Возможно, это очень редкий этап, редкий эпизод в жизни скопления, потому что в других мы чёрных дыр не находим. Но, во всяком случае, в этих двух, скорее всего, они есть. Причём, это не рядовые чёрные дыры: их масса в тысячи раз больше, чем масса нашего Солнца. Это сверхмассивные чёрные дыры, рядом с ними должны наблюдаться удивительные процессы.
Но оказалось, что у большинства шаровых скоплений эволюция, дойдя до определённого этапа, как бы начинает прокручивать плёнку назад. Ядро скопления, достигнув определённой критической плотности, вдруг начинает вновь расширяться и редеть. В чём дело, разве могут звёзды отталкиваться друг от друга, ведь работает только притяжение. Оказывается, могут, и довольно эффективно. Дело в том, что при близком пролёте двух звёзд они могут образовать двойную систему. Приливные силы заставляют звёзды связываться друг с другом и образовывать очень плотные двойные системы. А когда мимо такой двойной звезды пролетает третья звезда, между ними происходит активное взаимодействие. Третье светило, пролетая мимо двух звёзд, объединённых в систему, получает большую скорость и «выстреливается», как из рогатки, покидая место встречи с удвоенной, иногда - с утроенной скоростью. Порой происходят обмены: когда к системе из двух лёгких звёзд подлетает более массивная звезда, двойная система может «поменять партнёра». Она выбрасывает из своего состава лёгкую звезду, а на её место захватывает более тяжёлую. Естественно, лёгкая звезда получает большую скорость, используя ту энергию, которая принесла с собой подлетевшая тяжёлая звезда. Таким образом, в центре шарового скопления возникает своеобразный источник энергии. Звёзды, пролетая через плотное ядро, вылетают оттуда с большими скоростями. И этот источник энергии заставляет расширяться ядро, то есть, коллапс сменяется расширением. Похоже, что такая судьба ожидает большинство шаровых скоплений; быть может, через этот этап эволюции уже прошли многие скопления…
А.Р. Но он может быть и повторяющимся. Такие циклы сжатия и расширения. По крайней мере, расчёты это дают.
А.Г. Пульсация такая, да?
В.С. Это интересный вопрос. Скажу два слова о расчётах, потому что здесь в последние годы произошёл большой прогресс. Ещё недавно исследовать динамику миллиона взаимодействующих тел было невозможно, наши компьютеры не позволяли это делать. Буквально в конце 1990-х годов астрономы Токийского университета создали специальный компьютер, который не умеет почти ничего: на нём нельзя играть в электронные игры, скажем, в шахматы. Он умеет только изучать взаимодействия звёзд друг с другом. Но это он делает с колоссальной скоростью и с высокой эффективностью. Это специализированная машина, на ней можно смоделировать миллиарднолетнюю эволюцию скопления из миллиона звёзд, причём, не идеализируя их как математические точки, а приписав им размер, массу, вращение, и посмотрев, как они физически общаются друг с другом, обмениваются массой, объединяются в двойные системы. Чрезвычайно интересно наблюдать, как этот компьютер прокручивает перед нами жизнь звёздного скопления, упаковав в несколько часов расчётного времени миллиарды лет от рождения до полного развала этой системы. И вот как раз в этих расчётах проявляется нестабильность ядра. Ядро шарового скопления может сжаться, потом расшириться, затем опять сжаться. И так происходит несколько раз, может быть, даже десятки раз в его жизни. Таким образом, мы его видим то похожим на молодое скопление, то состарившимся, то, через несколько миллиардов лет, опять как бы омолодившимися. В этом смысле возраст скопления трудно понять, трудно измерить.
А.Г. Есть гипотезы возникновения шаровых звёздных скоплений?
В.С. О, к сожалению, их много.
А.Г. Но вы каких придерживаетесь?
В.С. Мы пытаемся понять, какие из них более соответствуют действительности. Дело в том, что на самом раннем этапе эволюции Вселенная была чрезвычайно однородна. Это не гипотеза. Это абсолютно надёжный факт, который следует из наблюдения реликтового излучения, а оно приходит к нам с колоссального расстояния, а значит, с огромным запаздыванием во времени. При красных смещениях около тысячи, то есть, скоростях удаления от нас, очень близких к скорости света, Вселенная была чрезвычайно однородна. Сегодня она очень неоднородна. Всё вещество Вселенной разделено на галактики, скопления галактик, внутри себя галактики разделены на звёзды, и так далее. Как произошло это деление вещества на отдельные фрагменты - до сих пор загадка. Теория показывает, что первыми должны были рождаться объекты, чрезвычайно похожие на шаровые скопления. Именно в этом и состоит одна из гипотез их происхождения. Она утверждает, что первый этап деления космического вещества, разбиения его на части, привёл к рождению объектов, похожих на шаровые скопления. Затем они, как изюминки в тесте, рассеялись в довольно однородном веществе, которое продолжало дробиться на всё более и более крупные фрагменты. И как хозяйка делает булочки из теста с изюмом, так же природа делала из вещества Вселенной галактики, в состав которых уже входили «изюминки» - звёздные скопления. Казалось бы, чем больше получилась булочка, тем больше изюминок должно в неё попасть. Чем больше галактика, тем больше должно быть в ней шаровых скоплений. Если это подтвердится, то гипотеза исходного рождения шаровых скоплений получит право на жизнь.
