Галина Железняк - Чудеса и катастрофы Вселенной

Картина типична для молодых звезд, но астрономы все же считают, что на фотографии запечатлены две умирающие звезды, кажущиеся одной молодой. По их мнению, одной из звезд может быть красный гигант, сбрасывающий вещество из своих внешних слоев. Затем выброшенный вовне газ закручивается силой тяготения меньшей звезды, скорее всего, белого карлика — солнцеподобной звезды на завершающих стадиях своего жизненного цикла.

Окончательно вопрос о классификации объекта Не2-90 пока не решен. Астрономы собираются тщательно изучить его и лишь затем вынести окончательный приговор.

Что происходит в центре галактик? Этот вопрос исследуют многие астрофизики. С. Б. Попов предоставил расчеты, проведенные в Государственном астрономическом институте им. П. К. Штернберга (г. Москва).

Активность ядер галактик является в течение последних 50 лет объектом пристального внимания. Существует три основных гипотезы о природе этой активности: сверх-массивное плазменное тело, черная дыра и плотное звездное скопление. Первая из этих гипотез сталкивается со значительными трудностями и в настоящее время не пользуется большой популярностью. По всей видимости, обе оставшиеся гипотезы верны, и активность различных типов ядер галактик связана со сверхмассивными черными дырами или со звездными скоплениями в их центрах.

Идея о том, что активность галактических ядер может объясняться существованием плотных звездных скоплений, появилась давно. Общий анализ эволюции таких скоплений был проведен еще в 70-е годы прошлого века Пиблсом, Бегельманом и Рисом, которые вообще внесли очень большой вклад в исследование галактик с активными ядрами.

Свою роль в энерговыделение могут вносить неупругие столкновения звезд и вспышки сверхновых, а также гиперновые, возникающие при пролете нейтронных звезд сквозь нормальную звезду. Выбросы вещества — это типичное проявление активности не только в мире галактик, но и в мире звезд и их систем.

При особой плотности в центре галактики образуется единый сверхмассивный объект. Если он обладает значительным вращением, то через некоторое время превращается в диск. Такие объекты называют магнитоидами, спинарами или просто сверхмассивными звездами. Эти термины появились в обиходе астрономов в конце 60-х годов. Сверхмассивные звезды как объяснение природы выделения энергии в центральных областях активных галактик появились в работе Фаулера, магнетоиды — в работе Озерного и Чертопруда, спинары — в работах Кавальери, Моррисона и Пачини.

Считается, что модель сверхмассивной звезды имеет право на существование как предшественник сверхмассивной черной дыры. Спинары должны обладать твердотельным вращением, что связано с их магнитным полем, а также излучать много энергии в ультрафиолете, что плохо согласуется с наблюдаемым распределением энергии в спектрах активных ядер.

Наиболее популярная гипотеза — о наличии в центре галактики сверхмассивной черной дыры, но она требует объяснения активности галактик самых разных типов в рамках единой модели. Эта идея появилась в 1964 г. в работах Солпитера и Зельдовича. Переменными параметрами в основном являются параметры окружающего газа и масса черной дыры (а в большинстве случаев только масса). В ее рамках удается объяснить все наиболее существенные свойства активных ядер, включая спектр и образование струй.

Центральным объектом нашей Галактики считается объект SgrA*, совпадающий с динамическим центром Галактики. Это уникальный точечный радиоисточник с плоским спектром. Именно в нем может находиться сверхмассивная черная дыра.

SgrA* расположен в центре спиральной газовой структуры SgrAWest. Гипотеза существования сверхмассивной черной дыры с массой в центре Галактики сталкивается с рядом трудностей. В первую очередь, не наблюдается сколько-нибудь значительного жесткого излучения от объекта SgrA*, динамического центра Галактики. А ведь спрятать такого «зверя», как сверхмассивная черная дыра, очень нелегко! Аккрецируя межзвездный газ (а также звездный ветер от звездного скопления IRS 16), черная дыра должна была бы интенсивно излучать в рентгеновском диапазоне, чего не наблюдается. Кроме того, приливное воздействие такого объекта препятствовало бы звездообразованию в центральной области Галактики. А также существует труднообъяснимое в рамках гипотезы о существовании черной дыры различие в расположении скопления IRS 16 и объекта SgrA*.

Существует ряд работ по моделированию последствий вспышки звездообразования в центре Галактики. Многие проявления активности в этой области удается объяснить исходя из этой модели. То, что в центре нашей Галактики идет звездообразование, является наблюдательным фактом. Зарегистрировано большое количество крайне молодых объектов. Одним из последних сообщений на эту тему является работа американских наблюдателей, в которой сообщается об открытии звезды Вольфа — Райе на расстоянии 0,5 пк от галактического центра.

Если в районе галактического центра идет процесс звездообразования, то можно построить его модель и посмотреть, совпадают ли предсказания модели с наблюдениями.

Большая часть звезд, как следует из наблюдений, входит в состав двойных и кратных систем, что, по-видимому, является важной особенностью процесса звездообразования. Особенно ясно необходимость учета двойных звезд в эволюционных сценариях была осознана в конце 60-х — начале 70-х, когда были открыты первые двойные рентгеновские источники и нейтронные звезды (пульсары).

Эволюция звезд в тесной двойной системе (ТДС) сильно отличается от эволюции одиночной звезды. В процессе эволюции ТДС происходит (возможно, неоднократное) перетекание вещества от одного компонента к другому, что может качественно изменить их эволюционный статус. Примером этого служит Алголь, известная двойная звезда в созвездии Персея (парадокс Алгопя). Образование большинства двойных рентгеновских источников, двойных и миллисекундных радиопульсаров, пар черная дыра + пульсар было бы невозможно без обмена веществом, так как при взрыве более массивной (и быстрее эволюционирующей) звезды система распалась бы.

Как астрономы добывают знания о сверхдальних объектах?

Сотрудники отдела Релятивистской астрофизики Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга разработали модель эволюции ТДС. В компьютере «рождаются» двойные звезды, которые затем живут pi видоизменяются согласно заданным законам.

Реально существует множество различных типов двойных систем, и при моделировании можно следить за системами всех этих типов. Рассматривается промежуток времени от 0 до 10 млн лет, а за такой период не все типы двойных систем успевают сформироваться. Но при этом трудно рассчитывать на появление редких, экзотических источников, а если бы они и появились в расчетах, то результат был бы неустойчив из-за своей малой статистической значимости (вспомните бросание монетки).