Текст книги "Журнал "Вокруг Света" № 7 за 2006 год"
Автор книги: Вокруг Света Журнал
сообщить о нарушении
Текущая страница: 1 (всего у книги 12 страниц)
Исходный текст данного номера журнала доступен на официальном сайте журнала
Публикация осуществлена на основании правил, размещенных по адресу http://www.vokrugsveta.ru/company/republish/
Феномен: Моль Земли
ссылка на оригинальный текст статьи
Моль-пестрянка ивовая (Phyllonory-cter dubitella) относится к обширному семейству грациллярии. Они широко распространены в лесах Евразии, но любоваться ими можно только в микроскоп или сильную лупу, поскольку размер их тела не превышает 8 мм
На 3емле обитает более 140 000 видов бабочек. Около половины из них – «дневные» и «ночные» – нам знакомы. Как правило, это яркие, хорошо заметные невооруженным глазом насекомые. Другую же половину составляют микрочешуекрылые – крошечные создания, зачастую меньше булавочной головки. Их трудно разглядеть, а изучать еще сложнее. Что вообще о них известно?
Выемчатокрылая моль Teleiodes alburnella. Эти невыразительные на вид бабочки образуют довольно многочисленное семейство среди себе подобных. Они заселили даже тундры и пустыни, что говорит об их успешной стратегии развития
В гигантском классе насекомых бабочки выделены в самостоятельный отряд чешуекрылых (Lepidoptera). Крупных энтомологи объединяют в группу макрочешуекрылых, именно они, наделенные фигурными крыльями и броской окраской, привлекают к себе всеобщее внимание. А маленьких, незаметных и редко упоминаемых по контрасту с первыми называют микрочешуекрылыми. Их в природе насчитывают 73 000 видов – больше, чем зверей, птиц, пресмыкающихся, амфибий и рыб, вместе взятых. Такая вот густонаселенная изнанка мира бабочек.
Из-за своих крошечных размеров микрочешуекрылые – размах крыльев у некоторых видов не превышает 3 мм – редко обращают на себя внимание рядовых любителей природы. Но если отбросить предубеждение против разной «мелюзги» и «козявок», то нам откроется множество удивительных существ самых невероятных форм и расцветок. А для того чтобы их увидеть, достаточно наклониться к траве или внимательно осмотреть ствол дерева.
Маленькие размеры не спасают микрочешуекрылых от врагов, поэтому бабочкам приходится маскироваться. Кипрейная узкорылая моль (Cyphophora idaei) вытягивается вдоль средней жилки листа, имитируя ржавчинный грибок – весьма распространенное среди растений заболевание
Кто такие моли
В научном мире принято именовать молями всех мелких бабочек, у которых вытянутое тело, узкие крылья и хорошо развитые ноги, позволяющие им ловко бегать и быстро прятаться. По сути, моли – это синоним микрочешуекрылых. Такое понимание гораздо шире, нежели представление обывателя о маленьком крылатом вредителе, живущем в шкафу. Бабочек, гусеницы которых портят шерсть, мех или зерно, ученые выделяют в особое семейство настоящих молей. Несмотря на свою многочисленность, представители этого семейства составляют лишь малую долю известных на сегодняшний день молей. Существует еще несколько семейств, в научном названии которых можно встретить это слово. Например, моль-пестрянка или мрачная моль. Это тоже маленькие бабочки, но между ними и, скажем, платяными молями общего столько же, сколько между летучими и домовыми мышами. Так что молей в природе гораздо больше, чем мы привыкли считать, они живут и в лесу, и в степях, и в тундре. А облик их столь разнообразен, что определить вид можно только под микроскопом.
Возьмем, к примеру, тощую моль из рода Caloptilia, обитающую в среднерусских лесах. Внешне она мало похожа на привычную для нас шубную моль да и вообще на бабочку, скорее, она напоминает тоненькую палочку или хвоинку. Когда она отдыхает, ее тело опирается лишь на две пары ног (третья остается поджатой) и конец тела, так что бабочка становится похожа на маленький ручной пулемет.
