Маяки Вселенной — цефеиды

К оглавлению
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 
17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 
34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 
51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 
68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 
85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 
102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 
119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 
136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 
153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 
170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 

У звезд типа Алголя меняется их видимый блеск вследствие периодических затмений од­ной звезды другой, и светимость звезд при этом не меняется. Но есть звезды, действительно физически меняющие свою светимость.

Параллельно с изменением блеска более или менее меняются цвет и температура их, а ино­гда и размеры.

Среди звезд переменного блеска, называе­мых для краткости просто переменными, наибольший интерес представляют цефеиды. Их назвали так по типичной представи­тельнице этого класса звезд — звезде дельта (о) в созвездии Цефея. С периодом в 5 суток 10 часов 48 минут ее блеск непрерывно меняет­ся в пределах 3/4 звездной величины. Он воз­растает быстрее, чем убывает. В минимуме блеска звезда краснее и на 800° холоднее, чем в максимуме. Оказалось, что цефеиды — это пульсирующие звезды. Как у надувного рези­нового мяча, их поверхность то увеличивается, то уменьшается. Но пульсирует, расширяясь и сжимаясь, все тело звезды. При сжатии ее происходит нагревание, а при расширении — охлаждение. Изменение размера и температуры поверхности звезды и вызывает колебания ее излучения.

Цефеид известно очень много, и периоды изменения блеска их различны, от нескольких часов до 45 суток, но у каждой в отдельности цефеиды период ее не изменяется. У цефеид есть два замечательных свойства. Во-первых, это звезды-гиганты и сверхгиганты, видные нам с огромных расстояний. Из глубин мироздания они светят нам, как маяки для кораблей в море, и поэтому их называют маяками Вселенной. Во-вторых, у цефеид длительность периода изме­нения блеска тесно связана с их средней свети­мостью.

Чем больше светимость, тем длиннее пе­риод изменения блеска. Это позволяет из легкодоступных наблюдений определить пе­риод, а по нему узнать светимость данной цефеиды, т. е. ее истинную силу света.

Но мы знаем, что видимый блеск источни­ка света ослабевает обратно пропорционально квадрату расстояния. Поэтому, сравнивая ис­тинную силу света данной цефеиды с ее види­мым блеском, мы можем узнать ее удаленность от нас.

Наша звездная система в основном состоит из звезд малой светимости, и притом очень от нас далеких. Определить расстояние до них

мы не можем. Цефеиды же среди общей массы звезд видны нам издали, как большие тыквы в огороде. Изучая их распределение в простран­стве, мы как бы нащупываем костяк нашей звездной системы, ее остов и по нему можем су­дить о форме и строении всей нашей звездной системы в целом.

Заметим, что есть особый вид цефеид очень короткого периода — до 80 минут. Их свети­мость умеренна и средняя светимость с длиной периода не связана. Изучение таких цефеид также представляет большой интерес для аст­рономической науки.

Вспыхивающие и другие загадочные звезды

Изучение цефеид свидетельствует о том, что мир звезд, хотя звезды живут миллиарды лет и изменяются медленно, — это не застыв­ший в своей неизменности мир. Многие звезды испытывают быстрые, хотя и временные, изме­нения грандиозного масштаба. Кроме цефеид, известны переменные звезды других типов. Например, есть звезды, подобные звезде оми­крон (о) Кита. Ее назвали Мира, что значит «удивительная». С периодом в 300 суток она меняется от 2-й звездной величины (как Поляр­ная звезда) до 9-й, когда ее не видно даже в сильный бинокль. Но изменения блеска у нее не так правильны, как у цефеид. Есть звезды с полуправильными и с совершенно неправильными колебаниями блеска. В небольших пределах и неправильно блеск меняется у многих красных сверхгигантов, например у упоминавшихся выше Бетельгейзе и Антареса.

У некоторых звезд блеск меняется лихо­радочно и в очень больших пределах.

Большое внимание астрономов привлекли к себе также так называемые вспыхива­ющие звезды. Это красные карлики. Блеск у них обычно колеблется немного. Но изредка совершенно внезапно блеск их усиливается в несколько раз за доли минуты и так же быстро ослабевает. По-видимому, при таких вспышках из их недр на поверхность вырываются необы­чайно мощные фонтаны раскаленных газов огромной яркости. Они и увеличивают об­щий блеск звезды. Но мы пока не знаем, какими процессами вызываются эти вспышки. Не знаем мы также, почему на поверхности некоторых звезд образуются мощные магнит­ные поля.

