Многие слышали о созвездии Единорога. Но мало кто его видел. Оно охватывает значительное пространство между созвездием Ориона и его "Небесными Собаками" — Большим и Малым псами, к сожалению, лишенное ярких звезд. Запоминающейся фигуры у созвездия Единорога нет. Зато есть нечто покруче — именно по этому созвездию проходит самая широкая и яркая часть зимнего Млечного пути. Фактически весь Единорог утопает в млечном сиянии. И содержит в себе огромное количество интересных астрономических объектов.
Туманность "Розетка" — одна из жемчужин Единорога
Все знают грандиозную Туманность Ориона, видимую даже глазом. "Розетка" из той же породы, но волей случая расположена она в 4 раза дальше — на расстоянии 5200 световых лет от Земли и Солнца. Но даже с такого огромного расстояния она впечатляет — имеет видимый размер в несколько раз превышающий полную Луну. В пересчете на метрические величины это порядка 130 световых лет. А масса, которую содержит это гигантское водородное облако, способна породить более 10 тысяч звезд, подобных Солнцу. Именно это сейчас и происходит внутри туманности "Розетка" — водород постепенно уплотняется под влиянием собственной гравитации, в туманности возникают сгустки, еще сильнее стягивающие вещество к себе, сгустки начинают разогреваться под действием падающего в них газа и в некоторый момент вспыхивает яркой голубой звездой. И тогда уже начинается обратный процесс: звездный ветер от светила раздувает прочь окружающие газ и пыль, образуя в туманности темные глобулы (их хорошо видно даже на любительских снимках).
Туманность "Розетка" (иногда её ещё называют "Розочка") — один из любимых объектов продвинутых астрофотографов, которые жертвуют ей десятки и сотни часов интегральных экспозиций, и получают в итоге по истине фантастические изображения.
Казалось бы, не в античные времена живем. И даже средние века давно миновали. Но Люди Земли продолжают настойчиво наполнять небеса живыми и порой даже одушевленными тварями. Конечно, уже не такими экзотическими, как бывало — Кентавров или Единорогов на небе больше не становится, зато насекомых там хоть отбавляй.
Планетарная туманность “Муравей” яркий пример того, как на небе появляются новые образования, которые получают совершенно удивительные названия. Впрочем, объекты явно того стоят.
Расположена туманность в созвездии Наугольник — большинство людей про него и не слышали даже. А увидеть его в средних северных широтах не представляется возможным — это “очень” южное созвездие, и относится к числу тех, которые появились на карте неба относительно недавно.
Расположение планетарной туманности «Муравей» на звездной карте в созвездии Наугольник
Астрономия добралась до этих звездных территорий с большим опозданием. Лишь когда в южном полушарии нашей планеты начали появляться серьезные обсерватории, и нашлись желающие провести значительную часть жизни вдали от дома ученые, южные созвездия начали основательно изучаться.
Donald Howard Menzel (April 11, 1901 – December 14, 1976)
Открыл эту туманность американский астроном Дональд Мензел в 1922 году — столетие назад, и занёс в свой каталог под номером 3 (Mz 3, Menzel 3 — более ни в каких каталогах эта туманность не значится, и альтернативных обозначений не имеет, поэтому уникальное, хоть и шуточное, название пришлось очень кстати).
Внимания больших телескопов туманность “Муравей” удостоилась лишь к концу XX столетия. Наверное тогда и получила своё название, ведь в любительский телескоп никакого муравья тут не разглядеть — туманность очень слабая. Вся её суммарная яркость соответствует блеску карликовой планеты Плутон (впрочем, Плутон тогда считался вполне нормальной планетой), с той лишь разницей, что Плутон виден в телескоп как точка, а туманность Муравей имеет видимые размеры сравнимые с угловыми размерами Юпитера — чуть менее одной угловой минуты в поперечнике. И вся яркость туманности “размазывается” по этой площади, от чего туманность кажется существенно тусклее Плутона.
