Астроном Владимир Сурдин: 6 космических чудес, которые поражают воображение

Статью можно послушать. Если вам так удобнее, включайте подкаст.

1. Рождение звезды

Космос никогда не бывает пустым. И если у нас есть хороший телескоп, мы в оптическом или радиодиапазоне обязательно увидим материю, которая наполняет это пространство. Например, далёкие звёзды или газовые облака.

Но иногда бывает так, что какой‑то участок космоса закрывает тёмное пятно — словно там пустота, которой быть не может. И мы поняли, что это холодные газовые облака, внутри которых готова родиться новая звезда.

Сначала она никак себя не проявляет. Но когда приходит время родиться, звезда выпускает поток горячего газа, который выглядит на фоне тёмного облака как тонкий луч или ручеёк.

А иногда — сообщает о своём рождении мощным салютом. На месте тёмного пятна появляется огромное облако раскалённого газа — звезда словно очищает вокруг себя пространство, в котором она будет жить.

Этот процесс выглядит эффектно, если смотреть на него издалека. Но если рядом с нами родится звезда примерно в 10–15 раз тяжелее Солнца, наша Солнечная система прекратит существование. Поэтому пусть такие чудеса происходят подальше.

2. Появление новой планеты

Раньше астрономы только фантазировали о том, как может выглядеть процесс рождения планет. Но современные телескопы, которые объединяют оптику и радиоантенны, помогли нам зафиксировать и это явление. Самые мощные устройства подобного рода находятся в Чили — именно там сегодня астрономы делают множество открытий.

Планеты могут рождаться вокруг ещё не сформировавшейся до конца звезды. Учёные зафиксировали, как вокруг неё формируется газовое облако. Оно сплющивается и становится похоже на огромный блин со звездой в центре.

Потом на этом блине появляются тёмные дорожки‑орбиты. Будущие планеты собирают с них вещество, формируются сами и рождают спутники, которые тут же начинают вокруг них вращаться. Ну а в газовом облаке продолжают возникать новые объекты.

3. Процессы, происходящие на Солнце

С Земли Солнце выглядит как гладкий шарик для пинг‑понга. Но если взглянуть на него с орбиты, мы увидим очень интересный и порой опасный объект.

Дело в том, что на Землю попадает одна десятимиллиардная часть солнечного излучения. Этого вполне хватает на все нужды нашей планеты. Но если звезда выбросит в нашу сторону «кусок» своего вещества, могут произойти серьёзные аварии.

В эпоху современной электроники такого ещё не было. Однако подобный выброс случился в XIX веке. Тогда всё было устроено довольно примитивно: сигналы передавались по проводам с помощью азбуки Морзе. И когда Солнце выбросило в сторону Земли сильный поток газа, телеграф вышел из строя.

Сегодняшняя же техника гораздо более уязвима, чем проводная связь.

Ещё одно чудо — те способы, которые позволяют нам заглядывать в ядро нашей звезды и изучать идущие там процессы. В этом помогают потоки нейтрино.

Через кончик носа, как и через каждый квадратный сантиметр нашего тела, каждую секунду пролетает 10 миллиардов этих частиц. Мы этого не чувствуем, но приборы фиксируют такие потоки.

Точно так же нейтрино пронизывают нашу планету. И чтобы изучать состояние Солнца, учёные используют гигантские подземные и подводные детекторы‑лаборатории, которые ловят потоки этих частиц.

Такие центры, например, есть в Японии. Это огромные помещения, расположенные на глубине около полутора километров. У нас же подземные детекторы установлены в Архызе. Кроме того, учёные используют подводные нейтринные телескопы — например, на Байкале.

Основной элемент таких устройств — фотоэлектронный умножитель. Интересно, что он направлен не вверх, к Солнцу, а вниз, к центру Земли. Дело в том, что детекторы работают глубокой ночью, когда наша звезда освещает противоположную часть планеты — то есть они смотрят на Солнце сквозь тело Земли.

Наша планета служит отличным фильтром для частиц. Нейтрино входят в неё в южном полушарии, пронизывают целиком, а потом их ловят на дне Байкала.

Американские исследователи же установили подобные устройства на своей научной базе в Антарктиде.

Таким образом мы получаем портрет Солнца, сделанный с разных точек, и узнаём, какие процессы происходят внутри нашего светила.

4. Смерть звезды

Звёзды не только рождаются, живут и излучают нейтрино. Иногда они умирают.

Сначала уходящая звезда окутывает себя планетарной туманностью. Слабые устройства могут различить небольшой шарик, и его можно перепутать с близкой планетой. Но космические телескопы позволили нам в деталях рассмотреть эти объекты.

