Наблюдая ясной ночью купол звездного неба легко поверить в его незыблемость и неподвижность, однако еще древние люди заметили, что движутся в небе не только Солнце и Луна. Наблюдая ночь за ночью, первые астрономы обнаружили планеты, что означает “бродячие”, и это было только самое начало. На самом деле, вся Вселенная находится в движении, и лишь наш короткий человеческий век не позволяет наблюдать всю масштабность и величие этого процесса. Пока наблюдение движения в космосе нам доступно в пределах Солнечной системы, но успехи астрономии позволяют заглянуть и дальше.
Световое эхо звездной вспышки
В январе 2002 года невзрачная переменная звезда нашей Галактики V838 Единорога вспыхнула и стала в 600 тыс раз ярче Солнца. На некоторое время звезда стала самой яркой в Галактике, но быстро потухла. Мы же стали свидетелями необычного явления под названием “световое эхо”. Хотя нам кажется, что от звезды распространяется пузырь светящегося газа, на самом деле мы видим другое. Это свет вспышки покидает звезду со скоростью света и освещает уже существующие ранее, но невидимые в темноте облака пыли. Мы можем наблюдать “неторопливое” шествие световой волны благодаря расстоянию в 20 тыс световых лет.
Взрыв сверхновой заряжает кольцо газа
Ближайшая, за время существования астрономии, сверхновая 1987А в Большом Магеллановом облаке взорвалась 30 лет назад (точнее наблюдения взрыва стали возможны в 1987 году, а рванула она за 170 тыс лет раньше). На более близких расстояниях, например в нашей галактике, взрывы сверхновых не регистрировались уже четыре века, поэтому 1987А представляет большой интерес для науки и за ней внимательно следят. Материал взорвавшейся звезды распространяется со скоростью 7 тыс км/с, и за несколько земных лет он достиг кольца материала, который опоясывает звезду на расстоянии 0,5 светового года. Это кольцо появилось намного раньше — примерно 20 тыс лет назад, когда взорвавшаяся звезда сформировалась путем слияния двух звезд. “Падение” одной звезды в другую породило выброс вещества, который превратился в “бриллиантовое ожерелье”, когда его достигли мощные потоки вещества от взрыва 1987 года. Сейчас кольцо уже затухает и должно вернуться к прежнему тусклому существованию через 15-25 лет.
Растущий Гомункул
В 1995, 2001 и 2008 году космический телескоп Hubble наблюдал отражательную туманность Гомункул вокруг звезды Эта Киля. Взрыв, породивший туманность произошел в 1841 году (без учета 7500 св лет до звезды), и с тех пор является предметом наблюдений. Учитывая небольшой возраст туманности, сохраняется возможность увидеть ее фактический рост.
Чужая солнечная система, анфас
Увидеть планеты в чужих солнечных системах — непростая задача. Проблема в яркости звезды, вокруг которой вращаются планеты. Сами планеты практически не излучают, а только отражают свет, поэтому они очень тусклые и их собственное солнце засвечивает наши телескопы. Шансы повышаются если планеты — газовые гиганты как Юпитер или даже больше. Еще помогает, если планета вращается достаточно далеко от своей звезды. И возможности наблюдения чужих планет улучшаются с современными телескопами, такими как Keck, и алгоритмами обработки данных. Результат: видимое вращение планетной системы у звезды HR 8799 Пегаса с расстояния 129 св лет. Каждая из планет — больше Юпитера, и дальше его от звезды. Ближайшая описывает годовой круг за 40 земных лет, дальняя — за четыреста. Мы видим результат наблюдений за семь лет.
Космический грабеж в прямом эфире
Затменная двойная звезда Шелиак (Бета Лиры) демонстрирует взаимодействие тесной системы из двух звезд. Причем в настоящее время наблюдается процесс перетекания материи с одной на другую. Звезда-донор, массой в три солнечных, выглядит ярче и имеет удлиненную форму из-за приливных деформаций. Звезда-грабитель имеет массу в 13 солнечных. Интенсивность перетекания материи с одной на другую — примерно одна масса Солнца каждые 50 тыс лет. Период обращения системы 13 суток, расстояние до пары — 960 световых лет.
