Глубже!
Звёзды-матрёшки: гипотетические гибриды Торна-Житкова
Если магнетар — это запредельное магнитное поле, а рентгеновский барстер — термоядерная бомба размером со звезду, то объект Торна-Житкова (TŻO) — пожалуй, один из самых сюрреалистичных и спорных гибридов во всей теоретической астрофизике.
Представьте себе гигантский красный сверхгигант с массивной оболочкой, у которого в самом центре оказывается... нейтронная звезда. Это гипотетическая астрономическая «матрёшка»: одна звезда буквально проглотила другую и пытается жить с ней в странном симбиозе. Если, конечно, такие объекты вообще способны существовать в реальной Вселенной.
Как рождается (и рождается ли?) подобный объект
Идею TŻO предложили физики Кип Торн и Анна Житкова в 1970-х годах. Классический сценарий их формирования требует редкого и сложного цепочечного совпадения в массивной двойной системе:
Эволюция пары: Более массивная звезда в системе взрывается как Сверхновая, оставляя после себя сверхплотную нейтронную звезду.
Асимметричный «кик»: При рождении нейтронная звезда получает случайный пространственный импульс (natal kick). Если двойная система при этом не распадается, а траектория нейтронной звезды направит её к расширяющейся звезде-соседу, начинается их сближение.
Погружение: Попав в раздувшуюся газовую оболочку компаньона, нейтронная звезда теряет орбитальную энергию из-за сопротивления газа и постепенно спирально опускается к самому центру.
Главный физический спор
В классических работах считалось, что за счет особого переноса энергии TŻO может быть стабильным от 100 000 до 1 000 000 лет.
Однако современное трёхмерное релятивистское моделирование ставит под сомнение сам факт существования долгоживущих TŻO. Погружённая нейтронная звезда может переходить в режим гипераккреции — вещество начинает падать на неё настолько быстро, что она за короткий срок коллапсирует в чёрную дыру, так и не сформировав устойчивую «звезду-матрёшку». Окончательный вердикт теории пока не вынесен.
Физика внутри: откуда берётся энергия?
Сводить энергетику TŻO к «простой аккреции вещества» некорректно. В классических моделях гигантская оболочка удерживается от немедленного падения сложным комплексом процессов:
Ядерные реакции у основания оболочки: В горячей зоне на границе с нейтронной звездой идут интенсивные ядерные реакции (включая CNO-цикл).
Прерванный rp-процесс (irp-процесс): Вещество постоянно перемешивается мощнейшей конвекцией: попадая в раскалённые нижние слои, оно захватывает протоны, затем уносится наружу, испытывает beta-распады и снова погружается вниз.
Аккреция: Параллельно часть газа падает на нейтронное ядро, выделяя гравитационную энергию.
TŻO против обычного Красного Сверхгиганта
Внешне потенциальный TŻO маскируется под обычного красного сверхгиганта (вроде Бетельгейзе). Разницу можно заметить только при спектральном анализе. Аномально высокие концентрации тяжёлых элементов не образуются в недрах обычных звёзд.
Поиски кандидата
Долгое время главным кандидатом на роль TŻO считалась звезда HV 2112. Однако последующие уточнения показали, что её спектр лучше объясняется моделью яркой AGB-звезды. Сейчас основным кандидатом является звезда HV 11417 в Малом Магеллановом Облаке, но и её статус остаётся открытым. Надёжно подтверждённых объектов TŻO в астрономии пока нет.
Что будет, если гипотетический TŻO окажется в 10 световых годах от Земли?
Рассмотрим гипотетическую модель TŻO с массивной оболочкой суммарной массой порядка 15–20 солнечных масс на расстоянии 10 световых лет.
1. Картина на ночном небе
При светимости 10^4—10^5 Lсол его болометрическая звёздная величина составит примерно от -3^m до -5^m.
По яркости он был бы сравним с Венерой или слегка превосходил её, выглядя как насыщенная рубиново-красная точка.
В наиболее ярких моделях его света в ясную ночь хватило бы, чтобы различать слабые тени от предметов.
Плотная внешняя оболочка полностью экранирует жесткое излучение от центрального ядра, поэтому никакого радиационного поражения атмосфера Земли не получит.
2. Гравитационное влияние
Ускорение от массы такой звезды на расстоянии 10 св. лет составляет всего10^(-13) м/с^2. Для Земли это абсолютно незаметно: гравитация Солнца удерживает нашу планету в 20 миллиардов раз сильнее.
Однако на масштабах всей системы проявятся тонкие эффекты:
Смещение вектора: Вся Солнечная система начнёт едва ощутимо ускоряться в сторону TŻO, слегка корректируя свою траекторию в Галактике.
Влияние на Облако Оорта: На расстояниях в десятки тысяч астрономических единиц от Солнца приливные силы столь массивного соседа на протяжении тысяч лет смогут подталкивать орбиты далёких ледяных тел. Это способно увеличить поток комет, направляющихся во внутреннюю Солнечную систему, хотя точный масштаб этого эффекта предсказать невозможно.
3. Финал системы
Если гипотеза о длительном существовании TŻO верна и нейтронная звезда со временем превысит предел Оппенгеймера-Волкова, объект завершит эволюцию коллапсом ядра в чёрную дыру с возможным выплеском энергии. В случае мощного взрывного сценария на дистанции в 10 световых лет жесткое излучение и поток космических лучей создали бы реальную угрозу для озонового слоя Земли.
Итог: Объект Торна-Житкова — это не подтверждённая данность, а завораживающая физическая загадка. На расстоянии 10 световых лет он стал бы ярчайшим украшением ночного неба и главным объектом споров для всех земных астрофизиков.