множеством нерешённых вопросов.
Используя уникальные динамические параметры системы, команда смоделировала её будущую эволюцию. Примерно через 300 миллионов лет три внутренние звезды сольются в один белый карлик – сверхплотный остаток ядра массивных звёзд. Четвёртая звезда со временем тоже превратится в белого карлика, но менее массивного. Оставшаяся пара белых карликов продолжит вращаться друг вокруг друга, совершая один оборот примерно за 44 дня.
Любопытно, что если подобная двойная система белых карликов будет обнаружена сегодня, наблюдатели, скорее всего, даже не заподозрят, что она могла возникнуть из столь экзотической компактной четверной системы формата 3+1 с внешним периодом около тысячи дней.
К сожалению, в наших руках нет технологий, которые позволили бы приблизиться к подобным системам для более детального наблюдения. Возможно, однажды.
Мы привыкли восторгаться гигантизмом в том или ином проявлении, поэтому нас так впечатляют звезды, которые в десятки, сотни и тысячи раз больше нашего Солнца. Однако для науки не меньший интерес представляют их полные противоположности — самые маленькие светила в наблюдаемой Вселенной.
Но насколько крошечными могут быть космические объекты такого класса? Оказывается, есть строгий физический предел, и он удивительно близок к размеру газовых гигантов.
Что делает звезду звездой
Ключевое отличие звезды от газового гиганта вроде Сатурна и Юпитера — самоподдерживаемая термоядерная реакция в ядре. Гравитация звезды равномерно давит со всех сторон к центру, разогревая ядро до температур, при которых атомы водорода начинают сливаться в гелий, высвобождая колоссальное количество энергии.
Но для запуска термоядерного синтеза необходимы чудовищное давление и температура — минимум 10 миллионов градусов в центре. А это требует массы. Очень много массы. Если ее будет недостаточно, то гравитация просто не сможет сжать вещество настолько сильно, чтобы инициировать запуск термоядерного синтеза, и объект в итоге останется холодным и темным.
Критическая граница
Астрофизики точно рассчитали минимум: чтобы термоядерная реакция с участием водорода началась, объект должен иметь массу не менее 7,5% от массы Солнца. Это более 75 масс Юпитера.
Объекты с массой ниже этой границы — от ~1,2% до 7,5% массы Солнца — называются коричневыми карликами. Эти "неудавшиеся звезды", одиноко блуждающие в пустотах межзвездного пространства, светятся за счет тепла, оставшегося после сжатия в процессе формирования и слабого дейтериевого — тяжеловодородного — синтеза, который требует меньшей массы, но при этом очень быстро выгорает. Коричневые карлики остывают и тускнеют за сотни миллионов лет.
А вот объекты выше этой границы — полноценные звезды. Пусть крошечные и едва уловимые в наши телескопы, но звезды, способные сжигать водород в своих недрах миллиарды лет.
Самые маленькие звезды во Вселенной
Красные карлики — это звезды на нижней границе массы. На них приходится около 75% всех звезд в Млечном Пути, и можно смело предположить, что во Вселенной в целом. Красные карлики настолько тусклые, что ни один из них невозможно увидеть невооруженным глазом.
И по состоянию на июль 2026 года объект EBLM J0555-57Ab удерживает лидирующую позицию в номинации "самая маленькая звезда". Это светило, удаленное примерно на 600 световых лет от нас, имеет массу всего 8,1% от солнечной. EBLM J0555-57Ab — красный карлик (этакий звездный лилипут) со средним диаметром в 118 000 километров. Для сравнения: экваториальный диаметр Юпитера составляет около 142 984 километров, а Солнца — примерно 1 392 000 километров.
Вот парадокс: Юпитер, гордость Солнечной системы, больше EBLM J0555-57Ab, но звездой почему-то не является. Как же так? Все дело в плотности. Звезды, даже крошечные, намного плотнее газовых гигантов. Гравитация сжимает их вещество гораздо сильнее. Юпитер — рыхлый газовый шар. Красный карлик — сжатый гравитацией термоядерный реактор.
Распространенный миф гласит, что Юпитеру совсем чуть-чуть не хватило массы, чтобы стать маленькой звездой. На деле же ему нужно стать примерно в 75-76 раз массивнее, чтобы в его недрах начался термоядерный синтез. С таким же успехом можно любой объект Солнечной системы назвать неудавшейся звездой, включая нас с вами.
Международная команда исследователей открыла двойную звездную систему со сверхмалыми, сверхлегкими звездами и с чрезвычайно коротким периодом вращения вокруг общего центра масс. Хотя теоретические модели предсказывали наличие таких типов систем во Вселенной, напрямую астрономы их еще ни разу не наблюдали.
