.
О проекте
Нас блокируют. Что делать?

Зарегистрироваться | Войти через:

Политзеки | Свобода слова | Акции протеста | Украина | Свидетели Иеговы
Читайте нас:
На основном сайте Граней: https://graniru.org/Society/Science/m.97627.html

статья Черной дырой стать не так-то просто

Максим Борисов, 03.11.2005
Реклама
.
справка Справка

Нейтронные звезды

- очень компактные и плотные объекты с массами около полутора солнечных и радиусом порядка 10 километров. Плотность в центре такой "звезды" в несколько раз превышает ядерную. В основном нейтронные звезды состоят из вырожденных нейтронов с малой примесью вырожденных протонов и электронов и только самые внешние слои - твердая кора - содержат железо с примесью Cr, Ni, Co. Гидростатическое равновесие в них поддерживается давлением вырожденного нейтронного газа. Образование нейтронных звезд происходит в процессе гравитационного коллапса на конечных стадиях эволюции достаточно массивных звезд (в несколько раз превышающих массу Солнца). Большинство известных на сегодня нейтронных звезд являются пульсарами (обнаружены в 1967 году).

Массивное галактическое рассеянное звездное скопление Westerlund 1 в оптическом и рентгеновском диапазонах. Фото с сайта chandra.harvard.edu

Согласно современным теориям, чрезвычайно массивная звезда в конце своей сравнительно недолгой жизни после взрыва в виде сверхновой (гиперновой) и последующего коллапса (сжатия) оставшегося ядра должна формировать черную дыру. Однако новые наблюдения, проведенные с помощью космической рентгеновской обсерватории NASA "Чандра" (Chandra) 22 мая и 18 июня 2005 года, показали, что одна из таких сверхмассивных звезд, превосходящая по массе наше собственное Солнце примерно в 40 раз, вместо черной дыры сформировала "всего лишь" нейтронную звезду - компактный квазизвездный объект диаметром около 20 километров. Это открытие дает астрономам повод считать, что образование собственно черных дыр, вероятно, связано с процессами гораздо более редкими и сложными, чем считалось до сих пор.

"Наше открытие показывает, что некоторые из самых массивных звезд не коллапсируют с образованием черной дыры, как предсказывалось, а вместо этого формируют нейтронные звезды", - говорит Майкл Муно (Michael Muno) из Калифорнийского университета (University of California - UCLA) в Лос-Анджелесе, ведущий соавтор соответствующей статьи, публикуемой в Astrophysical Journal Letters (ApJ).

Если такие очень массивные звезды действительно оставляют после себя нейтронные звезды, а не черные дыры, то это может иметь самое решающее влияние на состав будущих генераций звезд. Ведь при формировании нейтронной звезды свыше 95% звездной массы, ощутимая часть которой - богатый металлами материал из ядра, - будет выброшено в окружающее космическое пространство. Таким образом огромные количества тяжелых элементов естественным образом вовлекаются в межзвездную циркуляцию и могут участвовать в формировании других звезд и планет, а не пропадут безвозвратно в черной дыре.

Разумеется, возникает законный вопрос: каким образом можно узнать массу звезды до взрыва? К сожалению, в большинстве случаев точного ответа на этот вопрос не существует. Самый надежный метод оценки массы взорвавшейся звезды-прародителя состоит в том, чтобы показать, что нейтронная звезда или черная дыра в недалеком (по космическим меркам) прошлом являлась членом какого-либо звездного скопления, все звезды в котором имеют примерно один и тот же возраст и одинаковый начальный химический состав. Поскольку более массивные звезды развиваются быстрее, чем менее массивные, масса исходной звезды может быть вычислена в соответствии с тем, на каком эволюционном этапе она в настоящее время находится (следует обратиться к диаграмме Герцшпрунга-Рессела, суммирующей наблюдения большого числа звезд, находящихся на разных стадиях эволюции). Так как нейтронные звезды и черные дыры - это конечные стадии в развитии звезды, то их прародители должны принадлежать к числу самых массивных звезд в скоплении.

Муно и его коллеги обнаружили нейтронную звезду (принадлежащую к особому классу аномальных пульсаров, обладающих сверхмощными магнитными полями - магнитарам) в скоплении массивных звезд, именуемом Westerlund 1 (Wd 1). Это скопление, названное так по имени шведского астронома Бенгта Вестерлунда, открывшего его в начале 1960-х годов, расположено в южном созвездии Жертвенника, в оптическом диапазоне оно почти полностью скрыто скоплениями космической пыли, хотя и содержит свыше ста тысяч звезд в области поперечником всего лишь 30 световых лет (Westerlund 1 является самым массивным из известных компактных звездных скоплений в нашей Местной группе). Это позволило астрономам предположить, что все звезды данного скопления были рождены в результате одного-единственного акта звездообразования. Основываясь на некоторых оптических свойствах изученных "нормальных" звезд этого скопления - вроде яркости и спектральных характеристик, - удалось установить их массы, составившие по приблизительным оценкам порядка 40 солнечных масс. Так как прародитель нейтронной звезды (обозначаемой CXO J164710.2-455216) уже взорвался в качестве сверхновой, то его масса должна была быть никак не меньше, чем эти самые 40 солнечных масс.

Если теперь учесть, что звездам с массами, превышающими 25 солнечных масс, в конце их жизни уверенно пророчили путь черной дыры (это общепринятое положение вошло и во вводные астрономические курсы, однако до недавнего времени не имело никаких наблюдательных подтверждений), то возникает очевидный парадокс. Возможно, для его разрешения придется обратиться к иным, менее распространенным теориям, которые все же позволяют столь массивным звездам избегать превращения в черные дыры. Так, например, теоретические выкладки, проведенные Александром Хегером (Alexander Heger) из Чикагского университета (University of Chicago) и его коллегами, показывают, что чрезвычайно массивные звезды могут столь эффективно терять ("сдувать") свою массу в течение своей жизни, что к моменту взрыва в виде сверхновой они благополучно становятся нейтронными звездами. Принимая во внимание, что нейтронная звезда в Westerlund 1 принадлежит к числу именно таких звезд, можно уже задуматься над вопросом, откуда же вообще появляются все те черные дыры (точнее говоря, кандидаты в ЧД звездной массы), что наблюдаются в пределах нашего Млечного пути и в других галактиках.

Впрочем, на процессы превращения звезды в черную дыру или нейтронную звезду могут также решающим образом влиять и другие факторы: химический состав, скорость вращения, напряженность магнитного поля... Ведь и текущие модели для одиночных массивных звезд с типичным химическим составом оставляют все же небольшое "окно" в области начальных масс - от приблизительно 25 и до значения, несколько уступающего 40 солнечным массам; в этих пределах есть варианты: сформируется ли в результате звездного взрыва черная дыра или же нет. Идентификация дополнительных случаев образования нейтронных звезд из массивных звезд или, напротив, открытие черных дыр в молодых звездных скоплениях должны позволить вывести дополнительные ограничения на массы и свойства прародителей нейтронных звезд и черных дыр.

Источники:
Neutron Star Discovered Where a Black Hole Was Expected - Chandra Press Room
A Neutron Star with a Massive Progenitor in Westerlund 1 - arXiv

Ссылки:
Массивное рассеянное скопление в Млечном Пути - "Астронет"
Нейтронная звезда с массивным прародителем в скоплении Westerlund 1 - Обзоры препринтов astro-ph

Максим Борисов, 03.11.2005


новость Новости по теме
Фото и Видео

Реклама
Выбор читателей