Мы увидели расширяющиеся оболочки — верхние слои звезды. Она сбрасывает их перед тем, как прекращает светить. Но самое интересное не в этом. Если каждая звезда — шар, то она должна выбрасывать вещество одинаково во все стороны. Однако туманные оболочки имеют самую разную форму.

Наблюдатели дают им поэтичные имена. Так во Вселенной появляются туманности, которые называются Эскимос, Муравей, Песочные Часы, Кошачий Глаз, Бабочка и даже почему‑то Тухлое Яйцо.

Такие процессы происходят со звёздами размером примерно с наше Солнце. Однако сравнительно недалеко, в созвездии Орион, есть Бетельгейзе. Это небольшая красноватая звезда.

Уже давно астрономы наблюдают, как она окутывает себя потоками газа. Судя по всему, Бетельгейзе заканчивает свою эволюцию. Но, в отличие от более скромных светил, она не угаснет. Учёные считают, что её существование закончится мощным взрывом. Возможно, это произойдёт очень скоро.

Астрофизики говорят: взрыв наверняка случится в ближайшие 10 000 лет. Но когда именно — никто не знает. Может быть, и завтра.

Это явление называется «взрыв сверхновой». Так заканчивают жизнь массивные звёзды. Люди давно не наблюдали подобных эффектов на небе. В последний раз взрыв сверхновой звезды случился почти 1 000 лет назад — в 1054 году. Причём он был настолько сильный, что его можно было наблюдать без всяких телескопов. Всё это время звёздное вещество разлеталось, выжигая пространство.

Когда взорвётся Бетельгейзе, мы окажемся залитыми потоками звёздной радиации. Учёные успокаивают: для Земли это не станет катастрофой — нас защитит атмосфера. Но спутники на орбите сгорят, а космонавтов придётся срочно эвакуировать.

Если взрыв произойдёт в наши дни, то современная техника предупредит о нём примерно за 10 часов: от звезды пойдёт мощный поток нейтрино, который обязательно зафиксируют датчики на Байкале и в Антарктиде. Времени, чтобы забрать с орбиты космонавтов, вполне хватит.

А от Бетельгейзе останется небольшое ядро, которое превратится в нейтронную звезду.

5. Поиск чёрных дыр

Ещё Эйнштейн говорил, что чёрную дыру увидеть нельзя. Этот космический объект выглядит как пустое место, потому что за счёт сильнейшей гравитации поглощает всё и ничего не отпускает — даже световые волны остаются внутри.

Ближайшая чёрная дыра находится в самом центре нашей Галактики. Её трудно наблюдать, потому что центр закрыт от нас огромным количеством непрозрачных облаков. Но учёные сумели зафиксировать нашу «домашнюю» чёрную дыру.

Чтобы определить, где находится этот объект, нужно обратить внимание, нет ли рядом звёзд, которые странно себя ведут. Астрономы заметили, что в нашей Галактике они словно бы движутся вокруг невидимого центра. Это значит, что им не позволяет удалиться какой‑то огромный объект.

Учёные наблюдали за движением звёзд с 1995 года и вычислили, что в центре их вращения находится чёрная дыра в четыре миллиона раз массивнее нашего Солнца. Это открытие было настолько убедительным, что его авторы получили Нобелевскую премию, хотя никто этой чёрной дыры не видел и не мог подтвердить, что она там окажется.

Но весной 2022‑го мы наконец увидели этот объект в радиотелескоп. Он выглядит как бублик или пончик: в центре отверстие — та самая чёрная дыра, а вокруг неё летает раскалённый газ. В точности как предсказывали прогнозы.

6. Существование тёмной материи

Недавно учёные узнали, что наша Галактика погружена в огромный клубок неизвестного вещества и занимает в нём всего 1% объёма. Что оно из себя представляет, не знают ни физики, ни астрономы.

Учёные называют это вещество dark matter, или «тёмная материя». Его пока нельзя ни увидеть, ни измерить, ни исследовать. А обнаружить можно только по силе притяжения.

Исследователи придумали, как использовать тёмную материю, чтобы увидеть свет звёзд из очень далёких галактик. Таких далёких, что астрономы даже не надеялись их когда‑нибудь разглядеть.

Оказывается, массивные космические объекты немного меняют направление световых лучей благодаря своему притяжению — так, что те отклоняются от прямой. И если свет проходит сквозь скопления галактик, наполненных тёмной материей, его путь немного искажается. Настолько, что далёкие звёзды можно наблюдать в телескопы с Земли. И астрономы смогли их зафиксировать.