Чудеса и катастрофы Вселенной

Эволюция звезд в тесной двойной системе (ТДС) сильно отличается от эволюции одиночной звезды. В процессе эволюции ТДС происходит (возможно, неоднократное) перетекание вещества от одного компонента к другому, что может качественно изменить их эволюционный статус. Примером этого служит Алголь, известная двойная звезда в созвездии Персея (парадокс Алгопя). Образование большинства двойных рентгеновских источников, двойных и миллисекундных радиопульсаров, пар черная дыра + пульсар было бы невозможно без обмена веществом, так как при взрыве более массивной (и быстрее эволюционирующей) звезды система распалась бы.

Как астрономы добывают знания о сверхдальних объектах?

Сотрудники отдела Релятивистской астрофизики Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга разработали модель эволюции ТДС. В компьютере «рождаются» двойные звезды, которые затем живут pi видоизменяются согласно заданным законам.

Реально существует множество различных типов двойных систем, и при моделировании можно следить за системами всех этих типов. Рассматривается промежуток времени от 0 до 10 млн лет, а за такой период не все типы двойных систем успевают сформироваться. Но при этом трудно рассчитывать на появление редких, экзотических источников, а если бы они и появились в расчетах, то результат был бы неустойчив из-за своей малой статистической значимости (вспомните бросание монетки).

Если система состоит из черной дыры и сверхгиганта, не заполняющего свою полость Роша (т. е. если его вещество не перетекает в быстром темпе на черную дыру), то мы будем называть такую систему источником типа Cyg X-1 в Лебеде — наиболее известного представителя этого типа, являющегося одним из лучших кандидатов в черные дыры, наравне с рентгеновскими новыми. Аккреция в такой системе идет из звездного ветра, и рентгеновская светимость может достигать значительной величины, но не слишком близкой к критической.

Если на компактный объект падает больше вещества, чем он может «проглотить», то из-за давления излучения часть падающего газа будет отбрасываться обратно. Сверхаккрецирующие черные дыры могут иметь наблюдательные проявления в виде струй (джетов), а в центре Галактики как раз наблюдаются кандидаты в черные дыры, обладающие струйными истечениями вещества. Также можно рассмотреть системы, состоящие из черной дыры и звезды главной последовательности (ЧД + ГП).

В первые несколько миллионов лет «прародители» нейтронных звезд еще не успели проэволюционировать. Время жизни некоторых систем может быть невелико, и такие источники быстро вымирают. Таким образом, наши предки миллионы лет назад имели куда большие шансы обнаружить черные дыры в центральной области Галактики. К счастью (или к сожалению?), они предоставили это нам. Сейчас может быть всего несколько систем такого типа. Согласно расчетам, на 7 млн лет существует всего несколько таких систем.

Ученым удалось сравнить предсказания модели с наблюдениями. Наиболее ценные данные о рентгеновских источниках в центре Галактики дали наблюдения со спутника «Гранат». У кандидатов в черные дыры, источников 1Е 1740.7-2942 («Великий Аннигилятор») и GRS 1758-258, в радиодиапазоне наблюдаются джеты. На временном масштабе порядка месяцев поток жесткого рентгеновского излучения от этих объектов изменяется в десятки раз.

ТАК ЧТО ЖЕ ПРОИСХОДИТ В ЦЕНТРЕ ГАЛАКТИКИ?

Основной вывод таков: наблюдаемое количество и пространственное распределение рентгеновских источников в центральной области Галактики не противоречат гипотезе о вспышке звездообразования, происшедшей около 7 млн лет назад.

В дальнейшем было бы интересно проследить эволюцию некоторых других типов объектов, особенно одиночных черных дыр и нейтронных звезд, аккрецирующих вещество межзвездной среды. Такие объекты могут наблюдаться на расстоянии центра Галактики современными спутниками лишь при очень малой скорости релятивистского объекта относительно межзвездной среды (порядка 10 км/с), что маловероятно. Однако одиночные нейтронные звезды могут быть периодическими источниками с большей светимостью в случае накопления вещества на магнитосфере.

Моделирование эволюции тесных двойных систем дает возможность не только оценки изменения количества рентгеновских источников в галактиках с течением времени и суммарной рентгеновской светимости галактик, но и позволяет рассмотреть более локальные события, такие как вспышки звездообразования. Особое место также занимают галактики со вспышкой звездообразования в ядерной области. Сейчас популярна гипотеза, что на протяжении миллиардов лет эти галактики испытывают короткие вспышки бурного звездообразования в своих центральных областях.

Итак, по всей видимости, несколько миллионов лет назад в центре нашей Галактики произошла мощная вспышка звездообразования, результатом которой являются, в частности, наблюдаемые в этой области рентгеновские источники.

Аномальная звезда