Согласитесь, всегда приятно немного отвлечься от повседневных забот и подумать о чем-то, с чем в повседневной жизни вы практически не сталкиваетесь (если вы не астроном, разумеется) – речь идет о формировании планет на просторах бескрайней Вселенной. Недавно ученые обнаружили прямые доказательства того, что вокруг молодой звезды AB Aurigae формируется планета. Как показали изображения, полученные с помощью очень большого телескопа (VLT), расположенного в пустыне Атаками в Чили, спиральный диск газа и пыли, окружающий звезду, содержит небольшой S-образный изгиб вблизи центра спирали. Этот поворот, утверждают астрономы, является точным местом, где должна формироваться новая планета. Но еще более примечательно, что звезде, находящейся на расстоянии около 520 световых лет от Земли в созвездии Aurigae, всего 4 миллиона лет! Это одна тысячная часть возраста Солнца, так что по космическим меркам звезда AB Auriga – совсем ребенок.
Диск газа и пыли (изображение сделано в инфракрасном свете) вокруг молодой звезды AB Aurigae (слева). Яркий узел (справа, обведенный белым) – по мнению астрономов место формирования планеты
Астрономы заглянули в то, что кажется планетарным родильным отделением – внутри огромного диска плотного газа и пыли, окружающего недавно образовавшуюся звезду, виден процесс формирования планеты.
Как рождаются звездные системы?
Авторы исследования, опубликованного в майском выпуске журнала Astronomy & Astrophysics, утверждают, что полученные командой астрономов результаты полностью совпадают с предсказанными моделями формирования планет. Но как они формируются? Мы знаем, что звезды рождаются и умирают и ровно это же происходит с планетами. На самом деле общая картина формирования планет понятна начиная с XVIII века: под действием собственной гравитации, облака газа и пыли начинают сжиматься. Со временем из облаков начинает выделяться центральный объект – будущая звезда, а вокруг нее диск. Именно в этом диске образуются все будущие обитатели этой планетной системы, включая кометы и астероиды.
На изображении, полученном с помощью очень большого телескопа Европейской южной обсерватории (ESO) в Чили, ученые увидели спиральную структуру внутри вращающегося диска вокруг звезды AB Aurigae. Если присмотреться, то красная, желтая и оранжевая спираль похожи на циклон с черным «глазом» в центре. Как пишут авторы исследования, они обнаружили «закрученную» структуру газа и пыли в спиральной структуре, где есть место для формирования планеты. Но чтобы планета окончательно сформировалась, потребуется несколько миллионов лет, поэтому сколько длится процесс ее рождения точно определить трудно. Но можно ли узнать, что это будет за планета?
Еще больше увлекательных историй о том, как формируются звезды, рождаются и умирают целые галактики вы найдете на нашем канале в Яндек.Дзен! Там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте.
Так как точная масса потенциальной планеты неизвестна, она, вероятно, должна была быть газовым гигантом, как Юпитер, а не скалистой планетой, как наша. Исследователи считают так потому, что в противном случае планета не создала бы таких больших волн в диске. Более того, это может быть не одна планета, а целых две – причем вторая, не исключают астрономы – может быть расположена у внешнего края диска.
Потрясающие изображения закрученного газа и пыли показывают формирование планеты
Вам будет интересно: Планеты могут вращаться вокруг черных дыр
Архивный номер № 16 (654) от 17 апреля 2007 — Песочница
Звезды – это гигантские светящиеся клубы газа, разбросанные в космосе. Они сияют от нескольких миллионов до десятков миллиардов лет.
Ближайшая к Солнцу звезда находится на расстоянии более 40 трлн. км. Звезды так далеки, что даже в самые мощные телескопы кажутся лишь светящимися точками на ночном небе.
Где рождаются звезды?
В космосе распространены гигантские облака газа и пыли, называемые туманностями. Они на 99% состоят из водорода и гелия с небольшими примесями других газов и мельчайшей ледяной пыли. В крупнейших туманностях, которые иначе называются гигантскими молекулярными облаками, зарождаются звезды. Температура в таких туманностях доходит до -263оС, что только на 10 градусов выше абсолютного нуля. Эти туманности тонкие и холодные, но содержат все необходимое для рождения звезды.
Как рождаются звезды?
Вначале сгустки газа притягиваются друг к другу. Сердцевина сгустка сжимается настолько, что температура в ней достигает 10 млн. градусов и начинаются реакции ядерного синтеза.
Сколько звезд во Вселенной?