Но если в вашем распоряжении есть телескоп с диаметром объектива 50 сантиметров, а лучше — метр, и вы отыщете объект “Menzel 3” среди звездных россыпей южного неба, вы наверняка увидите “Муравья” — голову, брюшко, непоседливую задницу, и вытянутые вперед и назад пары длинных лапок — самый настоящий Муравей!
Но что же там на самом деле?
А на самом деле там причудливой формы сброшенная оболочка умирающей звезды — точь-в-точь, как наше Солнце. Когда придет время, наше Солнце оставит после себя нечто похожее. Хотя, двух одинаковых планетарных туманностей во Вселенной нет, и Солнечная “могилка” обязательно будет чуть иная — уникальная.
Туманность “Муравей” произвела на современных астрономов сильное впечатление именно сложностью своей формы. И похоже, здесь дело не ограничилось лишь сбросом оболочки — уж очень причудливая форма туманности.
Изучая её форму, астрономы пришли к предположению, что до катаклизма (до превращения красного гиганта в белый карлик — с Солнцем будет всё то же — распухание до огромных размеров, а потом коллапс в крошечное раскаленное белое ядро с разбрасыванием материи во все стороны) умирающая звезда поглотила своего компаньона, который какое-то время даже двигался по своей привычной орбите, но уже в раскаленных внутренностях распухшей звезды. И это отразилось на форме сброшенной оболочки.
Ant Nebula, image credit: Judy Schmidt (CC BY 2.0)
Но это — лишь одна из версий. Согласно другой версии, спутник погибшей звезды уцелел, но во время сброса оболочки принял на себя значительную её часть, хотя для звезды это не слишком страшно. Гравитационное влияние этого спутника также сказалось на формировании неподражаемой формы туманности.
Более того! В причудливой структуре туманности астрономы усмотрели образование, не имеющее аналогий в структурах никаких других планетарных туманностей — так называемую “Чакру” (вот, еще одно название, вызывающее изумление). Тусклая фигура эллиптической формы, расположенная вокруг белого карлика, но — с заметным смещением, из-за чего непонятно как это “нечто” может существовать и не разрушаться.
Интерферометр VLT исследует центральную часть туманности "Муравей" и обнаруживает силикатно-пылевой диск вокруг звезды
Что и как конкретно там на самом деле случилось — это пока не известно, и на это было бы интересно посмотреть. Хотелось бы верить, что если в системе этих звезд были обитаемые планеты, то их жители не надеялись на Авось, попутно выясняя отношения друг с другом, а развивали науку и технологии, что в конечном итоге позволило им переселиться в окрестности какой-нибудь другой звезды, когда с их родной звездой случилась такая неприятность, отменить которую совершенно немыслимо.
Но случилось это не при нас. Планетарная туманность “Муравей” считается очень молодой, но это — по космическим меркам. Как понять, что это значит на человеческой шкале времени?
Я не нашел ни в одном из источников предполагаемый возраст туманности. Пришлось посчитать самому. Это несложный расчет, но он, к сожалению, даст очень приблизительную оценку возраста — из-за того, что основные характеристики туманности тоже определены не слишком точно. Например, в разных источниках сильно различается расстояние до туманности — 8 тысяч световых лет или 3 тысячи световых лет — это большая разница!
Впрочем, именно оценить возраст это не помешает.
Нам известно это расстояние — пусть оно будет 8 тысяч световых лет. Известны угловые размеры туманности — это порядка 1 угловой минуты (и этот параметр тоже кое-где указан неверно, но это хотя бы удалось отследить). И самое главное: мы знаем скорость расширения туманности — 50 километров в секунду — это показал спектральный анализ, и этому можно верить.
Теперь нам нужно лишь посчитать, за сколько лет из объекта практически точечного размера с известной скоростью оболочка звезды расширится до известных нам габаритов. Конечно, в момент сброса оболочки её скорость была существенно выше, но она довольно скоро замедлилась, и большую часть своего существования туманность расширялась вот с такой характерной скоростью — 50 км/сек.
