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.
На протяжении тысячелетий звезды казались людям лишь яркими точками на черном полотне ночного неба. Даже после изобретения телескопа астрономы не могли рассмотреть детали их поверхности: из-за колоссальных расстояний все звезды — не считая Солнца — продолжали выглядеть как крошечные источники света без хоть сколько-нибудь различимой структуры.
Лишь в последние десятилетия развитие технологий позволило получить изображения дисков некоторых звезд, и Антарес стал одним из первых объектов, чья поверхность была детально изучена.
Антарес — ярчайшая звезда в созвездии Скорпиона и один из самых известных красных сверхгигантов на небе. Его название происходит от древнегреческого "Анти-Арес", то есть "соперник Марса". Такое имя звезда получила из-за красновато-оранжевого цвета, напоминающего окраску планеты. От Земли Антарес отделяют примерно 550 световых лет.
Антарес — умирающая звезда, которая уже давно исчерпала запасы водорода в своем ядре и раздулась до гигантских размеров. По оценкам астрономов, в течение нескольких или тысяч лет это далекое светило завершит свой эволюционный путь грандиозной вспышкой сверхновой — взорвется.
Антарес примерно в 700 раз больше нашего Солнца. Если бы эта звезда оказалась в центре Солнечной системы, ее внешние оболочки простирались бы далеко за орбиту Марса, достигая пояса астероидов. Все планеты земной группы, включая Меркурий, Венеру, Землю и Марс, были бы поглощены этим сверхгигантом.
Несмотря на столь колоссальные размеры, масса Антареса всего в 12 раз больше массы Солнца. Это говорит о том, что вещество звезды крайне разрежено. Однако планеты, оказавшиеся внутри ее оболочки, все равно не уцелели бы: высокая температура и потоки раскаленной плазмы быстро разрушили бы их.
Красный цвет Антареса обусловлен относительно низкой температурой его поверхности — около 3 400 градусов Цельсия. Для сравнения, поверхность Солнца разогрета примерно до 5 500 градусов. При такой температуре звезда излучает преимущественно в красной и инфракрасной частях спектра, что и придает ей характерный оттенок. Низкая температура указывает на то, что звезда пребывает на очень поздней стадии эволюции. Связано это с тем, что, когда массивная звезда исчерпывает запасы водорода в ядре, она начинает сжигать гелий, углерод и другие более тяжелые элементы, появившиеся в ходе нуклеосинтеза. Это приводит к расширению звезды и охлаждению ее поверхности.
Именно колоссальный размер Антареса позволил астрономам впервые получить детальное изображение его диска. Для этого ученые использовали комплекс Очень Большого Телескопа (VLT) Европейской южной обсерватории в Чили. Когда его телескопы работают совместно в режиме интерферометра (VLTI), они фактически превращаются в один огромный супертелескоп с разрешением, достаточным для того, чтобы различить структуру звездного диска.
На полученном изображении видны неоднородности на поверхности Антареса — яркие и темные области, вызванные конвекцией и движением газа в звездной атмосфере. Это гигантские ячейки горячего и холодного вещества, поднимающиеся из глубин и опускающиеся обратно, подобно кипящей воде, только в несопоставимо больших масштабах.
Наблюдения за Антаресом не только демонстрируют возможности современной астрономии, но и дают ключ к пониманию последних этапов жизни массивных звезд. Красные сверхгиганты — это звезды, стоящие на пороге катастрофы. В объектах такого рода идут термоядерные реакции синтеза все более тяжелых элементов, предел которых определяется накоплением в ядре железа. Железо не может участвовать в термоядерном синтезе с выделением энергии, поэтому система теряет стабильность — хрупкий баланс между внутренним давлением и гравитационным сжатием нарушается. За доли секунды ядро коллапсирует, а затем звезда взрывается, разбрасывая свое вещество по окружающему пространству.
Когда звезда Антарес взорвется, ее вспышку можно будет наблюдать даже днем невооруженным глазом в течение нескольких недель или месяцев. Взрыв обогатит окружающее пространство тяжелыми элементами, из которых со временем сформируются звезды следующего поколения и планеты.
На расстоянии около 190 световых лет от Земли находится звезда HD 140283, получившая неофициальное библейское прозвище — Мафусаил. Это имя было выбрано не случайно: по ранним оценкам астрономов, возраст HD 140283 составлял около 14,5 миллиарда лет. Вот только проблема в том, что возраст самой Вселенной оценивается примерно в 13,8 миллиарда лет.
Астрономам эта звезда известна уже давно: она была включена в каталог Генри Дрейпера еще в первой половине XX века. Но по-настоящему знаменитой HD 140283 стала лишь тогда, когда ученые попытались определить ее возраст.
Итак, как же звезда может быть старше мира, в котором существует?
Сразу предупреждаю: это не мистическая история и не фантазия об объекте из других измерений, как любят выдумывать журналисты. Это пример того, как наука ошибается, уточняет данные и постепенно приходит к правильному ответу.
Звезда-ископаемое
Мафусаил относится к числу очень древних малометалличных звезд. В астрономии "металлами" называют все элементы тяжелее водорода и гелия. Так, железа в HD 140283 примерно в 250 раз меньше, чем в Солнце, а кислорода — примерно в 50 раз.
Это типично для очень старых звезд, сформировавшихся в раннюю эпоху истории Вселенной, когда тяжелых элементов было еще крайне мало. Мафусаил появился спустя сравнительно небольшое время после Большого взрыва, когда космическое пространство было заполнено преимущественно водородом и гелием.
Мафусаил — сравнительно небольшая звезда: ее масса составляет около 0,8 массы Солнца, а радиус — примерно в 2,2 раза больше солнечного. Сейчас она находится на стадии субгиганта — переходного этапа между обычной звездой и красным гигантом. По космическим меркам эта фаза продолжается недолго, поэтому подобные объекты особенно ценны для астрономов: они помогают лучше понять эволюционный путь солнцеподобных звезд и предсказать будущее Солнечной системы.