Двойная звездная система TMTS J0526 в представлении художника
Субкарлики — небольшие, очень тусклые и относительно старые звезды, которые впервые обнаружили американские астрономы Уолтер Адамс (Walter Adams) и Альфред Джой (Alfred Joy) в 1922 году. Тогда эти светила называли «промежуточными белыми карликами», поскольку они тусклее звезд главной последовательности, но ярче белых карликов. Термин «субкарлик» прижился позднее.
Со временем специалисты стали открывать все больше таких объектов. Выяснилось, что эти тела могут отличаться друг от друга размерами, температурными показателями, спектральным классом и даже источниками энергии. Поэтому ученые стали разделять эти объекты на холодные и горячие субкарлики.
Например, одно из главных отличий горячих субкарликов от холодных в том, что первые в своих ядрах сжигают гелий, а вторые — водород.
В предыдущих исследованиях китайские астрономы предположили, что горячие субкарлики могут быть самыми маленькими звездами Вселенной, а еще — частью двойных маломассивных звездных систем со сверхкоротким периодом вращения (в таких системах масса светил, предположительно, может варьироваться от 0,32 до 0,36 массы Солнца).
Гипотеза китайских астрономов противоречит устоявшемуся в научном сообществе мнению, что звание «самых маленьких звезд Вселенной» носят красные карлики.
Однако международная команда астрономов под руководством китайского Университета Цинхуа подтвердила догадки своих коллег. С помощью массива оптических телескопов Tsinghua University-Ma Huateng Telescope for Survey (TMTS) ученые отыскали бинарную звездную систему, один из компаньонов в которой — горячий субкарлик крошечных размеров. После детального анализа его параметров выяснилось, что это самая маленькая звезда из когда-либо наблюдавшихся. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Astronomy.
Звездная система получила обозначение TMTS J052610.43+593445.1, она находится примерно в 2760 световых годах от Земли. Один из ее обитателей — J0526A, белый карлик с углеродно-кислородным ядром, который имеет массу около 74 процентов от массы Солнца (0,735 массы Солнца). Второй — горячий субкарлик J0526B, масса которого составляет 0,361 массы Солнца. Интересно, что радиус этого крошечного объекта всего лишь в семь раз больше радиуса Земли. Для сравнения: радиус Юпитера в 11,2 раза превышает земной, а Сатурна — в 9,5 раза. То есть субкарлик J0526B меньше двух газовых гигантов.
Белый карлик J0526A и горячий субкарлик J0526B обращаются вокруг общего центра масс с периодом 20,5 минуты — это рекорд для такого типа двойных систем, но не для бинарных звездных систем вообще. Например, белые карлики рентгеновской двойной звезды HM Рака вращаются друг вокруг друга с периодом 5,4 минуты.
Интересно, что в новой системе более тяжелый компаньон J0526A напрямую астрономами не наблюдался. То, что он там существует, удалось выяснить по гравитации. Поскольку белый карлик намного плотнее субкарлика, он подвергает «напарника» сильному гравитационному воздействию, из-за чего сферическая форма последнего деформируется, начинает вытягиваться.
Точный механизм образования горячих субкарликов пока остается загадкой. Однако известно, что такие тела точно не могут возникать как «классические» звезды. Авторы работы предположили, что для формирования субкарликов необходима звезда-компаньон, с которой происходят гравитационное взаимодействие и обмен веществом. Вероятно, взрыв белого карлика приводит к выбросу общей оболочки, что и превращает звезду-компаньона в субкарлика. Потом в дело вступает гравитация, ускоряющая взаимное сближение.
Дальнейшие исследования с помощью наземных и космических телескопов помогут подтвердить или опровергнуть эту гипотезу. В любом случае, чтобы понять, как именно появляются звезды меньше планет, нужно найти как можно больше таких объектов.
Легендарная звезда Денеб или Альфа Лебедя – это один из наиболее ярких объектов ночного неба. Она расположена в созвездии Лебедя и представляет собой главную звезду этого космического образования.
По своей яркости Денеб превосходит многие звезды ночного неба. По некоторым подсчетам его яркость в 67 тысяч раз превышает солнечную. Нам повезло, что эта звезда находится на таком огромном расстоянии от Земли – примерно, полторы тысячи световых лет. Иначе, если бы Денеб находился, скажем, на таком же расстоянии от Земли, на котором сейчас находится Сириус (8,5 световых лет) он своей яркостью затмевал бы сияние полной Луны в ночном небе.