А.Р. Не исключено, что это действительно так. В гигантских эллиптических галактиках - десятки тысяч шаровых скоплений.
В.С. Но есть галактики, почти полностью лишённые шаровых скоплений, и в этом заключена большая проблема: куда делись шаровые скопления, которые должны были быть исходно в этих системах? Исследуя этот вопрос, мы выяснили, что шаровые скопления гибнут, сегодня мы об этом уже говорили, гибнут по разным причинам. Причём, гибнут с разной скоростью в зависимости оттого, в какую галактику они попали. Некоторые галактики, например, эллиптические, лишены плотного диска, поэтому они довольно благополучны в смысле продолжительности жизни шаровых скоплений, которым уготована длительная жизнь, поскольку мало причин для их разрушения. А галактики вроде нашей - с плотным диском, населённым массивными газовыми облаками, - не лучшее место для жизни шаровых скоплений. В такой галактике скопление довольно быстро гибнет: пролетая мимо массивных облаков газа или проходя сквозь плотный диск галактики, скопление испытывает мощный приливный удар и теряет свои звёзды.
Иногда случаются столкновения звёздных скоплений друг с другом. Представьте себе: два шара по миллиону звёзд в каждом, встречаясь со скоростью 300-400 километров в секунду, сталкиваются. Как вы думаете, что при этом происходит?
А.Р. Ничего! Они просто не чувствуют друг друга.
В.С. Да, звёздные скопления - это «видимое ничто». Они пролетают друг сквозь друга, практически не замечая этого. Как раз такие столкновения не приводят к их разрушению. Но всё-таки время от времени звёзды внутри скоплений сталкиваются друг с другом, и это мы тоже исследуем в своей работе. В окрестностях Солнца звёзды очень редко сближаются друг с другом, и нашему Солнцу в этом смысле ничего не грозит. Но в недрах шаровых скоплений, где расстояния между звёздами в сотни раз меньше - там столкновение звёзд довольно обычное дело, и астрономы пытаются это наблюдать.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86
Но оказалось, что у большинства шаровых скоплений эволюция, дойдя до определённого этапа, как бы начинает прокручивать плёнку назад. Ядро скопления, достигнув определённой критической плотности, вдруг начинает вновь расширяться и редеть. В чём дело, разве могут звёзды отталкиваться друг от друга, ведь работает только притяжение. Оказывается, могут, и довольно эффективно. Дело в том, что при близком пролёте двух звёзд они могут образовать двойную систему. Приливные силы заставляют звёзды связываться друг с другом и образовывать очень плотные двойные системы. А когда мимо такой двойной звезды пролетает третья звезда, между ними происходит активное взаимодействие. Третье светило, пролетая мимо двух звёзд, объединённых в систему, получает большую скорость и «выстреливается», как из рогатки, покидая место встречи с удвоенной, иногда - с утроенной скоростью. Порой происходят обмены: когда к системе из двух лёгких звёзд подлетает более массивная звезда, двойная система может «поменять партнёра». Она выбрасывает из своего состава лёгкую звезду, а на её место захватывает более тяжёлую. Естественно, лёгкая звезда получает большую скорость, используя ту энергию, которая принесла с собой подлетевшая тяжёлая звезда. Таким образом, в центре шарового скопления возникает своеобразный источник энергии. Звёзды, пролетая через плотное ядро, вылетают оттуда с большими скоростями. И этот источник энергии заставляет расширяться ядро, то есть, коллапс сменяется расширением. Похоже, что такая судьба ожидает большинство шаровых скоплений; быть может, через этот этап эволюции уже прошли многие скопления…
А.Р. Но он может быть и повторяющимся. Такие циклы сжатия и расширения. По крайней мере, расчёты это дают.
А.Г. Пульсация такая, да?
