Названия звезд и созвездий

 

ОСНОВНЫЕ  ДИФФУЗНЫЕ  ТУМАННОСТИ
Название	Восхождение	Закат	Размеры (первоначальные)
М42	5 : 35,5	- 5о 28'	90 х 60
М78	5 : 46,7	+ 0° 03'	8 х 6
Розетта	6 : 33,7	+ 4° ´58	80 х 60
Трифида	18 : 02,0	- 22° 60'	20 х 20
Лагуна	18 : 18,8	- 13° 49'	45 х 30
Орел	18 : 18,8	- 13° 49'	120 х 25
М 17	18 : 20,9	15° 59'	40 х 30°

 

Планетные  туманности

Кроме диффузных, существуют и планетарные. Их название связано с тем, что  вначале наблюдатели часто путали их с планетами, т.к. они имеют округлую форму.

Эти туманности образуются из эмиссий  газовой оболочки звезд на более  поздних стадиях их эволюции.

Наиболее известная планетная  туманность М57 расположена в созвездии  Лира. Ее сложно идентифицировать из-за слабой поверхностной освещенности. Есть и туманность М27 – Гантель, она находится в созвездии Лисицы. Эта туманность была открыта Месье 1764 г. Он, наблюдая за ней в телескоп, определил овальную форму образования. В небольших любительских телескопах эта туманность предстает в форме «песочных часов». М27 расположена на расстоянии 500 – 1000 световых лет от земли. Ее диаметр по максимуму составляет около 2,5 светового года.

 

БЕЛЫЕ  КАРЛИКИ

 

В «звездном зоопарке» существует великое множество звезд, разных по размерам, цвету и блеску. Среди них особенно впечатляют  «мертвые» звезды (т.е. инертные в плане ядерных реакций), их внутренняя структура значительно отличается от структуры обычных звезд. К категории мертвых звезд относятся звезды крупных размеров, белые карлики, нейтронные звезды и черные дыры. Из-за высокой плотности этих звезд их относят к категории «кризисных».

 

Открытие

Вначале сущность белых карликов представляла собой полную загадку, было известно только то, что они по сравнению  с обычными звездами имеют высокую плотность. Первым открытым и изучаемым белым карликом был Сириус В, пара Сириуса – очень яркой звезды. Применив третий закон Кеплера, астрономы вычислили массу Сириуса В, 0,75 – 0,95 солнечной массы. С другой стороны, его блеск был значительно ниже солнечного. Блеск звезды связан с квадратом радиуса (и температурой).Проанализировав цифры, астрономы пришли к выводу, что размеры Сириуса небольшие. В 1914 г. составили звездный спектр Сириуса В, Определили температуру (около 8000 °С). Зная температуру и блеск, вычислили радиус – 18800 км (на самом деле он оказался в 3 раза меньше).

 

Сущность  белых  карликов

В августе 1926 г. Энрико Ферми и Поль Дирак разработали теорию (статистику Ферми-Дирака), описывающую состояние  газа в условиях очень  высокой плотности. Используя ее, Фаулер в этом же году нашел объяснение устойчивой структуры белых. По его мнению, из-за большой плотности, газ в недрах белого карлика находится в вырожденном состоянии, причем давление газа практически не зависит от температуры. Устойчивость белого карлика поддерживается тем, что силе тяготения противостоит давление газа в недрах карлика. Изучение белых карликов продолжил индийский физик Чандрасекар.

В одной из своих работ, опубликованной в 1931 г., он делает важное открытие – масса белых карликов не может превышать определенный лимит, это связано с их химическим составом. Этот лимит составляет 1,4 массы Солнца и носит название «лимит Чандрасекара» в честь ученого. 

 

НЕЙТРОННЫЕ  ЗВЕЗДЫ  И  ПУЛЬСАРЫ

 

Название «пульсар» происходит от английского сочетания «pulsating star» - «пульсирующая звезда». Характерной особенностью пульсаров в отличие от других звезд является непостоянное излучение, а регулярное импульсное радиоизлучение. Импульсы очень быстрые, продолжительность одного импульса («периода») длится от тысячных долей секунд до, максимально, нескольких секунд. Форма импульса и периоды у разных пульсаров неодинаковы. Из-за строгой периодичности излучения пульсары можно рассматривать как космические хронометры. Со временем периоды уменьшаются до 10^-14S/S. Каждую секунду период меняется на 10^-14 секунды, т.е. уменьшение происходит около 3 миллионов лет.

 

Сущность  пульсаров

После первого было открыто еще  много пульсаров. Астрономы пришли к выводу, что эти небесные тела относятся к источникам импульсного излучения. Наиболее многочисленными объектами Вселенной являются звезды, поэтому ученые решили, что эти небесные тела, скорее всего, относятся к классу звезд.