Поскольку звезда Денеб входит в число 20 самых ярких звезд ночного неба, ее трудно не заметить на ночном небосводе. Особенно хорошо она видна летом. В это время года, звезда Денеб вместе с двумя другими крупными звездами – Альтаир и Вега, образуют так называемый летне-осенний треугольник. Данный треугольник представляет собой один из самых известных астеризмов, которые можно наблюдать в период с лета по осень в средних широтах Северного полушария.
Звезда Денеб относится к разряду голубых сверхгигантов – звезд класса А. Ее размеры настолько велики, что если поместить данную звезду в центр Солнечной системы, ее край достиг бы планеты Земля. А вот если поставить звезду Денеб рядом с нашим Солнцем, то оно было бы в 110 раз меньше этой звезды.
Солнце - наш космический маяк, источник жизни и центр Солнечной системы. Каждый день мы видим его на небе, но часто ли мы задумываемся о том, что ждет нашу звезду в далеком будущем? Как ученые могут предсказать судьбу светила, которое будет сиять еще миллиарды лет? Давайте отправимся в увлекательное путешествие по времени и узнаем, какое будущее уготовано нашему Солнцу.
Астрономы изучают жизненные циклы звезд уже много десятилетий. Наблюдая за звездами разных возрастов и масс, ученые составили детальную картину звездной эволюции.
Большинство звезд, включая наше Солнце, проводят большую часть своей жизни на так называемой "главной последовательности". Это стабильный период в жизни звезды, когда она сжигает водород в своем ядре, превращая его в гелий. На диаграмме Герцшпрунга — Рассела, которая показывает соотношение между яркостью и температурой звезд, главная последовательность выглядит как диагональная полоса.
Солнце - типичный представитель звезд главной последовательности средней массы. Изучая звезды, похожие на Солнце, но находящиеся на разных этапах эволюции, астрономы могут предсказать, что произойдет с нашим светилом в будущем. Это похоже на то, как мы можем предсказать будущее развитие ребенка, наблюдая за людьми разного возраста.
Возраст и состав Солнца: космические часы
Определение и уточнение возраста Солнца — одна из важнейших задач астрофизики. Ученые используют несколько методов, чтобы точно установить, сколько лет нашему светилу:
Анализ химического состава
Исследуя спектр солнечного света, астрофизики могут определить, какие элементы присутствуют в Солнце и в каких пропорциях. С течением времени состав звезды меняется, поэтому это дает ключ к определению ее возраста.
Гелиосейсмология
Изучение колебаний поверхности Солнца позволяет заглянуть в его недра и получить информацию о внутренней структуре, которая меняется с возрастом.
Большинство астероидов сформировалось одновременно с Солнечной системой. Измеряя соотношение различных изотопов в образцах астероидного вещества (включая метеориты, которые являются фрагментами астероидов, достигшими Земли), ученые могут определить возраст Солнечной системы и, следовательно, Солнца.
Сравнение с другими звездами
Наблюдая за звездами, похожими на Солнце, но находящимися на разных этапах эволюции, астрономы могут уточнить оценку возраста нашего светила.
Комбинируя эти методы, ученые пришли к выводу, что Солнцу около 4,6 миллиарда лет. Это действительно середина жизненного пути для звезды такой массы, как наше Солнце.
Солнцеподобные звезды обычно проводят на главной последовательности около десяти миллиардов лет. Это означает, что у нашего светила в запасе примерно пять миллиардов лет стабильной жизни, прежде чем начнутся драматические изменения.
Интересно отметить, что состав Солнца также дает нам информацию о формировании всей Солнечной системы. Например, наличие определенных тяжелых элементов указывает на то, что наше Солнце является звездой второго поколения, или звездой населения I, сформировавшейся из остатков предыдущих звезд. Следовательно, вся Солнечная система — продукт "переработки" древних звезд.
Компьютерное моделирование: виртуальное путешествие в будущее
Современные суперкомпьютеры позволяют создавать сложные модели звездной эволюции. Ученые "запускают" виртуальное Солнце и наблюдают за его изменениями на протяжении миллиардов лет, учитывая все известные физические процессы.
Эти модели учитывают множество факторов:
Ядерные реакции в центре Солнца;
Перенос энергии от ядра к поверхности;
Изменения в химическом составе;
Гравитационное сжатие и расширение;
Потеря массы через солнечный ветер.
Компьютерные симуляции позволяют ученым "увидеть" будущее Солнца во всех деталях, от постепенного увеличения яркости до драматических изменений в конце жизни звезды.