Невозможно сосчитать, ведь большинство из них находятся очень далеко и поэтому невидимы. Но астрономы предполагают, что число звезд равно примерно 200 миллиардам миллиардов.
Что такое созвездия?
Созвездия – небольшие скопления звезд в небе, каждое из которых имеет собственное имя. На самом деле это искусственное деление астрономы ввели, чтобы определять местонахождение объектов на небосводе.
Почему звезды светятся?
Звезды светятся потому, что огромное давление в их центре вызывает реакции ядерного синтеза. В ходе реакций атомы водорода сливаются, выделяя огромное количество энергии.
Ядерный синтез начинается, когда атомы водорода сливаются, образуя гелий. Тепло, выделяющееся в ходе этой реакции, вызывает свечение звезды.
Какая звезда самая большая?
Крупнейшие звезды называются сверхгигантами. Антарес в 700 раз больше Солнца. А в системе Эпсилон созвездия Возничего есть звезда, диаметр которой 3 млрд. км в поперечнике, что в 4000 раз больше Солнца!
Какова температура звезды?
Температура на поверхности самой холодной звезды ниже 3500С, а на поверхности самой горячей звезды выше 40000С.
Почему звезды мигают?
Звезды мигают потому, что колебания воздуха в атмосфере Земли искажают исходящие от них лучи. Свет от ближних планет искажается не так сильно, поэтому они не мигают.
Какого цвета звезды?
Это зависит от их температуры. Цвет звезд среднего размера изменяется от яркого бело-голубого у самых горячих до красного у холодных и тусклых.
Поделиться ссылкой:
Читайте свежие новости «Друг для друга» в социальных сетях:
ВКонтакте, Одноклассники, Facebook, Twitter, Instagram.
Как наблюдать за формированием планет?
В прошлом астрономы видели лишь крупномасштабные спирали, которые, как полагают исследователи, были созданы невидимыми планетами в дисках газа и пыли вокруг молодых звезд. Теории о том, как планеты объединяются и собирают материал из этих дисков, предсказывают, что движение планет будет еще больше закручивать газ вокруг них, точно определяя местоположение планеты.
С самого начала открытия экзопланет, на сегодняшний день известно о существовании более 4000 планет, вращающихся вокруг звезд за пределами нашей Солнечной системы. Так что нет ничего удивительного в том, что ученые стремятся узнать больше о том, как они рождаются, поскольку холодный газ и пыль консолидируются в дисках, окружающих новые звезды. Важно понимать, что до сих пор были идентифицированы тысячи экзопланет, но как именно они формируются было известно совсем немного. Между тем изучение этого процесса помогает ученым больше узнать о том, как сформировалась наша Солнечная система.
Отчасти, проблема заключается в том, что в прошлом ученые просто не обладали нужными технологиями, а до недавнего времени и вовсе не получали достаточно четких и глубоких изображений этих молодых дисков, чтобы обнаружить тот самый «поворот», где формируется планета. По мнению ведущего автора исследования доктора Боккалетти, планета находится примерно в 30 раз дальше от своей звезды, чем Земля от Солнца — что равноценно расстоянию до планеты Нептун в нашей Солнечной системе.
Чтобы всегда быть в курсе последних научных открытий в области астрономии, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram!
Отмечу, что ESO ведет строительство 39-метрового чрезвычайно большого телескопа для изучения внеземных миров. Ученые надеются, что этот новейший мощный телескоп позволит им получить еще более детальные представления о формирующихся планетах. Иными словами, впереди еще очень много всего интересного!
Рождение и гибель сверхновых звезд
Их возникновение — это довольно редкое космическое явление. В среднем в доступных наблюдению просторах Вселенной вспыхивает три сверхновых в столетие. Каждая такая вспышка представляет собой гигантскую космическую катастрофу, при которой выделяется невероятно много энергии. По самой грубой оценке такое количество энергии могло бы образоваться при одновременном взрыве многих миллиардов водородных бомб.
Достаточно строгая теория вспышек сверхновых пока отсутствует, но ученые выдвинули любопытную гипотезу. Они предположили, на основании сложнейших расчетов, что в ходе альфа-синтеза элементов ядро звезды продолжает сжиматься. Температура в нем достигает фантастической цифры — 3 миллиарда градусов. При таких условиях в ядре значительно ускоряются различные ядерные реакции; в результате выделяется много энергии. Быстрое сжатие ядра влечет за собой столь же быстрое сжатие оболочки звезды.
