Слишком плотная загадка
 |
ТЕКСТ: АРТёМ ТУНЦОВ
ФОТО: NATIONALGEOGRAPHIC.COM
|
Спутник CoRoT нашёл сразу несколько внесолнечных планет и загадочный тёмный объект неизвестной природы. Его масса в 50 раз меньше, чем у Солнца, а плотность в 4 раза больше, чем у свинца. Для бурых карликов – объектов промежуточных между планетами и звёздами масс – это слишком плотно, и, возможно, астрономам придётся переписать их теорию.
<!-- СМОТРИ ТАКЖЕ (ящики) --> <!-- СМОТРИ ТАКЖЕ -->
Французские астрономы, обрабатывающие данные с исследовательского спутника CoRoT, объявили об обнаружении сразу трёх, а возможно, и четырёх объектов, обращающихся вокруг нормальных звёзд. Два из них – обычные «горячие юпитеры» CoRoT-Exo-4b и CoRoT-Exo-5b. Их массы составляют 70% и 90% массы крупнейшей планеты Солнечной системы Юпитера, а вокруг своих звёзд, которые немногим больше Солнца, эти гиганты обращаются всего за 9 и 4 дня, соответственно; Юпитеру, чтобы обежать Солнце, требуется 12 лет.
Учёные также осторожно заявляют о возможности обнаружения планеты радиусом всего в 1,7 радиусов Земли; сигнал от неё – это крохотное ослабление блеска звезды на 0,05% – недостаточно силён для уверенных заявлений на этот счёт, потому пока обозначение внесолнечной планете не присваивается.
Однако наибольший интерес вызывает четвертый достоверно обнаруженный объект – CoRoT-Exo-3b.
Будучи по массе промежуточным звеном между планетами и звёздами, объект слишком мал, чтобы быть одним из бурых, или коричневых, карликов, считающихся основным типом объектов с такими массами. Согласно сообщению Европейского космического агентства, доклад об обнаружении CoRoT-Exo-3b был представлен на проходящей сейчас в Гарварде конференции по поиску экзопланет транзитным методом.
Спутник CoRoT,
запущенный с Байконура в конце 2006 года и проработавший уже более 500 дней, к настоящему моменту надёжно обнаружил ещё две экзопланеты – CoRoT-Exo-1b и CoRoT-Exo-3b. Спутник по несколько месяцев непрерывно просматривает около десятка тысяч звёзд в поисках периодических колебаний блеска, вызванных прохождением по диску звезды планеты, обращающейся вокруг неё по орбите. В мае CoRoT перешёл к изучению уже шестого звёздного поля.
Используемым CoRoT, так называемым транзитным методом обнаружения планет, спутнику, кроме загадочного объекта, удалось найти уже 4 планеты, две из них научному сообщесству были представлены также лишь на этой неделе. Всего таким методом открыты уже несколько десятков внесолнечных планет. Абсолютное большинство из них – так называемые «горячие юпитеры», то есть массивные планеты, очень близко расположенные к своим звёздам; именно к таким планетам наиболее чувствителен транзитный метод.
Как рассказала в своём докладе на конференции Анни Баглен из Парижской обсерватории, CoRoT-Exo-3b обращается вокруг слабенькой звездочки 13-й звёздной величины, идентифицируемой в эксперименте как CoRoT-Exo-3. На деле она немного ярче, горячей и массивнее Солнца, только находится примерно в 2 тысячах световых лет от нашей звёздной системы.
Необычный объект обращается вокруг неё за 4,25 земных дня по почти круговой орбите радиусом около 7,5 миллиона километров и при массе 20,2 масс Юпитера (около 2% солнечной) имеет диаметр лишь около 0,8–0,9 юпитерианских. Средняя температура поверхности CoRoT-Exo-3b при такой близости к центральной звезде должна быть около 2 200 градусов по шкале Цельсия – если, конечно, у него нет внутренних источников энергии.
При этом средняя плотность CoRoT-Exo-3b составляет около 45 граммов на кубический сантиметр, что вдвое превосходит плотность платины, в 2,5 раза – урана и в 4 раза больше плотности свинца.
Средняя плотность Земли – чуть больше 5 граммов на кубический сантиметр3, а Солнца – немногим больше 1 г/см3.
Однако дело даже не просто в большом значении плотности – в конце концов, кубический сантиметр вещества белых карликов весит тонны, а нейтронных звёзд – миллиарды тонн. Для бурых карликов такая величина также не является беспрецедентной. Однако она слишком велика для бурого карлика той массы, что измерена для CoRoT-Exo-3b.
Предел Кумара
минимальная масса звезды, в недрах которой может зажечься реакция превращения основного изотопа водорода – протия в гелий. Как правило, стационарные «звёзды», масса которых меньше предела Кумара, называют бурыми, или коричневыми, карликами. Предел зависит от химического состава небесного тела и для типичного звёздного вещества составляет около 0,07 масс Солнца.
Если масса звезды меньше предела Кумара, то достаточное для гидростатического равновесия давление в центре объекта может быть обеспечено без увеличения температуры недр, и ядерные реакции не начинаются. Давление в этом случае обеспечивается давлением вырожденного электронного газа: благодаря квантовому принципу исключения Паули: два электрона не могут занимать одну и ту же ячейку фазового пространства, что заставляет их увеличивать скорости и, как следствие, давление без изменения температуры.
В ядерных реакциях в бурых карликах могли бы участвовать другие изотопы водорода – дейтерий и тритий, а также элемент литий. Тем не менее, их количество в межзвёздном газе, из которого образуются звёзды, очень невелико, и сгорают они ещё при образовании объекта.
Бурыми карликами называют объекты, похожие на звёзды, но масса которых не превосходит предел Кумара, составляющий около 7% массы Солнца. Такие объекты никогда не смогут стать «настоящими» звёздами, так как давление вырожденного электронного газа в центре звезды останавливает сжатие прежде, чем температура и плотность в центре достигнут значений, необходимых для начала тех ядерных реакций, что поддерживают светимость Солнца. В таких звёздах, как в водородной бомбе, может некоторое время «гореть» дейтерий, однако добиться самоподдерживающегося термоядерного синтеза гелия из основного изотопа водорода не получится.
Из-за того же вырождения газа в ядре все бурые карлики имеют примерно одинаковый радиус, близкий к радиусу Юпитера, который к тому же немногим меньше у более массивных объектов (примерно на 10% для карликов с массой на пределе Кумара). Поэтому плотность таких объектов изменяется почти пропорционально их массе. Несложно подсчитать, что плотность CoRoT-Exo-3b должна составлять около 25–30 граммов на кубический сантиметр. В реальности она в полтора раза больше, что и заставляет учёных говорить об объекте «неизвестной природы».
Вместе с тем следует понимать, что теорию, с расчётами которой расходятся данные по этому объекту, до сих пор не удавалось достаточно точно протестировать наблюдательными данными: в большинстве случаев учёным были недоступны точные данные одновременно о массе и радиусе объектов. И лишь будущее покажет, ошибочна ли эта теория или мы действительно имеем дело с каким-то необычным объектом.
www.gazeta.ru
Рейтинг публикации:
|