Ближайшие пять миллиардов лет: медленное нагревание
Солнце будет постепенно становиться ярче и горячее. Его светимость будет увеличиваться примерно на 10% каждый миллиард лет. Это приведет к серьезным изменениям на Земле задолго до финальных стадий эволюции звезды. Уже через миллиард лет океаны могут начать испаряться, а атмосфера - улетучиваться в космос.
Красный гигант: грандиозное расширение
Примерно через 5-7 миллиардов лет Солнце исчерпает запасы водорода в ядре и начнет расширяться, превращаясь в красный гигант. Его размер увеличится в сотни раз, а внешние слои охладятся и покраснеют. На этой стадии Солнце может поглотить ближайшие планеты, включая Меркурий, Венеру и, возможно, Землю.
Планетарная туманность: космический фейерверк
В конце жизни Солнце сбросит внешние слои, образуя красивую планетарную туманность. Это будет похоже на гигантский космический фейерверк, видимый на огромных расстояниях. Сброшенное вещество обогатит межзвездную среду элементами, которые могут стать строительным материалом для новых звезд и планет.
Финальная стадия - Солнце станет плотным белым карликом размером примерно с Землю. Этот небольшой, но очень горячий объект будет медленно остывать в течение триллионов лет, постепенно угасая и превращаясь в черный карлик - холодный, темный остаток некогда яркой звезды.
Заключение: наше место во Вселенной
Хотя будущее Солнца может казаться далеким, понимание его эволюции критически важно для науки. Это знание помогает нам лучше понять нашу планету, Солнечную систему и место человечества во Вселенной.
Изучение судьбы Солнца - яркий пример того, как наблюдения, теоретическая физика и компьютерное моделирование объединяются, чтобы заглянуть в будущее, отстоящее от нас на миллиарды лет. Оно напоминает нам о грандиозных масштабах космоса и времени, в которых существует наша цивилизация.
Пока Солнце продолжает свой неспешный танец в космосе, мы, его дети, продолжаем исследовать и восхищаться чудесами Вселенной, частью которой являемся.
Астрономы получили уникальные снимки, запечатлевшие момент взрыва двух разных звёзд. Изображения, сделанные несколькими телескопами массива CHARA в Университете штата Джорджия, фиксируют звёздную катастрофу, известную как новая звезда (nova) – явление, при котором плотный остаток звезды, похожей на Солнце, называемый белым карликом, высасывает материал у близко вращающейся звезды-компаньона, что в итоге вызывает термоядерный взрыв, который белый карлик переживает.
Детонация происходит, когда материал (в основном водород) накапливается на поверхности белого карлика и достигает критической массы. Новые звёзды, по сути, представляют собой естественные водородные бомбы, высвобождающие за считанные мгновения энергию, которую наша звезда излучает примерно за 100 000 лет. Несмотря на то что они освещают ночное небо, астрономы могли лишь предполагать, что происходит на ранних стадиях этих мощных взрывов, так как прямые наблюдения оказывались сложными – взорвавшийся материал казался единой точкой света, недоступной для детального изучения.
Элиас Айди, ведущий автор нового исследования, опубликованного в журнале Nature Astronomy и профессор физики и астрономии в Техасском технологическом университете, заявил:
Эти наблюдения позволяют нам наблюдать звёздный взрыв в реальном времени, что очень сложно и долгое время считалось чрезвычайно трудным. Вместо того чтобы видеть просто вспышку света, мы теперь раскрываем истинную сложность того, как разворачиваются эти взрывы.
Снимки получены с использованием техники интерферометрии, при которой несколько источников света объединяются для создания интерференционной картины, которую астрономы могут анализировать. Это стало возможным благодаря сбору данных с помощью телескопных массивов вроде CHARA, состоящего из десятков антенн, распределённых на большой площади, которые при наведении на одну точку неба работают как один массивный телескоп. Данные CHARA были дополнены снимками других телескопов, таких как космический телескоп Fermi, который отслеживает высокоэнергетические излучения, известные как гамма-лучи, и обсерватория Gemini на Гавайях.
Работа показала, что новые звёзды гораздо сложнее, чем мы думали, и не сводятся к одному разрушительному взрыву. Одна из запечатлённых новых, V1674 Herculis, оказалась одной из самых быстрых новых в истории наблюдений, достигнув пиковой яркости и погаснув всего за несколько дней. Она показала два отдельных потока газа, предполагая, что взрыв включал множественные мощные выбросы материала, взаимодействовавшие друг с другом. Эти выбросы испускали гамма-лучи, зафиксированные телескопом Fermi, демонстрируя, что взрывы способны производить одни из самых энергетических излучений в космосе, обычно связанные со сверхновыми, формирующими чёрные дыры.
