Удивительная астрономия - Брашнов Дмитрий Геннадьевич

Пока еще гипотеза Хойла не получила подтверждения, для этого нужны совершенно новые приборы, способные как бы приблизить к нам темные туманности. Не выяснен и другой вопрос: не связано ли появление жизни на Земле с микробами в космических туманностях?

Хойл был убежден, что это вполне возможно. Сначала жизнь зародилась в космосе, в сгустках туманностей, а затем оттуда кометами была разнесена по другим планетарным системам. Где-то микробы прижились, как у нас на Земле, а где-то погибли, потому что попали в непригодные для существования условия.

Но это все-таки только гипотеза. Все известные нам факты о далеком прошлом Солнечной системы говорят в пользу того, что именно Земля оказалась колыбелью жизни, причем без всякой помощи извне. И тем не менее этими неразрешимыми задачками туманности преподали человечеству полезный урок. В природе нет ничего неинтересного. Даже скучный на вид межзвездный газ способен таить в себе великие загадки, которые имеют непосредственное отношение к нашей Земле и жизни на ней.

Родильный дом для звезд и планет

Раньше мы не раз говорили о том, что все наблюдаемые астрономами звезды и планеты родились из газопылевых облаков, существовавших в нашей Галактике в далеком прошлом. А что сегодня? Неужели в космосе прекратилось образование новых объектов? Оказывается, не прекратилось. Конечно, сегодня в Млечном Пути гораздо меньше пыли и газа, чем 10 миллиардов лет назад, поскольку основная масса газопылевого вещества уже «потрачена» на звезды и их планетные системы. И все-таки до сих пор в спиральных рукавах Галактики сохранились «родильные дома» – области активного звездообразования.

К таким областям отнесены гигантские молекулярные облака (ГМО) – туманности, расположенные преимущественно внутри галактических рукавов и сформировавшиеся за счет оседания газа на плоскость. Вблизи ГМО в изобилии встречаются массивные голубые и бело-голубые звезды с очень высокой температурой поверхности. Это молодые светила, возрастом немногим более одного миллиона лет, которые совсем недавно покинули «родильный дом» и не успели далеко от него улететь.

Своим тяготением молодые звезды заставляют газ в ГМО еще более сгущаться, отчего в облаках возникают самостоятельно сжимающиеся газовые комки. Но и без влияния новорожденных звезд вещество любого гигантского облака полностью перешло бы в звезды за какой-нибудь миллион лет. Этого не происходит, потому что возникновению газовых комков ощутимо препятствуют магнитное поле Галактики, вихревые потоки горячего водорода и многие другие помехи.

Чтобы газовый комок сумел преодолеть эту «полосу препятствий» и породить звезду, его масса должна достигать хотя бы 1 % от солнечной при диаметре в 5 миллионов раз больше солнечного. Достигший нужных размеров и веса комок начинает довольно быстро (по космическим меркам) уплотняться, засасывая в себя пыль и газ из окружающего пространства. В результате вокруг зародыша возникает плотное газопылевое скопление, называемое аккреционным диском. Аккреционный диск – это «тарелка с манной кашей» для растущего малыша. Отсюда газопылевое вещество могучими потоками ниспадает на комок, постоянно подпитывая его.

Спустя полмиллиона лет внутри растущего комка образуется протозвезда – зародыш будущего светила. Протозвезда из-за малой массы не светится, но уже не может рассеяться как космическое облако. Она наращивает массу и постепенно разогревается изнутри. Охлаждению препятствует особая оболочка из мельчайших частиц – пылевой кокон, который помогает звезде хранить тепло. Едва температура протозвезды повысится до +2000 °C, как внутри объекта начинаются необратимые процессы превращения в настоящую звезду.

Пылевые коконы во множестве обнаружены в разных туманностях. Первый из них был открыт в 1967 году в Большой туманности Ориона. По размерам этот кокон в 1000 раз крупнее Солнца. Внутри него находится протозвезда с температурой излучения около +400 °C. Впоследствии в этой туманности удалось найти немало других типов газопылевых сгущений, например, так называемые горячие инфракрасные циррусы.

