Сириус В справедливо считают самым знаменитым белым карликом. В принципе, он это заслужил, и не только потому, что открытие спутника Сириуса в свое время стало астрономической сенсацией. Это ближайший к нам белый карлик, к тому же самый яркий. Так что не стоит удивляться, что астрономы знают о нем очень много. Правда, его наблюдаемая звездная величина (8,44) известна лишь с точностью до 6%. Винить за это следует великолепный Сириус А, чей блеск затмевает спутник-компакт. Будь Сириус В одиночной звездой, его звездную величину знали бы с погрешностью меньше 1%.
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.
Сириусы обращаются относительно барицентра с периодом 50 лет и 1 месяц. Их орбиты сильно вытянуты, расстояние между звездами в минимуме составляет 8,2 астрономические единицы (а.е.), а в максимуме – увеличивается до 31,5 а.е. Это не слишком много и не слишком мало – в общем, вполне обычная звездная пара.
Подобно Солнцу и другим звездам солнечного типа, Сириус В светит не только в инфракрасных лучах, видимом диапазоне и ультрафиолете, но и в мягком рентгене. Его рентгеновское излучение детектировали в середине 1970-х годов астрофизики из Нидерландов с помощью спутника ANS (Astronomical Netherlands Satellite). Это сообщение сильно озадачило астрономов. У Солнца (и сходных с ним звезд) источником рентгена служит корона – оболочка из разреженной плазмы, нагретой до 2–3 млн K. При такой температуре во время столкновений атомов электроны могут перескочить на столь высокий энергетический уровень, что при обратном переходе произойдет испускание рентгеновских квантов. Такое же объяснение первооткрыватели предложили и для Сириуса В, однако коллеги встретили его с недоверием. Дело даже не в том, что гипотетическая плазменная оболочка Сириуса В никак не проявила себя в прямых наблюдениях – это было вполне ожидаемым. Ученые не могли найти разумное объяснение ее нагрева до нужных температур. Для Солнца такие объяснения существуют (правда, сложные и доказанные не до конца), однако они предполагают наличие сильных магнитных полей и плазменных конвективных струй в солнечной атмосфере. У Сириуса В нет ни сколько-нибудь заметного магнитного поля, ни ощутимых атмосферных возмущений, его оболочка очень стабильна. Астрофизики не понимали, каким образом у Сириуса В могла бы сформироваться корона с нужными характеристиками.
В 1976 году эту загадку разрешил профессор Делавэрского университета Гарри Шипман. Его объяснение оказалось довольно простым и не потребовало изобретения экзотических механизмов генерирования рентгеновских лучей. Шипман показал, что атмосфера Сириуса В обладает повышенной прозрачностью для рентгеновских квантов, порожденных в нижележащих и в разы более горячих слоях белого карлика. Наблюдая рентгеновское излучение Сириуса В, астрономы фактически получали информацию о состоянии вещества под его поверхностью.
Это объяснение, конечно, годится не только для спутника Сириуса, но и для других белых карликов с чисто водородными оболочками. Если же в атмосфере даже в очень малых концентрациях присутствует гелий либо более тяжелые элементы, она непрозрачна для рентгеновского излучения.
Нынешний статус Сириуса А как самой яркой звезды на земном небосводе недолговечен – естественно, по космическим масштабам. Через 67 000 лет он (разумеется, вместе с компаньоном) сократит дистанцию до Солнца с нынешних 8,5 световых лет приблизительно до 7,6. Его звездная величина вместо современной –1,41 станет равной –1,6 (видимая яркость звезды или планеты тем больше, чем меньше ее звездная величина, так уж этот параметр определен в астрономии). Сириус А блеском сравняется с Юпитером – но лишь в фазе максимального удаления Юпитера от Земли. Позднее расстояние между системой Сириуса и Солнцем начнет расти, и через 3 млн лет некогда ярчайшее светило земного неба превратится во вполне рядовую звездочку пятой величины. Соответственно уменьшится и видимая яркость Сириуса В.
Возраст системы Сириуса известен достаточно точно. Эта пара возникла в ходе гравитационного сгущения газопылевого облака совсем недавно, всего-то 238 млн (±13 млн) лет назад. Солнце тогда светило уже больше 4 млрд лет, а наша планета проходила через середину триасового периода – времени господства динозавров. Юные Сириусы выглядели совсем иначе, нежели сегодня. Это были яркие звезды, обращавшиеся относительно барицентра всего за девять с небольшим лет (а не за пятьдесят, как ныне). Среднее расстояние между ними тоже было довольно скромным, где-то 8–9 а.е. – чуть больше, чем от Солнца до Сатурна.
Иерархия членов этой пары также не соответствовала сегодняшней. Сириус В появился на свет бело-голубой звездой спектрального класса В (скорее всего, B6V). Его масса превосходила солнечную пятикратно, полная светимость – приблизительно в 630 раз, а температура поверхности приближалась к 14 000 K. Сириус А был, как и сегодня, белой звездой класса А0 двойной солнечной массы, нагретой на поверхности почти до 10 000 K. В терминах бизнеса Сириус В был тогда старшим партнером, а Сириус А – младшим. То ли дело сегодня!
Впрочем, жалеть его не стоит. Сириус А светил и светит в прежнем режиме. А вот Сириус В за какую-то сотню миллионов лет сжег водородное топливо, прошел все положенные катаклизмы с непременным временным превращением в красного гиганта и сбросом внешних оболочек и 124 миллиона лет назад (на Земле был тогда меловой период) скукожился до белого карлика. Его поверхностная температура за это время упала почти впятеро, с тогдашних 120 000 K до нынешних 25 000 K. Дистанция между Сириусами (и, соответственно, их орбитальный период) возросла до нынешней из-за сброса Сириусом В расположенных над ядром слоев с потерей 80% массы.
Современные методы расчета процессов остывания белых карликов позволяют довольно точно вычислить нынешний и будущий температурный режим Сириуса В. Со времени его открытия отцом и сыном Кларками он охладился на 0,009 K и сократился в радиусе приблизительно на 0,3 мм. Через 1 млрд лет его водородная оболочка остынет до 13 100 K и эволюция Сириуса В достигнет стадии пульсаций с периодами от 1 до 20 минут и колебаниями яркости от 0,1 до 20%. Астрономы называют этот этап фазой ZZ Кита, по имени белого карлика, чьи колебания блеска очень тщательно мониторили c 1970-х гг.
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.
Сириус А тоже обречен стать космическим компактом, хотя по несколько иному сценарию, нежели Сириус В. Примерно через 700 млн лет он превратится в белый карлик с массой 0,6 массы Солнца. После того как это произойдет, обе звезды, как и раньше, будут обращаться вокруг своего барицентра, но с возросшим периодом – примерно 180 лет. Естественно, они будут охлаждаться и дальше – Сириус В быстрее, Сириус А с меньшей скоростью. Через 4 млрд лет, считая от нашей эпохи, температуры их оболочек сравняются на 6000 K. По цвету они не будут отличаться от нынешнего Солнца, чья атмосфера нагрета до такой же температуры. Затем оба белых карлика достигнут стадии кристаллизации своих недр. И наконец, через 10 млрд лет Сириус А и Сириус В остынут до 3000 K, покраснеют, а позднее вообще перестанут излучать в оптическом диапазоне. Подобно Солнцу, где-то через 1 трлн лет оба они превратятся в черные карлики.
Вас также могут заинтересовать статьи:
Солнечная система была бы необычной даже в отсутствие там жизни
В Анголе открыто гигантское карликовое галаго
Смерть с небес: спагеттификация
Комментарии: