Сокровища звездного неба

Зигель Феликс Юрьевич

Астрономы установили, что, кроме поступательного движения в пространстве, звезды также вращаются вокруг своих осей.

Многие звезды при наблюдении в телескоп распадаются на две, сливающиеся для невооруженного глаза в одну звезду. Такие звезды называются двойнымизвездами. Некоторые из них видны с Земли почти точно по одному направлению, но при этом находятся от нас на весьма различных расстояниях и физически не связаны друг с другом. Их называют оптическими двойнымизвездами.

Однако многие из двойных звезд и на самом деле расположены в пространстве по соседству друг с другом. Будучи связанными взаимным тяготением, они обращаются вокруг своего общего центра тяжести (или, точнее, центра масс). Такие

физически взаимосвязанные звездные пары называются физическими двойнымизвездами.

При наблюдениях в телескоп разноцветные двойные звезды иногда удивительно красивы. Надо, однако, иметь в виду, что яркие цвета двойных звезд вызваны в основном не реальным различием в цветовом составе их излучения, а сложными субъективными ошибками, связанными с физиологическими особенностями зрения наблюдателя.

Чем ближе звезды друг к другу при одних и тех же массах, тем короче периоды их обращения вокруг общего центра масс. В некоторых случаях эти периоды измеряются часами, в других — столетиями.

Если двойная звезда обладает планетной системой, с поверхности таких планет можно сразу наблюдать на небе поразительное зрелище — два солнца! Есть ли, однако, планеты вокруг звезд?

В настоящее время на этот вопрос можно дать утвердительный ответ. Некоторые звезды движутся в пространстве по сложным волнообразным кривым. Эти звезды притягивают к себе их невидимые спутники, заставляя звезду обращаться вокруг общего с ними центра масс. Среди невидимых спутников звезд найдены тела, массы которых сравнимы с массой планет-гигантов Солнечной системы. Можно думать, что в этих случаях вокруг ряда звезд обнаружены планетные системы.

Некоторые двойные звезды состоят из таких близких друг к другу звезд, что различить их в отдельности не удается даже с помощью телескопа. В этом случае приходит на помощь спектральный анализ.

Если звезда двойная, составляющие ее звезды, обращаясь вокруг общего центра масс, то приближаются к нам (по лучу зрения), то удаляются от нас. При этом, по принципу Доплера-Физо, в их спектрах, накладывающихся друг на друга, периодически раздваиваются спектральные линии, так как при приближении к нам одной звезды другая от нас удаляется. Разумеется, у одиночной звезды подобное явление не наблюдается. Звезды, двойственность которых обнаруживается спектральным путем, называются спектрально-двойнымизвездами.

Кроме двойных звезд, есть тройные и вообще кратныезвезды. И в таких системах движение звезд совершается вокруг общего центра масс.

Если в системе двойной звезды плоскости орбит близки к лучу зрения, то могут наступать моменты, когда при движении вокруг общего центра масс одна звезда закроет собой другую. Для земного наблюдателя это «звездное затмение» выразится в общем уменьшении блеска двойной звезды. Очевидно, такие изменения блеска будут периодически повторяться, что можно изобразить на графике (см. рис. 41). Звезды подобного типа называются затменно-двойнымиили затменными переменнымизвездами.

Известны переменные звезды и Других типов.

В затменных переменных звездах изменение блеска вызвано оптическими причинами (затмениями). У других переменных звезд их светимость, а следовательно, и блеск, не остаются неизменными по причинам физического характера. Следует сказать, что переменность блеска звезд не следует путать с их мерцанием, которое вызвано чисто земными причинами (движением воздушных масс).

К числу физических переменных звезд относятся прежде всего так называемые цефеиды.Звезды этого типа периодически то раздуваются — при этом их температура понижается,— то сжимаются, несколько при этом разогреваясь. В связи с этим изменяется и их видимый блеск.