В.С. Это интересный вопрос. Скажу два слова о расчётах, потому что здесь в последние годы произошёл большой прогресс. Ещё недавно исследовать динамику миллиона взаимодействующих тел было невозможно, наши компьютеры не позволяли это делать. Буквально в конце 1990-х годов астрономы Токийского университета создали специальный компьютер, который не умеет почти ничего: на нём нельзя играть в электронные игры, скажем, в шахматы. Он умеет только изучать взаимодействия звёзд друг с другом. Но это он делает с колоссальной скоростью и с высокой эффективностью. Это специализированная машина, на ней можно смоделировать миллиарднолетнюю эволюцию скопления из миллиона звёзд, причём, не идеализируя их как математические точки, а приписав им размер, массу, вращение, и посмотрев, как они физически общаются друг с другом, обмениваются массой, объединяются в двойные системы. Чрезвычайно интересно наблюдать, как этот компьютер прокручивает перед нами жизнь звёздного скопления, упаковав в несколько часов расчётного времени миллиарды лет от рождения до полного развала этой системы. И вот как раз в этих расчётах проявляется нестабильность ядра. Ядро шарового скопления может сжаться, потом расшириться, затем опять сжаться. И так происходит несколько раз, может быть, даже десятки раз в его жизни. Таким образом, мы его видим то похожим на молодое скопление, то состарившимся, то, через несколько миллиардов лет, опять как бы омолодившимися. В этом смысле возраст скопления трудно понять, трудно измерить.
А.Г. Есть гипотезы возникновения шаровых звёздных скоплений?
В.С. О, к сожалению, их много.
А.Г. Но вы каких придерживаетесь?
В.С. Мы пытаемся понять, какие из них более соответствуют действительности. Дело в том, что на самом раннем этапе эволюции Вселенная была чрезвычайно однородна. Это не гипотеза. Это абсолютно надёжный факт, который следует из наблюдения реликтового излучения, а оно приходит к нам с колоссального расстояния, а значит, с огромным запаздыванием во времени. При красных смещениях около тысячи, то есть, скоростях удаления от нас, очень близких к скорости света, Вселенная была чрезвычайно однородна. Сегодня она очень неоднородна. Всё вещество Вселенной разделено на галактики, скопления галактик, внутри себя галактики разделены на звёзды, и так далее. Как произошло это деление вещества на отдельные фрагменты - до сих пор загадка. Теория показывает, что первыми должны были рождаться объекты, чрезвычайно похожие на шаровые скопления. Именно в этом и состоит одна из гипотез их происхождения. Она утверждает, что первый этап деления космического вещества, разбиения его на части, привёл к рождению объектов, похожих на шаровые скопления. Затем они, как изюминки в тесте, рассеялись в довольно однородном веществе, которое продолжало дробиться на всё более и более крупные фрагменты. И как хозяйка делает булочки из теста с изюмом, так же природа делала из вещества Вселенной галактики, в состав которых уже входили «изюминки» - звёздные скопления. Казалось бы, чем больше получилась булочка, тем больше изюминок должно в неё попасть. Чем больше галактика, тем больше должно быть в ней шаровых скоплений. Если это подтвердится, то гипотеза исходного рождения шаровых скоплений получит право на жизнь.
А.Р. Не исключено, что это действительно так. В гигантских эллиптических галактиках - десятки тысяч шаровых скоплений.
В.С. Но есть галактики, почти полностью лишённые шаровых скоплений, и в этом заключена большая проблема: куда делись шаровые скопления, которые должны были быть исходно в этих системах? Исследуя этот вопрос, мы выяснили, что шаровые скопления гибнут, сегодня мы об этом уже говорили, гибнут по разным причинам. Причём, гибнут с разной скоростью в зависимости оттого, в какую галактику они попали. Некоторые галактики, например, эллиптические, лишены плотного диска, поэтому они довольно благополучны в смысле продолжительности жизни шаровых скоплений, которым уготована длительная жизнь, поскольку мало причин для их разрушения. А галактики вроде нашей - с плотным диском, населённым массивными газовыми облаками, - не лучшее место для жизни шаровых скоплений. В такой галактике скопление довольно быстро гибнет: пролетая мимо массивных облаков газа или проходя сквозь плотный диск галактики, скопление испытывает мощный приливный удар и теряет свои звёзды.
Иногда случаются столкновения звёздных скоплений друг с другом. Представьте себе: два шара по миллиону звёзд в каждом, встречаясь со скоростью 300-400 километров в секунду, сталкиваются. Как вы думаете, что при этом происходит?
А.Р. Ничего! Они просто не чувствуют друг друга.
В.С. Да, звёздные скопления - это «видимое ничто». Они пролетают друг сквозь друга, практически не замечая этого. Как раз такие столкновения не приводят к их разрушению. Но всё-таки время от времени звёзды внутри скоплений сталкиваются друг с другом, и это мы тоже исследуем в своей работе. В окрестностях Солнца звёзды очень редко сближаются друг с другом, и нашему Солнцу в этом смысле ничего не грозит. Но в недрах шаровых скоплений, где расстояния между звёздами в сотни раз меньше - там столкновение звёзд довольно обычное дело, и астрономы пытаются это наблюдать.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86