Я не буду приводить расчет — это школьная математика или ничего особенного в ней нет. Сообщу лишь, что приблизительное время, которое потребовалось веществу звезды для заполнения того объема, какой сейчас имеет туманность “Муравей” составляет 6 тысяч лет.
Мы могли ошибиться раза в полтора, максимум — в два. А значит, взорвалась и погибла звезда похожая на Солнце в созвездии Наугольника в период от 10 до 3 тысяч лет назад. Было бы интересно изучить летописи цивилизаций южно-американских индейцев, ведь расцвет этих государств приходится как раз на предполагаемое время вспышки этой звезды. Но пока ничего подобного астроархеологам на глаза не попадалось. Может быть звезда вспыхнула еще до того, как у этих народов появилась письменность, а может быть — в период их упадка, когда уже никакие летописи не велись.
Модернизация космического телескопа имени Эдвина Хабла посредством миссий челноков Space Shuttle
Почему я решил написать о туманности “Муравей”?
Все очень просто. Эта туманность — один из объектов, ставших визитной карточкой космического телескопа имени Хаббла. И хотя этот орбитальный телескоп последний раз фотографировал “Муравья” лишь в 1998-м году, в сети недавно начали всплывать его “портреты”.
Если присмотреться — качество снимка — ну, так себе — мы давно привыкли к более высокому. Но дело в том, что тогда телескоп имени Хаббла переживал не лучшие времена. Первые годы после запуска качество изображения он давал ниже всякой критики — из-за неправильно изготовленного главного зеркала. И чтобы это исправить, к телескопу в течении двух десятилетий было отправлено 5 ремонтных и модернизационных экспедиций. Для исправления формы главного зеркала был установлен специальный корректор, а сенсоры, которые принимали изображения с течением времени тоже были заменены на современные, качественные с более высоким разрешением.
Но “Муравья” Хаббл фотографировал еще между второй и третьей экспедициями обслуживания, а всего их было 5.
Сейчас Хаббл мог бы показать нам совсем другого “Муравья” — с большим количеством подробностей и в лучшем качестве. Но даже если бы телескопа не коснулся масштабный апгрейд, все равно за прошедшее время “Муравей” наверняка сильно изменился, ведь туманность расширяется, и расширяется быстро. Может быть с поверхности Земли это и не слишком заметно — атмосфера мешает увидеть изменения в форме и деталях, но орбитальный телескоп видит Вселенную без посредников — ему атмосфера не мешает. И может быть не случайно именно сейчас всплыли в сети старые Хаббловские снимки этой туманности. Кто знает, может быть вскоре будет предпринята попытка сфотографировать “Муравья” вновь.
Оригинальное изображение туманности «Муравей», сделанное космическим телескопом имени Эдвина Хаббла в 1998 году
Изучение планетарной туманности “Муравей” ведут независимо несколько научных центров, используя самые разные средства — от крупнейших наземных интерферометров до орбитальных обсерваторий. И этот интерес объясняется очень просто. Именно здесь лучше всего видно вероятное будущее нашего Солнца, а для всех людей на нашей планете Солнце — источник жизни и благополучия. И Вселенная как-будто позволяет нам заглянуть в будущее и по возможности к нему подготовиться.
Поздними зимними вечерами созвездие Возничего, украшенное яркой желтоватой Капеллой, поднимается в зенит северных небес. Именно сейчас самое лучшее время для созерцания этого созвездия и наблюдения его астрономических достопримечательностей, а их в Возничем предостаточно, ведь именно здесь проходит зимняя ветвь Млечного пути. Млечный путь наполняет это созвездие многочисленными звездными скоплениями и туманностями. Да и просто интересных звезд здесь не счесть.
Сегодня наш разговор о “Пылающей звезде” — AE Возничего, и об одноименной туманности, которая в каталоге имеет номер IC 405.
Возможно, она — одна из самых слабых звезд созвездия Возничего, видимых глазом. Звезд такой яркости в Возничем под сотню. Почему же мы выбрали именно эту?
Астрономам интересны все звезды на небе — без исключения. К тому же, нет другого способа отыскать нечто интересное, как только исследовать всё. Но в отношении AE Возничего помог Его Величество Случай.