Иную картину представляют пальцекрылки из cемейства Pterophoridae, которых тоже считают молями. Их крылья в покое не складываются, а остаются торчать по бокам. При этом каждое разделено на лопасти – переднее на две, а заднее на три, которые выглядят словно перья. За эти-то пять лопастей, торчащих как растопыренная пятерня, пальцекрылки и получили свое название. Внешне они больше напоминают комаров, нежели бабочек. Живут пальцекрылки главным образом в степях и полупустынях. На первый взгляд даже не верится, что эти несуразные длинноногие создания способны с легкостью пробираться между стеблями травы, а в полете противостоять сухому ветру, постоянно дующему на открытых пространствах.
Листовертка снежная (Acleris logiana) накладывает одно крыло на другое, что позволяет ей плотно прижиматься к стволу, а белая окраска делает ее незаметной на фоне бересты
Чей камуфляж лучше
Маленькие бабочки дают множество примеров маскировочной окраски, идеально сочетающейся с образом жизни того или иного вида. Например, если гусеница снежной листовертки развивается на березе, то крылья сменившей ее бабочки получают белую окраску, а торчащие на них гребешки чешуек замечательно имитируют шелушащуюся бересту.
Сидящая листовертка плотно прижимается к бересте, и заметить ее очень трудно. Так происходит со многими видами, гусеницы которых развиваются на деревьях. Их крылья приобретают скромные сероватые или коричневатые тона, отчего бабочки становятся незаметными на древесной коре.
Иную стратегию маскировки выбрала кипрейная узкокрылая моль. Казалось бы, насекомое с ярко-оранжевыми крыльями в крапинку должно хорошо выделяться на фоне зеленого листа. Но вот бабочка садится на листик и вытягивается вдоль его центральной жилки.
Точь-в-точь как болезненное вздутие, которое образует ржавчинный грибок. Это заболевание широко распространено среди растений, так что бабочкам весьма выгодно прикидываться вредными грибками.
Почему они такие маленькие
Как это часто бывает в природе, причина кроется в образе жизни. Но когда речь идет о бабочках, то все самое важное закладывается на стадии гусениц. Дело в том, что гусеницы микрочешуекрылых очень скрытные, предпочитают укромные уголки, узкие щели, темные места. Например, гусеницы-бурильщики живут внутри стеблей, веточек или корней. Личинки упомянутой выше узкокрылой кипрейной моли развиваются в ходах под корой корней и одревесневающих стеблей иван-чая. Их крошечные челюсти отлично справляются с такой жесткой и волокнистой средой обитания.
В субтропических и умеренных широтах большинство гусениц питаются листьями растений. При этом они также мастерят себе разнообразные убежища. Одни стягивают в комок несколько листьев, оплетая их шелковой нитью, другие живут под завернутым краем листа. Гусеницы обширного семейства Tortricidae часто сворачивают листья в аккуратную трубочку, которая скреплена шелковиной по всей длине. Днем они обычно укрываются внутри, а ночью высовываются наружу и спокойно обгрызают края собственного дома. За этот образ жизни тортрициды получили свое второе название – листовертки.
Некоторые личинки бабочек до того маленькие, что ухитряются жить даже внутри листа. Для этого гусенички прокладывают в мякоти листьев полости – мины, которые снаружи выглядят как пятна и ленты разнообразной ширины, в зависимости от формы листа. Самих же гусениц, их образующих, называют, соответственно, минерами. Подобный образ жизни очень удобен, поскольку в мине сохраняются постоянный микроклимат и практически стерильная атмосфера.
Но это в лесных районах, а как быть, если листва в дефиците? Например, в степи. Микрочешуекрылые освоили и эти места. Гусеницы степных видов чаще всего живут на земле около основания кормового растения. При этом они плетут шелковинные гнезда или сеть шелковых трубочек, обвивающих низ стебля и прилегающие к земле листья. В таком убежище нежные гусенички чувствуют себя в безопасности, ловко прячась от хищников и солнца. Выпадающая ночью роса оседает на шелковых убежищах и также становится добычей активно растущих насекомых.