Пульсар в Парусах
Нейтронная звезда в созвездии Паруса (Vela Pulsar) c расстояния примерно 1 тыс световых лет от Земли. Является ярким источником пульсаций в оптическом, рентгеновском, гамма- и радиодиапазонах электромагнитного излучения. Появилась примерно 11 тыс лет назад как результат взрыва сверхновой второго типа.
Пульсар имеет диаметр примерно 20 км (уместился бы в пределах МКАД) и вращается со скоростью 11 оборотов в секунду. Серия из 8 снимков с июня по сентябрь 2008 года с космического рентгеновского телескопа Chandra позволила заглянуть вглубь газопылевой туманности, и рассмотреть джет пульсара. Джет — это поток частиц высоких энергий извергаемых с полярных областей нейтронной звезды. Скорость потока в струе достигает половины скорости света и простирается на половину светового года. Частота “биения” струи имеет три периода в 122, 73 и 91 дней, что может объясняться прецессией пульсара.
Пролетающая соседка
Звезда Барнарда — одна из ближайших к нам (расстояние менее 6 световых лет), но более интересна она тем, что очень быстро, по звездным меркам, перемещается на земном небе. Для зрителей Земли, это самая “быстрая” звезда после Солнца. Диск Луны она пересекла бы за 174 года, тем не менее, даже астрономы любители способны регистрировать ее перемещение относительно других звезд за несколько лет.
Когда-то Звезда Барнарда привлекала внимание астрономов как обладательница ближайших экзопланет. Для их достижения даже предлагали отдельный проект звездолета, но длительные наблюдения не позволили выявить сколь-нибудь значимых спутников звезды, поэтому сейчас она оказалась в пролете и интересна только любителям.
Биение сердца Млечного Пути
Всего тридцать лет назад существование сверхмассивной черной дыры в центре галактики Млечный путь было неочевидно. Рассматривались гипотезы простого звездного скопления. Подтвердить наличие черной дыры в центре Галактики (по крайней мере объекта отвечающего всем её признакам) позволил прогресс в оптике. Разработка адаптивной оптики и наблюдение галактического центра в инфракрасных волнах позволило увидеть фактическое движение звезд вокруг невидимого центрального объекта. Хотя он совершенно не испускает света, но при этом является ярким источником радиоволн известным под названием Sagittarius_A* (Стрелец А*).
Изучая орбиты окрестных звезд удалось оценить массу и размеры объекта: около 4 млн масс Солнца, заключенных в диаметре, сравнимом с орбитой Плутона. В настоящее время Стрелец А* является одним из наиболее убедительных экспериментальных доказательств существования черных дыр.
Вышеприведенная анимация показывает результат астрометрических и спектрометрических наблюдений с 1992 по 2008 год. Синие звезды — молодые, красные — старые.
Фактические наблюдения не столь наглядны, но по-своему живописны:
Комментарии (36)
Andy_Big
08.02.2017 09:22+1Хотя нам кажется, что от звезды распространяется пузырь светящегося газа, на самом деле мы видим другое. Это свет вспышки покидает звезду со скоростью света и освещает уже существующие ранее, но невидимые в темноте облака пыли. Мы можем наблюдать “неторопливое” шествие световой волны благодаря расстоянию в 20 тыс световых лет.