Еще одна любопытная деталь: Мафусаил движется через окрестности Солнца с очень высокой скоростью — около 300 км/с. Такие скорости характерны для древних звезд гало Млечного Пути. По сути, это гость из самых старых областей нашей Галактики, случайно оказавшийся рядом с Солнечной системой.
Мафусаил — настоящее звездное ископаемое, свидетель ранней Вселенной.
Парадокс, который раздули до сенсации
Когда ранние измерения показали, что возраст звезды составляет примерно 14,5 миллиарда лет, тут же посыпались громкие заголовки об "аномалии", "крахе физики", "параллельных мирах", "отмене Большого взрыва" и прочих бессмыслицах.
Но ученые смотрели на ситуацию спокойнее. Они понимали, что проблема, скорее всего, не в устройстве Вселенной, а в точности измерений и несовершенстве существующих звездных моделей.
Уточнение данных
В 2013 году было опубликовано исследование, основанное на наблюдениях космического телескопа NASA/ESA "Хаббл". С его помощью астрономы очень точно измерили параллакс HD 140283, а значит — и расстояние до звезды. Зная расстояние и видимую яркость, ученые смогли вычислить ее истинную светимость, а затем уточнить возраст.
Результат оказался впечатляющим: 14,46 ± 0,8 миллиарда лет. Именно погрешность здесь играет ключевую роль. Она означала, что реальный возраст Мафусаила мог составлять как 15,26, так и 13,66 миллиарда лет. Иными словами, даже после первичного уточнения данных звезда вовсе не обязательно оказывалась старше Вселенной — все упиралось в пределы точности измерений и моделей.
После этого ученые занялись уточнением наблюдательных данных и улучшением теоретических расчетов. Они понимали, что для точного определения возраста важно не только знать светимость, но и точнее определить химический состав звезды, а также доработать модели звездной эволюции. Достаточно изменить некоторые параметры — и итоговая оценка заметно сдвинется.
Спустя восемь лет появилась новая модель эволюции HD 140283, созданная с использованием более совершенных методов астрофизического моделирования и данных о миллионах других звезд. Она учитывала целый набор физических процессов внутри звезды — термоядерные реакции, перенос энергии и изменения химического состава. Согласно этой работе, возраст Мафусаила составляет 12,01 ± 0,05 миллиарда лет, то есть звезда уже уверенно укладывается в современную оценку возраста Вселенной.
Сегодня Мафусаил по-прежнему считается одной из древнейших известных звезд, но уже не выглядит невозможным объектом, который ломает всю современную физику. Теперь мы знаем и другие крайне древние звезды — например, HE 1523-0901, 2MASS J18082002-5104378 B и SMSS J031300.36-670839.3, возраст которых оценивается примерно в 13,2, 13,5 и 13,6 миллиарда лет соответственно. Но именно история Мафусаила стала важной вехой в оттачивании методов оценки звездных возрастов и наглядно показала, как наука превращает мнимую аномалию в решаемую задачу.
Заканчивая эту историю, хочу сказать самое важное: кажущиеся противоречия в науке далеко не всегда означают крах теории. Чаще всего они говорят о том, что нужны новые данные, более точные измерения и доработанные модели. Прямо сейчас астрономия переживает похожий момент: космический телескоп NASA "Джеймс Уэбб" обнаружил в ранней Вселенной немало галактик, которые выглядят слишком массивными, яркими и зрелыми для своего возраста. Но это не означает, что Большого взрыва не было или что возраст Вселенной рассчитан неверно. Это показывает, что наше понимание формирования и роста первых галактик все еще далеко от совершенства.
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.
На изображении — безымянная галактика, удаленная примерно на 5,7 миллиарда световых лет от нас. Этот кадр — результат объединения данных, полученных с помощью космической рентгеновской обсерватории NASA "Чандра" и наземного комплекса радиотелескопов ALMA (Чили).
Яркое пятно в центре представляет собой раскаленный газопылевой "кокон" вокруг сверхмассивной черной дыры. Темные зоны сверху и снизу — области холодного газа.
Обычно черные дыры рассматриваются как разрушители, но этот объект доказывает, что не все так однозначно. Мощные струи плазмы (джеты), вырывающиеся из окрестностей дыры, не разгоняют окружающую материю, а напротив — запускают производство холодного газа.
У некоторых возникнет вопрос:
"Как раскаленная струя плазмы может что-то охладить?"
На первый взгляд это действительно звучит иррационально. Это как пытаться заморозить воду огнеметом.
Но тут весь секрет в физике расширения. Джеты, двигаясь с огромной скоростью, выталкивают газовые облака подальше от черной дыры. Там газ начинает стремительно расширяться, теряя энергию и... остывая. Именно этот холодный газ — ключевой компонент для рождения новых звезд.
Все это формирует замкнутый цикл: черная дыра стимулирует звездообразование, чтобы потом "полакомиться" частью новых светил. В будущем, испуская новые джеты, она станет причиной появления следующего поколения звезд. И все повторится вновь, пока запасы окружающего газа не подойдут к концу — лишь тогда черная дыра уснет.
Новая звезда — это не рождение светила, а мощная вспышка старого. За несколько часов блеск увеличивается в тысячи или даже миллионы раз. Что происходит на самом деле?
В созвездии Водолея, на расстоянии около 54 570 световых лет от Земли, расположилось шаровое скопление Messier 72 (M 72), являющееся домом для более чем 100 000 древних звезд, которые плотно "упакованы" в относительно небольшую сферу.
Я предлагаю вам полюбоваться деталями этой грандиозной структуры, изображения которой были получены космическим телескопом NASA/ESA "Хаббл" в ходе наблюдений за 2025 год.
Звездный город в созвездии Водолея
Возраст звездного скопления M 72 оценивается в 9,5 миллиарда лет, а значит его звезды начали сиять задолго до появления Солнечной системы, возраст которой составляет примерно 4,6 миллиарда лет.