Согласно гипотезе, предложенной известным энтомологом Сергеем Синёвым, именно скрытный образ жизни, который ведут гусеницы, стал причиной небольших размеров бабочек. Переход к минирующему образу жизни, который является своеобразным эволюционным тупиком, еще более усугубил дело, из-за него бабочки-минеры становились все миниатюрнее.
Живые ископаемые
Бабочки представляют собой сравнительно молодую группу насекомых. Они появились примерно 60 млн. лет назад, гораздо позднее тараканов и стрекоз, что установлено по ископаемым остаткам внутри янтаря. Среди всего отряда микрочешуекрылые – самая древняя группа, их традиционно относят к примитивным бабочкам.
Некоторые виды не так уж сильно изменились со времен своих предков. Не будет преувеличением считать семейство мелкокрылов такими же живыми ископаемыми, как кистеперая рыба латимерия или рептилия гаттерия. Ученые даже выделяют мелкокрылов в особый подотряд первичных зубатых молей (Zeugloptera). Почему «первичные», понятно. Но почему «зубатые»? Дело в том, что ротовые органы у большинства бабочек преобразованы в спиральный хоботок, приспособленный для сосания нектара. У мелкокрылов такого хоботка нет, и они питаются пыльцой, буквально разгрызая ее жвалами (зубами), как это делают жуки или тараканы. Как шло дальнейшее развитие микрочешуекрылых, можно проследить на примере эриокраний (Eriocraniidae). Их взрослые особи уже утратили жвалы (они сохраняются лишь у куколок, которые прогрызают ими оболочку кокона) и обзавелись небольшим примитивным хоботком, поэтому их еще называют первичными беззубыми молями.
Многие миллионы лет чешуекрылые совершенствовали свои крылья. Но у крохотных мелкокрылов и эриокраний передние и задние крылья выглядят почти одинаково, что говорит об их примитивности. И правда, для усложнения «летательных устройств» у этих семейств повода нет: сел на растение и грызи жвалами, ведь летать в поисках пыльцы не надо, она всегда под ногами. Хотя им нужно искать партнеров для спаривания, именно поэтому крылья до сих пор не исчезли.
Гусеница листовертки Pandemis corylana смастерила себе домик из листа, скрепив его шелковиной. Днем она прячется в нем, а ночью грызет родные стены
Более развитые бабочки – листовертки, пальцекрылки – совсем другое дело. Чтобы добыть пропитание для будущих гусениц, им надо потрудиться, перепархивая между растениями. А если унесло ветром, не терять ориентацию и удерживать курс в поисках поживы. Поэтому такие моли и летают лучше: они успешнее противостоят ветру, им требуется меньше взмахов, чтобы развивать скорость. Например, у многочисленных минеров передние крылья довольно узкие – так удобнее пробираться между листьями и стеблями. Но частенько приходится и порхать, поэтому хотелось бы иметь машущий орган побольше. Решение этой, казалось бы, невыполнимой задачи оказалось изящным. На крыле минера появилась широкая бахрома из длинных волосовидных чешуек, которая позволяет удержаться в полете. И ползать в щелях не мешает: в покое чешуйки складываются и легко прячутся под узкие передние крылья.
Но бахрома из длинных торчащих волосков эффективна только при совсем уж маленьких размерах. На крыльях покрупнее такое приспособление просто не выдержит напора воздуха при взлете. Поэтому у других микрочешуекрылых изменялись задние крылья– их площадь стала больше, что позволило увеличить силу взмаха. Широкие задние крылья обычно складываются веерообразно и прижимаются к брюшку, а сверху прикрываются передними крыльями, которые, как правило, имеют маскировочную окраску. Так делают большинство молей и других, более развитых, бабочек.
