Алексей Левин «Белые карлики. Будущее Вселенной» - рецензия П. Можейко
«Каждый атом твоего тела произошел от взорвавшейся звезды». (Лоуренс Краусс)
НАЗВАНИЕ: Белые карлики. Будущее Вселенной
АВТОР: Алексей Левин
ОРИГИНАЛЬНОЕ НАЗВАНИЕ: ---
ISBN: 978-5-00139-287-3
ГОД ИЗДАНИЯ: 2021
ИЗДАТЕЛЬСТВО: «Альпина нон-фикшн»
СЕРИЯ: ---
КОГДА МНОЙ ПРОЧИТАНО: Сентябрь 2024
ИСТОЧНИК: Оригинальная книга
О КНИГЕДля тех, кто далек от астрономии, название этой книги может показаться странным. Я сам видел, как в офисе округлялись глаза у тех, кто издалека видел большие буквы «б.е.л.ы.е к.а.р.л.и.к.и» на белом же фоне обложки у меня на столе. Казалось бы, зачем я увлекся этой, мягко говоря, узкой и странной антропологической темой. Грех начинать со смешного, но не самое удачное название определенного типа звезд однажды сыграло злую шутку и с самими учеными:
«Коль скоро зашел разговор об иронии, нельзя не вспомнить историю из разряда «нарочно не придумаешь». В 1968 г. исполнительный комитет Международного астрономического союза попросил Виллема Люйтена организовать симпозиум по белым карликам. Зная, что деньги никогда не бывают лишними, Люйтен запросил у Национального научного фонда США грант для финансирования этой встречи. Через несколько недель он получил официальный запрос от генерального хирурга США, который хотел узнать, будут ли там обсуждаться или демонстрироваться эксперименты на людях. В письме также особо сообщалось, что закон запрещает выделять деньги из федеральной казны на организацию расово сегрегированных конференций. Впору процитировать Ильфа и Петрова: «Все рассказанное — не выдумки. Выдумать можно было бы и посмешнее». В общем, бюрократия есть бюрократия. Впрочем, вмешательство известного педиатра и эпидемиолога Уильяма Стюарта, который занимал тогда пост генерального хирурга, ничему не повредило. Симпозиум состоялся в шотландском Сент-Эндрюсском университете 11–13 августа 1970 г. Он собрал элитный состав участников, и прочитанные там доклады были опубликованы. Но эта забавная история осталась в анналах астрономии».
Конечно, в этой книге не идет речь об европеоидах невысокого роста. Белые карлики – это звезды на определенном этапе своего жизненного цикла, которые светятся не благодаря термоядерным реакциям в своем нутре, а накопленной тепловой энергии. Белые карлики интересны тем, что они весьма необычны, обладают рядом уникальных свойств и олицетворяют собой небанальную банальность в нашей галактике.
«Белые карлики чрезвычайно многочисленны. Более того, за ними будущее. Согласно данным звездной статистики, свыше 90 % всех когда-либо загоревшихся звезд либо уже превратились в белые карлики, либо станут ими спустя миллионы или миллиарды лет. <…> К тому же белым карликом в будущем (по счастью, весьма отдаленном) станет и наше собственное Солнце, чья судьба нам отнюдь не безразлична».
Кстати, следует уточнить, что Солнце в конце концов из белого карлика превратится в черный.
«Сжаться в нейтронную звезду или черную дыру оно не сможет — не хватит массы. Поэтому Солнце даст начало типичному углеродно-кислородному белому карлику с массой чуть больше половины (точнее, 54 %) нынешней массы нашего светила. Где-то через 1 трлн лет он остынет до десятков кельвинов, практически перестанет излучать тепло и превратится в черный карлик».