Быстрое движение звезды вокруг своей  оси является, скорее всего, причиной пульсаций. Ученые измерили периоды и попытались определить сущность этих небесных тел. Если тело вращается со скоростью, превышающей некую максимальную скорость, оно распадается под воздействием центробежных сил. Значит, должна существовать минимальная величина периода вращения.

Из проведенных расчетов следовало, что для вращения звезды с периодом, измеряемым тысячными долями секунды (это характерно для некоторых пульсаров), ее плотность должна составлять порядка 10¹⁴г/см³ , как у ядер атомов. Для наглядности можно привести такой пример – представьте массу, равную Эвересту, в объеме кусочка сахара.

 

Нейтронные  звезды

С тридцатых годов ученые предполагали, что в небе существует нечто подобное. Нейтронные звезды – очень маленькие, сверхплотные небесные тела. Их масса примерно равна 1,5 массы Солнца, сконцентрированной радиусе примерно в 10 км.

Нейтронные звезды состоя в основной из нейтронов – частиц, лишенных электрического заряда, которые вместе с протонами составляют ядро атома. Из-за высокой температуры в недрах звезды вещество ионизировано, электроны существуют отдельно от ядер. При столь высокой плотности все ядра распадаются на составляющие их нейтроны и протоны. Нейтронные звезды представляют собой конечный результат эволюции звезды крупной массы (превышающей массу Солнца в 10 раз). После исчерпания источников термоядерной энергии в ее недрах, т.е. когда звезда пройдет все стадии эволюции, она резко взрывается, как сверхновая. Внешние слои звезды сбрасываются в пространство, в ядре происходит гравитационный коллапс, образуется горячая нейтронная звезда. Процесс коллапса занимает доли секунды. В результате коллапса она начинает вращаться очень быстро, с периодами в тысячные доли секунды, что характерно для пульсара.

 

ЧЕРНЫЕ  ДЫРЫ

 

Изображение небесного свода поражает разнообразием форм и цветов небесных тел. Чего только нет во Вселенной: Звезды любых цветов и размеров, спиральные галактики, туманности необычных форм и цветовых гамм. Но в этом «космическом зоопарке» есть «Экземпляры», возбуждающие особый интерес. Это еще более загадочные небесные тела, т.к. за ними трудно наблюдать. Кроме того, их природа до конце не выяснена. Среди них особое место принадлежит «черным дырам».

 

Скорость  движения»

В обыденной речи выражение «черная  дыра» означает нечто бездонное, куда вещь проваливается, и никто никогда не узнает, что произошло с ней в дальнейшем. Что же представляют собой черные дыры в действительности? Чтобы понять это, вернемся в историю на два века назад. В XVIII в. французский математик Пьер Симон де Лаплас ввел впервые этот термин гравитации. Как известно, любое тело, имеющее определенную массу – Земля, например, - имеет и гравитационное поле, оно притягивает к себе окружающие тела.

Вот почему подброшенный вверх предмет  падает на Землю. Если этот же предмет с силой бросить вверх, он преодолеет на некоторое время притяжение Земли и пролетит какое-то расстояние. Минимальная необходимая скорость называется «скорость движения», у Земли она составляет 11 км/с. Скорость движения зависит от плотности небесного тела, которая создает гравитационное поле. Чем больше плотность, тем больше должна быть скорость. Соответственно можно выдвинуть предположение, как это сделал два столетия назад Лаплас, что во Вселенной существую тела с такой высокой плотностью, что скорость их движения  превышает скорость света, т.е. 300000 км/с

В этом случает даже свет мог бы поддаться силе притяжения подобного  тела. Подобное тело не могло бы излучать свет, и в связи с этим оно оставалось бы невидимым. Мы можем представить его как огромную дыру. Несомненно, теория, сформулированная Лапласом, несет на себе отпечаток времени и представляется слишком уплотненной.  Впрочем, во времена Лапласа еще не была сформирована квантовая теория, и с концептуальной точки зрения рассмотрение света как материального тела казалось нонсенсом. В самом начале ХХ в. с появлением и развитием квантовой механики стало известно,  что свет (до этого времени его рассматривали только как электромагнитную волну) в некоторых условиях выступает и как материальное излучение.

Это положение получило развитие в  теории относительности Альберта Эйнштейна, опубликованной в 1915 г., и работах  немецкого физика Карла Шварцшильда  а 1916 г., он подвел математическую базу под теорию о черных дырах, Свет тоже может быть подвержен действию силы притяжения. Два столетия назад Лаплас затронул очень важную проблему в плане развития физика как науки.