В результате долгой борьбы за существование гусеницы бабочек, изначально занимавшие потаенные природные ниши, стали жить на свежем воздухе. Но для этого им пришлось выработать особые приспособления. Прежде всего улучшить покровы, предохраняющие тельце гусеницы от высыхания, перегрева и переохлаждения. Это и разнообразная окраска, всевозможные шипы и волоски, покрывающие личинок. Открытый образ жизни, не ограниченный стенами убежища, позволил многократно увеличить размеры особей. Так постепенно возникли макрочешуекрылые, то есть дневные и ночные бабочки, габариты которых измеряются сантиметрами. А большинство микрочешуекрылых, продолжая обитать в «подпольных» условиях, так и остались маленькими как живые свидетельства начальных этапов эволюции.
Максим Клепиков / Фото автора
Планетарий: Превратности звездных судеб
ссылка на оригинальный текст статьи
Как Афродита из пены морской, звезда возникает из пыли и космического газа. Что для Афродиты море, то для звезды – молекулярное облако. О процессе появления звезд сегодня известно немало. С одной стороны, общая картина ясна, поскольку в радио– и ИК-диапазонах исследовано большое число протозвезд на разных стадиях процесса рождения. С другой – образование звезды происходит достаточно быстро, и некоторые наиболее короткие этапы не представлены наблюдаемыми объектами. Кроме того, пыль (звезда ведь не рождается из ничего) мешает рассмотреть многие важные детали. Поэтому изучение звездообразования является одним из основных приоритетов мировой астрономии, и многие крупные проекты (включая космические) нацелены на исследование именно этого процесса.
Пространство между звездами – далеко не пустота. Галактика заполнена газом и пылью. Где-то их меньше, где-то больше. Самые плотные образования – молекулярные облака. Именно в них в основном и рождаются звезды. Как? Гравитация стремится сжать любой объект, точнее, объект сжимает себя сам своей же гравитацией. Поэтому еще Ньютон верно указал путь образования звезд: если в газе возникли сверхкритические сгущения, то они могут начать сжиматься, формируя звезды.
Для газового облака, оказывается, существует некоторая критическая масса, называемая джинсовской, после превышения которой оно начинает сжиматься. Чем газ плотнее и холоднее, тем критическая масса меньше. Если процесс сжатия крупного сгустка начался, то почти наверняка он уже не остановится, пока у образующегося объекта не появится свой внутренний источник энергии, то есть возникнет звезда.
Час сияния
Жизнь звезды – смена источников энергии. Если звезда маломассивна (например, как Солнце), то горение закончится на образовании гелия из водорода. При большей массе термоядерный синтез доходит до углерода и еще дальше вплоть до элементов группы железа. Эти реакции идут с выделением энергии – каждый грамм вещества дает до 1012 джоулей. Дальнейший процесс синтеза уже сам начинает требовать энергии и не может разогревать звезду. Многое в судьбе звезды зависит от ее химического состава при рождении. Первые звезды во Вселенной состояли практически целиком из водорода и гелия. Следующее поколение уже содержало заметную долю более тяжелых элементов, которые были «наработаны» в звездах первого поколения. Этот факт (в XXI веке уже тривиальный), что элементы от гелия до железа в основном образуются в звездах, имеет очевидное следствие. В состав человеческого организма входит довольно много кислорода, азота и углерода. Так вот, эти элементы когда-то побывали внутри звезды, а потом были выброшены в окружающее пространство. Из этого «праха и пыли» образовались Солнце и планеты. И, наконец, появились люди. То есть едва ли не каждый атом внутри нас когда-то находился в термоядерном реакторе какой-то из звезд.
Реконструкция скрытого от нас пылевыми облаками центра нашей Галактики со сверхмассивной черной дырой массой в три миллиона солнечных
Чем массивнее звезда, тем ярче она светит и быстрее расходует запасы горючего и тем короче ее жизнь. Основную часть своего времени звезда превращает водород в гелий. Массивные (те, что тяжелее Солнца в 50-100 раз) успевают сжечь весь водород всего за несколько миллионов лет.
