меню содержание news229 news230 news231
Вокруг звезды Бета Живописца вращается сразу два пылевых диска
|
Второй наклонный диск у звезды Бета Живописца
Космический телескоп Хаббла обнаружил второй газопылевой диск возле звезды Бета Живописца
(Beta Pictoris). Полученные данные подтвердили предположение, высказанное десятилетием ранее, что
кажущаяся деформация основного диска звезды может быть обусловлена наличием второго наклонно-
го диска, в котором, возможно, вращается, по крайней мере, одна гигантская планета.
Поскольку диск имеет намного меньшую яркость, чем звезда, астрономы использовали совместно с ка-
мерой Advanced Camera for Surveys коронограф, который блокировал свет звезды. На изображении ясно
виден второй диск, наклоненный примерно на 4 град. по отношению к главному диску. Вторичный
диск простирается примерно на 38 млрд. км от звезды ( 253 а.е. ). Размер главного диска – около 1800
астрономических единиц.
Одним из наиболее вероятных объяснений наблюдаемого явления является присутствие во втором
диске невидимой планеты с массой, в 20 раз превышающей массу Юпитера, которая аккрецирует на
свою орбиту вещество из первичного диска.
Звезда Бета Живописца расположена на расстоянии 63 св. лет от Земли. Эта звезда намного моложе
Солнца, в два раза более массивна и в девять раз превосходит наше Солнце по яркости. Бета Живо-
писца впервые привлекла внимание астрономов более 20 лет назад, когда было обнаружено избыточ-
ное инфракрасное излучение этой звезды, свидетельствующее о наличии газопылевого диска. А срав-
нительно недавние исследования выявили в окрестностях звезды Бета Живописца большое количест-
во углерода, являющегося основой жизни на Земле.
Сам диск был обнаружен наземными телескопами в 1984 году. В 1995 году снимки телескопа Хаббла
показали деформацию диска. Последующие изображения, полученные в 2000 году при помощи спект-
рографа Хаббла, подтвердили, что диск имеет искаженную форму.
Предыдущие исследователи не смогли определить истинную причину деформации диска из-за недос-
таточной точности инструментов, а также потому, что использовался слишком большой коронограф,
который, блокируя излучение звезды, одновременно закрывал и сравнительно небольшой второй
диск.
Мультиспектральные снимки Бета Живописца
"Последние данные телескопа Хаббла показывают, что так называемая деформация диска фактически
вызвана распределением околозвездного вещества в двух отдельных дисках, - комментирует доктор
Давид Голимовский (David Golimowski), ведущий специалист из университета Джона Хопкинса в Бал-
тиморе. - Из этого следует, что планеты могут формироваться в двух различных плоскостях. Это впол-
не правдоподобно, поскольку планеты в нашей Солнечной системе также имеют различные наклоны
орбит. Возможно, это нормальное явление при формировании планет из газопылевых дисков".
Предположительный процесс образования второго диска описывают компьютерные модели, создан-
ные Давидом Муйе (David Mouillet) и Жаном-Шарлем Огеро ( Jean-Charles Augereau ) из Гренобльской
обсерватории, Франция, сообщает Рhysorg. Согласно этим моделям, массивная планета с наклонной
орбитой начинает оказывать гравитационное воздействие на близлежащие планетезимали ( неболь-
шие астероиды и глыбы льда), находящиеся в главном диске, и постепенно перемещает их на свою
орбиту. Двигаясь в беспорядке, планетезимали сталкиваются друг с другом и образуют вторичный
наклонный пылевой диск.
"Свободное существование частиц пыли сравнительно невелико - всего несколько сотен тысяч лет, -
объясняет д-р Голимовский. - Таким образом, факт существования пылевых дисков вокруг звезды,
возраст которой составляет 10–20 млн. лет, можно объяснить лишь тем, что пыль постоянно пополня-
ется за счет столкновений между планетезималями".
Планетная система звезды Бета Живописца ( Beta Pictoris )
в представлении художника.
Астрономы пока не могут сказать точно, в результате каких процессов массивная планета ( если, ко-
нечно, она существует) приобрела наклонную орбиту. Тем не менее, некоторые компьютерные модели
показывают, что "эмбрионы" планет, которые начинают формироваться в очень тонкой плоскости,
посредством гравитационных взаимодействий друг с другом могут с течением времени переходить
на наклонные орбиты.