Вот видео-визуализация трансформации Солнца:
https://www.youtube.com/watch?v=hYsJhjEOtjk
Рассматривая очередную научно-популярную книгу по астрономии, я невольно задумываюсь о том, почему большинство любителей твердой научной фантастики их не читают. Нередко такие читатели упорно ищут в фантастике хорошо прописанные уникальные миры, а потом жалуются на автора, что там у него «не вяжется», и тут «неправда». А ведь чем черные дыры, газовые гиганты или вот, белые карлики, хуже таких фантастических миров? Да и все тут настолько логично написано и настолько проверено, насколько позволяет уровень современной науки. А книги о реальных космических полетах, такие как «Аполлон-8. Захватывающая история первого полета к Луне» Джеффри Клугера ни в чем не уступают остросюжетной космической авантюрной фантастике. Весь этот абзац, это намёк для тех, кто любит фантастику и науку также, как и я.
Но вернемся к белым карликам. Эта книга - монография кандидата философских наук, историка науки и научного журналиста Алексея Ефимовича Левина. Вы можете его знать, как научного обозревателя журнала «Популярная механика» и одного из авторов портала «Элементы». Своей задачей он считает подробно, но доступно описать вынесенное в заголовок семейство звезд.
Книга включает 33 главы в трех частях. Самая объемная из них занимает 29 глав. Первая часть называется «Все о белых карликах» и ее название говорит само за себя. Начинает автор издалека, со становления астрономии, как серьезной науки, прослеживая ее историю от Коперника до наших дней. Далее Алексей Левин дает базовые знания о звездах и переходит к открытию первого белого карлика (а точнее первых трех, которые именуются «классическими»). Затем следует история поиска других карликов. Блок глав посвящен астрофизике этих звезд, тут же затронуты их спектры, пульсации, магнитные свойства, косвенно обсуждается тема физики элементарных частиц. Следующий блок глав рассказывает о мучительных поисках теории, которая смогла бы достойно отразить природу этих необычных звезд. Далее читателя ждет прикладное применение изучения белых карликов, например, для определения возраста Вселенной или понимания процессов рождения Сверхновых. Также тут рассмотрена необычная кристаллизация белых карликов и их ближайшие родственники: бурые карлики. Следом идет механика двойных звездных системы, рассматриваются различные сценарии их взаимодействия в паре. Отсюда рукой подать до темы гравитационных волн, рождаемых такими парами. Подробно расписан процесс «взросления», «старения» и «увядания» нашего Солнца.
Вторая часть «Как белые карлики помогли космологии» немного отходит от основной темы, акцентируя свое внимание на том влиянии, которое они оказали на науку. Здесь в двух главах Алексей Левин рассказывает о темной энергии и показывает несколько экзотических моделей Вселенной, созданных математиками (казнеровский эллипсоид, осциллирующие миры, мизнеровская мешалка).
Третья часть «Астрофизика после белых карликов, или радиоастрономия шестидесятников» еще дальше уходит от белых карликов, и также всего в двух главах рассказывает о развитии радиоастрономии и об открытии квазаров и пульсаров, в заключении знакомя читателя с поисками реликтового излучения.
Следует предупредить, что книга Алексея Левина бесспорно познавательна и увлекательна, но требует подготовленного читателя. Как минимум надо будет вспомнить школьный курс астрономии и физики, почитать научпоп о физике элементарных частиц и квантовой физике. Проблемой издания является то, что здесь нет никаких схем и иллюстраций, и в некоторых местах очевидно, что дотошное описание, например, пары звезд, пятен Роша и точек Лагранжа могла бы заменить всего одна иллюстрация. Книга явно не для начинающих любителей астрономии, а как минимум для «продолжающих». С другой стороны, не бойтесь пропускать непонятные моменты. Главы здесь короткие, и уже следующая может вас увлечь и быть полностью понятной. Например, жизнь и смерть Солнца из 25-й главы понять проще, чем «углеродную проблему» из физики звезд в 15-й главе. Эта неравномерная сложность и не совсем последовательный рассказ - еще один из немногочисленных минусов этой книги. Также, немного странными выглядят последние две части (4 главы), которые плохо вяжутся с основной темой (об этом говорит и сам автор в предисловии) они как будто насильно «для веса» добавлены в издание. Конечно, там интересная информация, но ощущение инородности неизбежно.