Как-то это не интуитивно понятно… Разве свет, отраженный от существующих, но невидимых ранее облаков, не движется с той же скоростью и в той же волне вспышки, которая и вызвала это освещение? И разве это не приведет к тому, что до нас должны дойти единой волной и сама вспышка и все, что она по дороге осветила?Andy_Big
08.02.2017 09:28+2А, нет :) Я почему-то принял во внимание только случай, когда освещаемые объекты находятся между источником освещения и наблюдателем :)
ЗЫ: спасибо за статью, анимации завораживают своей простотой в отображении таких глобальных событий :)
hdfan2
08.02.2017 10:36+1А на последней гифке красное пятно — это что? Помечено как «Стрелец А*», но ведь это же чёрная дыра?
zookko
08.02.2017 11:36А телескоп Джейм Вебб позволит увидеть все эти чудеса в лучшем разрешении, или он про другое? (я в курсе, что он инфракрасный, но всё же)
Zelenyikot
08.02.2017 12:22+2Позволит. Но кроме оптического играет роль и временнОе разрешение, если мы говорим о наблюдении динамических процессов. Если сравнивая снимки Hubble можно наблюдать процессы за два десятка лет, то JWST такую возможность приобретет не скоро.
Zavtramen
08.02.2017 11:57Материал взорвавшейся звезды распространяется со скоростью 7 тыс км/с и за несколько земных лет он достиг кольца материала, который опоясывает звезду на расстоянии 0,5 светового года
Не совсем корректно так говорить. Когда говорят «несколько лет», имеют ввиду до десяти, тут же прошло около 21,5 земных лет.Zelenyikot
08.02.2017 12:26Заглянул в словарь, и нигде не нашел характеристики «до десяти».
Zavtramen
08.02.2017 12:39Хорошо, уточню «обычно имеют ввиду до десяти». ИМХО
С другой стороны, в астрономических масштабах, и 5 и 20 и 1000 лет выглядят одинаково мало.
Beholder
08.02.2017 12:11-3Хоровод из звёзд вокруг чёрной дыры в центре Галактики Андромеды
Zelenyikot
08.02.2017 12:27+6Это даже не математическое моделирование. Простое «представление художника».
rogoz
08.02.2017 12:24
FlameStorm
15.02.2017 12:15+1Очень уместный комментарий, ага. Отлично помню ту статью про «Столпы Творения», наблюдательность достойна похвалы.
Zul_Kifl
08.02.2017 13:24около 4 млн масс Солнца, заключенных в диаметре, сравнимом с орбитой Плутона
Я так прикинул, объем объекта диаметром орбиты Плутона порядков на 10 больше объема Солнца. И если он весит всего в 4 млн раз больше — то это ну никак не черная дыра.
Внимание вопрос — это я где-то не прав или достопочтенный автор статьи?Zelenyikot
08.02.2017 13:39+4Оба правы. Во-первых, ученые еще не получили точной нижней границы дыры, пока известна верхняя — не больше 45 а.е. Во-вторых, да современные данные о размерах чд говорят, что ее плотность меньше плотности воды, из расчета радиус/масса. Но это при условии отсутствия градиента плотности.
Psychosynthesis
16.02.2017 01:02О, интересно, а верхняя граница из чего следует?
a5b
16.02.2017 02:33https://en.wikipedia.org/wiki/Sagittarius_A%2A "Later observations of the star S14 showed the mass of the object to be about 4.1 million solar masses within a volume with radius no larger than 6.25 light-hours (45 AU) or about 6.7 billion kilometres.[3]"
В сноске 3 (https://arxiv.org/abs/0808.2870, 2008) значения 45 а.е. не видно (вносилось в вики чуть ранее, без источника). В литературе рядом с 45 а.е. встречаются ссылки на https://arxiv.org/abs/astro-ph/0306130 — A. M. Ghez, "Stellar Orbits Around the Galactic Center Black Hole" — Astrophys.J.620:744-757,2005
We present new diffraction-limited images of the Galactic Center, obtained with the W. M. Keck I 10-meter telescope. Within 0??.4 of the Galaxy’s central dark mass, 17 proper motion stars, with K magnitudes ranging from 14.0 to 16.8, are identified… Orbits are derived simultaneously so that they jointly constrain the central
dark object’s properties: its mass, its position… For stars in this sample, the closest approach is achieved by S0-16, which came within a mere 45 AU (= 0.0002 pc = 600 Rs) at a velocity of 12,000 km s?1.Звезда S0-16 успешно прошла на расстоянии 45 а.е. Иллюстрация (1МБ, 1995-2012) из https://arstechnica.com/science/2012/10/fast-moving-star-is-the-closest-yet-to-the-milky-ways-black-hole/ (https://arxiv.org/pdf/1210.1294.pdf)
https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2012/10/orbits_anim_science_2012.gif
Другие анимации — http://www.galacticcenter.astro.ucla.edu/animations.html
Psychosynthesis
16.02.2017 03:49Ой. Извиняюсь, это я затупил.