То, что диск вокруг Беты Живописца стал следствием разрушения планетезималей, доказали недавно
японские астрономы из Национальной обсерватории, университетов Нагои и Хоккайдо, которые рабо-
тают на 8,2-метровом телескопе "Субару" на Гавайских островах. Наличие пиков плотности в диске
говорит о существовании в нем больших обломков. При этом частицы пыли и льда, как удалось уста-
новить, последовательно растут в размерах и сейчас уже в 10 раз превышают по габаритам обычную
межзвездную пыль. По мнению исследователей, возможно, вокруг звезды формируются планеты.
Авторы исследования также отмечают, что по качеству наблюдений их может превзойти только буду-
щий телескоп Джеймса Вебба, который планируется запустить в июне 2013 года.
Схема газопылевых дисков Бета Живописца
Двойные диски известны еще у некоторых звезд. Энтони Ремиджан из национальной радиообсерва-
тории США (National Radio Astronomy Observatory) и Жан Холлис (Jan M. Hollis) из Годдардовского кос-
мического центра NASA (Goddard Space Flight Center) установили, что вокруг одной из молодых звезд
в созвездии Змееносца находится также двойной диск, причем два диска вращаются в противополож-
ные стороны. Однако, как полагают ученые, механизм образования этих дисков несколько иной: здесь,
скорее всего, столкнулись две формирующиеся звездные системы, слившись в одну, но сохранив на-
правление вращения своих протопланетных дисков.
ссылки:
cnews.ru/news/top/index.shtml?2006/06/29/204783
gazeta.ru/science/2006/06/28_a_685285.shtml
по теме:
У звезды Бета Живописца формируется планета подобная Земле
Вокруг Беты Живописца крутятся сразу два диска
Открыта звезда с протопланетными дисками, вращающимися в одной
плоскости, но в противоположных направлениях
Кварковые звезды лишь выдумка ученых?
|
astronet.ru/db/msg/1214237
Новые астрономические измерения способны похоронить надежды на обнаружение в сверхплотных
звездах странной материи – вещества, состоящего из свободных кварков. По крайней мере для одного
исследованного кандидата в подобные экзотические звездные объекты.
В последнем номере журнала Nature опубликованы, по-видимому, первые результаты одновременно-
го определения массы и радиуса нейтронной звезды. Объединив данные нескольких независимых из-
мерений для одной из компонент системы EXO0748-676, астрофизик Фериал Озел из Аризонского
университета пришел к «удивительному» выводу: нейтронные звезды действительно состоят лишь из
нейтронов.
Вывод этот, однако, неутешителен для многих физиков-ядерщиков, которые надеялись, что нуклоны –
элементарные частицы, составляющие ядра атомов обычного вещества, – при очень больших плотнос-
тях распадаются на составляющие их кварки.
Нейтронные звёзды - конечный продукт эволюции звезды с массой от нескольких до нескольких десят-
ков масс Солнца. В таких звёздах процесс термоядерного синтеза в ядре, который в Солнце закончится
там же, где начался - на реакциях превращения водорода в гелий, продолжается вплоть до образования
железа.
Железо представляет собой в некотором роде «оптимальный элемент», в ядре которого энергия связи в
расчёте на один нуклон (протон или нейтрон) достигает максимального значения. В результате, энерге-
тически невыгодно как синтезировать из него более тяжёлые элементы, так и делить его на более лёг-
кие. Поэтому ядерные реакции в центрах стационарных звёзд заканчиваются на образовании железа.
Энергия больше не выделяется, звезда остывает и не в состоянии противостоять давлению гравитации.
Происходит коллапс ядра, а её внешние слои отскакивают в окружающее пространство в виде сверхно-
вой.
При массе ядра не более трёх масс Солнца (предел Оппенгеймера-Волкова), сжатие ещё можно остано-
вить образованием нейтронной звезды, в которой все электроны «вжаты» в протоны. По сути, это
грандиозное атомное ядро с плотностью значительно большей плотности его микроскопических со-
братьев (типичные массы нейтронных звёзд - от одной до трёх масс Солнца, а радиусы - десяток-дру-
гой километров). Впрочем, как раз микрофизическая сторона этого процесса понятна в меньшей степе-
ни, поэтому на исследования нейтронных звёзд с интересом смотрят не только астрономы, но и физи-
ки-ядерщики.
