В середине 1980-х годов тщательные наблюдения за этой звездой с компьютерной обработкой фотографий помогли установить, что бета Живописца является источником слишком сильного теплового излучения, нетипичного для звезд ее класса. Астрономы предположили, что вокруг звезды имеется газопылевой диск, который нагревается под действием звездного излучения и таким образом создает дополнительный тепловой фон.
Позднейшие исследования показали, что бету Живописца окружают два газопылевых диска, находящихся под углом в 5° по отношению друг к другу. Поперечник каждого из дисков превосходит 100 астрономических единиц. Внутри дисков удалось обнаружить кольцевидные скопления плотного каменистого вещества. Возможно, перед нами зародыши планет или астероидные пояса.
Компоненты двойной звезды
Так называется система из двух звезд, расположенных настолько близко, что своим взаимным притяжением эти светила заставляют друг друга обращаться вокруг общего центра масс (барицентра). Со стороны выглядит так, словно два огромных огненных шара кружатся в танце.
Разумеется, во время такого танца к земному наблюдателю поворачивается то один, то другой «плясун». Но от нас такие подробности ускользают, потому что двойная система очень далека и видится землянам единой звездочкой. А поскольку у компонентов двойной звезды нередко разная светимость, то и блеск видимой с Земли «единой» звездочки колеблется.
Первым «охотником» за двойными звездами был упомянутый выше российский астроном немецкого происхождения Василий Струве, под руководством которого ученые обнаружили почти 8000 двойных систем. Из них В. Я. Струве лично открыл 2343 двойные звезды. Для этого ему пришлось проанализировать данные о блеске и движении 120 тысяч светил!
Двойные звезды встречаются в Млечном Пути очень часто, так что они, скорее всего, более типичны, чем звезды одиночные. Астрономы подозревают, что почти каждая звезда рождается на свет с парой, но затем некоторые пары распадаются, отчего множится число звезд-одиночек. Если бы такого распада не происходило, то одиночные светила считались бы редкостью в Галактике.
Заметим, что сейчас речь идет о физических двойных звездах. Кроме них, известны оптические двойные звезды. Так называют светила, которые кажутся земному наблюдателем очень близко расположенными, а для невооруженного глаза могут даже сливаться. Но при этом оптические двойные звезды разделены огромным расстоянием и не образуют пару, которая удерживается силами тяготения.
В настоящей (физической) двойной системе обе звезды взаимодействуют как планета со спутником. Именно поэтому наиболее массивный из ее компонентов условно считается главной звездой, а малый компонент – спутником. Те двойные системы, в которых спутник способен заслонять (затмевать) главную звезду, называются затменными переменными звездами. Алголь, бета Лиры и W Большой Медведицы являются типичными затменными переменными.
Совершенно фантастический объект – W Большой Медведицы. В этой двойной системе оба компонента – солнцеподобные звезды классов F и G, которые расположены столь близко, что соприкасаются наружными оболочками. Во время обращения вокруг барицентра обе звезды трутся друг о друга, словно шестеренки в часовом механизме. Бушующая огненными вихрями плазма постоянно перетекает с одного светила на другое. Скорость обращения звезд ужасно велика, так что период затмений составляет здесь всего-навсего 8 часов!
По всей видимости, новые звезды, ярко вспыхивающие на небе, также относятся к двойным системам. Впервые астрономы заподозрили это после открытия в 1954 году затменности у DQ Геркулеса. Тогда стала постепенно вырисовываться модель, которая объясняла причину взрыва новых звезд и отвечала на вопрос, почему некоторые новые звезды взрываются дважды.
Компактным компонентом в системе новой звезды является крохотная, но очень плотная и массивная звезда – белый карлик. Карлик почти ничего не излучает и поэтому не виден в телескопы. Главным компонентом является бывший гигант, который регулярно «сливает» свое газовое вещество на белого карлика, действующего по отношению к своему соседу как пылесос. Поскольку потоки газа не могут в одночасье перелиться на спутник, вокруг карлика образуется газовый диск. Получается каскадный «водопад» плазмы: гигант отдает свое вещество сначала в диск, а оттуда уже газ регулярно перекачивается на поверхность карлика.
Главный газ звездной плазмы – это, конечно, водород. Когда он достаточно обогащен углеродом и азотом, то способен порождать взрывную реакцию на поверхности спутника. Этот взрыв виден с Земли как вспышка новой звезды. Но при этом взрывная волна полностью уничтожает запасы газа на карлике и разрушает диск вокруг него. Иногда последствия космической катастрофы таковы, что прежний механизм восстановиться уже не может. Но если все-таки диск начнет восстанавливаться, то в будущем можно ожидать очередную вспышку новой звезды.
Восстановление диска сегодня астрономы наблюдают у переменной BV Кормы, полностью восстановившийся диск у переменной U Близнецов, а вот UX Большой Медведицы явно находится в состоянии, близком к взрыву, отчего эта двойная система называется «новоподобной» звездой.
Наряду с двойными звездами науке известны кратные системы – тройные и даже четверные. Кстати, ближайшая к Солнцу звезда является тройной. Речь идет об альфе Центавра, которая включает в себя два солнцеподобных компонента класса G и красного карлика класса М, известного под названием Проксима (Ближайшая).