Другая новая, V1405 Cassiopeiae, развивалась в эффектном замедленном режиме, потратив более пятидесяти дней, прежде чем наконец выбросила весь взорвавшийся материал. В течение этого почти двухмесячного периода белый карлик окутал себя сферой газа, которая в итоге поглотила обе звезды, сформировав чрезвычайно редкую структуру, называемую общей оболочкой. Когда эта оболочка наконец рассеялась, выброс произвёл собственную вспышку гамма-лучей.
То, что оба события произвели обнаруживаемые гамма-лучи, показывает, что новые звёзды – это то, что называют "лабораториями экстремальной физики", которые могут помочь "соединить точки между ядерными реакциями на поверхности звезды, геометрией выброшенного материала и высокоэнергетическим излучением, которое мы обнаруживаем из космоса".
Корональные петли на Солнце — гигантские арки раскаленной плазмы, которые могут достигать высоты в сотни тысяч километров над поверхностью нашей звезды.
Эти структуры формируются вдоль линий магнитного поля и содержат вещество с температурой от одного до нескольких миллионов градусов Цельсия.
Самые крупные корональные петли способны вместить до 100 планет размером с Землю, а их основания часто расположены в солнечных пятнах.
Когда магнитные поля, поддерживающие эти петли, дестабилизируются, происходят корональные выбросы массы — явления, способные вызвать геомагнитные бури на Земле и нарушить работу спутников и электрических сетей.
Перед вами солнечная фотосфера — видимая "поверхность" звезды, предстающая в виде плотной мозаики из светлых гранул и темных промежутков между ними. Именно так в сверхвысоком разрешении выглядит поверхность нашего светила, где раскаленная плазма непрерывно поднимается из глубин и переносит энергию наружу.
Светлые гранулы на изображении — это вершины гигантских конвективных ячеек. В центре таких структур находится наиболее горячая поднимающаяся плазма, а по краям — остывающее вещество, плотность которого возрастает, из-за чего оно вновь опускается в глубину. Поэтому границы между гранулами выглядят темнее: там плазма холоднее, плотнее и движется вниз. Все это — прямое проявление бурной солнечной конвекции, которая никогда не прекращается.
Особого внимания заслуживают крошечные яркие точки в темных межгранульных промежутках. Это не артефакты съемки, а области очень сильных локальных магнитных полей. Они выглядят ярче потому, что магнитное давление меняет структуру плазмы, позволяя нам увидеть более глубокие и горячие слои звезды, лежащие ниже фотосферы. Именно поэтому на снимке эти участки выделяются как маленькие сверкающие "искорки" среди более темной сетки.
Белая линия в нижней левой части кадра показывает масштаб: ее длина составляет 5 000 километров. На изображении ниже я добавил Землю в ее реальном размере относительно этого снимка, чтобы вы могли еще нагляднее оценить, насколько крошечные по меркам Солнца элементы на деле имеют колоссальные размеры в масштабах нашей планеты. Отдельные солнечные гранулы сопоставимы по размерам с территориями крупных государств.
Снимок был получен в сентябре 2007 года с помощью Шведского 1-метрового солнечного телескопа (англ. SST — Swedish 1-m Solar Telescope) на испанском острове Ла-Пальма. Этот инструмент, установленный в обсерватории Роке-де-лос-Мучачос, является одним из наиболее эффективных наземных солнечных телескопов в мире. Высочайшая детализация достигается не только благодаря современной адаптивной оптике, но и за счет сложной компьютерной обработки, которая позволяет компенсировать искажения, вызванные земной атмосферой.
Такие наблюдения позволяют ученым буквально видеть физику звезды в действии. Чем точнее наше понимание поведения плазмы и магнитных полей на Солнце, тем лучше мы можем разобраться в природе солнечных вспышек, корональных выбросов массы и других явлений космической погоды. В перспективе это помогает совершенствовать прогнозы событий, способных нарушить работу спутников, навигации, радиосвязи и даже вывести из строя наземную инфраструктуру.
Молекулярные облака — это области межзвездного пространства с высокой концентрацией газа и пыли. Температура внутри таких облаков очень низкая, около -260 градусов Цельсия, что способствует образованию молекул, в первую очередь водорода.