Система EXO0748-676 состоит из двух компонент – маленькой и массивной нейтронной звезды и
звезды нормальной, большой по размерам, но маломассивной, вещество которой перетекает на твер-
дую поверхность миниатюрной соседки. Время от времени вещества накапливается так много, что в
нем начинается ядерная реакция превращения водорода в гелий, по сути, термоядерный взрыв, охва-
тывающий всю поверхность нейтронной звезды. В такие моменты телескопы на околоземной орбите
регистрируют рентгеновскую вспышку в двойной системе.
Фериал Озел рассмотрел результаты измерений нескольких величин – гравитационного покраснения
света, а также температуры и потока рентгеновского излучения звезды во время вспышек. Первый из
этих параметров – гравитационное красное смещение, – определяющий силу притяжения на поверх-
ности нейтронной звезды, чувствителен к соотношению ее массы и радиуса. Определить его доволь-
но легко, достаточно лишь обнаружить линии в рентгеновском спектре источника и правильно опре-
делить, каким элементам они принадлежат. После этого остается лишь сравнить наблюдаемые энер-
гии фотонов в этих линиях со значениями, полученными в земных лабораториях.
Что касается остальных величин, то в EXO0748-676 наблюдаются рентгеновские вспышки двух типов.
В первом случае взрыв происходит непосредственно на поверхности. При этом плотность потока из-
лучения в сочетании с температурой звезды позволяет определить отношение ее радиуса к расстоя-
нию до системы. При определении этого параметра, впрочем, приходится полагаться на модель атмо-
сферы нейтронной звезды и делать предположения о ее химическом составе. Именно неопределен-
ность последнего параметра больше всего влияет на точность измерений Озела.
При вспышках второго типа мощность излучения, как говорят астрономы, достигает предела Эддинг-
тона, то есть оказывается столь высокой, что оно приподнимает слой, излучение от которого мы наб-
людаем, над поверхностью звезды. Приподнимается он до тех пор, пока сила гравитационного притя-
жения не сравняется с силой давления излучения. По мере того как запасы ядерного топлива истоща-
ются и поток излучения падает, светящаяся оболочка возвращается на твердую поверхность. Баланс
между гравитацией и давлением, соответственно, позволяет связать массу нейтронной звезды и рас-
стояние до системы с наблюдаемым на околоземной орбите потоком рентгеновского излучения.
Независимое определение всех трех параметров во время вспышек – отношения массы звезды к ее ра-
диусу, радиуса к расстоянию до Земли и расстояния до Земли к массе – позволяет определить все три
величины отдельно. Оказалось, что EXO0748-676 находится на расстоянии около 30 тыс. световых
лет, ее масса около двух масс Солнца, а радиус в зависимости от предполагаемого химического соста-
ва от 12 до 20 км.
Согласно многим расчётам, при давлении, существующем в нейтронных звёздах, частицы оказывают-
ся столь близко друг к другу, что составляющие их кварки, которые при обычных условиях не могут
выйти за пределы частицы, способны свободно перемещаться из нуклона в нуклон, то есть образуется
своего рода кварковая жидкость. При этом помимо обычных кварков в звёздах появляется множество
так называемых «странных», или s-кварков, встречающихся в составе особых, «странных» элементар-
ных частиц. Именно поэтому кварковые звёзды обычно называют «странными».
Именно измерение массы и радиуса наиболее интересны. По-видимому, они закрывают возможность
наличия в центре этой звезды странного вещества, состоящего из свободных кварков.
Как предполагали ученые, при грандиозной плотности вещества, находящегося в центрах нейтрон-
ных звезд, кварки, из которых состоят протоны и нейтроны, способны покидать свои родительские
частицы и свободно путешествовать между ними. Такое вещество пока не наблюдалось в земных ла-
бораториях, однако было бы очень интересно с теоретической точки зрения.
Тем не менее странные звезды, согласно расчетам, должны обладать малым радиусом – до десятка
километров и относительно небольшими массами – не больше полутора масс Солнца. Именно эти
обстоятельства и делали странные звезды привлекательными с астрофизической точки зрения: имев-
шиеся до недавнего времени оценки массы нейтронных звезд никогда не превышали предел, предс-
казываемый теорией странных звезд.
Объяснить в рамках странной модели результаты измерений Озела не представляется возможным.
Как заключает автор исследования, обычные частицы – протоны и нейтроны, а не свободные кварки
– населяют внутренности нейтронных звезд. По крайней мере той нейтронной звезды, которую иссле-
довал астрофизик.
gazeta.ru/science/2006/07/03_a_689312.shtml
