Системы двойных звезд (продолжение)

У многих двойных звезд один из компонентов принадлежит к гигантским звездам, а другой к типу звезд, сходных с Солнцем. В ходе эволюции звезды-гиганта по мере «выгорания» водорода в ее недрах ядро звезды сжимается, а внешние оболочки распухают. Звезда заполняет свою полость Роша, и её вещество начинает интенсивно перетекать к звезде-спутнику. Спутник растет, пухнет за счет главной звезды, которая постепенно «худеет», но продолжает светить достаточно ярко, так как внешние слои звезды, содержащие повышенное количество гелия, становятся все более и более прозрачными. Наконец роли меняются. Звезда-вампир, «насосавшись» веществом своей соседки, становится главной в системе и распухает до пределов своей полости Роша. Теперь реванш берет вторая звезда и обмен массами повторяется, но в обратном порядке.

Так может повторяться много раз с интервалами в десятки и сотни тысяч лет, пока неизбежные потери вещества и другие причины не приведут к тому, что звезды, наконец, успокоятся внутри своих полостей Роша.

Обмен массами может объяснить такое давно известное явление, как вспышки новых звезд. Установлено, что это звезды двойные, причем одним из компонентов является белый карлик - горячая сверхплотная звезда, по размерам сравнимая с Землей. При падении на поверхность белого карлика вещества (главным образом водорода) от главной звезды происходит его накопление, сжатие и разогрев. Когда накопится масса, примерно в тысячу раз уступающая массе Солнца, в веществе начинаются термоядерные реакции и происходит сильнейший термоядерный взрыв, при котором внешние оболочки звезды срываются ударной волной. Такие взрывы, наблюдаемые с Земли как вспышки новых звезд, могут повторяться неоднократно.

Бывают случаи, что один из компонентов в тесной двойной системе принадлежит к классу нейтронных звезд. Так астрономы именуют очень маленькие (поперечник порядка 10 км) сверхплотные звезды, вещество которых имеет плотность 10¹⁴ г/см³, сравнимую с плотностью атомных ядер, а масса сравнима с массой Солнца. Так как тяготение нейтронной звезды в ближайших её окрестностях очень велико, потоки газа, которые она засасывает, разгоняются до невообразимо огромных скоростей в 100000 км/с. При падении одного грамма вещества на поверхность нейтронной звезды выделяется энергия в 10¹³ Дж. Эта энергия выделяется главным образом в форме рентгеновского излучения, и потому подобные двойные системы становятся мощными «рентгеновскими звездами». Одной из подобных звезд является двойная система, обозначаемая Центавр Х-3. Расшифровывается это так: источник рентгеновского излучения находится в созвездии Центавра, по порядку открытия он третий, а буква Х напоминает о тех «ИКС-лучах», которые когда-то открыл Рентген. Один из компонентов этой системы - звезда-гигант, радиус которой более чем в 7 раз превосходит радиус Солнца, а масса в 15 раз больше солнечной. Второй же компонент - типичная нейтронная звезда - по массе сравнима с Солнцем.

Теперь - о так называемых черных дырах. Хотя существование черных дыр было предсказано еще в 1796 г. Лапласом, особенно популярными эти пока гипотетические объекты стали в последние десятилетия. Суть дела сравнительно проста.

Как известно, существует понятие второй космической скорости. Так называют ту скорость (11,2 км/с), которую должен приобрести космический летательный аппарат, чтобы отправиться с поверхности Земли в межпланетное путешествие. Представьте себе теперь, что радиус Земли уменьшается, а ее масса остается неизменной. Тогда отлет в космос по мере уменьшения Земли становится все труднее и труднее - ускорение силы тяжести на Земле и соответственно вторая космическая скорость монотонно растут. Когда, наконец, радиус Земли станет равным 0,44 см и таким образом земной шар уменьшится до размеров вишни, вторая космическая скорость станет равной... скорости света, то есть 300000 км/с! Это означает, что не только космонавты, но и что угодно, в том числе и свет, не сможет «оторваться» от поверхности Земли. Её радиус в этот момент называется гравитационным радиусом Земли. Для разных тел он различен. Для Солнца, например, он равен 3 км. Если Солнце приобретет такой радиус или меньший, оно перестанет излучать и превратится в то, что физики называют черной дырой.

Так вот представьте теперь, что одним из компонентов тесной двойной системы является черная дыра, то есть бывшая звезда, по каким-то причинам «ушедшая под гравитационный радиус», или, иначе говоря, ставшая такой маленькой, что вторая космическая скорость на её поверхности сравнялась со скоростью света. Черная дыра невидима, но масса у нее осталась прежней, и потому она будет засасывать вещество звезды-спутника. Расчеты показывают, что черные дыры - самые прожорливые вампиры. Разогрев газового диска вокруг черной дыры столь велик, что температура газов достигает десятков миллионов кельвинов. При этом черная дыра, а точнее, газовый диск вокруг нее, становится источником мощнейшего рентгеновского излучения.

Достоверного открытия черных дыр пока не произошло. Но кандидатов в эти экзотические объекты немало. Среди них самым вероятным считается источник Лебедь Х-1. Это двойная звезда с периодом обращения 6 суток. Главный компонент - горячая звезда-гигант с массой, в 20 раз превышающей солнечную. Спутник невидим, хотя его масса вдесятеро превосходит массу Солнца. Именно он скорее всего и есть черная дыра, потому что масса белых карликов не превосходит 1,5 массы Солнца, а масса нейтронных звезд самое большое втрое больше солнечной. Так что, судя по всему, в созвездии Лебедя есть черная дыра. Общее же количество черных дыр во Вселенной должно быть очень большим. В одной нашей звездной системе Галактике их может быть сотни миллионов.

Обмен масс между звездами, с засасыванием вещества одной звездой за счет её соседа, называется аккрецией, и с его помощью удается объяснить многие космические явления, раньше казавшиеся загадочными.

Назад...