Расположение звезды AE Возничего на карте неба. (c) Stellarium
Пространственное расположение звезды таково, что находится она в самой плотной области газопылевой туманности, коих в пределах созвездия Возничего немало. Звезда освещает туманность, благодаря чему последняя становится видимой.
Некоторым наблюдателям раньше казалось, будто звезда окружена пламенем, переливающимся различными цветами и оттенками. А современные фотографические изображения, полученные с многочасовым накоплением света, открывают здесь поразительные детали, рассматривать и изучать которые можно вечность.
В свечении туманности задействованы сразу два процесса — отражательный (межзвёздная пыль просто отражает и рассеивает свет звезды) и эмиссионный (это реальное свечение облаков водорода, из которого на 99% и состоит туманность, под действием мощного излучения звезды AE Возничего — фотоны ультрафиолета, излучаемого звездой, возбуждают атомы водорода туманности). Может даже показаться, что межзвездное пространство в этой части галактики наполнено плотным осязаемым газом. На самом деле плотность вещества здесь лишь немного выше, чем в среднем по Млечному пути. В окрестностях Солнца плотность водорода может составлять порядка 1 атома на 2-3 кубических сантиметра. А в туманностях, подобных “Пылающей звезде”, на 1 кубический сантиметр может приходиться от десятка атомов в относительно разреженных областях, до 100 или 1000 атомов в более плотных и ярких зонах. Но это все равно очень и очень глубокий вакуум, относительно среды обитания человека, кубический сантиметр которой содержит не тысячи и не миллионы, а миллиарды миллиардов атомов.
Межзвездные туманности огромны. Простирающиеся через световые годы, они как-будто представляют собой “видимое ничто”, но будучи сконцентрированными в небольшой области пространства туманности рождают звезды — массы одной туманности вполне может хватить на созидание десятков, сотен и даже тысяч звезд.
При этом, звезды, рожденные в водородных облаках, обычно не остаются в них навсегда, и стремятся покинуть место своего рождения.
Каким образом?
Это мы сегодня узнаем.
AE Возничего — нерегулярная переменная звезда (относится к так называемым “Орионовым” переменным, часто встречающимся среди молодых звезд, еще не выбравшихся из своих родительских туманностей — в туманности Ориона таких много, кстати) — образовалась не в той туманности, которая сейчас озарена её звездным пламенем. Через эту туманность звезда сейчас просто пролетает (подобно звездам скопления Плеяды). И не будь звезды AE Возничего в этом месте пространства, мы бы сейчас не наблюдали эту туманность.
Но астрономы эту туманность наблюдают. Понимают, что видимость туманности обусловлена наличием в её центральной области яркой и очень горячей (одной из самых горячих!) звезды. И на всякий случая пытаются узнать о звезде побольше.
Измеряют спектр, температуру, расстояние, направление и скорость движения… и тут выясняется, что AE Возничего буквально прошивает эту туманность подобно аннигиляционному звездному крейсеру — со скоростью более 200 километров в секунду, что на порядок быстрее средних относительных звездных скоростей в этой части Млечного пути.
Звёздные следы привели ученых в самое сердце Туманности Ориона, где ныне красуется знаменитая “Трапеция Ориона” — кратная звездная система из очень молодых светил. Именно здесь, а не в водородных облаках созвездия Возничего, начала свой путь наша звезда примерно два — три миллиона лет назад.
Но звезда — не звездный крейсер. И вот так просто отправиться в полет звезда сама по себе не может. Что-то должно было этому способствовать — возможно, какая-то другая звезда. Ну, а что еще во Вселенной есть такое, что способно двигать звезды? — только другие звезды!
Надо было найти как-минимум еще одну звезду — соучастницу побега. И такая звезда нашлась. Это — Мю Голубя.
