Алексей Левин - Белые карлики. Будущее Вселенной

Гибор Басри и его коллеги работали на первом десятиметровом телескопе гавайской обсерватории имени Кека, который вступил в действие в 1993 г. Они решили воспользоваться литиевой пробой, поскольку та позволяла отличить коричневые карлики от близких по массе красных карликов. Красные карлики очень быстро выжигают литий-7, а почти все коричневые карлики к такому не способны. Тогда считали, что возраст Плеяд составляет около 70 млн лет, и за это время даже наиболее легкие красные карлики должны полностью избавиться от лития. Если бы в спектре PPl 15 нашли литий, то появились бы основания утверждать, что это коричневый карлик.

Задача оказалась непростой. Первый спектрографический тест в ноябре 1994 г. действительно выявил литий, а вот второй, контрольный, в марте 1995 г. этого не подтвердил. Однако первые результаты все же были правильными — PPl 15 оказался парой коричневых карликов, обращающихся вокруг общего центра масс всего за шесть суток. Поэтому спектральные линии лития то сливались, то расходились — из-за этого их и не увидели в ходе второго теста. Попутно ученые обнаружили, что Плеяды старше, нежели считалось ранее.

В том же 1995 г. появились сообщения об открытии еще двух коричневых карликов. Рафаэль Реболо и его коллеги по Астрофизическому институту Канарских островов обнаружили в Плеядах карлик Teide 1, который был идентифицирован также с помощью литиевого метода. А в самом конце 1995 г. исследователи из Калтеха и Университета Джонса Хопкинса сообщили, что красный карлик Gliese 229, который находится всего в 19 световых годах от Солнечной системы, обладает компаньоном. Этот спутник в 20 раз тяжелее Юпитера, и в его спектре имеются линии метана. Молекулы метана разрушаются, если температура превышает 1500 K, в то время как атмосферная температура наиболее холодных нормальных звезд всегда больше 1700 K. Это обстоятельство позволило признать Gliese 229-B коричневым карликом даже без литиевого теста. Сейчас известно, что его поверхность нагрета всего до 950 K, так что этот карлик — очень холодный.

После открытия коричневых карликов гарвардская система была дополнена еще парой спектральных классов. Скорее всего, дело этим не закончится. Уже задействован класс Y, зарезервированный для ультрахолодных коричневых карликов, нагретых ниже 600 K. Их спектры должны иметь такие характерные особенности, как четкие линии поглощения аммиака (а при температурах менее 400 K и паров воды). Поскольку все коричневые карлики обречены остывать, объектов Y-класса должно в процентном отношении становиться все больше и больше, хотя пока их открыто немного.

Астрономы постоянно узнают новое о коричневых карликах. Так, в конце ноября 2010 г. ученые из Чили, Англии и Канады сообщили об открытии в созвездии Девы всего в 160 световых годах от Солнца звездной пары из двух карликов — белого и коричневого. Последний принадлежит к числу самых горячих карликов Т-класса (его атмосфера нагрета до 1300 K) и по массе равен 70 Юпитерам. Оба небесных тела гравитационно связаны, хотя их и разделяет огромная дистанция — около одного светового года. В последние годы у коричневых карликов обнаружили и планеты, но об этом будет рассказано в главе 24.

В мае 2011 г. появилось сообщение об открытии ультрахолодного коричневого карлика BD+01 2920B с поверхностной температурой порядка 670 K, который на 99 % состоит из водорода и гелия. Его масса равна 35 массам Юпитера. Существуют коричневые карлики и похолоднее. Самым холодным коричневым карликом в начале 2020 г. считался WISE 0855–0714 с температурой в диапазоне от 225 до 260 K. Стоит отметить, что, когда писалась эта книга, на 235-й конференции Американского астрономического общества в Гонолулу было сообщено об открытии коричневого карлика WISE J0830+2837 с температурой поверхности, равной температуре человеческого тела (310 K или 37 °C).

В общем, электронный ферми-газ царствует и правит в недрах карликов любого цвета, причем нередко с парадоксальными последствиями.

До сих пор я по преимуществу ограничивался белыми карликами, которые рождаются из светил, не имеющих гравитационно связанных близких соседей. Теперь стоит вспомнить, что примерно половина звезд входит в двойные системы или даже системы большей кратности, скажем тройные и четверные. Иногда дистанции между спаренными звездами настолько малы, что становится возможным переток вещества из одной звезды в другую. В таких системах тоже могут рождаться белые карлики — однако со своими особенностями. Их полное перечисление завело бы нас слишком далеко, поэтому ограничусь двумя примерами.