Она тоже сильно разогревается, и протекающие в ней ядерные реакции, в свою очередь, сильно ускоряются. Таким образом буквально в считанные секунды выделяется громадное количество энергии. Это приводит к взрыву. Конечно, такие условия достигаются далеко не всегда, и потому сверхновые вспыхивают довольно редко.
Такова гипотеза. Насколько ученые правы в своих предположениях, покажет будущее. Но и настоящее привело исследователей к совершенно поразительным догадкам. Астрофизические методы позволили проследить, как уменьшается светимость сверхновых. И вот что выяснилось: в первые несколько дней после взрыва светимость уменьшается очень быстро, а затем это уменьшение (в течение 600 дней) замедляется. Причем каждые 55 дней светимость ослабевает ровно вдвое. С точки зрения математики, это уменьшение происходит по так называемому экспоненциальному закону. Хорошим примером такого закона является закон радиоактивного распада. Ученые высказали смелое предположение: выделение энергии после взрыва сверхновой обусловлено радиоактивным распадом изотопа какого-то элемента с периодом полураспада 55 дней.
Но какого изотопа и какого элемента? Эти поиски продолжались несколько лет. «Кандидатами» на роль подобных «генераторов» энергии выступили бериллий-7 и стронций-89. Они распадались наполовину как раз за 55 дней. Но выдержать экзамен им не довелось: расчеты показали, что энергия, выделяющаяся при их бета-распаде, слишком мала. А другие известные радиоактивные изотопы подобным периодом полураспада не обладали.
Новый претендент обнаружился среди элементов, которые на Земле не существуют. Он оказался представителем трансурановых элементов, синтезированных учеными искусственно. Имя претендента — калифорний, его порядковый номер — девяносто восемь. Его изотоп калифорний-254 удалось приготовить в количестве всего лишь около 30 миллиардных долей грамма. Но и этого поистине невесомого количества вполне хватило, чтобы измерить период полураспада изотопа. Он оказался равным 55 дням.
А отсюда возникла любопытная гипотеза: именно энергия распада калифорния-254 обеспечивает в течение двух лет необычайно высокую светимость сверхновой звезды. Распад калифорния происходит путем самопроизвольного деления его ядер; при таком виде распада ядро как бы раскалывается на два осколка — ядра элементов середины периодической системы.
Но каким образом синтезируется сам калифорний? Ученые и здесь дают логичное объяснение. В ходе сжатия ядра, предшествующего взрыву сверхновой, необычайно ускоряется ядерная реакция взаимодействия уже знакомого нам неона-21 с альфа-частицами. Следствием этого оказывается появление в течение довольно короткого промежутка времени чрезвычайно мощного потока нейтронов. Снова возникает процесс нейтронного захвата, но на сей раз уже быстрого. Ядра успевают поглотить очередные нейтроны раньше, чем подвернутся бета-распаду. Для этого процесса неустойчивость трансвисмутовых элементов уже не препятствие. Цепь превращений не порвется, и конец периодической таблицы тоже будет заполнен. При этом, видимо, образуются даже такие трансурановые элементы, которые в искусственных условиях еще не получены.
Ученые подсчитали, что при каждом взрыве сверхновой только калифорния-254 образуется фантастическое количество. Из такого количества металла можно было бы изготовить 20 шаров, каждый из которых весил бы столько, сколько наша Земля. Какова же дальнейшая судьба сверхновой? Она погибает довольно быстро. На месте ее вспышки остается лишь маленькая очень тусклая звездочка. Она отличается, правда, необычайно высокой плотностью вещества: наполненный им спичечный коробок весил бы десятки тонн. Такие звезды называют «белыми карликами». Что происходит с ними дальше, мы пока не знаем.
Материя, которая выбрасывается в мировое пространство, может сгуститься и образовать новые звезды; они начнут новый долгий путь развития. Ученые сделали пока лишь общие грубые мазки картины происхождения элементов, картины работы звезд — грандиозных фабрик атомов. Быть может, это сравнение в общем передает суть дела: художник набрасывает на холсте лишь первые контуры будущего произведения искусства. Уже ясен основной замысел, но многие, в том числе и существенные, детали еще приходится лишь угадывать.
Окончательное решение проблемы происхождения элементов потребует колоссального труда ученых различных специальностей. Вероятно, многое, что сейчас нам представляется несомненным, на самом деле окажется грубо приблизительным, а то и вовсе неверным. Наверное, ученым придется столкнуться с закономерностями, до сих пор нам неизвестными. Ведь для того чтобы разобраться в сложнейших процессах, протекающих во Вселенной, бесспорно, понадобится новый качественный скачок в развитии наших представлений о ней.
Автор: Д. Трифонов.