Книга Алексея Левина безусловно расширит ваше понимание мира, в котором мы живем, и дополнит его знаниями о той форме звезд, включая и наше Солнце, котораяые станет самой распространенной в далеком будущем. Можно ли сказать, что эта книга обязательна к прочтению? Нет. Но если вы ищите необычные миры не только в фантастике, то она вас порадует.
Мне кажется, что чтение о далеких процессах вселенского масштаба, о столкновении галактик, смерти и рождении звезд, реликтовом излучении дает возможность ненадолго уйти от мирской мелочности, от безумства, которое творят порой люди на своей маленькой, неповторимой, хрупкой планете, почувствовать себя частью чего-то большего и как будто вечного. А не это ли нам сейчас так необходимо? Буду рад, если вы разделяете мое мнение.
А теперь давайте подробнее о белых карликах и самом интересном о них!
Какой самый известный и ближайший к нам белый карлик?
«Масса Сириуса В — 1,018 массы Солнца (что много для белого карлика), радиус — 8,4 % солнечного радиуса (5840 км). Столь точные значения были получены благодаря информации «Хаббла», хотя свой вклад внесли и другие космические обсерватории. Ускорение свободного падения на его поверхности без малого в 5000 раз больше земного — 4680 км/с2. Поэтому кидать предметы с наклонной башни (как в экспериментах, которые без каких-либо оснований приписывают Галилею) там бы не получилось. Хотя водородная атмосфера Сириуса В нагрета до 25 200 K, его светимость равна 5,6 % солнечной — естественно, в силу сравнительно малой площади поверхности».
Какова температура «поджога» звезды?
«Все звезды загораются одинаково, но кончают жизнь по-разному. Рождение звезды происходит в результате гравитационного стягивания чисто газового (как это было в юной Вселенной) или газопылевого (в следующие космические эпохи) облака и последующего поджога термоядерного горения водорода в его центральной зоне. Минимальная температура, необходимая для воспламенения водорода, составляет около 3 млн градусов. Согласно модельным вычислениям, для достижения этого порога масса протозвезды должна превысить 0,075 массы Солнца. Максимальные массы новорожденных звезд исчисляются сотнями солнечных, но, согласно некоторым астрофизическим моделям, на заре мироздания они могли достигать и 1 млн».
Какова плотность белых карликов?
«В финале своего существования звезды претерпевают различные превращения. Иногда они взрываются без остатка, а иногда дают начало объектам иной природы, которые принято называть компактными. Это белые карлики, нейтронные звезды и черные дыры. Первые в среднем в 2 млн раз плотнее Солнца, вторые — где-то в 300 трлн раз. О плотности черных дыр говорить не приходится, поскольку они вообще не содержат вещества даже в самых экзотических формах и представляют собой сгустки поля тяготения, которое (по крайней мере, без учета квантовых эффектов) достигает бесконечных значений. Поэтому белые карлики — самые «рыхлые» из космических компактов, так сказать субкомпакты».
Как образуются белые карлики?
«По происхождению белые карлики — тлеющие, но все еще весьма горячие остатки не особенно массивных нормальных звезд, успевших сжечь свое термоядерное топливо и потому обреченных на постепенное затухание. Самые легкие звезды перерабатывают водород в гелий и на этом останавливаются, а светила потяжелее в конце жизни производят на свет более тяжелые элементы. Если начальная масса звезды не больше шести-восьми солнечных масс, то в ее ядре после гелия образуются лишь углерод и кислород. Звезды потяжелее (до 10–11 солнечных масс), как считается, дополнительно вырабатывают неон и магний. Затем основной термоядерный синтез прекращается, и звезда вступает в последнюю стадию своей активной жизни. На этом этапе она дожигает оставшееся ядерное топливо и в процессе катаклизмических раздуваний и сжатий сбрасывает внешние слои. В конце концов от нее остается углеродно-кислородное ядро (возможно, с небольшим включением более тяжелых элементов), окруженное горячей газовой оболочкой. Это и есть типичный белый карлик. Существуют также белые карлики с чисто гелиевыми ядрами — это остатки самых легких звезд. Все сказанное справедливо только для звезд, не входящих в тесные пары — о них разговор особый. <…> Время, за которое белый карлик охладится до температуры окружающего пространства (точнее, до температуры реликтового излучения), измеряется — самое меньшее — сотнями миллиардов лет».