В определенный момент части облака начинают сжиматься под действием собственной гравитации. Этот процесс может запустить близкая вспышка сверхновой (взрыв массивной звезды) или прохождение облака через спиральный рукав галактики, где повышенная гравитация создает волны сжатия в межзвездном газе. При сжатии гигантское облако фрагментируется — разделяется на множество более мелких сгустков. Каждый такой сгусток продолжает сжиматься, постепенно превращаясь в протозвезду — зародыш будущей звезды. В результате из одного молекулярного облака формируется не одна звезда, а целое звездное скопление.
Именно в одном из таких скоплений и появилось наше Солнце. Ученые определили это, изучая химический состав Солнечной системы, в частности, наличие в ней определенных радиоактивных изотопов, таких как алюминий-26 и железо-60. Эти короткоживущие изотопы должны были попасть в протосолнечное облако извне, причем совсем незадолго — по астрономическим меркам — до формирования планет. Единственное убедительное объяснение их присутствия — рядом с будущим Солнцем взорвалась звезда, один из его массивных "родственников" в скоплении. Вспышка сверхновой не только обогатила нашу будущую планетную систему новыми элементами, но могла также послужить тем самым спусковым крючком, запустившим процесс рождения самого Солнца.
За миллиарды лет звезды из родного скопления Солнца разбрелись по разным частям Млечного Пути. Наша звезда вместе со своей формирующейся планетной системой тоже переместилась от места своего рождения. По расчетам астрономов, Солнце сделало уже более 20 оборотов вокруг центра Галактики, пройдя путь длиной около 100 000 световых лет. Сейчас астрономы пытаются найти "братские" светила, исследуя звезды схожего возраста и химического состава. Некоторые кандидаты уже обнаружены, например, звезда HD 162826, находящаяся в 110 световых годах от нас.
Изучение "семейной истории" Солнца важно не только для понимания его происхождения. Это помогает раскрыть тайны формирования планетных систем и даже происхождения жизни на Земле, ведь условия рождения звезды влияют на всю ее дальнейшую судьбу и судьбу объектов на ее орбите.
Астрономы зафиксировали космическое событие, которое может оказаться первым в истории наблюдений примером так называемой «суперкилоновы». Это двойной взрыв, сочетающий признаки сверхновой и килоновы.
Речь идет о событии AT2025ulz, которое сначала выглядело как классическое слияние компактных объектов. Затем явление неожиданно проявило черты взрыва массивной звезды. Если интерпретация подтвердится, это станет важным звеном между двумя типами катастрофических процессов.
Их давно обсуждали в теории, но никогда ранее не фиксировали в реальности.
Астрономы зафиксировали двойной взрыв звезды
Большинство массивных звезд завершают свою эволюцию взрывом сверхновой, рассеивая по Вселенной элементы вроде углерода и железа.
Килоновы же возникают при столкновении нейтронных звезд и ответственны за образование еще более тяжелых элементов — включая золото и платину.
AT2025ulz, по мнению исследователей, объединяет оба сценария.
Сигнал был впервые зафиксирован 18 августа 2025 года детекторами гравитационных волн LIGO и Virgo. Он соответствовал слиянию двух компактных объектов.
Вскоре после этого телескоп Zwicky Transient Facility в Калифорнии обнаружил быстро тускнеющий красный источник света — типичный признак килоновы.
Однако поведение объекта оказалось необычным.
Вместо ожидаемого затухания он становился ярче, а спектральные наблюдения — с участием, в частности, обсерватории Кек на Гавайях — выявили присутствие водорода и гелия. Это характерная «подпись» сверхновых.
Авторы исследования, включая астрофизиков из Технологического института Калифорнии в США, предлагают следующую модель: быстро вращающаяся массивная звезда взорвалась как сверхновая, но ее ядро не сформировало один компактный объект, а распалось на две легкие нейтронные звезды.
В течение нескольких часов они сблизились и столкнулись, вызвав килонову внутри расширяющихся оболочек сверхновой.
Это и объясняет сложную, «двухэтапную» световую кривую события.
Дополнительную поддержку гипотезе дают данные гравитационных волн: с вероятностью 99% хотя бы один из объектов имел массу меньше солнечной, что противоречит стандартным представлениям о формировании нейтронных звезд, но укладывается в сценарий коллапса быстро вращающегося ядра.
Ученые подчеркивают: полностью исключить совпадение независимых событий пока нельзя.
Проверить существование суперкилонов удастся лишь с помощью будущих наблюдений, включая проекты обсерватории имени Веры Рубин и телескопа Нэнси Грейс Роман.
