Кратные и двойные звёзды

По последним статистическим данным, в среднем на каждую сотню родов всего в двух-трёх случаях на свет появляются два ребёнка. Но это в мире людей. В мире звёзд небесных, которые, как и люди, рождаются, живут и умирают, ситуация иная. В доступной наблюдению астрономов части Вселенной примерно половина звёзд — двойные. А значит, они, скорее всего, и рождались парами.

Фото: двойные звёзды — интересные факты

«Двойняшки», «тройняшки» и так далее

Не все звезды, которые мы видим в телескоп находящимися рядом друг с другом, в действительности являются парой. Некоторые из них просто кажутся таковыми «под углом зрения» Земли, а на самом деле их разделяют миллиарды миллиардов километров пустоты. Настоящие двойные звезды связаны друг с другом самой могучей силой Вселенной — гравитацией.
Они вращаются вокруг общего центра тяжести; при этом гравитация удерживает их вместе, а скорость вращения не даёт упасть друг на друга.
В таких «спаренных» звёздных системах происходит много интересного, такого, что и не снилось заурядным одиночным системам типа нашего Солнца (одна центральная звезда, а вокруг неё — планеты).
Первым о существовании «истинных двойных» звёзд догадался английский астроном Джон Митчелл. Выступая перед Королевским научным обществом в 1767 году, Митчелл высказал идею, что многие звезды, видимые как двойные, на самом деле являются таковыми. А тридцать лет спустя, в 1802 году, справедливость этой гипотезы подтвердили астрономические наблюдения его знаменитого соотечественника, сэра Уильяма Гершеля.
Справедливости ради надо отметить, что среди звёзд, как и у людей, иногда появляются на свет тройные, четверные… и даже шестерные системы. Но это случается значительно реже во Вселенной, и о таких системах до сих пор известно мало. В отличие от звёздных пар, о которых идёт речь в данной статье.

Откуда берутся «звёздные малыши»?

О современных теориях рождения звёзд из газопылевых туманностей читатель, скорее всего, уже осведомлён хотя бы из школьного учебника астрономии. Неоднократно рассказывали мы об этом и в «Тайнах XX века» — к примеру, в статье «Звезда по имени Солнце», №32 за 2015 год.
Что касается появления на свет двойных звёзд, то здесь, по современным представлениям, наиболее вероятны два сценария.
Согласно первому, из газопылевой туманности, в процессе её сжатия и разогрева, формируется «звёздный зародыш» — протозвезда. Из этого зародыша может развиться как одиночная звезда, так и двое (или больше) «звёздных деток». Всё зависит от сложных и на сегодня не до конца понятных процессов, происходящих в протозвезде. Если под влиянием этих процессов протозвезда потеряет симметричную сферическую форму и приобретёт, скажем, форму яйца, то велика вероятность рождения двух звёзд, побольше и поменьше.
Кстати, говоря о сложности эволюции протозвёзд и возвращаясь к аналогии с миром людей, зададим себе вопрос: а много ли мы знаем о таинственных процессах развития человеческого плода и о том, отчего иногда появляются два или больше жизнеспособных эмбриона?…
Вернёмся, однако, к звёздам.
Второй сценарий гораздо интереснее первого (и потому, вероятно, в него «верят» гораздо меньше астрономов).
Из протозвезды родилась самая обыкновенная одиночная звезда. Она, как и положено юной звезде, окружена диском из вещества, из которого миллиарды лет спустя могут образоваться планеты. А могут и не образоваться, если в своём полёте (кстати, с довольно высокой скоростью, порядка сотен километров в секунду) звезда пролетит поблизости от другой звезды — неважно, с собственным протопланетным диском или без него. В этом случае взаимная гравитация может притянуть их друг к другу, и они либо сольются, либо начнут свой нескончаемый «звёздный вальс». Не совсем понятно, как такому соединению способствует протопланетный диск, но это уже тонкости теории.
Пары бывают разные — чёрные, белые, красные…
Звёздные пары различаются, во-первых, расстоянием между партнёрами — от десятков миллионов километров до десятков триллионов, то есть тысяч миллиардов. Во-вторых, качественным составом: скажем, очень маленькая и тусклая звезда в паре с очень большой и яркой. Например, красный карлик плюс голубой гигант.
Бывают также пары экзотические (чёрная дыра+белый карлик или чёрная дыра+нейтронная звезда). Но эти живут, по космическим масштабам, недолго — пока более агрессивный партнёр не «сожрёт» более слабого.
В настоящее время только в нашей галактике астрономами изучено около 3000 двойных звёзд. На самый, вероятно, волнующий вопрос: могут ли быть в системах двойных звёзд планеты — ответ положительный. Да, такие планеты могут существовать. Но вот на следующий, ещё более интересный вопрос, может ли на таких планетах развиться жизнь — ответ есть пока только у писателей-фантастов. Замечательные по красоте картины жизни на планетах с двумя разноцветными светилами в небе, планетах, где никогда не наступает ночь, мы сможем увидеть ещё не скоро.
Впрочем, астрономы возлагают большие надежды на строительство новых мощных радиотелескопов, таких как ALMA (Atacama Large Millimeter Array) в чилийской пустыне Атакама на высоте 5000 метров. Возможно, данные, полученные ALMA, прольют свет на многие вопросы, связанные с происхождением двойных звёзд, эволюцией как их самих, так и их планетных систем.