Благодаря тому, что к данным, полученным в оптическом диапазоне, были добавлены данные ультрафиолетового спектра, мы можем лицезреть удивительное разнообразие цветов, где каждый оттенок способен поведать свою историю.
Цветная палитра звездных поколений
Голубые звезды на снимке — это светила, которые изначально были более массивными, но в ходе эволюции разогрелись до чрезвычайно высоких температур, сжегши большую часть своих запасов водорода.
Красно-оранжевые объекты — это солнцеподобные звезды меньшей массы, которые за миллиарды лет своей жизни превратились в красных гигантов. Они раздулись до огромных размеров, но при этом сильно остыли, приобретя характерный красноватый оттенок.
Исследуя звезды M 72, ученые лучше понимают как зарождаются шаровые скопления и как эволюционируют галактики, в которых они зародились. Учитывая, что в M 72 нет признаков множественных поколений звезд (в данном случае они все старые) и сильного разброса по химическому составу, можно с уверенностью сказать, что данное шаровое скопление сформировалось в Млечном Пути, а не представляет собой ядро поглощенной галактики.
Звездная плотность скопления
Масса скопления M 72 в 168 000 больше массы Солнца. Состоит оно из более чем 100 000 гравитационно связанных звезд, уместившихся в сфере диаметром всего 104 световых года.
Если бы наша Солнечная система оказалась в центре скопления, то ближайшие звезды располагались бы примерно в 400 световых днях от нас — почти в четыре раза ближе, чем Проксима Центавра, ближайшая к Солнечной системе звезда.
Экстремальные условия
В M 72 встречаются области, где звезды упакованы настолько плотно, что оказывают друг на друга не только повышенное гравитационное влияние, но могут даже тесно взаимодействовать и сталкиваться.
Такие столкновения порождают удивительные объекты под названием "голубые отстающие" (англ. blue stragglers) — звезды, которые словно обращают время вспять, возвращаясь от "старости" к яркой и горячей "молодости".
Космические маяки
В скоплении было обнаружено 43 переменные звезды, большинство из которых относятся к типу RR Лира.
Скопление было открыто французским астрономом Пьером Мешеном в 1780 году, но тогда — в силу технических ограничений — ученые даже не подозревали, что наблюдают скопление из тысяч и тысяч звезд — им казалось, что это просто газопылевая туманность.
Спустя 245 лет мы не только понимаем истинную природу M 72, но даже можем рассматривать отдельные звезды!
Окно в раннюю Вселенную
Изучение столь древних скоплений, как M 72, дает ученым уникальную возможность заглянуть в прошлое мироздания. Звезды в шаровых скоплениях сформировались из первичного газа ранней Вселенной, когда тяжелых элементов было в 10-100 раз меньше, чем сейчас.
Это означает, что анализ данных, собранных в ходе наблюдений за M 72, рассказывает нам о том, какой была Вселенная более девяти миллиардов лет назад, когда ее возраст составлял меньше половины от нынешнего в 13,8 миллиарда лет.
Космический долгожитель
В отличие от рассеянных звездных скоплений, которые распадаются через несколько миллионов лет, шаровые скопления вроде M 72 невероятно стабильны благодаря мощным гравитационным связям между светилами, которые его составляют. Такие объекты могут существовать практически вечно — некоторые из известных нам шаровых скоплений имеют возраст более 13 миллиардов лет!
M 72 продолжает свой медленный танец вокруг центра Млечного Пути, неся в себе память о временах, когда наша Галактика находилась в процессе активного формирования и поглощения галактик меньшего размера. И благодаря возможностям легендарного "Хаббла" любой желающий может полюбоваться этим древним чудом во всех его красочных деталях.
Всего 20 лет назад идея, что где-то во Вселенной существуют алмазы диаметром в тысячи километров, воспринималась научным сообществом как фантастика. Но сегодня это доказанный факт: некоторые белые карлики действительно способны превращать свои "внутренности" в гигантские кристаллы углерода — самые большие "бриллианты" во Вселенной.
Белый карлик — это то, во что в конце жизненного цикла превращается звезда небольшой или средней массы, когда запасы ее "топлива" для продолжения термоядерных реакций заканчиваются. Светило сбрасывает оболочки, и на его месте остается сверхплотное ядро размером с Землю, но с массой до 1,44 солнечных.
Этот звездный "огарок" постепенно остывает, и через миллиарды лет начинается самое интересное.
Под чудовищным давлением в миллиарды атмосфер углерод в ядре начинает кристаллизоваться. Атомы выстраиваются в идеальную кубическую решетку, почти идентичную алмазной. В итоге внутри белого карлика вырастает единый кристалл колоссальной массы.
Первый объект такого рода был найден в 2004 году.
Белый карлик BPM 37093 в созвездии Центавра, удаленный примерно на 50 световых лет от Земли, получил неофициальное прозвище "Люси" — в честь песни The Beatles "Lucy in the Sky with Diamonds". С помощью астросейсмологии (анализ пульсаций звезд для изучения их внутренней структуры), команда ученых из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики выяснила, что около 90% массы Люси уже закристаллизовалось. Диаметр алмазного ядра — около 9 000 километров, а его масса — примерно 10³¹ кг (в 1,1 раза больше массы Солнца).
Примечательно, что в процессе перестройки углерода высвобождается скрытая теплота фазового перехода. Это отсрочивает охлаждение белого карлика на 2-4 миллиарда лет. Выходит, что кристаллизация — это еще и природный "обогреватель", который продлевает жизнь угасающей звезды.
С тех пор было обнаружено нескольких десятков кандидатов с кристаллизованными ядрами. Данные, полученные с помощью космического телескопа ESA Gaia и наземной обсерватории Gemini показывают, что примерно каждый десятый белый карлик в определенном диапазоне масс и возраста проходит стадию "алмазного сердца".
