Categories:

Коричневые карлики: самые маленькие звёзды Вселенной

Недавно мы с вами говорили про самые большие и яркие звёзды во нашей Галактике и её ближайших окрестностях. Сегодня же поговорим про самые маленькие - так называемые коричневые карлики.

Как мы раньше говорили, звёзды образуются из плотных газопылевых облаков, которые самоуплотняются под действием внутренних сил гравитации - вокруг флуктуаций плотности, возникших либо случайно, либо под воздействием внешних сил (гравитации других тел, взрывных волн от гибнуших звёзд, особенностей процессов динамики межзвёздного газа в галактиках и т.п.). Сжимаясь под действием гравитации, этот газ нагревается и постепенно начинает излучать энергию. Излучение оказывает на этот самый газ давление, которое направлено в противоположную сторону от действия гравитации - т.е. стремится оттолкнуть, рассеять сжимающийся газ. Так как структура (размер, плотность) газопылевых облаков различна, то в результате получаются звёзды самого разного размера.

Чем больше звезда - тем она горячее, тем интенсивнее внутри идут термоядерные реакции.

Или - не идут вообще. В некоторых случаях протозвезда не успевает набрать достаточную массу для того, чтобы под действием гравитационных сил она смогла достаточно сильно сжаться и нагреться для запуска термоядерного синтеза. Получается коричневый карлик - недозвезда.

Точнее, из стандартной для звёзд цепочки реакций Водород-Дейтерий (водород с "лишним" нейтроном) - Гелий в них может поддерживаться лишь вторая часть: превращение дейтерия в гелий. Она способна давать коричневым карликам определённое количество энергии, но проблема в том, что природное содержание дейтерия в обычном водороде составляет менее 1%. В обычных звёздах дейтерий "нарабатывается" в ходе первой стадии термоядерной цепочки, но в коричневых карликах она, как мы уже говорили, не идёт. В итоге коричневые карлики вынуждены потреблять тот дейтерий, который им дан от природы, из-за чего они "горят" очень непродолжительное время и с очень низкой интенсивностью.

Поэтому свет коричневых карликов очень тусклый и "холодный" (длинноволновый и низкочастотный): они излучают преимущественно в красной и инфракрасной части спектра, из-за чего астрономы и назвали их коричневыми.

Считается, что коричневые карлики сжигают весь свой дейтерий примерно за 10-15 миллионов лет, после чего просто медленно остывают, излучая накопленную энергию в межзвёздное пространство. Для сравнения, Солнцу отведено около 10-12 миллиардов лет активного горения - т.е. в 1000 раз дольше, хотя масса Солнца лишь в 30 раз больше масс самых крупных из коричневых карликов.

Астрономы спорят, можно ли считать коричневые карлики "микрозвёздами", или их всё-таки стоит считать "суперпланетами". На мой субъективный взгляд, они всё-таки ближе к последним. Действительно, самые маленькие коричневые карлики обладают массами, сопоставимыми с массами крупнейших газовых гигантов (типа Юпитера). Причём последние, кстати, тоже излучают энергию, а не поглощают её как обычные твёрдые планеты. Выделение энергии в газовых гигантах происходит за счёт их уплотнения под действием собственной гравитации (очень похоже на то, как нагревается сжимаемый газ), так что это тоже не показатель. Правда, как мы уже говорили, в коричневых карликах всё-таки идут какие-никакие ядерные реакции, а в газовых гигантах - нет. Однако эти реакции, как мы уже говорили, идут недолго, и после их прекращения (из-за исчерпания запасов дейтерия) коричневый карлик почти неотличим от феноменально крупной суперпланеты.

Если быть точным, коричневыми карликами считаются объекты массой от 0,075 до 0,013 солнечных масс. Однако если верхняя граница является достаточно строгой (при больших массах становится возможным уже "полноценное" горение водорода, и мы получаем "настоящую" звезду), то нижний предел, как мы уже говорили, весьма условен.

Между тем, всё это не мешает коричневым карликам иметь собственные планеты, и на этих планетах - в теории - даже может быть жизнь. Как известно, существует лишь сравнительно узкий диапазон температур, при которых на планете может существовать вода в жидком состоянии - обязательное условие для возникновения жизни в нашем понимании. Если планета находится слишком близко к звезде, то там будет слишком горячо, вода испарится и жизни быть не может. Если же планета слишком удалена от светила, то она будет слишком холодной.

Проблема с коричневыми карликами в том, что их температура меняется с течением времени. Вращающаяся по одной и той же орбите вокруг карлика планета сначала может быть слишком горячей для образования жизни, затем (вследствие охлаждения карлика) войти в зону обитаемости, а потом выйти из неё, когда звезда ещё сильнее остынет. Вопрос в том, успеет ли сформироваться жизнь за то время, пока планета будет пригодна для обитания. Учёные полагают, что теоретически удачно расположенная на орбите коричневого карлика средней (порядка 0,05 солнечных масс) может пробыть в зоне обитаемости порядка 4-5 миллиардов лет - примерно столько же понадобилось на то, чтобы жизнь на Земле возникла и эволюционировала до нынешнего состояния. Так что в теории на планетах коричневых карликов может не просто сформироваться какая-то там жизнь, но и возникнуть развитая цивилизация, которая (опять же в теории) даже способна успеть развиться до достаточной степени, чтобы покинуть свою прародину прежде, чем их родная планета замёрзнет и станет непригодной для жизни. Какой сюжет для фантастической повести! Правда, жизнь эта, сформировавшаяся в условиях постоянных инфракрасных сумерек по всей видимости, должна будет выглядеть достаточно непривычно для нас.

Самым близким к нам коричневым каликом является WISE 1541—2250, открытый в 2011 году и расположенный на расстоянии 19 световых лет. Он относится к числу самых холодных и более всего похожих на планеты коричневых карликов: его температура составляет порядка 350 градусов Кельвина (примерно 75 по Цельсию), а масса - порядка 1% солнечной, так что WISE 1541—2250 лишь в 10 раз массивнее Юпитера. Планет у него, насколько нам известно, нет.

Некоторые полагают, что Железная звезда, упомянутая в "Туманности Андромеды" Ефремова - это как раз-таки коричневый карлик. На самом деле это, впрочем, не совсем так: железная звезда Ефремова - это гипотетический конечный результат эволюции массивных звёзд, в которых все элементы за счёт квантовых эффектов "прореагировали" до элемента с минимальной энергией связи ядра атома - железа. Правда, современная физика считает, что за всё время жизни Вселенной такие звёзды ещё не успели бы сформироваться. Зато под приведённое Ефремовым описание вполне попадают, к примеру, "чёрные карлики" - остывшие и потому почти ничего не излучающие останки уже проэволюционировавших и погибших массивных звёзд.

Error

Anonymous comments are disabled in this journal

default userpic