Главный инструмент изучения белых карликов:
«Спектрограммы белых карликов (как и любых звезд) обретают смысл в контексте теоретических моделей звездной эволюции и динамики звездных атмосфер. Они содержат информацию, позволяющую вычислить эффективную температуру белого карлика, его радиус, массу, химический состав атмосферы и силу тяготения на поверхности. Вряд ли стоит уточнять, что вот уже более полувека такие вычисления производятся с помощью компьютерных программ, которые постоянно усложняются и совершенствуются.
Информационный потенциал спектрального анализа нетрудно объяснить. Форма спектра звезды прежде всего определяется эффективной температурой ее поверхности. Чем горячее звезда, тем сильнее ее излучение сдвинуто в область коротких длин волн (или, что то же самое, высоких частот). Спектр содержит темные линии, которые свидетельствуют о том, что на определенных частотах излучение поглощается атомами, присутствующими в звездной атмосфере. Форма профилей этих линий у белых карликов зависит (среди прочего) от тяготения на поверхности звезды, которое замедляет течение времени и тем самым уменьшает частоту испускаемых фотонов — это так называемый эффект гравитационного красного смещения. Поскольку тяготение определяется массой карлика, промеры ширины этих линий дают возможность ее вычислить. И наконец, поскольку электронные оболочки атомов поглощают электромагнитные волны лишь на определенных частотах, надежно установленных лабораторными измерениями, анализ спектрограмм позволяет судить и о химическом составе звездной атмосферы».
Как светят звезды?
«Начать придется с Артура Эддингтона. Дело в том, что именно он построил теоретические модели звездных структур, которые подвели науку к проблеме космического нуклеосинтеза (или, что то же самое, нуклеогенеза). Его великая книга о внутреннем строении звезд вышла в свет в 1926 г. В ней, в частности, сказано, что центр Солнца нагрет до 40 млн K. К этой оценке Эддингтон пришел на основании газовых законов, общих принципов термодинамики, теории излучения и теории тяготения. Ядерная физика существовала тогда лишь как экспериментальная наука, и своей теории у нее еще не было. Сейчас понятно, что оценка Эддингтона сильно завышена (правильный ответ — 15 млн K), но порядок величины он определил верно. Немедленно возник вопрос, какое топливо обеспечивает такую температуру. В принципе, ответ Эддингтону был известен — трансформация водорода в гелий. В 1919 г. эту гипотезу высказал французский физик Жан Батист Перрен, и она отнюдь не была чисто умозрительной. К этому времени сотрудник Кавендишской лаборатории Фрэнсис Астон изобрел масс-спектрограф и с его помощью весьма точно определил, что масса альфа-частицы (а это и есть ядро гелия) меньше массы четырех протонов (ядер водорода). Поэтому, если объединить четыре ядра водорода в одно ядро гелия, появится излишек энергии. Пользуясь результатами Астона, Эддингтон с помощью формулы Эйнштейна вычислил, что за одну секунду в недрах Солнца в гелий превращается 400 млн тонн водорода».
Забавное о синтезе элементов в звездах:
«Информация для любителей исторических парадоксов. Релятивистская формула E = mc2 и концепция энергии связи естественным образом объясняют, почему масса ядра отличается от суммы масс его компонент. Однако мало кто знает, что впервые сходную идею высказал французский химик Жан де Мариньяк, подошедший к гипотезе, что устойчивость составной частицы объясняется потерей массы при ее образовании из более простых компонент, причем сделал он это в 1861 г., за 18 лет до рождения Альберта Эйнштейна. Приходится признать, что наши предки отнюдь не отличались недостатком серого вещества».