Солнцу его запасов хватит еще на пять миллиардов (при том, что нашему светилу уже «стукнуло» примерно столько же). Самые же маломассивные звезды (они примерно в десять раз легче Солнца) теоретически могут растянуть свой скромный водородный запас на сотни и тысячи миллиардов лет.
Рано или поздно эпоха сияния завершается. В конце эволюционной дороги звезды, так или иначе, сбрасывают внешние слои, а центральное ядро превращается в белого карлика, нейтронную звезду или черную дыру.
Последний этап существования одиночной звезды предопределен с самого начала – жизненный путь и его финал определяются ее массой. Солнце и подобные ему звезды с массой до 8-10 солнечных умирают относительно спокойно. Они медленно сбрасывают внешние слои, как увядающие цветы. Более массивные взрываются, превосходя на какое-то время по яркости целую галактику. Эта короткая вспышка – взрыв сверхновой.
Ученые мало знают о том, как в подробностях выглядит процесс рождения звезд разных масс, но, наверное, еще меньше они знают о взрывах сверхновых.
Инфракрасное изображение планеты у бурого карлика, полученное в 2004 году
Планета около бурого карлика
В последние 10 лет экзопланеты стали одной из самых горячих тем в астрономии. Открыто уже множество звезд, вокруг которых крутятся планеты. Однако получить картинку, на которой можно было бы указать пальцем: «Вот она!» – нелегко. Дело в том, что свет звезды мешает разглядеть планету. Чем слабее звезда, тем больше у нас шансов зарегистрировать ее слабый спутник. А в случае холодных карликов их еще больше. Неудивительно, что первая планета, которую удалось непосредственно увидеть, вращается именно вокруг бурого карлика. В 2004 году международная группа астрономов наконец-то получила желанный снимок. Сделать это удалось на 8,2-метровом телескопе «Йепун» (Yepun) в Чили – это один из четырех больших инструментов, составляющих систему VLT. Около бурого карлика 2MASSWJ1207334-393254 был обнаружен слабый объект. Наблюдения проводились в ИК-диапазоне. Расстояние от нас до коричневого карлика составляет 70 пк (около 230 световых лет). Правда, поначалу не было полной уверенности, что телескопы видят планету, а не фоновый источник. Понадобилось несколько месяцев наблюдений, чтобы доказать, что они движутся вместе. Расстояние от карлика до слабого объекта около 55 астрономических единиц. Масса его в разных моделях оказывается различной, от одной до десяти масс Юпитера. Соответственно, можно назвать такой объект планетой-гигантом. Отметим, что масса самого 2MASSWJ1207334-393254 составляет примерно 25 масс Юпитера.
Красивейшая туманность Кошачий Глаз (NGC 6543), сфотографированная космическим телескопом «Хаббл». Это скопление пыли и газа находится на расстоянии 3 000 световых лет от Земли
Мертвое море
Наверное, нет в астрономии объектов красивее, чем так называемые планетарные туманности. Они похожи на тончайшее кружево, на отлетевшую «душу» сгоревшего солнца. Перламутр туманности медленно рассеивается, чтобы, возможно, когда-нибудь войти в состав новой звезды, а в центре брошенной жемчужиной остается мертвое солнце – белый карлик. Так заканчивается жизненный цикл не слишком тяжелых звезд.
Белые карлики были открыты еще в XIX веке. Однако объяснить их природу удалось, лишь используя физику XX. Они стали первыми известными макрообъектами, живущими по квантовым законам. Неудивительно, что создание теории белых карликов было отмечено Нобелевской премией.