Прямо сейчас во Вселенной вращается бесчисленное множество гигантских "алмазов", которые будут сиять еще миллиарды лет после того, как погибнет Солнечная система.
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...
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.
Квазары — ярчайшие объекты из всех, что доводилось наблюдать человечеству. Яркость одного такого объекта может превосходить яркость Солнца в триллион раз — он светит ярче целой галактики с миллиардами звезд. Эти космические маяки, находящиеся на расстоянии в миллиарды световых лет от Земли, позволяют астрономам заглянуть в очень далекое прошлое Вселенной.
Но что представляют собой квазары и какие силы обеспечивают им столь невероятную яркость? Давайте разбираться.
Что такое квазар?
Слово "квазар" — сокращение от "квазизвездный радиоисточник". Первый объект такого рода, выглядевший как точечный источник света, похожий на яркую звезду, был обнаружен в 1960 году астрономами Алланом Сэндиджем и Томасом Мэтьюзом. Однако от типичного светила его отличало огромное количество энергии, излучаемой в радиодиапазоне. Несмотря на это, находка, получившая обозначение 3C 48, долгое время рассматривалась как "нетипичная звезда".
Сегодня мы знаем, что 3C 48 и подобные ему объекты — это квазары, представляющие собой активные ядра галактик, в центре которых находятся сверхмассивные черные дыры массой от нескольких миллионов до миллиардов солнечных масс. Такая черная дыра с лютой жадностью пожирает огромное количество материи, которая ее окружает — газ, пыль, целые звезды — и в ходе этого процесса генерирует колоссальное количество энергии.
Не секрет, что сама черная дыра не способна быть источником света — все, что падает за горизонт событий, не способно вырваться наружу. Но материя, устремляющаяся к черной дыре, разогревается до миллионов градусов, образуя вокруг нее светящийся аккреционный диск. Именно этот диск и джеты (струи вещества, выбрасываемые вдоль оси вращения черной дыры со скоростью, близкой к скорости света) обеспечивают запредельную яркость квазара.
Для сравнения, светимость Солнца около 3,8 × 10^26 ватт. По земным меркам это, конечно, впечатляющий показатель, но в масштабах космоса — капля в море.
Типичный квазар излучает энергию на уровне 10^40–10^41 ватт и светит ярче, чем вся наша галактика Млечный Путь, в которой может быть более 400 миллиардов звезд.
Просто представьте: объект размером с Солнечную систему (аккреционный диск квазара имеет диаметр в несколько световых дней или недель) светит ярче, чем галактика диаметром в 100 000 световых лет с сотнями миллиардов звезд.
Как работает квазар
Сверхмассивная черная дыра, по сути являющаяся сердцем квазара, поглощает материю с невероятной скоростью — в среднем несколько солнечных масс в год. Падающее вещество закручивается в аккреционный диск, где частицы сталкиваются, трутся друг о друга, разгоняются до релятивистских (околосветовых) скоростей.
Трение и сжатие разогревают диск до 10-100 миллионов градусов, из-за чего материя начинает излучать в рентгеновском и ультрафиолетовом диапазонах, то есть в одних из самых энергетичных форм света.
Примечательно, что не вся материя попадает в черную дыру — часть выбрасывается вдоль ее магнитных полюсов в виде релятивистских джетов — узких струй плазмы, способных двигаться со скоростью 99,999<...>% скорости света. При этом протяженность джетов может составлять миллионы световых лет, что позволяет наблюдать их далеко за пределами родительской галактики.
Если джет направлен в сторону наблюдателя, квазар кажется еще ярче из-за релятивистского усиления — эффекта, при котором излучение от объекта, движущегося почти со скоростью света, фокусируется в узкий конус.
Рекордсмен среди квазаров
Самый яркий из известных квазаров — QSO J0529−4351, идентифицированный* в 2024 году. Его светимость превышает светимость Солнца в 500 триллионов раз!
*На самом деле объект оказался в данных наблюдений еще в 1980 году. Однако его десятилетиями считали просто звездой.
QSO J0529−4351 находится на расстоянии около 12 миллиардов световых лет от нас, а значит свет от него, который мы видим сегодня, был испущен, когда возраст Вселенной составлял примерно 1,8 миллиарда лет — она была еще совсем юной.
В центре этого квазара находится сверхмассивная черная дыра массой около 17–20 миллиардов масс Солнца. И эта черная дыра — одна из наиболее быстрорастущих в известной Вселенной. Каждый день она поглощает около одной солнечной массы.
Есть ли квазары рядом с нами?
Абсолютно все известные квазары удалены на миллиарды световых лет от нас. В близлежащих галактиках их нет. Почему?
Потому что квазары существовали исключительно в молодой Вселенной, когда галактики были переполнены газом и пылью — топливом для сверхмассивных черных дыр. В те времена черные дыры активно питались, стабилизируя свои галактики и интенсивно светясь.
Со временем сверхмассивные черные дыры расчистили свои окрестности — поглотили все до чего позволяло "дотянуться" гравитационное поле — и перешли в "спящий режим". То есть сверхмассивные черные дыры никуда не делись, они продолжают пребывать в центрах всех крупных галактик, включая Млечный Путь, — но они больше не светятся** как квазары, потому что нет для этого ресурсов.
**И все же в центрах некоторых галактик есть активные черные дыры. Однако в сравнении с квазарами они светятся крайне тускло, потому что вокруг уже нет такого количества "свободной" материи.
Квазары и судьба галактик
Энергия, выделяемая квазаром, настолько велика, что способна остановить звездообразование в родительской галактике.
Связано это с тем, что джеты и мощное излучение нагревают окружающий газ и часть его выбрасывают из галактики, лишая ее ключевого материала для формирования новых звезд. Это подтверждают наблюдения: в наиболее массивных галактиках практически прекратилось звездообразование.
Интересное наблюдение: в нашей Галактике каждый год рождается всего около 2-3 новых звезд, что является очень низким показателем. Можно предположить, что Стрелец А*, сверхмассивная черная дыра в центре Млечного Пути, в свое время питала квазар, который "выжег" львиную долю газа.
