Если рассчитать, как двигалась звезда-беглянка в прошлом, то можно найти место ее рождения и время, прошедшее с момента взрыва и распада системы. Обычно массивные звезды возникают не поодиночке, а в скоплениях. Поэтому нужно продолжить траекторию назад, пока она не пересечет подходящее место их вероятного появления на свет. Если задать начальную скорость черной дыры, то можно указать ее местоположение в настоящий момент. Беда в том, что как раз скорость (особенно ее направление) неизвестна. Именно с этим связана неопределенность в рассчитываемом ее положении. Тем не менее это лучше, чем ничего. Для двух из четырех звезд возможное угловое положение черной дыры на небе удается рассчитать с точностью в десять градусов. Пока одиночные черные дыры не открыты, но когда-нибудь это обязательно произойдет.
Судьба звезды определяется ее массой, от которой зависит также и то, станет ли сконденсировавшийся из межзвездной материи комок вещества звездой. Для этого необходимо, чтобы в его недрах начались термоядерные реакции. Чем выше начальная масса газового шара, тем больше будет плотность и температура в его центре. Соответственно, есть некоторая критическая масса, при достижении которой происходит синтез элементов. Водород начинает превращаться в гелий. Если масса меньше критической, то придется, увы, забыть о звездной карьере. Объекты с массой ниже критической и являются бурыми карликами.
Термин brown dwarfs – коричневый карлик – ввела в 1975 году в своей диссертации Джилл Тартер (Jill Tarter). Сейчас Джилл работает в известном институте по поиску внеземных цивилизаций (SETI Institute). Поначалу такой термин вызывал возражения, но потом прижился. На русский язык его обычно переводят не дословно, а как «бурые карлики».
Интересно, что у бурых и белых карликов, несмотря на разные судьбы, есть важная общая черта. Вещество и в тех и в других находится в виде так называемого газа вырожденных электронов. В таком состоянии электроны находятся настолько близко друг к другу, что становятся важны квантовые законы. По той же причине, из-за которой электроны в атоме вынуждены занимать разные орбитали, в бурых и белых карликах возникает давление вырожденного газа, которое и ограничивает дальнейшее сжатие протозвезды и рост ее температуры. Впервые это предположил американский астрофизик Кумар в 1963 году, поэтому предельная масса, отличающая «активные» звезды от потухших и неродившихся звезд, иногда называется пределом Кумара. Он равен примерно 0,07-0,08 солнечной массы (точное значение зависит от химического состава).
Существование бурых карликов было предсказано более 40 лет назад. Однако в 60-е, 70-е и 80-е годы эти объекты «жили» только на бумаге. Первый был открыт только в 1995 году. Сейчас во многом благодаря наблюдениям на космическом телескопе «Хаббл» известно уже множество источников этого типа. Известны двойные бурые карлики, бурые карлики с планетами и другие. Бурых карликов достаточно много, поэтому они должны быть и в самой ближайшей солнечной окрестности. Однако, поскольку это слабые объекты, увидеть их нелегко – особенно если они одиноки.
В январе 2006 года появилась статья Биллера (B.A. Biller) и его коллег, в которой рассказывается об открытии близкого бурого карлика. У слабой красной звездочки SCR 1845-6357, находящейся от нас на расстоянии всего около 13 световых лет, обнаружен спутник. Вот он-то и является бурым карликом. Нет больших сомнений в том, что должны быть и более близкие объекты этого типа, но их поиск опять же дело будущего.
Возможно, примерно так выглядит вблизи бурый карлик OTS44, окруженный протопланетным диском
В образовании звезд и звездоподобных объектов есть еще немало загадок. По всей видимости, механизм образования бурых карликов такой же, как и для маломассивных звезд. Однако полной ясности нет. Астрофизики рассматривают несколько возможностей. Опишем три из них: механизм, связанный с турбулентностью в межзвездной среде, возникновение бурых карликов в околозвездных дисках из-за неустойчивостей и, наконец, выброс бурых карликов из мест их формирования до того, как они успели набрать большую массу.
В первом случае нужно, чтобы турбулентные движения, приводящие к фрагментации протозвездных облаков, создавали не только дозвездные ядра больших масс, но и такие, из которых могут образовываться бурые карлики. Численные расчеты показывают, что это вполне возможно, но физика такого процесса очень сложна. Пока компьютерные модели учитывают не все процессы, важные для решения данной задачи. Нужно строить более проработанные сценарии турбулентной фрагментации и роста звезд из получившихся ядер.
Второй механизм подразумевает, что бурые карлики образуются как побочный продукт формирования более массивных звезд. Из протозвездного ядра выделяется центральная конденсация (из нее потом образуется звезда), окруженная массивным диском. Если в этом диске возникнут неустойчивости, то он может распасться на несколько фрагментов, из которых потом и сформируются бурые карлики. Так могут появляться карлики, вращающиеся вокруг нормальных звезд.
Наконец, в ходе сжатия протозвездного ядра оно может разделиться на несколько кусков. Из-за динамического взаимодействия друг с другом какие-то (вероятно, более легкие) фрагменты могут быть выкинуты из системы. Если это произошло до того, как масса выброшенного объекта достигла предела Кумара, то образуется бурый карлик.
Три описанных варианта не исключают друг друга. По всей видимости, все они встречаются в природе. Вопрос в том, какая доля бурых карликов образуется в каждом из сценариев. Астрономы полагают, что важную информацию можно получить, если определить, какая часть бурых карликов входит в двойные системы. Кроме того, важны наблюдения молодых бурых карликов. И в этом большую роль должен сыграть космический инфракрасный телескоп «Спитцер», самая молодая из четырех американских «великих» космических обсерваторий. Три другие: гамма-обсерватория «Комптон» (CGRO), оптический телескоп «Хаббл» и рентгеновский – «Чандра».
Отгорев или не родившись, звезда оказывается в удивительно стабильном состоянии, которое может длиться многие миллиарды миллиардов лет. В современной сравнительно молодой Вселенной таких объектов не так много, но со временем именно они составят основную массу видимой материи.
Сергей Попов, кандидат физико-математических наук
Досье: Глобальное потепление, или Высокий градус политики
ссылка на оригинальный текст статьи
На первый взгляд кажется совершенно невероятным, что тончайшая «пленка» из белковых тел, населяющих нашу планету, может как-то влиять на столь глобальную характеристику, как климат 3емли. Однако именно эта «биомасса» уже неоднократно кардинальным образом видоизменяла облик нашей планеты, состав атмосферы и среднюю температуру океанов. Когда-то влияние на земной климат оказывали в основном водоросли и растения, а теперь очередь дошла до животных, точнее, до самого активного из них, Человека разумного. Но неужели он – единственный виновник потепления?
Каждый, кто внимательно следит за научными новостями, не испытывает недостатка в свидетельствах потепления климата. Практически еженедельно появляются сообщения об исследованиях в этой сфере. Вот британские натуралисты сообщают о смещении к северу ареалов некоторых видов птиц. Канадцы отмечают, что северные реки остаются замерзшими в среднем на две недели меньше, чем полвека назад. В Гренландии в последние годы резко ускорилось движение ледников, спускающихся к морю. Арктические льды отступают летом значительно дальше на север, чем прежде. На Антарктическом полуострове, который вытянулся в сторону Южной Америки, тоже идет быстрое разрушение ледников. По некоторым данным, стал замедлять свое течение Гольфстрим…