Белые карлики помогли определить возраст галактики:
«Коль скоро белый карлик не может поддерживать реакции термоядерного синтеза, он светит за счет накопленной энергии, и его температура медленно уменьшается. Скорость такого охлаждения можно вычислить, и на основании этих данных определить время, потребное для снижения температуры поверхности от первоначальной температуры (100 000–150 000 K) до наблюдаемой. Поскольку нас интересует возраст Галактики, следует искать самые долгоживущие, а потому и самые холодные белые карлики.
Современные оптические телескопы позволяют обнаружить карлики с температурой поверхности менее 4000 K, светимость которых в 30 000 раз меньше солнечной. Пока что таковые не найдены — либо их нет вообще, либо очень мало. Следовательно, наша Галактика не может быть старше 15 млрд лет, иначе такие звезды присутствовали бы в заметных количествах. Это верхняя граница возраста Галактики — а что можно сказать о нижней?
Самым холодным из известных белых карликов с предполагаемой температурой около 3000 K считают компаньон радиопульсара PSR J222–0137, о котором в 2014 г. сообщили американские астрономы, возглавляемые профессором Висконсинского университета Дэвидом Капланом. Пульсар (быстро вращающаяся намагниченная нейтронная звезда с массой 1,2 массы Солнца) был обнаружен с помощью радиотелескопов, а наличие гравитационно связанного с ним белого карлика с массой в 1,05 солнечной удалось установить с помощью детального анализа радиоизлучения пульсара. Хотя дистанция до этой двойной системы не превышает 900 световых лет (это одна из ближайших к Солнцу нейтронных звезд), белый карлик не удалось разглядеть даже на десятиметровом гавайском телескопе имени Кека. Возраст этого сверххолодного карлика, чей оптический спектр пока не известен, предположительно составляет 11,5–12 млрд лет. К этому еще нужно добавить возраст звезды-предшественницы, который, конечно, зависит от ее начальной — и неизвестной нам! — массы. Если она при рождении тянула на пять — шесть солнечных масс, то до превращения в белый карлик сжигала водород и гелий не менее ста миллионов лет. Отсюда следует, что Млечный Путь никак не моложе 11,5 млрд лет, но, скорее всего, несколько старше. Поэтому окончательная оценка времени жизни нашей Галактики, полученная на основе наблюдения белых карликов — это 11,5–15 млрд лет».
Определение возраста по скоплениям звезд:
«Такая датировка весьма сложна технически, но идея ее проста. Все звезды скопления (от сверхмассивных до самых легких) образуются из одного и того же газового облака и потому появляются на свет практически одновременно. С течением времени они сжигают свои запасы водорода — звезды больших масс раньше, маломассивные позже. После этого звезда покидает главную последовательность и претерпевает серию превращений, которые завершаются либо гравитационным коллапсом (за которым следует формирование нейтронной звезды или черной дыры), либо возникновением белого карлика. Поэтому изучение состава шарового скопления позволяет достаточно точно определить его возраст. Для надежной статистики число изученных скоплений должно быть порядка нескольких десятков».
Что говорят белые карлики о возрасте нашей галактики?
«В 2018 г. появилось сообщение, что в нашей Галактике обнаружен крошечный (0,14 массы Солнца) красный карлик 2MASS J18082002−5104378 B, удаленный от нас на 1950 световых лет. Его предполагаемый возраст составляет 13,53 млрд лет. Если эта оценка верна (а она вполне может оказаться завышенной), то возраст нашей Галактики лишь незначительно уступает возрасту Вселенной».
