Инфракрасные звезды и их поиск астрономами
Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком
Уже более 30 лет продолжаются поиски гипотетических протозвезд с температурой около 1000° К, которые, как предполагают астрономы, образуются из облаков межзвездного вещества под воздействием гравитационного сжатия. Такие объекты должны испускать мощное излучение в инфракрасном диапазоне и очень слабое — в диапазоне видимого света.
Фотографирование отдельных участков неба через светофильтры позволило обнаружить несколько тысяч звезд, которые на волне 8500 А (близкая инфракрасная область) оказались по меньшей мере на четыре звездные величины ярче, чем на волне 6800 А. Подобные исследования проводил Ч. Хетцлер в Йеркской обсерватории, а позднее Э. Аро и X. Чавира на мексиканской обсерватории Тонантцинтла. Все наиболее «красные» звезды, найденные ими, вероятно, принадлежат к классу холодных долгопериодических переменных звезд, прототипом которых является хорошо известная переменная звезда Мира Кита. Но ни одну из них нельзя было назвать «истинно» инфракрасной протозвездой.
Группа астрономов Калифорнийского технологического института попыталась обнаружить очень холодные звезды в диапазоне волн более микрона (10 000 А). Инфракрасный телескоп и фотометр, которые предназначались для обзора неба, были установлены на обсерватории Маунт Вилсон и работали на длинах волн 22 000 и 8500 А. В инфракрасном диапазоне излучение двух наиболее красных звезд, открытых в нескольких градусах от ассоциации Лебедь VI, соответствует излучению «черного тела» с температурой около 1000° К, но по спектральному классу эти звезды относятся к сверхгигантам с температурой приблизительно 7000° К. Расхождение между кажущимися температурами «черного тела» и действительными температурами, выводимыми из наблюдаемых интенсивностей спектральных линий, объясняется избирательным поглощением в плотных межзвездных облаках. Эти облака непрозрачны на коротких волнах, и подобный «межзвездный фильтр» превращает любую звезду в кажущуюся инфракрасную.
«Ложные» инфракрасные звезды в основном сконцентрированы в плоскости нашей Галактики, больше всего их сосредоточено по краям плотных темных туманностей в Млечном Пути. Вероятно, очень заметное покраснение подавляющего большинства новооткрытых звезд вызвано межзвездным веществом, находящимся преимущественно в галактической плоскости на полпути между Землей и источником света.
По-видимому, очень интенсивное поглощение в центрах темных туманностей приводит к тому, что «красные» звезды «проглядывают», главным образом, по краям межзвездных облаков, служащих «межзвездными фильтрами». Это означает, что темные туманности плотнее и непрозрачнее, чем считалось раньше.
Как же выделить «истинные» инфракрасные звезды, как отождествить их? Мексиканский астроном А. Поведа высказал гипотезу о том, что на первоначальном этапе развития солнечной системы вещество, из которого сформировались планеты, образовало вокруг Солнца сфероидальную туманность. Фактически можно предположить, что все звезды после того как они сконденсируются, должны быть окружены плотными «остаточными» туманностями, которые могут развиться в планетные системы. Протопланетное облако, вероятно, состоит из относительно небольших частиц размером порядка 1—20 мк и почти полностью непрозрачно для видимого света.
Подсчитано, что если массу, содержащуюся в нашей планетной системе, разделить на маленькие частицы и распределить в виде однородного околосолнечного облака, эти частицы почти полностью воспрепятствуют распространению солнечного излучения, и Солнце превратится в «кажущуюся» инфракрасную звезду. В зависимости от условий, инфракрасное излучение может соответствовать излучению «черного тела» с температурой 400—1000° К. Система «развивающаяся звезда (с температурой 5000—8000° К) и ее протопланетное облако» будет представлять собой «истинную» инфракрасную звезду именно такого типа, который ищут астрономы.
А. Поведа предсказал, что звезды типа Т Тельца, возможно, являются очень яркими в инфракрасном диапазоне благодаря окружающим околозвездным допланетным облакам, переизлучающим инфракрасный свет и имеющим температуру порядка 500°К.
Мексиканский астроном Э. Мендос измерил яркость этих звезд в диапазоне волн от 5 мк до ультрафиолетовых и обнаружил, что соответственно предсказанию А. Поведы все они слишком ярки в инфракрасных лучах, чтобы это согласовывалось с их наблюдаемыми спектральными классами в оптическом диапазоне. Как подтвердил американский исследователь Ф. Лоу, почти вся энергия, например, звезды R Единорога излучается в инфракрасном диапазоне, причем это инфракрасное излучение не согласуется с ее спектром (приблизительно солнечного типа) в видимых лучах. Таким образом, наблюдения звезды R Единорога и других звезд типа Т Тельца, проведенные в далекой инфракрасной области, а также теоретические объяснения этих наблюдений предполагают, что огромное количество или даже большинство звезд типа Солнца могут иметь планетные системы.
Итак, поиск очень «холодных» звезд привел к открытию долгопериодических звезд, относящихся к типу Миры Кита, вероятно, самых «холодных» из известных до сих пор; плотных и крайне непрозрачных темных межзвездных туманностей Млечного Пути, служащих, возможно, «местом размножения» звезд; окружающих молодые горячие звезды «остаточных» околозвездных холодных облаков, которые, возможно, могут представлять собой планетные системы, находящиеся на раннем этапе своего развития.
Если подобная интерпретация верна, то большинство звезд типа Солнца должно иметь планетные системы, причем некоторые из них, очевидно, аналогичны нашей планетной системе.
Автор: Science.