В границах обозримой Вселенной достаточно много объектов, размеры которых во много раз превосходят размеры нашей планеты. Например, звезда, которая пульсирует только с одной стороны, или галактика “Сомбреро”, похожая на мексиканскую шляпу. Однако такие сверхплотные тела как нейтронные звёзды, образующиеся в результате вспышек сверхновых звёзд, имеют, как правило, более скромные размеры по сравнению с вышеупомянутыми объектами. Новое исследование, проведенное международной исследовательской группой, сузило диапазон радиусов типичных нейтронных звезд, что позволило астрономам получить наиболее точные на сегодняшний день измерения.
“Мы выяснили, что любая нейтронная звезда, которая примерно в 1,4 раза тяжелее нашего Солнца, имеет радиус около 11 километров”, - сказал в своем заявлении Бадри Кришнан, возглавлявший исследовательскую группу в Институте Альберта Эйнштейна (AEI) в Ганновере. “Наши результаты сужают диапазон радиусов нейтронных звёзд до диапазона между 10,4 и 11,9 километрами. Это в два раза точнее, чем в предыдущих исследованиях”.
В работе команды, опубликованной в журнале “Nature Astronomy”, использовалась комбинация знаний из общего описания первых принципов поведения материи нейтронных звёзд и первых наблюдений слияния двух нейтронных звёзд - GW170817.
“Слияние двух нейтронных звёзд - золотая жила информации!” - сказал Коллин Капано, научный сотрудник Ганноверской высшей школы экономики и ведущий автор исследования. “У нейтронных звёзд самая плотная материя в наблюдаемой Вселенной. Измеряя некоторые характеристики этих объектов, мы узнаем больше о фундаментальной физике, управляющей веществом на субатомном уровне”.
“Это поразительно!”, - добавил Капано. “GW170817 был вызван столкновением двух объектов размером с город. Произошло это столкновение около 120 миллионов лет назад, в те времена, когда динозавры ещё разгуливали по Земле! Это произошло в галактике за миллиард триллионов километров отсюда. Отсюда мы и получили представление о субатомной физике”.
Гравитационно-волновой всплеск GW170817 наблюдался в августе 2017 года во всём электромагнитном спектре. Разобравшись с ядерной физикой, лежащей в основе этого астрофизического события, исследователи смогли определить физические характеристики нейтронных звёзд - их массу и радиусы.
Рассчитанные ограничения дали команде дополнительную информацию о судьбе нейтронных звёзд, сливающихся с чёрной дырой в двойной системе. В большинстве случаев ограничения предсказывают, что нейтронная звезда, вероятнее всего, будет целиком поглощена чёрной дырой, а не разорвана на части. Этот факт может иметь значение для будущих наблюдений подобных событий, поскольку они могут рассматриваться только как гравитационно-волновые источники, будучи невидимыми в электромагнитном спектре.
“Эти результаты захватывают дух не только потому, что нам удалось значительно улучшить методику измерения радиусов нейтронных звёзд, но и потому, что это открывает нам дорогу к пониманию судьбы нейтронных звёзд на завершающем этапе их жизни - при слиянии двух объектов”, - объясняет Стефани Браун, соавтор публикации и аспирант Ганноверской высшей школы искусств (AEI).
Глядя на ясное ночное небо вдали от городских огней, мы видим бесконечную черную бездну, усыпанную мириадами звезд. На самом деле невооруженным глазом можно различить всего около 6 000 звезд (около 3 000 в каждом полушарии), и все они предстают перед нами как крошечные мерцающие — из-за атмосферной турбулетности — точки света. А ведь речь идет о ближайших к нам звездах — космических соседях в пределах нескольких сотен световых лет от Солнечной системы.
Современные наземные и космические телескопы позволяют преодолеть это ограничение и рассматривать далекие звезды в деталях. Это не только завораживает, но и дает ученым возможность изучать процессы звездной эволюции.
Перед вами — самое детализированное на сегодняшний день изображение красного гиганта R Зайца (R Leporis), полученное 15 ноября 2023 года с помощью массива радиотелескопов ALMA в чилийской пустыне Атакама. Эта умирающая звезда, расположенная в созвездии Зайца на расстоянии 1 490 ± 40 световых лет от Земли, находится на поздней стадии своего жизненного цикла.
R Зайца окружает сложная кольцевая структура из газа и космической пыли, которая постоянно пополняется веществом, истекающим с поверхности раздувшегося и пульсирующего гиганта. Наблюдения также зафиксировали необычное явление: звезда периодически "выбрасывает" облака углеродной сажи в окружающее пространство, словно гигантский космический вулкан.