Расположение звезд AE Возничего, Мю Голубя и Туманности Ориона (M42) на карте неба. (c) Stellarium
Если мы отложим расстояние от туманности Ориона к северу до центральной части созвездия Возничего, где ныне горит “Пылающая звезда”, но только в противоположную сторону, это приведет нас в созвездие Голубя (оно как раз расположено к югу от Ориона), где со столь же высокой скоростью летит сквозь пространство столь же молодая и горячая звезда, по всем характеристикам соответствующая светилам, рожденным в Туманности Ориона.
Мю Голубя оказалась буквально “близнецом” звезды AE Возничего.
Два с небольшим миллиона лет назад оба светила составляли двойную звездную систему и медленно дрейфовали сквозь пелену породившей их туманности. Но им на пути встретилась еще одна звездная пара, которая своей гравитацией спутала все их планы — равновесие в системе было потеряно и звезды с большими скоростями разлетелись в противоположных направлениях. Теперь им уже никак и никогда не встретиться. Сейчас на земном небосводе эти звезды разделены угловым расстоянием порядка 70 градусов. А если учесть линейное расстояние до каждой из них — 1450 световых лет до AE Возничего и 1300 световых лет до Мю Голубя, можно сделать вывод, что сейчас эти звезды разделены линейным расстоянием того же порядка — около полутора тысяч световых лет друг от друга. При этом, каждая звезда преодолела путь из Туманности Ориона длиной около 750 световых лет за 2,5 млн лет.
Расположение звезды Мю Голубя на карте неба. (c) Stellarium
За это время в их родительской туманности много изменилось — какие-то звезды уже отгорели своё, а какие-то совсем недавно родились. Например, знаменитая “Трапеция Ориона” — 16-кратная звездная система — сформировалась и зажглась здесь лишь миллион лет назад, и её не существовало в ту пору, когда AE Возничего и Мю Голубя переживали внезапное расставание… впрочем, и они тогда не имели никакого отношения ни к созвездию Возничего, ни к созвездию Голубя, да и на небе Земли этих созвездий не существовало — звезды в небе нашей планеты миллион лет назад располагались совершенно иначе, каких-то звезд на нем еще не было, зато сияли другие, каких теперь давно нет.
Но звезда-виновница разрушения звездной пары нашлась — ученые отыскали её.
Это Йота Ориона — самая яркая в “Мече Ориона” звезда. Она по прежнему недалеко от места своего рождения. Но ведь не могло случиться так, что некто вмешался в ситуацию, что повлекло за собой катастрофические последствия, а сам остался совершенно незапятнанным. Какие-то следы давней “звездной разборки” должна носить и Йота Ориона.
Расположение звезды Йота Ориона на карте неба. (c) Stellarium
Хатсия (традиционное название Йоты Ориона) оказалась спектрально двойной звездой. Это означает, что современные — даже самые сильные — телескопы двойственность звезды не показывают. Её обнаруживает спектральный анализ — тем образом, что выявляет периодическое раздвоение основных линий поглощения в спектре звезды. Там, где телескоп видит один источник света, на самом деле присутствуют два, но направление скоростей их движения различно — один источник движется в сторону наблюдателя, другой удаляется от него, а линии в спектре лишь отражают эту динамику. Так проявляется в звездных спектрах знаменитый Эффект Доплера, благодаря которому гудок паровоза имеет более высокий тон, если паровоз едет в нашу сторону. У звезд тоже слегка меняется тон, только не звука, а цветового характера — линии смещаются то в сторону красного конца спектра, то в сторону синего, ведь и звук и свет в сути своей — волны. Красное смещение в спектре далеких галактик имеет ту же природу.
Анализируя спектр Йоты Ориона, ученые пришли к выводу, что орбита её спутника имеет экстремально высокий эксцентриситет (вытянутость), а само собой такое в двойных системах не случается. Нужен кто-то еще, чтобы своим гравитационным влиянием вытянуть орбиту звёздного компаньона.