 

Как  появляются  черные  дыры?

Явления, о которых мы говорим, получили название «черные дыры» в 1967 г. благодаря американскому астрофизику Джону Уиллеру. Они являются конечным результатом эволюции крупных звезд, масса которых выше пяти солнечных масс. Когда все резервы ядерного горючего исчерпаны и реакции больше не происходит, наступает смерть звезды. Далее ее судьба зависит от ее массы. Если масса звезды меньше массы Солнца, а продолжает сжиматься, пока не погаснет. Если масса значительна, звезда взрывается, тогда речь идет о сверхновой звезде.  Звезда оставляет после себя следы, - когда в ядре происходит гравитационный коллапс, вся масса собирается в шар компактных размеров с очень высокой плотностью – в 10000 раз больше, чем у ядра атома.

Относительные  эффекты

Для ученых черные дыры являются великолепной естественной лабораторией, позволяющей проводить опыты по различным гипотезам в плане теоретической физики. Согласно теории относительности Эйнштейна, на законы физики оказывает воздействие локальное поле притяжения. В принципе, время течет по разному рядом с гравитационными полями разной интенсивности (медленнее у черной дыры и намного быстрее у звезды, подобной нашему Солнцу).

Кроме того, четная дыра воздействует не только на время, но и на окружающее пространство, влияя на его структуру. Согласно теории относительности, присутствие сильного гравитационного поля, возникшего от такого мощного небесного тела, как черная дыра, искажает структуру окружающего пространства, и его геометрические данные изменяются. Это значит, что около черной дыры короткое расстояние, соединяющее две точки, будет не прямой линией, а кривой. Форма линии будет искажена черной дырой. Мы затронули вопросы окружающей черную дыру среды, а что находится внутри? На этот вопрос еще долгое время(а может быть, и никогда) не будет найден точный ответ. Физические условия внутри дыры настолько отличаются от любых – реальных или созданных в лаборатории, - что трудно создать какие-либо предположения.

В связи с этим возникло множество  теорий, которые сложно и подтвердить, и опровергнуть. Существует смелая гипотеза, суть которой сводится к тому, что из-за способности серьезно искажать время и пространство черные дыры представляют собой «калитку» при переходе в другое измерение. То есть, войдя в одну черную дыру, можно выйти из другой в другом пространстве и времени. Черные дыры рассматриваются как средства путешествия во времени. Знакомясь с подобным ходом рассуждений, трудно понять, где проходит граница между научными предположениями и обычной фантазией. Во всяком случае, если, предположим, какой-либо космический корабль попадает в черную дыру, он будет мгновенно раздавлен, уничтожен ее  мощным гравитационным полем.

 

Разные  виды  черных  дыр

Сколько же черных дыр во Вселенной? Согласно теории об эволюции, звезды с  крупной массой составляют большинство, отсюда следует, что число черных дыр или «кандидатов в черные дыры» значительно в нашей Галактике. Исходя из того, что чаще появляются именно двойные звезды, черные дыры – тоже неодиночные объекты, в большинстве случаев имеют пару. Кроме черных дыр звездного типа, образовавшихся в результате гравитационного коллапса звезд с большой массой, существует и семейство «старших братьев». Они образуются внутри ядра галактик и в результате гравитационного коллапса вещества, аккумулировавшегося  на протяжении миллиардов лет в центре галактики.

В этом случает имеются в виду гигантские черные дыры, масса которых составляет несколько сотен миллионов солнечных масс и равна 1 % общей массы галактики, где они находятся. Исходя из перечисленных данных, их еще называют «очень массивные черные дыры». В соответствии с последними теориями, у всех галактик, в том числе и у нашей, в центре имеется гигантская черная дыра и, возможно, из-за ее силы притяжения большая часть светящегося вещества концентрируется именно в центральных регионах. Это значит, что черные дыры,  которые в течение долгого времени рассматривались физиками как отвлеченное теоретическое понятие или как плод фантазии, могут занимать обычное место среди других небесных объектов нашей Вселенной.

 

Поиск  черных  дыр

Из-за того что черная дыра невидима, за ней невозможно вести наблюдение. Астрофизики в течение нескольких десятилетий лишь догадывались об их существовании. Но в астрофизике для получения результата можно идти разными путями. Например, таким: черные дыры состоят из темного вещества, поэтому они невидимы. Но каково их влияние на окружающее? Они оказывают гравитационное воздействие на движение спиральных галактик. Также можно идентифицировать черные дыры косвенным путем, например через их взаимодействие с окружающими их небесными объектами. Рассмотрим черные дыры в двойной системе.