Наверное, было бы замечательно поселиться на планете в системе двойной звезды, чтобы встречать по два рассвета и по два заката за сутки. Но, к сожалению, такие планеты – большая редкость в Галактике, это скорее исключение из правил. Раньше говорилось, что туманность в очаге звездообразования развивается двумя путями – или звезда с планетной системой, или двойная звезда. Это означает, что звезды с планетными системами вряд ли могут быть двойными, а двойные звезды вряд ли обладают собственными планетами.
Впрочем, остается надежда на то, что какая-нибудь двойная звезда «присвоит» себе чужую планету. Подобное «космическое воровство» процветает в Галактике, и астрономы уже ничему не удивляются.
Как увидеть межзвездную пыль
Вплоть до начала ХХ века ученые и не подозревали о существовании межзвездной пыли, заполняющей мировое пространство и даже образующей огромные облака, в которых рождаются звезды. Пыль и пылевые скопления удалось обнаружить случайно, когда астрономы попробовали составить карту Галактики.
Поначалу Галактика представлялась этаким мельничным жерновом – исполинским цилиндром, который равномерно заполнен бегущими по своим орбитам звездами. Но затем стало ясно, что наш звездный остров устроен гораздо сложнее. По обе стороны от Млечного Пути число звезд невелико, а значит, Галактику нужно сравнивать с диском, своего рода блюдечком, а никак не с жерновом. На наибольшем расстоянии от Млечного Пути звезд почти нет, хотя с помощью мощных телескопов можно обнаружить разбросанные поодиночке шаровые звездные скопления. Это область галактических полюсов (гало).
Если рассматривать (даже в обычный бинокль) созвездия Возничего и Персея, а затем перевести взгляд на противоположное им созвездие Стрельца, то нетрудно заметить разницу в числе светил. В Стрельце звезд очень много, так что они буквально сливаются в комки. В Возничем и Персее звезд гораздо меньше, хотя здесь тоже проходит полоса Млечного Пути. Стало быть, в направлении Стрельца лежит галактический центр, место максимального средоточия звезд нашего космического «острова». А в противоположном направлении землянами наблюдается край Галактики, где число звезд редеет, в том числе и в самом галактическом диске.
Стало ясно, что вещество в нашей звездной системе в основном содержится в галактическом центре, из которого «размазано» по всему галактическому диску неровным слоем. Этот слой становится все тоньше и тоньше к краю диска. За пределами диска вещество почти полностью заканчивается.
И когда ученые поняли это, они сумели объяснить загадку «покраснения» звезд. Как известно, по цвету звезды делятся на несколько классов. Есть среди них и красные светила, и белые, и голубоватые, и желтые, и оранжевые. Например, если сфотографировать голубоватые звезды близ полюсов Галактики, а потом такие же, но уже внутри диска, то мы с удивлением обнаружим, что внутренние звезды оказываются красными – в отличие от внешних.
Точно такой же эффект возникает, если смотреть на Солнце во время пожара. Сквозь густой дым и сажу оно покажется красным. Красным кажется солнечный диск и на закате, когда мы видим его сквозь заполненные пылью нижние слои атмосферы.
Получается, что «красноватые» звезды в действительности вовсе не красноватые. Просто мы видим их сквозь межзвездные газопылевые скопления. Причем эти скопления находятся в плоскости галактического диска, а вот у полюсов газ и пыль почти полностью рассеиваются. Здесь мировое пространство необычайно чистое, и поэтому виден истинный цвет далеких светил.
Запыленность космоса подтверждали также и наблюдения за туманностями – космическими облаками, которые заслоняли собой сотни звезд. В том числе удалось объяснить загадочные «разрывы» в Млечном Пути. Это темные, беззвездные провалы, начинающиеся от созвездия Лебедя и тянущиеся вплоть до созвездия Центавра, которые разрезают светлую полосу Млечного Пути надвое. Такие провалы легко объяснялись густыми пылевыми скоплениями – темными туманностями. Последующие исследования подтвердили и это предположение, и сегодня в распоряжении астрономов имеются качественные фотоснимки далеких туманностей, выполненные телескопами.
Вдали от туманностей пыли гораздо меньше, но присутствует она и здесь. На каждые 2 млн км3 мирового пространства приходится примерно 1 (одна!) частица вещества. Чтобы представить себе этот объем, вообразите пустую постройку, равную по величине знаменитой пирамиде древнеегипетского фараона Хефрена – той самой, что высится рядом со статуей Сфинкса на плато Гиза. И вообразите, что внутри этой постройки одиноко витает одна-единственная пылинка размером в тысячную долю миллиметра. Примерно так и обстоят дела в открытом космосе, вдали от газо пылевых облаков.
Трудно поверить, что затерянные в бесконечных просторах Вселенной пылинки способны гасить собой звездное свечение. И тем не менее это так.
Отечественный астроном Борис Воронцов-Вельяминов (1904–1994), в 1930 году доказавший поглощение света межзвездным веществом, сравнивает действие космической пыли с сигаретным дымом: «Велика ли масса дыма, которым иной курильщик умудряется себя укутать так, что его почти не видно? Собрав этот дым в один твердый шарик, мы едва ли увидели бы его глазом, – так мал бы он был и никак не мог бы заслонить собой нашего курильщика».