Сопоставляя параметры разбегания звезд AE Возничего и Мю Голубя с экстремальной орбитой спутника Йоты Ориона астрономам удалось сложить пазл: эта четверка звезд — основные участники давней драмы. И она сложнее, чем может показаться на первый взгляд. Существует несколько сценариев, среди которых и такие, в которых изначально AE Возничего и Мю Голубя не были вместе, а кто-то из них был спутником Йоты Ориона. Но неосторожная встреча на звёздном перекрестке привела к тому, что звезды обменялись компаньонами, но из двух пар уцелела лишь одна — созданная вновь. И это уже настоящая космическая “Санта Барбара”. Впрочем, жизнь звезд порой не менее увлекательна, чем жизнь людей. И быть может мы — находясь на Земле — в своих человеческих судьбах лишь отыгрываем общие для всей Вселенной сценарии встреч и расставаний.
Туманность “Пылающая звезда” занимает на небе площадь сравнимую с диском полной Луны. Но в космическом пространстве имеет размеры около 5 световых лет — это на такое расстояние вокруг себя озаряют своим звёздным светом одноименное с туманностью светило. Но что такое 5 световых лет для звезды, пролетевшей 750 световых лет за каких-то пару миллионов лет? И через несколько тысяч лет AE Возничего покинет эту туманность. Но в пределах созвездия Возничего межзвездный газ и пыль не кончаются. И звезда своим светом будет освещать в разное время всё новые и новые туманности, будто это всё та же туманность летит вслед за звездой, хотя это, конечно, иллюзия.
Такие звезды, как AE Возничего не живут слишком долго. “Пылающая звезда” в 23 раза более массивна, чем наше Солнце, излучает в пространство энергии в 60 тысяч раз интенсивнее чем Солнце, и имеет температуру поверхности 33 тысячи градусов (у нашего Солнца всего лишь 5800). Эта звезда очень расточительна и сгорит за несколько миллионов лет, три из которых она уже прожила. Будь у неё побольше времени, она бы могла покинуть нашу Галактику, её скорость вполне такое позволяет. И возможно именно это и произойдет. Но прежде AE Возничего вспыхнет сверхновой, сбросив свою оболочку, и оставит после себя еще одну туманность, и маленький огарок своего звёздного ядра, превратившись в нейтронную звезду.
Когда это произойдет? В каком созвездии к тому времени окажется “Пылающая звезда” — ответить на эти вопросы сейчас трудно.
Современная астрофизика научилась неплохо отматывать время вспять, и по происходящим сегодня событиям в звездном Мире может показывать причины этих событий в прошлом. Однако, смотреть в грядущее нам все еще довольно сложно. И дело даже не в ограниченности современной науки, а прежде всего в том, что в отличие от прошлого и настоящего грядущее еще не наступило. А нереализованное событие всегда имеет несколько вариантов реализации. Какие-то варианты имеют большую вероятность, какие-то — меньшую, но однозначной предопределенности в нашем Мире не имеет ничто. И именно это свойство нашего мира дает свободу выбора — и людям, и звёздам.
На более широкоугольных снимках видно, что буквально в полутора градусах от туманности “Пылающая звезда” расположена еще одна — сравнимая по видимым размерам — туманность IC 410. В среде любителей астрономии она носит имя “Туманность Головастики”. Не спутайте её с “Галактикой Головастик” — это совсем другое.
Причиной для столь забавного названия послужили извилистые пылевые глобулы в центральной части туманности — будто в пучине звездных морей плывут какие-то странные существа с большой головой и виляя длинным хвостом…
И хотя обе эти туманности кажутся близкими между собой, в реальности “Туманность Головастики” вдесятеро дальше “Пылающей звезды” — расстояние до ней около 12 тысяч световых лет, и находится она буквально на самом краю Галактики Млечный путь. Полезно знать, что когда мы обращаем взгляд на созвездие Возничего, мы смотрим именно прочь от центра Галактики — туда, где ближе всего до галактического рубежа, за которым начинается межгалактическая пустота. И “Туманность Головастики” — возможно — последний форпост Млечного пути. Но здесь тоже кипит звездная жизнь, рождаются новые звезды, у каждой из которых своя собственная уникальная звездная судьба, и ни одна из звезд, не знает свою судьбу наперед.