В 1925 г. в Южной Африке один почталь­он — любитель астрономии — разнес почту и возвращался домой. Стало уже темно. Он остановился, чтобы окинуть взглядом зна­комые созвездия. Вон там сияет Южный Крест, здесь — Центавр, а там — созвездие Живописца. Но что это? Почему так странно изменился его вид? Изменились очертания фигуры, образованной яркими звездами. В чем дело? В созвездии видна какая-то яркая звезда, которой тут вчера еще не было. Ведь это не пла­нета. Планеты переходят из созвездия в со­звездие за месяцы и даже за годы, да и созвездие Живописца не зодиакальное. В нем планеты не бывают.

Ясно, в созвездии Живописца вспыхнула новая звезда. Почтальон немедленно сооб­щил о своем открытии в ближайшую обсерва­торию, а та, как обычно, телеграфно известила центр экстренных извещений об астрономи­ческих открытиях в Копенгагене. Через не­сколько часов новую звезду в Живописце уже наблюдали многие обсерватории мира.

Почтальон был не единственным любителем астрономии, которому посчастливилось открыть неожиданно вспыхнувшую новую звезду.

Например, новую звезду в созвездии Персея в 1901 г. открыл киевский гимназист Борисяк, новую звезду в созвездии Геркулеса в 1960 г. — норвежский любитель астрономии Хассель.

Новые звезды вспыхивают неожиданно. Собственно говоря, это не новые звезды, а вспышки некоторых звезд, до этого светящих обычно, как наше Солнце, но более горячих, белого цвета. Далекая неприметная звездочка за 1—2 суток разгорается, и блеск ее усили­вается в десятки тысяч раз. В это время она становится во столько же примерно раз ярче Солнца. Если так вспыхнула близкая звезда, то в наибольшем блеске мы видим ее как звезду 1-й величины. Если же вспыхнула очень дале­кая звезда, то и в наибольшем блеске она не привлечет к себе внимания и либо останется незамеченной, либо будет обнаружена через годы при сравнении друг с другом слабых звезд на фотографиях, полученных в разное время.

Новыми такие звезды назвали в прежнее время, когда думали, что это действительно появились новые, не существовавшие ранее звезды.

Новая звезда в наибольшем блеске остается недолго, обычно около суток. Уже со следующего дня ее блеск начинает быстро падать, иногда плавно, иногда судорожно, как свет гаснущего костра, но чем дальше, тем медлен­нее. Через несколько лет она становится такой же, какой была до вспышки.

Различными исследованиями установлено, что в нашей звездной системе ежегодно вспы­хивают десятки или даже сотни новых звезд. Но мы замечаем лишь немногие из них, бли­жайшие. А совсем близкие, кратковременно соперничающие с самыми яркими звездами неба, наблюдаются редко. Их видели в 1901, 1918, 1920, 1925, 1934, 1940, 1944 гг.

Чем лучше вы будете знать звездное небо, тем больше у вас будет шансов открыть новую звезду. Надо лишь каждый вечер по нескольку минут наблюдать знакомые созвездия.

Почему так катастрофически растет блеск новых звезд? Оказывается, что у некоторых звезд под влиянием еще не вполне раскрытых внутренних физических процессов внезапно сры­ваются их внешние оболочки, излучающие свет, и с огромной скоростью, достигающей 1000 км/сек, несутся в окружающее звезду пространство, раздуваясь, как мыльный пузырь. Такая обо­лочка быстро увеличивает свою поверхность и излучает больше света. В наибольшем своем блеске раздувшаяся оболочка больше нашего Солнца по диаметру в сотни раз.

Но, раздуваясь, оболочка новой звезды становится все более разреженной и прозрач­ной. Блеск звезды начинает падать, хотя обо­лочка продолжает нестись в пространстве с такой бешеной скоростью, что притяжение звезды не в силах ее затормозить. Через не­сколько лет после вспышки оболочка стано­вится так велика, что ее можно легко наблюдать и следить за ее расширением. Наконец, она рас­сеивается. Звезда во время вспышки становится очень горячей, из нее вырываются облака, рас­каленных газов. Но постепенно она успокаивает­ся, как вулкан после извержения.