Периоды изменения блеска цефеид тесно связаны с их светимостью. Найдя по периоду светимость цефеиды и зная ее видимый блеск, легко вычислить расстояние до этой переменной звезды и, главное, до объекта, в котором цефеида находится. Подобный способ определения

расстояния до звезд весьма распространен. Цефеиды иногда называют «маяками Вселенной», так как с их помощью можно выяснить распределение звезд в пространстве.

Есть звезды, подобно цефеидам периодически изменяющие свой блеск, но только в гораздо более медленном темпе. Такие звезды называют долгопериодическими переменными, так как периоды изменения их блеска подчас измеряются сотнями суток.

У некоторых переменных звезд пульсации совершаются довольно хаотично, без явных признаков периодичности. Их называют неправильнымии полуправильными переменнымизвездами.

В настоящее время известно более 30000 переменных звезд. Их изучение раскрывает перед нами многие стороны физической природы звезд.

Есть звезды, которые очень быстро и резко увеличивают свой блеск — дня за два в десятки и сотни тысяч раз. Затем блеск такой звезды начинает уменьшаться, сначала довольно быстро, а затем очень медленно. Спустя несколько лет звезда становится опять такой же, какой она была до вспышки или даже слабее. Подобные звезды получили название новыхзвезд. Раньше думали, что это действительно вновь появившиеся, то есть «зародившиеся» звезды. На самом деле все «новые» звезды существовали и до своей вспышки. Более того, подобные вспышки в течение жизни некоторых звезд повторяются, по-видимому, много раз. При вспышке «новой» наружные газовые слои звезды со скоростью в тысячи километров в секунду извергаются в пространство. С течением времени эти газы рассеиваются в межзвездном пространстве.

Наше Солнце принадлежит к числу устойчивых звезд, которым не угрожают взрывы, свойственные новым звездам.

После вспышек особенно ярких новых звезд (так называемых сверхновыхзвезд) образуются исполинские разреженные газовые облака («туманности»), которые расширяются со скоростью до 2000 км/с и интенсивно излучают радиоволны.

Новые и сверхновые звезды в настоящее время относят к числу взрывных переменных звезд (в отличие от пульсирующихпеременных — цефеид, долгопериодических, неправильных и полуправильных). По-видимому, взрывные процессы свойственны многим звездам. В частности, они происходят и на нашем Солнце, на поверхности и в атмосфере которого время от времени наблюдаются солнечные вспышки— наиболее заметное проявление солнечной активности. У некоторых звезд (например, типа звезды UV Кита) вспышки настолько мощны, что при этом общий блеск звезды заметно меняется за несколько десятков секунд. Причины этих взрывных явлений пока не ясны, но установлено, что «звездные взрывы» могут быть весьма различны по энерговыделению — от взрывов типа солнечных вспышек, при которых общий блеск звезды практически не меняется, до вспышек новых и сверхновых звезд, при которых выделяется энергия до 10 ³⁸Дж. Все звезды, заметно меняющие общий блеск в момент происходящих в их атмосферах взрывов, объединяют в класс взрывных переменных звезд.

При вспышке сверхновой звезды за несколько месяцев она излучает столько же энергии, сколько Солнце за несколько миллиардов лет! По современным представлениям источником такого сверхмощного энерговыделения служит катастрофическое сжатие звезды. Расчеты показывают, что в процессе эволюции некоторых звезд в их недрах могут возникнуть (но необязательно возникают!) условия, нарушающие равновесие звезды. Видимо, основную роль при этом играют потери энергии звездой на излучение нейтрино — мельчайших элементарных частиц вещества, не несущих в себе электрического заряда. Перед вспышкой ядро сверхновой звезды имеет плотность 10 ⁷г/см ³и температуру в несколько миллиардов кельвинов. В этот момент в результате особых ядерных реакций и начинается резкая утечка нейтрино. Звезда спадает внутрь себя подобно карточному домику, причем этот процесс спада или взрыва занимает всего несколько сотых долей секунды.