Квазары — это одновременно разрушители и созидатели. Они отвечали за рост галактик и распределение материи в ранней Вселенной, формируя ее структуру.
Эра квазаров закончилась миллиарды лет назад. Однако свет, испущенный ими, все еще продолжает свое путешествие по просторам Вселенной, рассказывая о том, каким было это таинственное мироздание в самом начале своей истории.
Это произошло 14 июня 2015 года. Международная сеть автоматических роботизированных телескопов ASAS-SN, предназначенная для непрерывного мониторинга всей видимой небесной сферы, зафиксировала в созвездии Индейца вспышку чудовищной яркости.
Нечто, получившее обозначение ASASSN-15lh, вспыхнуло так ярко, что с лихвой затмило свою родительскую галактику — целиком, с миллиардами звезд. При подсчете были получены невообразимые цифры: в пике светимость превосходила светимость нашего Солнца примерно в 570 миллиардов раз. Для сравнения: светимость Млечного Пути превосходит солнечную "всего" в 20 миллиардов раз.
В январе 2016 года команда ученых, которую возглавил профессор Субо Донг из Института астрономии и астрофизики имени Кавли при Пекинском университете, опубликовала в журнале Science исследование, в котором событие ASASSN-15lh было названо "самой яркой сверхновой в истории наблюдений". Однако вскоре начались сомнения, и уже через несколько месяцев было опубликовано несколько исследований, опровергающих вывод команды Донга.
Но обо всем по порядку.
Дешевая, но эффективная система
ASAS-SN — это сеть небольших роботизированных телескопов с диаметром зеркал всего 14 сантиметров, расположенных в разных точках Земли. Их задача проста и грандиозна одновременно: каждую ночь сканировать все доступное небо в поисках малейших изменений яркости. Сверхновые, вспышки в ядрах галактик, переменные звезды — любое событие, нарушающее привычный покой ночного неба.
Система работает автоматически. Камеры снимают один и тот же участок неба несколько раз за ночь, а алгоритмы сравнивают кадры в поисках новых ярких точек. Если изменения выявлены, то астрономы тут же получают уведомление и начинают наблюдения с помощью больших наземных и космических телескопов, доступных в тот момент. Именно так нашли ASASSN-15lh: на снимках участка неба появилась яркая точка там, где раньше была лишь едва заметная тусклая галактика, удаленная примерно на 3,8 миллиарда световых лет от нас.
Почему решили, что это сверхновая
Изначально все указывало на сверхяркую сверхновую типа SLSN-I — очень редкий класс взрывов массивных звезд, светимость которых в десятки раз ярче обычных сверхновых. Событие ASASSN-15lh демонстрировало запредельную светимость, спектр без водорода, плавный рост яркости, который достиг пика примерно через 30 дней, а затем начал медленно угасать. Все это в общем-то ничем не отличалось от поведения известных сверхярких сверхновых. Вот только мощность была несоизмеримо больше.
И эту аномалию команда Донга связала с тем, что в центре взрыва родился магнетар — быстро вращающаяся нейтронная звезда с невероятно сильным магнитным полем. Вращаясь, магнетар теряет энергию и подсвечивает выброшенную взрывом оболочку изнутри, подобно гигантской космической лампочке внутри расширяющегося газопылевого облака. Этот механизм объяснял и долгое свечение, и невероятную яркость. Но ученые признали, что это, по сути, костыль. Гипотеза звучала складно, однако реальные концы с концами в ней не сходились.
Фундамент гипотезы дал трещины
Сверхяркие сверхновые достигают пика и за несколько недель-месяцев стремительно тускнеют. Событие ASASSN-15lh падало в яркости гораздо медленнее и даже на какое-то время зависло на максимальном уровне светимости. Кроме того, спектр тоже был странным — линии оказались слишком широкими, а скорости выброса вещества казались аномально высокими. Проще говоря, при внимательном рассмотрении событие ASASSN-15lh не вписывалось в рамки сверхяркой сверхновой.
И еще одна любопытнейшая деталь, которая настораживала с самого начала: местоположение. Большинство сверхярких сверхновых взрываются в карликовых галактиках с низкой металличностью и активным звездообразованием — там рождаются очень массивные и горячие звезды, которые, проживая очень короткую — по астрономическим меркам — жизнь, становятся кандидатами на такой взрыв. Событие ASASSN-15lh было зафиксировано в крупной, старой галактике. И самое важное: объект располагался точно в центре галактики. Не на краю, не в спиральном рукаве, а в ядре — там, где обычно прячется сверхмассивная черная дыра.
Дубль два
В конце 2016 — начале 2017 года уже погасший было объект неожиданно вспыхнул снова. Яркость выросла примерно на 10%. Не секрет, что сверхновые так себя не ведут, ибо гибель звезды — одноразовое событие. Можно наблюдать, как оболочка сброшенного вещества расширяется и остывает, как взаимодействует с окружением, но взрыв происходит один раз. Так что данное событие стало весомым аргументом в руках тех, кто изначально сомневался в верности интерпретации данных команды Донга.
Несколько международных команд ученых независимо друг от друга предложили радикально иное объяснение: событие приливного разрушения (англ. Tidal Disruption Event, TDE). Это принципиально иной тип катастрофы, инициатором которого является не звезда, а черная дыра.
Представьте звезду, которая однажды подлетела слишком близко к сверхмассивной черной дыре массой в миллионы или даже миллиарды солнечных. Пересекая так называемый радиус приливного разрушения, светило сталкивается с настолько сильным гравитационным градиентом, что ее буквально разрывает на части. Та сторона звезды, что находится ближе к черной дыре, испытывает притяжение во много раз сильнее, чем противоположная — и звезда начинает растягиваться.