У вулканов бывают повторные неожиданные извержения. Не бывает ли того же у новых звезд? Да, некоторые из них через несколько десятков лет вспыхивают снова. Но у типичных новых звезд повторная вспышка (и притом более мощная) на памяти человечества наблюдалась лишь однажды.

Мы до сих пор не знаем причины вспышек новых звезд, причины сбрасывания их оболо­чек. Несомненно лишь, что в таких звездах в какие-то моменты происходит бурное выде­ление энергии, т. е. взрыв. При этом взрыве звезда теряет около одной десятитысячной доли своей массы, но не разрушается.

Знаменитый датский астроном Тихо Браге в 1572 г. наблюдал вспышку новой звезды в созвездии Кассиопеи. Она некоторое время све­тила так же ярко, как Венера, и поколебала господствовавшие тогда религиозные предста­вления о неизменяемости мира.

В последнее время выяснилось, что новая звезда в Кассиопее не была обыкновенной новой звездой. В наибольшем блеске ее истинная сила света была больше, чем у обычных новых звезд, в десятки тысяч раз. Образно говоря, мы можем наше Солнце сравнить с ночным светлячком, новую звезду со свечой, а сверх­новую (так назвали такие звезды, как звез­да, которую наблюдал Тихо Браге) — с про­жектором. Сверхновая звезда светит так же, как гигантская звездная система, состоящая из миллиардов солнц, подобных нашему.

Чудовищные силы природы, порождающие мировые катастрофы в виде вспышек сверх­новых звезд, учеными еще не разгаданы. Быть может, их тайны раскроете вы, юные читатели, зная то, что известно нам, и используя методы и приборы будущего, которых у нас еще нет.

Наука развивается коллективными усилиями разных народов на протяжении многих веков. К 1054г. относится летописная запись о вспышке яркой звезды в созвездии Тельца. В XVIII в. француз Месье в этом же созвездии открыл Крабовидную (похожую на краба) туманность — слабо светящееся небольшое пятно. В начале XX в. американские астрономы установили, что эта туманность — газовое облако и рас­ширяется со скоростью, равной 1000 км/сек, а голландский ученый Оорт показал, что ту­манность находится на месте сверхновой звезды, которая, как было записано в летописи, наблюда­лась в 1054 г., т. е. более 900 лет назад. При наблюдаемой скорости расширения она дол­жна была начать расширяться как раз в год вспышки сверхновой звезды. Значит, при ее вспышке возникла Крабовидная туманность.

В середине текущего столетия обнаружи­лось, что Крабовидная туманность является одним из самых мощных источников космичес­кого радиоизлучения. Она, как радиомаяк, шлет радиоволны во Вселенную. Советские ученые объяснили это тем, что в туманности есть магнитное поле, тормозящее электроны (мельчайшие частицы электричества), которые носятся там со скоростями, близкими к скорости света. Эти электроны возникли при вспышке сверхновой звезды, которая и на­блюдалась в 1054 г. В каком состоянии нахо­дилась звезда в то время и в каком состоянии она находится теперь, мы еще не знаем.

Сверхновые звезды — явление крайне редкое. Последней сверхновой в нашей Галактике была звезда, вспыхнувшая в созвездии Змееносца в 1604 г. Ее наблюдал Кеплер. Даже в таких гигантских звездных системах, как наша, вспышка сверхновой звезды бывает только один раз за несколько столетий.

На наше счастье, современные телескопы позволяют видеть множество других звездных систем, подобных нашей. И вот, то в одной, то в другой из них наблюдается иногда вспышка сверхновой звезды. К сожалению, они так да­леки от нас, что хорошо изучить их не удавалось. Но в последние годы обсерватории ряда стран договорились между собой устроить «облаву» на сверхновые звезды, специально «караулить» их вспышки. И это дало свои результаты. Теперь в далеких звездных системах ежегодно наблю­дают около десятка сверхновых звезд. Выяс­нилось, что есть различные типы сверхновых звезд. Особенности вспышки каждой сверх­новой звезды тщательно изучаются.