Дети не остаются всю свою жизнь в роддоме. Точно так же и звезды по мере взросления покидают туманности и занимают новое место в Галактике. Солнце, по всей видимости, тоже родилось в составе юных звездных ассоциаций спиральных рукавов, но затем, повзрослев, рассталось со своими ровесниками и поселилось особняком в секторе «взрослых» светил.

Наиболее старые звезды Галактики находятся в шаровых скоплениях, которые лежат за пределами галактического диска в области под названием «гало». Сейчас здесь почти нет газа и пыли, поскольку все вещество из гало осело на плоскость Галактики в ту далекую эпоху, когда Млечный Путь еще только приобретал дисковидную форму. Так что шаровые скопления звезд среди прочего населения вселенского «зверинца» являются прямо-таки ветхими стариками в возрасте от 10 миллиардов лет.

Наблюдать протозвезды гораздо сложнее, чем настоящие светила. И тем не менее астрономы сумели отыскать в туманностях немало признаков зарождения звезд. Например, скопление RCW38 ярко освещено двойной звездой IRS2, вокруг которой заметны многочисленные протозвезды. Это скопление является «родильным домом»; при этом яркая двойная звезда представляет собой только что «родившегося» и потому массивного и очень горячего «младенца». Соседствующие с IRS2 протозвезды пока не «родились», то есть их формирование еще далеко от завершения.

Иногда астроному гораздо проще наблюдать признаки скорого рождения звезды и по этим признакам угадывать ту «колыбель», где в настоящий момент находится протозвезда. Наиболее известным признаком звездообразования выступают особые уплотнения в туманностях под названием объектов Хербига – Аро (в честь двух современных астрономов: американца Джорджа Хербига и мексиканца Гильермо Аро).

Наличие таких объектов говорит о близком присутствии аккреционного диска. Он окружает протозвезды и молодые звезды в первые несколько сотен тысяч лет их существования. Газ внутри такого диска очень быстро обращается вокруг звезды и столь же быстро стекает на ее поверхность. Из-за этого в диске время от времени рождаются ударные волны, которые создают нечто вроде разогретых плазменных фонтанов. Такие фонтаны со сверхзвуковой скоростью «поливают» межзвездный газ, который в результате начинает светиться. Вот такие светящиеся участки туманностей, заполненные горячей плазмой, и называются объектами Хербига – Аро.

Аккреционный диск, «кормящий» протозвезду

Объект Хербига – Аро (под номером НН32) на фоне молодых звезд

Всего на сегодняшний день открыто свыше 400 таких объектов, хотя их общее число в Галактике может составлять более 150 тысяч. Чаще всего эти объекты не сильно удаляются от породившего их аккреционного диска, так что расстояние между протозвездой и объектом Хербига – Аро обычно составляет 1–2 световых года.

Планетные системы, в свою очередь, формируются из остатков аккреционного диска, окружающего протозвезду и юную звезду. Быстро раскрученный газ способен образовывать вокруг новорожденного светила маленькие сгустки. Эти сгустки движутся в одном направлении и лежат в одной плоскости – плоскости газопылевого диска. Их масса мала по сравнению со звездной, зато скорость обращения очень велика. Постепенно уплотняясь, такие сгустки превращаются в планеты.

Процессы формирования планет в Галактике не прекращаются. Ученые имеют возможность наблюдать за рождением планет вокруг некоторых звезд прямо сегодня. Протопланетные диски обнаружены вокруг Фомальгаута, AU Микроскопа, Денеболы, Эпсилона Эридана, беты Живописца и др.

Маленькое созвездие Живописца видно только на небе южного полушария Земли. Бета является вторым по блеску светилом этого созвездия. Будучи почти вдвое тяжелее Солнца, она относится к классу А и обладает в 9 раз большей светимостью. Звезда удалена от нас более чем на 63 световых года. Ее приблизительный возраст составляет 10–20 миллионов лет.