Первым открытым карликом стал спутник ярчайшей на земном небе звезды Сириус из созвездия Большого Пса. В движении Сириуса были замечены странные отклонения. «Песья» звезда двигалась по небу «валкой походкой». Обычно звезды, да и вообще небесные тела, так себя не ведут: что-то должно было заставлять Сириус сбиваться с прямого пути. Стало очевидно, что у него есть невидимый массивный спутник. Невидимым, правда, он оставался недолго. В телескопы удалось рассмотреть слабую белую звездочку. Именно белый цвет этого источника стал причиной того, что все объекты этого типа теперь называют белыми карликами, невзирая на их цвет.
Как известно, цвет звезды напрямую связан с ее температурой. У белых карликов нет источников энергии: они светят только за счет запасенного тепла. По мере остывания их цвет изменяется от белого до красного. По прошествии достаточно большого времени получится почти черный карлик. «Почти» – потому что на самом деле по-настоящему черным реальный карлик вряд ли станет.
Процесс перетекания вещества с красного гиганта на белый карлик. Когда масса последнего превысит полторы массы Солнца, он свернется, превратившись в нейтронную звезду, и засияет на краткий миг, как целая галактика
Его температура даже за миллиарды лет не упадет ниже нескольких тысяч градусов, а ведь нашей Галактике всего 12 миллиардов лет. Кроме того, падение (аккреция) вещества из межзвездной среды на поверхность карлика приводит к его разогреву и поддержанию постоянной температуры. Наличие же у карлика водородной атмосферы может, при глубоком остывании, делать источник на вид менее красным, чем ему полагается быть в соответствии с его температурой и законом Планка. Это происходит из-за образования молекулярного водорода, поглощающего инфракрасное излучение.
Самый холодный из известных белых карликов имеет температуру около 3 000 К, то есть почти в два раза холоднее верхних слоев Солнца. Но надо помнить, что чем холоднее карлик, тем труднее его заметить. Поскольку белые карлики фактически являются «трупами» многочисленных маломассивных звезд, их в Галактике немало: в Млечном Пути – до 10% всех звезд. В окрестностях Солнца пространственная плотность белых карликов составляет примерно 0,005 на кубический парсек, что означает, что на расстоянии до 20 парсек (примерно 65 световых лет) от нас должно быть около 170 таких объектов, из которых более сотни нам уже известно. В пределах 13 парсек (почти точно) найдены все белые карлики. Если карлик входит в состав тесной двойной системы, то на него может перетекать вещество со звезды-соседки. В этом случае могут наблюдаться разные интересные типы источников. Самыми известными, вероятно, являются «новые» звезды, когда водород накапливается на поверхности белого карлика и там со временем происходит термоядерный взрыв. Светимость системы возрастает скачком, и появляется как бы новая звезда.
Если же белый карлик одинок, то он достаточно быстро становится слабым и тусклым объектом. Старые источники этого типа в десятки тысяч раз слабее Солнца, которое само по себе является заурядным желтым карликом. Тем не менее современные телескопы позволяют разглядеть белые карлики на большом расстоянии, даже если они уже успели изрядно остыть. Изучение подобных объектов дает много важной информации об истории нашей Галактики, особенно о раннем периоде. Их исследование позволяет определить возраст диска Галактики и различных скоплений, в которых наблюдаются белые карлики.
Схематическое изображение пульсара – быстро вращающейся нейтронной звезды. При наличии сильного магнитного поля такая звезда излучает мощные периодические радиоимпульсы
Восставшие из ада
После ярости взрыва сверхновой, когда, казалось бы, жизнь звезды завершена, часто остаются удивительные объекты – нейтронные звезды, которые изучаются уже 40 лет. Сверхсильные магнитные поля, сверхплотное вещество в недрах и сверхсильная гравитация на поверхности – вот их уникальные свойства. Первые открытые нейтронные звезды были радиопульсарами или рентгеновскими источниками в тесных двойных системах. И за открытие радиопульсаров, и за исследования первых рентгеновских источников были вручены Нобелевские премии. За изучение нейтронных звезд была присуждена еще и третья премия – Халсу и Тейлору за открытие и исследования первого двойного радиопульсара (системы из двух нейтронных звезд, идеальной лаборатории для проверки Общей теории относительности).