Про взрывающиеся звездные пары:
«Превращения могут завершиться разными путями. Часть выброшенной материи выйдет на орбиты, целиком окружающие звездную пару, и образует плоское вращающееся кольцо, которое называется диском экскреции (позднелатинское слово excrētiō переводится как «выделение»; отсюда же, простите, экскременты). В особых обстоятельствах звездная пара может утонуть в шарообразном газовом облаке, порожденном ушедшей в пространство плазмой. Однако каждая из звезд имеет шансы обзавестись собственным кольцом поменьше и поплотнее — аккреционным диском (от лат. accrētiō — прирост). Возможны и более экзотические сценарии — такие как столкновение и слияние звезд или «съедение» соседки более крупной звездой. До сих пор речь шла о нормальных звездных парах, но это условие не обязательно. Для запуска аккреции достаточно, чтобы лишь один из партнеров обладал газовой оболочкой, способной раздуться и уйти сквозь горловину полости Роша. Поэтому аккреция возникает и в двойных системах, объединяющих обычную звезду с компактным телом из вырожденной материи (белым карликом либо нейтронной звездой) и даже с черной дырой. Кстати, аккреционные диски впервые обнаружили при наблюдении белых карликов, имеющих в компаньонах обычные звезды. Такие процессы нередко приводят к очень экзотическим исходам — например рождению рентгеновского пульсара при аккреции на сильно намагниченную нейтронную звезду. Однако нас интересуют лишь различные сценарии рождения взрывающихся звезд. Они практически всегда реализуются при аккреции вещества водородной оболочки звезды-донора на белый карлик. Тесные двойные системы, состоящие из белого карлика и звезды главной последовательности (чаще всего не слишком массивной), называются катаклизмическими переменными».
Огромные кристаллы внутри белых карликов:
«Пока ядро карлика остается очень горячим, ионы совершают хаотические движения, и кулоновская плазма мало чем отличается от идеального газа. Однако при снижении температуры кулоновское взаимодействие между ионами вынуждает их переходить от хаоса к геометрическому порядку. Погруженные в электронное «море» ионы образуют правильную периодическую решетку — то есть перестраиваются в кристаллическую структуру. Это происходит потому, что решетка имеет меньшую энергию, нежели хаотическое распределение ионов (точнее, речь идет о свободной энергии, но это уже тонкости термодинамики). Как говорят физики, такая перестройка (то есть кристаллизация ионов) энергетически выгодна. Этот процесс в принципе ничем не отличается от замерзания воды при нулевой температуре. Те, кто помнит школьную физику, сообразят, что в ядре белого карлика имеет место фазовый переход первого рода. Как сильно должен остыть карлик для наступления кристаллизации? Это не знает никто, хотя приблизительный ответ известен давно. В 1966 г. отец американской водородной бомбы Эдвард Теллер и его коллеги по Радиационной лаборатории имени Лоуренса будущий известный историк физики Стивен Браш и Гарри Сэлин подсчитали, что в данном случае температура фазового перехода приблизительно равна 10 млн градусов. Отсюда следует, что для кристаллизации ядра его первоначальная температура должна снизиться примерно на порядок». <…>
Сравнивая светимость и цветовые характеристики белых карликов, астрономы из группы Трембле подтвердили реальность остывания их ядер, которое соответствует модели кристаллизации. Также они показали, что кристаллизация наступает тем раньше, чем большей была начальная масса белого карлика. Ядра самых массивных карликов претерпевают это превращение где-то через 1 млрд лет после рождения. С карликами полегче (вроде того, в который когда-нибудь превратится наше Солнце) такая метаморфоза случается через 5–6 млрд лет. <…>
Партнер пульсара PSR J222–0137, который по-прежнему считают кандидатом на титул самого холодного белого карлика нашей Галактики, совершил это превращение и стал гигантским космическим кристаллом. Конечно, это справедливо, если он действительно белый карлик, а не принятая за него нейтронная звезда. Эта версия еще окончательно не опровергнута, хотя ее вероятность и невелика».
Однако, внутри звезд отнюдь не алмаз:
«Журналисты нередко пишут, что ядро стареющего белого карлика превращается в алмаз. Конечно, это не так — более того, совсем не так. Углеродно-кислородное нутро охладившегося карлика по-прежнему остается в вырожденном состоянии по электронам, что никак не свойственно ни ювелирным, ни техническим алмазам. Да и плотность его составляет около 2,5 т/см3 — тяжеловато для украшений. Наконец, атомы углерода внутри белого карлика выстраиваются в объемно-центрическую решетку, а не в кубическую, как у алмаза. В общем, экспедицию в недра холодного белого карлика планировать не стоит».