С чего-то решил что речь идёт о чёрных дырах в принципе и их теоретических возможных значениях. Вопрос снят.
black_semargl
08.02.2017 15:00+3Диаметр ЧД линейно пропорционален массе, а не как у звёзд/планет корню кубическому.
dfgwer
08.02.2017 14:00+1Звезда-донор, массой в три солнечных, выглядит ярче и имеет удлиненную форму из-за приливных деформаций. Звезда-грабитель имеет массу в 13 солнечных.
Тесная двойная звезда с перетеканием массы. Разве там не наоборот? Малая звезда вытягивает массу из более массивной звезды. Т.к большая масса позволяет звезде быстрее эволюционировать и перейти в фазу красного гиганта. А малая звезда остается плотной и на нее падает газ гиганта.
shedir
08.02.2017 18:11Там вначале так и было. Теперешний донор был более массивным и раньше стал гигантом, заполнил полость Роша и начал терять вещество в пользу второй звезды. Вот теперь и получилось такое соотношение масс.
solariserj
09.02.2017 09:59Так хотелось бы увидеть как СтрелецА разрывает звезду, может по астрономическим меркам это скоро но не через 5-20 лет
san-x
09.02.2017 12:54+1эхх… я даже расстроился, когда понял, что движняк вокруг ЧД — это моделирование, пусть и на реальных данных… а так хотелось верить, что это реальные кадры :)
mwaso
10.02.2017 06:03На анимации светового эха все-таки кроме светового фронта видно и движение газо-пылевых облаков?
Или это только иллюзия и на самом деле это свет затухает так причудливо — неравномерно, а движение материи незаметно?
Или ионизированное светящееся вещество облаков теряет светимость неравномерно?Zelenyikot
11.02.2017 12:40+1Облака, конечно, тоже движутся, только гораздо медленнее, поэтому вряд ли мы это увидим в масштабе нескольких лет. Поэтому, скорее всего, иллюзия.
Fenyx_dml
16.02.2017 10:18Почему же нет? Вон там давали ссылку на столпы творения, там вполне заметные изменения. Тут тоже, кроме световой волны просматривается эволюция форм внутри облака. Сам газ той же волной света должен разгоняться до высоких скоростей. Жаль, правда, кадров мало — слишком большие скачки, трудно детали разглядеть. А последний кадр вообще сильно по другому обработан, так что только сбивает.
Jamato
Не хочу придираться (потому что могу быть сильно неправ), но корректно ли называть чужие системы из звёзд и планет солнечными? Мне всегда казалось, что они звёздные, потому что Солнце — это конкретно наша звезда, а не просто некое светило с планетами. Аналогичным образом как-то по-дурацки на нескольких языках звучат луны планет, то есть естественные спутники.
ProVal
Тоже не в курсе правильной терминологии, но мне интуитивно кажется, что правильней называть это планетарными системами, поскольку «звёздная система» как бы намекает на систему звёзд, а не планет, принадлежащих одной звезде.
Zelenyikot
Если с маленькой буквы, то можно. Русский язык позволяет: Галактика, Солнечная система, Луна — наши; галактика, солнечная система, луна — любые другие.
kahi4
Вообще это называется "планетная система" и называть чужие "солнечной" все же не корректно, покуда другие звезды Солнцами мы редко называем (в отличие от лун).
Zelenyikot
В диссертации — некорректно. Но для популярной статьи, фильма или даже пресс-релиза, вполне допустимо.