Радиус R Зайца сегодня почти в 500 раз превышает солнечный. Если бы звезда находилась на месте нашего светила, то все планеты земной группы — Меркурий, Венера, Земля и Марс — оказались бы внутри ее оболочки. При этом болометрическая светимость гиганта, то есть суммарное излучение во всех диапазонах спектра, превышает солнечную более чем в 13 000 раз.
Примечательно, что R Зайца относится к классу углеродных звезд — в ее атмосфере углерод преобладает над кислородом. Это придает ей характерный темно-красный оттенок и способствует образованию сложных углеродных соединений в окружающей газопылевой оболочке.
R Зайца и будущее Солнца
Изучая R Зайца, ученые получают редкую возможность заглянуть в отдаленное будущее нашей собственной звезды. Через 5–7 миллиардов лет Солнце пройдет через аналогичную стадию красного гиганта, увеличившись в размерах и сбросив значительную часть своего вещества в космическое пространство.
В конечном итоге, когда звезда израсходует все топливо и сбросит оставшиеся оболочки, от нее останется лишь "огарок" — белый карлик, представляющий собой сверхплотное ядро из электронно-ядерной плазмы размером примерно с Землю, но с массой, сопоставимой с массой Солнца.
Полное остывание белого карлика займет десятки миллиардов лет (а по некоторым моделям — триллионы лет), и все это время он будет напоминать о некогда существовавшей планетной системе R Зайца, которая, возможно, когда-то могла быть пригодной для жизни.
Команда астрономов, вероятно, стала свидетелем того, как звезда разделилась пополам перед тем, как снова слиться воедино. Это вызвало уникальный двойной взрыв, который вызывал обсуждения среди астрофизиков.
Событие, получившее обозначение AT2025ulz, может представлять совершенно новый класс астрофизических явлений – "суперкилоновую", еще более впечатляющую версию и без того редкой килоновой.
Находки, описанные в исследовании, опубликованном в The Astrophysical Journal Letters, не дают абсолютных доказательств – но однозначно указывают на что-то странное.
Ведущий автор Манси Касливал, астроном из Калифорнийского технологического института заявила:
Все интенсивно пытались наблюдать и анализировать это, но затем событие начало больше походить на сверхновую, и некоторые астрономы потеряли интерес. Но не мы.
Массивные звезды обычно умирают во время взрыва, который известен как сверхновая, засевая космос тяжелыми металлами и производя характерную сигнатуру. Иногда взрывы оставляют после себя сверхплотное ядро, называемое нейтронной звездой, которая содержит больше массы, чем Солнце, но размер не превышает земной мегаполис.
Нейтронные звезды тоже могут исчезнуть со взрывом. Они встречаются в двойных парах, и когда их гравитация стягивает их вместе, столкновение вызывает столь же катастрофический взрыв, называемый килоновой. На сегодняшний день существует только одно подтвержденное обнаружение килоновой – они гораздо реже сверхновых. Одно исследование предполагает, что во всем Млечном Пути только десять звездных систем взорвутся таким образом.
Когда астрономы впервые обратили внимание на AT2025ulz, расположенную в 1,3 миллиардах световых лет от нас, они получали смешанные сигналы. 18 августа 2025 года две обсерватории, LIGO в США и Virgo в Европе, обнаружили мощные гравитационные волны – рябь, которая распространяется через ткань реальности со скоростью света. Сигнал указывал на слияние двух массивных объектов, как столкновение нейтронных звезд, вызывающее килоновые.
Несколько часов спустя Zwicky Transient Facility в Калифорнии взглянула на источник и обнаружила быстро затухающий красный объект. Световая сигнатура соответствовала последствиям килоновой, которая светится красным из-за создания тяжелых элементов вроде золота во время взрыва.
Через несколько дней, однако, произошел неожиданный поворот. AT2025ulz стала ярче, приобрела синий цвет и показала признаки водорода по всему спектру света – характерный признак сверхновой.
Исследователи предполагают, что это может быть ни сверхновая, ни килоновая, а суперкилоновая. В этом сценарии изначальная звезда взорвалась как сверхновая и фактически разделилась надвое, породив две меньшие нейтронные звезды, а не одну. Оказавшись в ловушке внутри остатков сверхновой, звезды-близнецы затем по спирали сблизились и взорвались в килоновой, чья сигнатура изначально была скрыта остатками исходной звезды. Гипотезу подтверждают данные о гравитационных волнах, указывающие, что по крайней мере одна из звезд была менее массивной, чем Солнце.
Комментарии