Белые карлики могут помочь в изучении гравитационных волн:
«Самыми эффективными генераторами гравитационного излучения служат пары вращающихся вокруг друг друга компактных объектов — белых карликов, нейтронных звезд или черных дыр. Все знают, что излучение сближающихся черных дыр, а потом и нейтронных звезд на последних долях секунды перед их слиянием уже было несколько раз детектировано (в 2015 г. и позднее) американской гравитационной обсерваторией LIGO и ее итальянским партнером Virgo. Гравитационное излучение белых карликов пока удалось подтвердить лишь косвенно. Впервые это было сделано около 15 лет назад на основе рентгеновских и оптических наблюдений».
Интересная особенность белых карликов:
«Радиус этих звезд обратно пропорционален корню третьей степени из массы. Следовательно, с увеличением массы он не возрастает, а падает. Это противоречит интуиции (для сравнения: радиус звезд солнечного типа приблизительно пропорционален квадратному корню их массы, поэтому чем тяжелее звезда, тем она больше), но такова природа белых карликов».
Есть ли у белых карликов планеты?
«Информация о возможном открытии первого такого тела была обнародована весной 2019 г. Кристофер Мансер и его коллеги обнаружили периодические сдвиги спектральных линий излучения горячего диска, окружающего белый карлик SDSS J122859.93+104032.9, удаленный от Солнца на 400 световых лет. Они интерпретировали их как результат возмущений вещества диска, вносимых движением тела диаметром от 4 до 600 км, которое обращается вокруг карлика на очень малой высоте — от 2 до 200 км. По масштабам Солнечной системы это не планета, а только астероид, но все же не из самых малых. А в самом конце 2019 г. появилось куда более сенсационное сообщение. Команда астрофизиков из Британии, ФРГ и Чили объявила о вероятном открытии крупной планеты, обращающейся на близком расстоянии от горячего белого карлика WDJ0914+1914 из созвездия Рака, отделенного от нас дистанцией в 1500 световых лет. Как показали наблюдения на телескопе Very Large Telescope, принадлежащем Европейской южной обсерватории (Чили), он окружен газовым диском, состоящим в основном из водорода, кислорода и серы. Карлик стягивает на себя (аккрецирует) вещество диска в количестве 3300 тонн за секунду. Ученые полагают, что источником этого газа служит планета с массой порядка массы Нептуна, которая обращается вокруг белого карлика по эллиптической орбите с большой полуосью в 15 солнечных радиусов (приблизительно 10 млн км). Излучение карлика испаряет ее газовую оболочку и тем самым обеспечивает устойчивую аккрецию из диска на его поверхность. <…>
В сентябре 2020 г. в журнале Nature появилось сообщение о другом белом карлике, чей спутник удалось отловить с помощью прямых оптических наблюдений. Это старый и довольно холодный белый карлик WD1856+534, удаленный от Земли на 81 световой год. Вокруг него на небольшой дистанции обращается крупное небесное тело с радиусом в 10 раз больше земного, которое делает один оборот всего за 34 часа. Оно периодически и весьма сильно экранирует доходящий до Земли свет белого карлика, чем и выявляет свое присутствие на близкой к карлику орбите. Его массу пока измерить не удалось, но она наверняка не превышает 14 масс Юпитера».
Белые карлики, как эталон времени:
«Пульсации некоторых белых карликов класса DA отличаются исключительным постоянством. Многолетние фотометрические наблюдения ZZ Кита показали, что длительность периода основной моды его пульсаций, которая сейчас равна 213 секунд, чрезвычайно мало увеличится и за сотни миллионов лет. Это позволяет считать ZZ Кита одним из самых стабильных естественных эталонов времени во Вселенной».
И немного оптимизма напоследок…
Малоизвестный сценарий гибели Вселенной «хоть завтра»:
«Существует также сценарий, согласно которому конец света может наступить хоть завтра. Первыми его предложили в 1975 г. московские физики М. Б. Волошин, И. Ю. Кобзарев и Л. Б. Окунь, однако в их работе содержались ошибки: спустя 5 лет американцы Сидни Коулман и Фрэнк Де Лучия сделали это много корректнее.