Знаете ли вы что…

Алголь хорошо виден на небе даже невооружённым глазом. В фильме «Особенности национальной рыбалки» егерь Кузьмич, объясняя попутчикам дорогу к своему кордону, даёт ориентир: «Два пальца левее Алголя».

Нехорошая звезда

Ни один рассказ о двойных звёздах, даже короткий, не может обойтись без упоминания самого, вероятно, интригующего объекта — звезды Алголь из созвездия Персея.
Ещё древние астрономы заметили, что яркость Алголя меняется на протяжении неполных трёх дней. Это показалось им недобрым знаком, и звезда получила весьма нелестные названия: Голова Медузы (которую, кстати, Персей держит в руке), Глаз злого духа (Рас-ас-Гуль, арабское название) и т.п. Наиболее близкое к современному (Алголь) название дали древние евреи. На их языке Ал-Гол означает Голова Дьявола.
В 1667 году астроном из Болоньи Джемиани Монтанари предположил, что Бета Персея (Алголь) — переменная звезда. Но не объяснил почему.
Объяснение было дано лишь 120 лет спустя — причём не маститым учёным, а 18-летним любителем звёздного неба, глухонемым с детства англичанином Джоном Гудрайком. Переменность яркости Алголя связана с тем, что вокруг звезды обращается другое крупное небесное тело — возможно, вторая звезда, написал Гудрайк в журнале Лондонского Королевского общества Philosophical Transactions. Там же он привёл и период обращения другого небесного тела вокруг основной звезды — 69 часов.
Разумеется, маститые учёные не поверили глухонемому вундеркинду.
Лишь в конце XIX века, когда число «переменных» двойных звёзд, обнаруженных астрономами, перевалило за тысячу, гипотеза Гудрайка была признана верной.
Однако на этом сюрпризы, преподносимые учёным Головой Дьявола, не закончились.
Парадокс таких разных «близняшек»
Во-первых, выяснилось, что звезда Алголь на самом деле… тройная!
Две её компоненты, Алголь А и Алголь В, очень близки друг к другу (расстояние между ними в 16 раз меньше расстояния от Земли до Солнца). Обращаются они вокруг общего центра тяжести за неполные три дня.
А вот третья звезда (Алголь С) обращается вокруг «двойняшек» на расстоянии, примерно равном расстоянию от Солнца до пояса астероидов, и период её обращения составляет 681 день. По этой причине «тройственность» Алголя и не была замечена раньше, до появления мощных оптических и радиотелескопов.
Но тройственность Алголя — не самое главное. Именно строение и поведение звёздных «двойняшек», тесно прижавшихся друг к другу Алголя А и Алголя В, чуть было не сломало стройную теорию эволюции двойных звёзд, сформировавшуюся к середине XX века.
Согласно этой теории в звёздной паре «большая звезда — маленькая звезда», где обе родились одновременно, массивная звезда развивается (эволюционирует) намного быстрее, чем меньший по размеру и массе партнёр. Так должно было происходить и с парой Алголь А — Алголь В.
Однако менее массивный изначально Алголь В — слишком быстро раздулся до стадии сверхгиганта, в то время как Алголь А (звезда типа нашего Солнца) продолжает спокойно проходить путь развития, свойственный звёздам Главной последовательности (главная последовательность — область, содержащая звёзды, источником энергии которых является термоядерная реакция синтеза гелия из водорода, — прим. ред.).
Этот парадокс был замечен в середине XX века советскими астрономами Аллой Масевич и Павлом Паренаго.
Объяснение же «парадоксу Алголя» нашёл американский астрофизик Д. Кроуфорд. Оказывается, в тесных двойных системах (а система Алголь А — Алголь В не просто тесная, а очень тесная!) при определённых условиях возможно перетекание массы от более массивного партнёра к менее массивному.
Используя опять-таки человеческие аналогии, более «толстый» партнёр может поделиться лишними килограммами с более тонким. Что, кстати, помогает ему сохранить молодость — в то время как разъевшийся на «дармовых харчах» второй объект звёздной пары стремительно стареет.

Журнал: Тайны 20-го века №30, июль 2019 года
Рубрика: Тайны космоса
Автор: Ольга Строгова






Исторический сайт Багира, история, официальный архив; 2010 —