История открытия экзопланет на орбите звезды PSR B1257+12 (в созвездии Девы) интересна тем, что планеты были обнаружены в звездной системе с мертвой звездой. Пульсары, или нейтронные звезды, представляют собой очень плотное ядро, образовавшееся после того, как звезда взорвалась сверхновой. Но если так, не должен ли был взрыв огромного масштаба уничтожить планеты вокруг? И да, и нет. Исследуя названную систему, астрофизики обнаружили, что наличие там планет напрямую связано со зловещей природой пульсаров, которые впору назвать «черными вдовами» галактики.
Как умирают звезды
Пульсары, или нейтронные звезды - один из самых интересных и необычных астрономических объектов. Сжатые до невероятной плотности после собственного взрыва, эти звезды обладают маленьким радиусом, но огромной массой. Они представляют собой, если угодно, тлеющие головни - остатки некогда огромных пылающих звезд, с массой в 8 наших Солнц. Огромная масса и привела, в конечном итоге, к их взрыву - синтез химических элементов, от водорода к железу, привел к гравитационному коллапсу по мере того, как тяжелые элементы опускались к ядру.
Мы знаем, что в конце своей жизни звезды обычно превращаются в черные дыры - гравитационные ловушки, из которых не может вырваться даже свет. Но у нейтронных звезд другая судьба: если после вспышки сверхновой остается ядро массой от 1,4 до 3 массы Солнца, то черная дыра не образуется. Вместо этого ядро сжимается с такой силой, что электроны и протоны в атомах соединяются в нейтроны - поэтому такие звезды называют нейтронными. Для представления об их плотности: при диаметре от 10 до 20 км они обладают массой на 40% больше массы Солнца (которое диаметром 1 392 700 км). То есть, кусочек такой звезды размером с кубик сахара будет весить 100 млн тонн.
Откуда у них другое название - «пульсары»? Дело в том, что эти звезды были обнаружены по радиоимпульсам, исходившим из космоса с определенной частотой, измерявшейся в секундах. Сначала ученые подумали, что, наконец, поймали сигнал от разумной цивилизации, но импульсы с подобной частотой стали приходить и из других точек Галактики. Вряд ли сигналы от разумной цивилизации приходили бы из разных точек космоса, разделенных огромными расстояниями. Радиоволны испускала именно нейтронная звезда.
Дело в том, что даже после коллапса звезда продолжает вращаться, а при таком значительном уменьшении диаметра, как в случае с нейтронными звездами, период обращения будет составлять секунды и даже миллисекунды. Кроме того, у звезды остается магнитное поле за счет небольшого количества сохранившихся протонов и электронов. При движении по силовым линиям заряженные частицы испускают радиоволны, а заодно рентгеновское излучение, гамма-излучение и видимый свет. Излучение это разносится по космосу солнечным ветром, и именно его улавливают астрофизики как пульсацию с определенным ритмом. Иными словами, пульсары это своего рода вращающиеся маяки Галактики.
Именно метод регистрации интервалов между сигналами пульсарами и позволяет астрофизикам «засекать» планеты на их орбитах. Когда ритм пульсара сбивается, это говорит о том, что на его вращение влияет гравитация небесного тела, которое вокруг него обращается. В системе мертвой звезды PSR B1257+12 их оказалось три. Откуда же они взялись, если звезда взорвалась сверхновой до превращения в пульсар?
Обычное космическое насилие
Если после взрыва сверхновой планеты, которые были до этого, испарились, то, значит, текущие планеты образовались классическим путем, каким образуются все планеты - из вещества протопланетного диска. Конечно, не из первоначального, который рассеялся со взрывом, но из наносного. Откуда оно взялось? Оказалось, что пульсар совершил настоящее убийство, «распотрошив» другую звезду, которая была его спутником.
Это могло произойти тремя способами. При первом сценарии взрыв сверхновой разорвал вторую звезду и образовал из нее протопланетный диск, из которого затем возникли планеты. Второй сценарий звучит более садистски: пульсар постепенно расплавил звезду. При таком варианте развития событий звезда-жертва должна была вращаться совсем близко к пульсару - примерно на расстоянии, которое есть между нашими Землей и Луной. На таком расстоянии звезда попадает в приливный захват, то есть, вращается, всегда поворачиваясь к пульсару одной стороной. И эта сторона всегда находится под действием излучения пульсара, нагреваясь до огромных температур (порядка 12000 градусов Цельсия, тогда как обратная сторона нагрета «всего» до 2700 градусов). Вследствие нагрева вторая звезда испаряется, и из ее остатков образуется протопланетный диск.
Но что если бедная звезда, которой угораздило оказаться на орбите с пульсаром, все-таки далеко от него? Не будет ли она просто вращаться? Какое-то время да, но в конечном итоге ее все равно ждет гибель от «рук» пульсара. Этот третий сценарий, и он состоит в следующем. Допустим, что вторая звезда тихо-мирно встретила старость и превратилась в белого карлика. Потеряв таким образом массу, она сближает орбиту с пульсаром и обладающая более сильной гравитацией нейтронная звезда начинает вытягивать из жертвы слои.
Постепенно, с потерей массы белый карлик начинает расширяться и все больше вещества начинает перетекать к пульсару. Звезда буквально тает, превращаясь в тот самый протопланетный диск, из которого впоследствии образуются планеты. Конечно, такие планеты будут обладать очень странными свойствами. Если выпотрошенная звезда была белым карликом, то ее вещество наверняка составлял углерод, а значит, планеты вокруг PSR B1257+12 могут вовсе состоять из алмазов (углерод при большой плотности превращается в этот минерал).
Данная звезда-пульсар получила на народном голосовании, проводимом Международным астрономическим союзом, название «Лич». Нетрудно понять почему: подобно этому мифическому существу, пульсар буквально воскрешает мертвых, создавая планеты из праха убитых им звезд.
***
Если вам понравилась статья, вы можете поставить отметку «нравится». Если есть с чем поспорить, пишите в комментарии - мне интересно альтернативное мнение. Также вы можете подписаться на канал. Я пишу материалы о науке, истории и психологии.