Радиоизлучение пульсаров связано с наличием сильного магнитного поля и очень быстрым вращением: шарик массой примерно с наше Солнце и диаметром несколько десятков километров успевает повернуться вокруг своей оси за сотые доли секунды. Вращение многих нейтронных звезд нельзя заметить глазом, поскольку они совершают полный оборот за время, меньшее, чем смена кадров в фильме.
Рентгеновское излучение нейтронной звезды возникает благодаря сильнейшей гравитации на ее поверхности. Камень, брошенный на такой объект, выделит больше энергии, чем ядерная бомба такой же массы. Если система двойная, то возможна ситуация, когда вещество начинает перетекать на нейтронную звезду со второго компонента, и мертвая нейтронная начинает активно излучать рентгеновские кванты.
Взрыв тяжелой сверхновой звезды сопровождается не только резким увеличением светимости, но и выбросом огромной массы газа в окружающее пространство
Однако не все такие звезды обладают быстрым вращением вкупе с сильным магнитным полем или входят в состав тесных двойных систем. За последние десять лет «коллекция» нейтронных звезд пополнилась новыми редкими экземплярами. Взять хотя бы источники, за которыми закрепилось название «Великолепная семерка».
Первый из семерки, знаменитый объект RX J18563754, является самой близкой к Земле молодой нейтронной звездой. Она была открыта 10 лет назад при наблюдениях на спутнике ROSAT области звездообразования. С помощью этого же спутника были открыты и остальные шесть.
Эти объекты светятся благодаря тому, что они пока относительно молоды – их возраст менее миллиона лет. Они еще не остыли после рождения. Кроме рентгеновского излучения от некоторых из них зарегистрировано и оптическое. Это слабые-слабые звездочки, едва различимые в самые мощные телескопы. Несмотря на то что известно всего семь таких звезд, можно сказать, что они являются едва ли не самыми типичными представителями нейтронных. Ведь если даже в такой близости от Солнца существуют такие молодые нейтронные звезды, то, видимо, они рождаются в нашей Галактике довольно часто. Просто более далекие или более старые объекты, подобные «Великолепной семерке», пока недоступны для наших инструментов, по крайней мере, их нелегко идентифицировать среди множества слабых источников.
Экзопланета в двойной системе
Планеты обнаружены около самых разных звезд. Есть среди них и такая, которая вращается вокруг звезды, чьим компаньоном по двойной системе является белый карлик. Несколько лет назад было доказано, что звезда Gl86 имеет планету. Кроме того, на небольшом расстоянии был обнаружен еще один объект, однако было неясно, связан ли он с Gl86 или нет. Астрономы смогли показать, что связан. Причем это не обычная звезда, а именно белый карлик. Таким образом, теперь известно о существовании экзопланет в двойных системах с белыми карликами. Такая планета – настоящий герой: она смогла образоваться и выжить в двойной системе, в которой одна из звезд сбросила свою оболочку.
Белый карлик устойчив, поскольку гравитация, стремящаяся его сжать, уравновешивается давлением вырожденного электронного газа. Однако если увеличивать массу карлика, то в конце концов он потеряет устойчивость и, вспыхнув на краткое время, станет нейтронной звездой. Как же можно увеличить массу белого карлика? Путем аккреции – если у карлика есть звезда-компаньон, то вещество с нее может начать перетекать на компактный объект. Другой вариант возможен при слиянии двойной системы, состоящей из двух белых карликов. Такие сверхновые типа Ia очень важны, так как они очень похожи друг на друга. Это позволяет использовать их в качестве так называемой «стандартной свечи». Наблюдая сверхновую этого типа в далекой галактике, можно с достаточной точностью определить расстояние до нее. Именно такие наблюдения позволили в 1998 году открыть ускорение расширения Вселенной. Таким образом, оказывается, что белые карлики сыграли важную роль в современной космологии. Планируется запуск специальных космических телескопов для поиска далеких сверхновых типа Ia.
