Шрифт:
Закладка:
В некоторых двойных системах звезды расположены столь близко друг от друга, что их невозможно различить даже при наблюдении в самые сильные телескопы. Двойственность этих звезд может быть обнаружена либо по периодическому изменению блеска, когда одна звезда при вращении затмевает другую (это затменно-переменные звезды), либо спектроскопически (спектрально-двойные звезды). Примером затменно-двойной системы, помимо уже упоминавшегося нами Алголя, является звезда 0 Лиры. Известно несколько тысяч затменно-двойных звезд. Их периоды заключены от нескольких часов до десятков лет. Спектрально-двойные обнаруживаются по периодическому смещению спектральных линий из-за эффекта Доплера при обращении звезд друг относительно друга (или вокруг общего центра масс). Половину периода звезда движется на нас, ее линии смещаются к фиолетовому концу спектра; другую половину периода звезда движется от нас, линии смещаются к красному концу спектра.
В тесных двойных системах расстояние между звездами сопоставимо с их размерами. В таких системах существенную роль начинают играть приливные взаимодействия между компонентами. Под влиянием приливных сил звезда вытягивается, приобретая эллипсоидальную форму. В таких системах газ может перетекать с одной звезды на другую, при этом может образоваться газовый диск вокруг одной из звезд (см. рис. 2.1.18). В состав некоторых двойных систем входят новые звезды, пульсары и, возможно, черные дыры (см. с. 216). Обращаясь друг относительно друга, двойные звезды подчиняются тем же законам небесной механики, что и планеты Солнечной системы при их вращении вокруг Солнца. Определив из наблюдений орбиты звезд в двойной системе, можно найти их массы. Это основной метод определения масс звезд.
Среди двойных систем встречаются такие, в которых один компонент имеет во много раз меньшую массу, чем другой. Такой компонент (темный спутник) не наблюдается, а его присутствие обнаруживается по периодическим колебаниям положения главного компонента на небесной сфере. Массы темных спутников заключены в пределах от 0,2 до 0,01 M⊙ Обычно они не превосходят 0,1 7 M⊙; такие объекты называют «коричневыми карликами» и относят к звездам, так как на определенном этапе эволюции их светимость поддерживается термоядерными реакциями. А менее массивные тела с массой меньше 0,01 M⊙ относят к планетам, поскольку они полностью лишены термоядерного источника энергии. К концу 2000 г. обнаружены планеты у нескольких десятков звезд (см. п. 4.3.2).
Рис. 2.1.18. Перетекание вещества с одной звезды на другую в тесной двойной системе. Образование газового диска вокруг меньшего плотного компонента
Помимо двойных систем, существуют тройные и кратные системы. По-видимому, около трети двойных звезд являются тройными и звездами большей кратности. Примером шестикратной системы являются Мицар и Алькор в созвездии Большой Медведицы. Эти звезды образуют широкую пару. Причем Мицар представляет собой визуально-двойную звезду, состоящую из двух компонентов — Мицар А и Мицар В, разделенных угловым расстоянием 14". В свою очередь, Мицар А— спектрально-двойная звезда с периодом 21 сут, Мицар В — тройная система, она состоит из спектрально-двойной звезды с периодом 182 сут, а вокруг этой пары обращается еще третий более далекий компонент с периодом 1350 сут.
Общее число двойных и кратных систем очень велико. Считается, что от 50 до 70 % всех звезд являются системами той или иной кратности. Существует предположение, что и Солнце тоже двойная звезда. Геологические данные показывают, что примерно каждые 30 млн лет на Земле происходят катаклизмы, связанные с интенсивным выпадением метеоритов и кометоподобных тел и приводящие к существенному ограничению жизнедеятельности или даже полному вымиранию отдельных биологический видов. Одна из гипотез, пытающихся объяснить это загадочное явление, предполагает, что вокруг Солнца обращается по очень вытянутой эллиптической орбите небольшая звезда (спутник). Перигелий орбита лежит внутри облака Оорта, а период обращения составляет около 30 млн лет. Когда звезда проходит через перигелий, она вызывает сильнейшие возмущения в облаке Оорта, в результате чего большое число кометных тел проникает во внутренние области Солнечной системы и, бомбардируя Землю, вызывает периодические катаклизмы. Гипотетическую звезду многозначительно назвали Немезидой — по имени древнегреческой Богини возмездия. (Согласно другой гипотезе, интенсивное выпадение метеоритного вещества связано с прохождением Солнечной системы через галактические пылевые облака. Но в этом случае трудно объяснить строгую периодичность явления.)
Вполне возможно, что у двойных звезд также имеются планеты. В тесных двойных системах, где расстояние между компонентами много меньше астрономической единицы, планеты (если они там существуют) обращаются, по-видимому, сразу вокруг обеих звезд, точнее вокруг их общего центра масс. В широких парах каждая звезда может иметь свою планетную систему. Если бы земным путешественникам удалось побывать на этих планетах (особенно в кратных системах), они увидели бы совершенно необычную для нас картину, когда различные солнца вместе или поочередно появляются на небе. Вероятно, жителям этих планет очень трудно представить, что где-то могут существовать планеты, освещаемые одним-единственным солнцем.
Наш рассказ о мире звезд, по необходимости, был чисто внешним, описательным. Между тем, звезды играют важную роль в жизни Вселенной и в нашей жизни. Дело не только в том, что в них сосредоточено более 95 % всего видимого вещества Вселенной[104]. Звезды являются источниками энергии, необходимой для поддержания жизни на планетах; в их недрах образуются необходимые для жизни химические элементы. Чтобы лучше понять роль звезд, их влияние на процессы происхождения и развития жизни, надо познакомиться с тем, как рождаются сами звезды. Конечно, многое здесь лежит еще за пределами нашего понимания, но общие контуры картины обрисовать можно.
2.1.3. Как рождаются, живут и умирают звезды
Космогония должна вызывать величественные мысли.
«Знаки Агни Йоги»
По современным представлениям, звезды образуются из диффузной материи путем гравитационной конденсации. Пространство между звездами заполнено газом и пылью, которые образуют очень разреженную газопылевую среду. Средняя концентрация газа (в основном, водорода) в межзвездной среде составляет 1 атом на куб. см (концентрация других газов значительно ниже). Это соответствует плотности 10-24 г/см3; плотность пылевой составляющей на порядок ниже. По нашим земным меркам, это почти абсолютный вакуум. И тем не менее, это не пустота! Земные мерки неприменимы к Космосу. Чем глубже мы будем знакомиться со Вселенной, гем больше будем убеждаться в этом. Нам еще предстоит познакомиться с межзвездной средой, а пока отметим, что она не однородна. Межзвездная среда состоит из отдельных газопылевых облаков разного размера, с плотностью на