Часть вещества, что падает в черную дыру, попадает сначала в аккреционный диск, раскручивается и разогревается до миллионов градусов, излучая в рентгеновском, ультрафиолетовом и видимом диапазонах. Это может продолжаться месяцы и годы, постепенно затухая по мере того, как вещество поглощается черной дырой.
TDE — редкое явление. В типичной галактике такая "гравитационная мясорубка" разрывает звезду в клочья примерно раз в 10–100 тысяч лет. В наблюдаемой Вселенной около двух триллионов галактик, а астрономы наблюдали лишь несколько десятков событий такого рода, и большинство из них были относительно тусклыми. Так что если ASASSN-15lh действительно является TDE, то перед нами несравненный рекордсмен.
Весомые аргументы
Команды астрофизиков во главе с Йоргосом Лелудасом и Питером Брауном провели детальный анализ спектра, кривой блеска и положения объекта. Локация в самом центре галактики, где находится сверхмассивная черная дыра массой примерно 100 миллионов масс Солнца, перестала быть просто совпадением. Изменения в спектре выдали характерные признаки именно аккреционного диска, а не остывающей оболочки сверхновой.
Все, абсолютно все указывало на то, что перед нами TDE — но только при одном условии: черная дыра должна вращаться очень быстро. Вращение черной дыры напрямую определяет, сколько энергии высвободится при поглощении материи. И чтобы объяснить колоссальную светимость события ASASSN-15lh, сверхмассивная черная дыра, разорвавшая звезду, должна вращаться практически с максимально возможной скоростью.
Кстати, повторная вспышка тоже вписывается в эту картину: вещество падает в черную дыру неравномерно, образуя в аккреционном диске сгустки, которые время от времени приводят к всплескам излучения. Это нормальное поведение в случае с TDE, но нетипичное для сверхновой.
Спор не закончен
Дебаты продолжаются до сих пор. Некоторые астрономы по-прежнему считают, что ASASSN-15lh — экзотическая сверхновая. Спектр на ранних стадиях, по их мнению, больше похож на взрыв звезды, чем на приливное разрушение. Эволюция цвета объекта сначала была типичной для сверхярких сверхновых — от синего к красному, хотя позже появились аномалии. А повторная вспышка, что была зафиксирована в конце 2016 — начале 2017 года, может быть связана со спецификой взаимодействия сброшенной оболочки с окружающим веществом.
Есть и еще один аргумент: даже для TDE ASASSN-15lh — слишком яркое событие. Чтобы получить такую светимость, нужны крайне специфические условия: экстремальная скорость вращения черной дыры, очень массивная исходная звезда и, вероятно, узкий релятивистский джет, направленный почти точно на нас в момент наблюдения с помощью системы ASAS-SN. Все это делает сценарий маловероятным, но не невозможным.
Если ASASSN-15lh однажды вновь вспыхнет, это станет железобетонным аргументом в пользу TDE-гипотезы. А пока остается лишь ждать и наблюдать.
В созвездии Треугольника, на расстоянии около 2,4 миллиона световых лет от Земли, находится одна из самых завораживающих структур ближнего космоса — туманность NGC 604. Она расположена в галактике Треугольник (M 33), входящей в Местную группу вместе с Млечным Путем и Андромедой.
NGC 604 представляет собой гигантскую область ионизированного газа, которая светится под воздействием мощного ультрафиолетового излучения звезд. По своим размерам она примерно в 50 раз превосходит знаменитую туманность Ориона в нашей Галактике, простираясь почти на 1 500 световых лет.
Внутри NGC 604 наблюдается чрезвычайно бурное звездообразование. Астрономам удалось идентифицировать более 200 молодых и в то же время уже "пожилых" по меркам массивных звезд светил, большинство из которых в десятки раз тяжелее Солнца.
Эти звездные гиганты живут ярко, но недолго: их возраст составляет "всего" 3-5 миллионов лет, тогда как продолжительность жизни таких объектов обычно не превышает десяти миллионов лет — мгновение по космическим меркам.
Специфический зеленоватый оттенок NGC 604 связан с излучением дважды ионизированного кислорода. Жесткое ультрафиолетовое излучение горячих звезд выбивает электроны из атомов газа, заставляя его светиться. Температура внутри туманности составляет примерно 10 000 градусов Цельсия, а мощные звездные ветры, скорость которых достигает десятков километров в секунду, выдувают в окружающем веществе огромные полости и пузыри.
Это способствует фрагментации газопылевых облаков, их постепенному остыванию, сжатию и превращению в протозвезды — звезды на начальном этапе эволюции.
NGC 604 — уникальная природная лаборатория, позволяющая изучать рождение, эволюцию и гибель одних из самых массивных звезд во Вселенной. Благодаря этому уточняются модели звездообразования и эволюции галактик, а значит, и наше понимание космического пространства.
Регион звездообразования Ро Змееносца — ближайшая к Земле "колыбель звезд", расположенная на расстоянии около 390 световых лет от нас. Сегодня это одна из ключевых целей для изучения зарождения и эволюции солнцеподобных звезд.
На этом снимке, полученном 12 июля 2023 года космическим телескопом NASA "Джеймс Уэбб", охвачена лишь часть огромного облачного комплекса. Именно это позволило добиться высокой детализации: перед нами буквально "анатомия" рождения звезд.
Благодаря высокой чувствительности в инфракрасном диапазоне телескоп смог заглянуть сквозь плотные газопылевые завесы, которые в видимом свете скрывают происходящее в глубине облака. В результате на изображении проявились структуры, которые раньше удавалось наблюдать лишь частично или же предсказывать только теоретически.
На снимке отчетливо видны светящиеся полости, выдутые потоками вещества, плотные нити межзвездной пыли, а также ударные волны — следы бурных процессов, сопровождающих рождение звезд.
Особенно впечатляют мощные потоки плазмы, которые протозвезды — звезды на ранней стадии своей эволюции — выбрасывают в окружающее пространство со скоростью в сотни километров в секунду.