Чтобы понять логику их рассуждений, нужны кое-какие сведения о физическом вакууме. Согласно квантовой теории поля, вакуум — не абсолютная пустота, а весьма сложная динамическая система со множеством степеней свободы. В нем отсутствуют реальные частицы, однако (в силу квантовых соотношений неопределенностей) постоянно рождаются и исчезают их виртуальные аналоги. Если вакуум пребывает в состоянии с минимально возможной энергией, его называют истинным. Однако вакуум может обладать и возбужденными состояниями с более высокими значениями энергии. Кстати, теория инфляционного расширения новорожденной Вселенной как раз исходит из того, что на этой стадии энергия вакуума была чрезвычайно высока.
Когда Коулман и Де Лучия писали свою статью, считалось, что вакуум нашего мира является истинным и обладает нулевой энергией. Они же, напротив, предположили, что вакуум находится в чрезвычайно долгоживущем (как говорят физики, метастабильном) возбужденном состоянии с положительной энергией. Такой вакуум называется ложным. Коулман и Де Лучия показали, что механизм квантового туннелирования делает возможным спонтанное превращение ложного вакуума в истинный в крошечной области пространства. Родившийся пузырек истинного вакуума будет расширяться, порождая внутри себя материю с абсолютно новыми физическими свойствами и полностью уничтожая наш ложно-вакуумный мир. Где бы такой пузырь ни возник, до нас он доберется со скоростью света и, следовательно, без всякого предупреждения. Аналог этого сценария возникает и в некоторых версиях квантовой гравитации, основанной на теории суперструн. Из них тоже следует, что вакуум метастабилен. Он может туннелировать в состояние с нулевой плотностью энергии, но может случиться и так, что эта плотность окажется отрицательной. В первом случае наш мир обретет еще шесть пространственных измерений, то есть пространство-время станет не четырехмерным, а десятимерным. Разумеется, это будет мир с абсолютно другой физикой. Есть вариант и похуже. Если плотность вакуумной энергии в какой-то точке упадет ниже нуля, этот пузырь проглотит весь космос и настанет всеобщий коллапс, расширяющийся со скоростью света».
МОЕ МНЕНИЕ ОБ ИЗДАНИИ:
Качественное издание в традиционном для «АНФ» оформлении.
Формат стандартный (145x215 мм), твердый переплет, без суперобложки, 268 страниц, без иллюстраций.
Достоинства издания: научный редактор (кандидат доктор физико-математических наук Дмитрий Вибе); хорошее качество печати; белая бумага; твердый переплет; наличие колонтитулов; хорошо выделенные заголовки; подробное оглавление; примечания.
Недостатки издания: отсутствует предметно-именной указатель; книге катастрофически не хватает поясняющих материал иллюстраций и схем.
ПОТЕРЯЛ БЫ Я ЧТО-НИБУДЬ, ЕСЛИ БЫ ЕЕ НЕ ЧИТАЛ:
Больше да, чем нет. Было интересно узнать о природе необычных звезд, однако, значительная часть книги превзошла доступный мне уровень углубления в науку (астрофизику в частности).
КОМУ ПОРЕКОМЕНДОВАЛ БЫ:
Тем, кто увлекается астрономией или хочет открыть для себя природу необычных звезд.
ТЕГИ: Нон-фикшн, науч-поп, астрономия, астрофизика, звезды, космос, белые карлики.
ВИДЕО В ТЕМУ: По ссылке лекция известного популяризатора науки и астрофизика Сергея Попова о белых карликах и не только.
https://www.youtube.com/watch?v=35aOwmviu5o
https://vk.com/pavelmazheikabooksreview
https://t.me/pavelmazheikabooksreview
Другие мои рецензии на страницах:
Группа "ВКонтакте":
https://vk.com/pavelmazheikabooksreview
Канал в "Телеграм":