Билет в один конец
После взрыва сверхновой не всегда образуется нейтронная звезда, бывают случаи и более специфические, приводящие к образованию черных дыр. Вещество, попавшее в черную дыру, уже никогда не сможет стать частью новой звезды. Ядра особо массивных звезд получают «билет в один конец». Если черная дыра не входит в тесную двойную систему, где возможно перетекание вещества с нормальной звезды на компактный объект, то увидеть ее непросто.
Хоукинговское излучение для дыры звездной массы, приводящее к ее очень медленному испарению, невелико, поэтому на него надежды мало: единственным источником свечения в этом случае может быть аккреция межзвездной среды. Однако далеко не каждый камень, провалившийся в черную дыру, проявит себя видимым образом. Он, конечно, излучит гравитационные волны, но пока физики не могут зарегистрировать даже волну от падения одной черной дыры в другую (такое происходит при слиянии дыр, образующих двойную систему), какие уж там камни... При падении на нейтронную звезду камень рано или поздно столкнется с ее поверхностью, и энергия будет высвечена. А у черной дыры поверхности нет, поэтому для получения света надо сталкивать камни друг с другом на подлете. Из-за этой особенности газ, сферически симметрично летящий в черную дыру, дает очень маленький выход энергии. Необходимо, чтобы возник вращающийся вокруг дыры аккреционный диск (имеющий центром саму дыру). Частицы межзвездного мусора, двигаясь по сходящимся к дыре спиралям в плоскости диска, сталкиваются и разогревают друг друга. Именно такие «горячие» диски и «выдают» черные дыры.
В тесных двойных системах диск возникает из-за орбитального вращения двух компонент и перетекания вещества. В случае одиночной черной дыры диск может возникнуть благодаря аккреции пыли и газа из турбулентной и неоднородной межзвездной среды. Гигантские космические вихри, вероятно, заставят вещество падать на дыру несимметрично. Если диск возник, то каждый грамм падающего вещества может выделить до 1013 джоулей (это несколько процентов от энергии, равной mc2). Проблема в том, что в межзвездной среде очень мало этих самых граммов. Поэтому одиночные черные дыры вряд ли будут яркими источниками. Собственно, поэтому они еще и не открыты.
Чтобы увеличить шанс обнаружения одиночной черной дыры, нужно, во-первых, искать близкие черные дыры, во-вторых, хотя бы примерно знать, куда смотреть. Пожалуй, одна из немногих возможностей выполнить сразу два условия – засечь «бегунов». В окрестностях Солнца есть быстродвижущиеся звезды, что, в общем-то, нетипично: появление «бегунов» объясняется их рождением в двойных системах.
При взрыве сверхновой значительная часть массы взрывающейся звезды быстро сбрасывается. Это может привести к распаду двойной системы, поскольку две звезды удерживаются вместе именно благодаря гравитационному воздействию их масс друг на друга. При симметричном взрыве звезды сброс половины массы системы приводит к ее распаду (это возможно, разумеется, только в том случае, если взрывается более массивная звезда). В этом случае за время взрыва (то есть практически мгновенно) из-за уменьшения более чем вдвое силы взаимного притяжения «первая космическая» скорость для звезд превращается во вторую и звезды покидают друг друга. После распада системы они сохраняют свои бывшие орбитальные скорости, которые могут быть велики по сравнению с типичными скоростями движения звезд в Галактике. Так появляются «бегуны». Причем, если они массивны, значит, взорвавшиеся звезды были еще тяжелее. Черные дыры порождаются взрывами самых массивных звезд. Значит, если масса «бегуна» выше критической массы, то масса взорвавшейся звезды заведомо была выше критической и с высокой степенью вероятности можно говорить, что образовалась черная дыра. Есть и близкие к Земле массивные «бегуны», родившиеся, по-видимому, из-за распада двойных звезд: их четыре. Известно и то, куда они движутся. Это дает возможность определить (по крайней мере, приблизительно), где сейчас могут находиться черные дыры.
