Белые карлики. Будущее Вселенной

Сириус А тоже обречен стать космическим компактом, хотя по несколько иному сценарию, нежели Сириус В. Примерно через 700 млн лет он превратится в белый карлик с массой 0,6 массы Солнца. После того как это произойдет, обе звезды, как и раньше, будут обращаться вокруг своего барицентра, но с возросшим периодом — примерно 180 лет. Естественно, они будут охлаждаться и дальше — Сириус В быстрее, Сириус А с меньшей скоростью. Через 4 млрд лет, считая от нашей эпохи, температуры их оболочек сравняются на 6000 K. По цвету они не будут отличаться от нынешнего Солнца, чья атмосфера нагрета до такой же температуры. Затем оба белых карлика достигнут стадии кристаллизации своих недр — об этом процессе я уже рассказывал. И наконец, через 10 млрд лет Сириус А и Сириус В остынут до 3000 K, покраснеют, а позднее вообще перестанут излучать в оптическом диапазоне. Подобно Солнцу, где-то через 1 трлн лет оба они превратятся в черные карлики.

28. Первые звезды

Возникновение белых карликов сильно отстало по времени от эры появления первых звезд. Процессы звездообразования и формирования звездных скоплений во времена юности нашей Вселенной стали изучать совсем недавно. И это неслучайно. Еще четверть века назад известна была лишь горсточка галактик, возникших около 7 млрд лет назад (этот порог соответствует космологическому красному смещению, превышающему единицу). Некоторые ученые открыто сомневались, что столь древние звездные скопления существуют в значительных количествах.

Устранению этого заблуждения помог случай. В 1995 г. руководитель научных программ «Хаббла» Роберт Уильямс попросил у нескольких авторитетных астрономов совета, как лучше использовать ту долю наблюдательного времени, которой он мог распорядиться по своему усмотрению. Часы горячих споров ни к чему не привели — все участники встречи отчаянно боролись за собственные программы. И тогда кто-то предложил направить телескоп в любую точку небесной сферы и «просверлить в ней максимально глубокую дыру» (именно так).

Эта идея оказалась на редкость плодотворной. В рамках нового проекта HDF (The Hubble Deep Field) орбитальная обсерватория больше 10 суток наблюдала участок небесной сферы площадью в 5,25 квадратных угловых минут. В результате было обнаружено несколько тысяч сверхдалеких галактик, часть которых (с красным смещением порядка 6) возникла лишь спустя 1 млрд лет после Большого взрыва. Тут уж стало совершенно ясным, что процесс возникновения звезд и звездных скоплений шел полным ходом, когда Вселенная была в 20 раз моложе, чем сейчас. Дальнейшие наблюдения в рамках проектов HDF-South и Great Observatories Origins Deep Survey подтвердили эти выводы. Уже в январе 2011 г. астрономы из Нидерландов, США и Швейцарии сообщили о вероятной идентификации галактики с более чем десятикратным красным смещением, возникшей не позднее 480 млн лет после Большого взрыва. Можно надеяться, что уже в следующем десятилетии космические и наземные телескопы отловят звездный свет с двадцатикратным красным смещением, который ушел в космос, когда Вселенной было не больше 300 млн лет.

Отдельные звезды первого поколения, в отличие от древнейших галактик, пока не обнаружены. Это и понятно — их излучение приходит на Землю в виде чрезвычайно слабых потоков фотонов, отодвинутых красным смещением в дальнюю инфракрасную зону. Однако за несколько сотен миллионов лет от момента появления на свет эти звезды (их называют звездами населения III) настолько повлияли на состав межгалактического вещества, что есть надежда увидеть вызванные ими изменения в современные телескопы. С другой стороны, теоретики пока не очень хорошо разбираются в процессах, которые больше 13 млрд лет назад первыми запустили рождение звезд и звездных скоплений.

Звезды образуются из диффузной космической материи, сгустившейся под действием сил гравитации. В общих чертах этот механизм был понятен еще Ньютону, что следует из датированного 1692 г. письма, адресованного Ричарду Бентли. Поэтому Валентин Пильман — нобелевский лауреат из «Пикника на обочине» Стругацких — с полным основанием утверждал, что Ньютон был весьма проницательным человеком.

Естественно, современная наука сильно обогатила ньютоновское объяснение. В начале прошлого века британский астрофизик Джеймс Джинс доказал, что газовое облако коллапсирует лишь в том случае, если его масса превышает определенный предел, называемый массой Джинса. Когда газ стягивается к центру облака, его давление возрастает и начинает препятствовать сжатию. Если давление растет недостаточно быстро, облако продолжает коллапсировать и увеличивает плотность вещества в центральной зоне. Поскольку давление пропорционально температуре, а темп гравитационного сжатия растет вместе с массой, газовое облако коллапсирует тем легче, чем оно тяжелее и холоднее.