Ро Змееносца — это регион формирования звезд, похожих на Солнце, вместе с их будущими планетными системами. Наблюдения "Джеймса Уэбба" позволяют нам заглянуть в далекое прошлое нашей собственной Солнечной системы.
Благодаря "Джеймсу Уэббу" перед нами один из самых детализированных обзоров подобных областей за всю историю наблюдений. Этот снимок не только завораживает своей красотой, но и дает нам самый подробный на сегодняшний день взгляд на процессы звездообразования.
Она представляет собой результат выброса вещества звезды-гипергиганта Эта Киля A, масса которой превышает массу Солнца примерно в 100-120 раз. Диаметр этой звезды в 200 раз больше солнечного, а светимость — в пять миллионов раз.
Породившая туманность звезда Эта Киля A является частью двойной системы. Эта Киля B — более "скромный" компаньон с массой около 30-80 масс Солнца и диаметром в 20-24 раза больше солнечного. Его светимость в 500 000 раз превышает аналогичный параметр нашей звезды.
В 1843 году Эта Киля A пережила так называемую Великую вспышку — событие, которое на короткое время сделало ее второй по яркости звездой на земном небе после Сириуса, удаленного "всего" на 8,6 световых года от нас.
Примечательно, что Эта Киля A начала аномально увеличивать свою яркость еще в 1837 году, а пик был достигнут через шесть лет. К 1856 году она перестала быть видимой невооруженным глазом.
В ходе Великой вспышки Эта Киля A выбросила в окружающее пространство колоссальное количество материи — по разным оценкам, от 10 до 20 солнечных масс. Это вещество разлеталось со скоростью около 650 километров в секунду, формируя характерную двухлопастную (биполярную) структуру, напоминающую гантель или песочные часы.
Сегодня туманность продолжает расширяться, а ее полярный диаметр составляет около 0,7 световых года. Газ и пыль, выброшенные почти два века назад, до сих пор светятся под воздействием излучения центральной звезды.
Туманность Гомункул состоит из двух массивных "лопастей", направленных в противоположные стороны вдоль оси вращения звезды. Эта форма объясняется тем, что выброс происходил неравномерно: вещество двигалось быстрее вдоль полюсов звезды и медленнее в экваториальной области.
В центре туманности, где сталкиваются потоки газа, температура достигает миллионов градусов. Эти ударные волны порождают жесткое рентгеновское излучение, которое можно зафиксировать с помощью таких инструментов, как космическая рентгеновская обсерватория NASA "Чандра".
Эта Киля A — одна из самых массивных и нестабильных звезд в нашей Галактике, которая находится на поздней стадии эволюции и считается кандидатом в сверхновые.
По астрономическим меркам, Эта Киля может взорваться в любой момент — завтра вечером, через век или через несколько тысяч лет. Когда это произойдет, взрыв будет настолько мощным, что его можно будет наблюдать с Земли невооруженным глазом даже днем. Однако, учитывая удаленность двойной системы, это событие будет безопасным для нашей планеты и ее обитателей.
Перед вами составное изображение туманности M1-67 вокруг звезды WR 124, полученное путем объединения данных космического телескопа NASA/ESA "Хаббл" от 9 сентября 2013 года.
Объект с массой около 20 солнечных находится в созвездии Стрельца на расстоянии 21 000 ± 2 000 световых лет и выбрасывает вещество со скоростью 1400–2000 км/с. Светимость WR 124 превосходит солнечную в 150 000 раз, а температура поверхности составляет 44 700 градусов, что почти в 7,7 раза выше температуры поверхности Солнца.
Звезды со столь высокой температурой и светимостью относят к классу Вольфа–Райе, названному в честь астрономов Шарля Вольфа и Жоржа Райе, которые первыми в 1867 году обратили внимание на особенности спектров таких звезд и описали их.
Оранжево-коричневые "клочья" — газовые комки массой в десятки Земель, подсвеченные ультрафиолетовым излучением со стороны родительской звезды. Возраст WR 124 составляет примерно 8,6 миллиона лет, а значит звезда в любой момент может вспыхнуть сверхновой.
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.
Периодически на просторах интернета встречается утверждение, что Юпитеру "чуть-чуть не хватило массы" для превращения в звезду. На деле же это серьезное искажение реальности: разница между массой Юпитера и минимальной звездной массой колоссальна.
В настоящее время Юпитер генерирует значительное количество энергии за счет гравитационного сжатия. Планета ежегодно сокращается примерно на два сантиметра, преобразуя гравитационную потенциальную энергию в тепловую. Этот процесс приводит к общему излучению в 335 триллионов ватт – примерно на 67% больше энергии, чем газовый гигант получает от Солнца.
При всей мощи этих процессов, температура в ядре Юпитера достигает лишь 24 000 градусов Цельсия, тогда как для начала термоядерных реакций необходима температура около семи миллионов градусов. Достижение такой температуры требует значительно большего гравитационного давления.
Предел Кумара
Для запуска термоядерных реакций масса объекта должна превышать так называемый предел Кумара – около 80 масс Юпитера (или примерно 0,08 массы Солнца). Это минимальная масса, необходимая для создания достаточного давления и температуры в ядре для начала термоядерных реакций.
Текущие параметры
Масса Юпитера составляет 1,9 × 10^27 килограммов. Для достижения звездного статуса требуется масса около 1,6 × 10^29 килограммов. При такой массе гравитационное сжатие создало бы необходимые условия для самоподдерживающихся термоядерных реакций, превратив планету в красный карлик — самый маломассивный тип звезд.
Существующая масса Юпитера оптимальна для текущей конфигурации Солнечной системы. Его гравитационное влияние играет ключевую роль в поддержании стабильности орбит других планет (особенно Марса) и защите внутренней Солнечной системы от крупных астероидов и комет. Достаточно вспомнить драматическое столкновение кометы Шумейкеров — Леви 9 с Юпитером в 1994 году – планета-гигант приняла удар на себя.
Гравитационное поле Юпитера отклоняет или захватывает большинство крупных комет и астероидов, которые могли бы достичь внутренних планет (включая Землю). Кроме того, его влияние структурирует пояс астероидов.
Помимо гравитационного влияния, Юпитер обладает мощнейшей в Солнечной системе (после Солнца) магнитосферой. Его магнитное поле в 14 раз сильнее земного, что обеспечивает дополнительную защиту как собственным спутникам, так и внутренней части Солнечной системы.
NGC 4753 относится к линзообразным галактикам — промежуточному типу между спиральными и эллиптическими. У таких объектов помимо галактического диска есть выраженный балдж (сфероидальное уплотнение из звезд в центре), но при этом отсутствуют четкие рукава, характерные для спиральных систем. Именно поэтому линзообразные галактики обычно выглядят более "гладкими" и спокойными, но NGC 4753, определенно, выбивается даже на их фоне.
Главная особенность NGC 4753 — сложная и запутанная система пылевых полос, которые окружают центральную область и будто переплетаются между собой, образуя многослойный узор, придающий галактике необычный вид.
Такие пылевые полосы — не просто украшение NGC 4753, а "безмолвные информаторы", способные поведать о прошлом галактики и ее окрестностей. Моделирование показывает, что нынешний облик NGC 4753 может быть связан со слиянием с близлежащей карликовой галактикой, произошедшего около 1,3 миллиарда лет назад.
События такого рода не проходят бесследно: они нарушают прежнюю структуру галактики, перераспределяют газ и пыль, активизируют звездообразование, а иногда оставляют после себя столь сложные и нетипичные образования.
Исследования подобных объектов особенно ценны для астрономов, так как они помогают изучать галактический "каннибализм", жизненный путь доминирующих систем и эволюцию их окрестностей. Все это расширяет наши знания о структуре Вселенной, помогая заполнить пробелы в ее истории от Большого взрыва до наших дней.
NGC 4753 напоминает, что структура того или иного объекта во Вселенной почти никогда не бывает случайной: за каждым изгибом пылевой полосы, за каждым искажением структуры может стоять древнее слияние, гравитационное возмущение или целая цепочка катастрофических событий, растянувшаяся на миллиарды лет.
Оно представляет собой гигантскую галактическую семью, насчитывающую более 2 000 членов, связанных между собой гравитацией. Простирается скопление примерно на 200 миллионов световых лет. Для сравнения: диаметр Млечного Пути составляет "всего" 100 000 световых лет.
В этой статье мы рассмотрим беспрецедентно детальные изображения южной части скопления, которые были получены 5 июня 2025 года наземной обсерваторией имени Веры Рубин, находящейся на пике Эль-Пеньон горы Серро-Пачон (высота 2 682 метра) в северной части Чили.
Что мы видим на снимках
На изображениях южной части скопления запечатлены галактики самых разных форм и размеров. Массивные эллиптические галактики с желтоватым свечением старых звезд соседствуют со спиральными, где продолжается активное звездообразование. Между ними рассыпаны сотни небольших галактик — карликовых спутников гигантов.
Крупные галактики, как показывают наблюдения с помощью космических и наземных телескопов, содержат шаровые скопления — древние плотные объединения звезд возрастом более 10 миллиардов лет. Аналогичные образования есть и в Млечном Пути, что подтверждает универсальность механизма формирования и развития галактик.
Возраст наиболее древних галактик скопления достигает 13 миллиардов лет — они зародились в очень юной Вселенной, когда она еще была совершенно другим местом.
Скопление Девы — это не статичная картинка, а очень динамичная система. Галактики здесь движутся со скоростями до 1 000 километров в секунду, постоянно взаимодействуя. Некоторые галактики мчатся навстречу друг другу и в будущем столкнутся с последующим слиянием, которое породит более массивную галактику. Другие уже имеют "шрамы" прошлых столкновений — искривленные рукава, вытянутые приливные хвосты из звезд и газа.
Гравитация скопления настолько сильна, что удерживает не только галактики, но и огромное количество межгалактического газа, раскаленного до миллионов градусов. Примечательно, что этот газ, светящийся в рентгеновском диапазоне, содержит больше массы, чем все звезды скопления вместе взятые.
Благодаря этим возможностям ученые получают изображения, на которых видны не только яркие галактики, но и слабые структуры — звездные потоки, остатки разрушенных карликовых галактик, далекие фоновые объекты. Каждый снимок содержит столько информации, что его изучение может занять годы!
Эти глубокие снимки в общей сложности охватывают около 10 миллионов галактик (включая фоновые) — и это составляет примерно 0,05% от тех 20 миллиардов галактик, которые обсерватория Рубин запечатлеет за следующее десятилетие.
23 февраля 1987 года. В карликовой галактике Большое Магелланово Облако, расположенной на расстоянии около 160 000 световых лет от нас, вспыхнула сверхновая SN 1987A.
Остаток сверхновой SN 1987A "глазами" космического телескопа NASA "Джеймс Уэбб" / NASA, ESA, CSA
Но за три часа до первого света, донесшего информацию о взрыве массивной звезды, на Землю прибыли нейтрино*.
*Нейтрино — класс нейтральных фундаментальных частиц, участвующих только в слабом и гравитационном взаимодействиях.
Нейтрино долетели до нас быстрее света? Да. И это не ошибка. Дело в том, что в момент коллапса звезды ядро испускает нейтрино, которые проходят через внешние слои, как сквозь пустоту. Свет же задерживается, потому что ему нужно время, чтобы "пробиться" через взрывающуюся оболочку. Вот и получается, что нейтрино, наделенные возможностью миновать препятствия, опережают свет, но не превышают скорость света.
В тот день земные детекторы поймали 24 нейтрино. Это подтвердило, что наше понимание механизма звездных взрывов абсолютно верно.
Сегодня нейтрино продолжают выступать в роли наших информаторов, способных доносить вести о космических катастрофах раньше, чем свет.
Комментарии