Дмитрий Вибе: Когда не на что больше смотреть

Двойные звёзды - весьма популярный объект для любительских астрономических наблюдений. Многими из них можно полюбоваться даже тогда, когда качество неба не позволяет смотреть ни на что другое.

В этом году мы осенние дни открытых дверей назначили на 15-16 сентября (кстати, добро пожаловать!). Прямо скажем, не самое богатое на астрономические зрелища время. Луны нет, Юпитер выползает из-за деревьев за полночь, из других планет виден Уран, но на него смотреть - только галочку поставить: "Видел Уран". Конечно, безлунная ночь - идеальное время для глазения на "дипскаи" (объекты глубокого космоса), но они, прямо скажем, хороши для истинных ценителей. На менее подготовленного человека ни шаровые скопления, ни тем более галактики впечатления не производят. "Сколько, говорите, там звёзд? Сотни миллиардов? Ух ты! А Луну покажете?"

Спасительным мостом между "дипскаями" и Луной оказываются двойные звёзды. Они просты, наглядны, красивы (Альбирео), позволяют поиграть в игру "Сломай глаз" (эпсилон Лиры) или рассказать легенду из жизни Спарты (Мицар с Алькором). Больше того, многие из них видны невооружённым глазом (хотя и не как двойные). Для человека, впервые взглянувшего в телескоп, как мне кажется, это очень важно: посмотреть на что-то и в окуляр, и без него, убедившись тем самым, что он видит реальный объект, а не картинку. Кроме того, ту же Альбирео или Мицар с Алькором можно показывать уже в сумерках, не дожидаясь темноты.

Поэтому в списках для наблюдений в любительский телескоп двойных звёзд гораздо больше, чем одиночных. Честно говоря, в голову вообще приходит только одна одиночная звезда, заслуживающая индивидуального показа, - Гранатовая звезда в Цефее. А двойных даже для беглого просмотра наберётся с десяток. Но это соотношение безнадёжно испорчено эффектом наблюдательной селекции и, конечно, не отражает реального положения вещей.

Взгляды же на реальное положение вещей за последнюю пару сотен лет сильно изменились. На смену первым догадкам Митчелла и Гершеля о том, что некоторые звёзды не просто случайно видны друг рядом с другом, но образуют гравитационно связанные пары, пришло убеждение в том, что в мире звёзд двойственность и даже кратность являются правилом, а не исключением.

Иногда (особенно в популярных текстах) высказывается крайний вариант этого правила: "Все звёзды кратные", - но он, безусловно, неверен. Ближайшая к нам звезда, Солнце, явно не кратная, отчего некоторые чувствуют себя некомфортно. Вдруг у Солнца всё-таки есть спутник, о котором мы ничего не знаем, а он вдруг ка-а-ак подлетит! С другой стороны, если все звёзды кратные, а Солнце - нет, его одиночество может оказаться признаком уникальности и с точки зрения наличия обитаемой планеты.

Впрочем, этот крайний вариант всегда был скорее частью фольклора, чем реальным научным мнением. Оценки доли двойных (кратных) систем среди звёзд солнечного типа никогда не приводили к стопроцентным значениям, останавливаясь на 70-80 процентах. Конечно, и в этом случае Солнце попадало всего в одну пятую, но всё-таки не оказывалось истинно уникальным объектом. Кстати, читая о подобных оценках, нужно всегда следить за тем, какая именно доля приводится - доля кратных систем (когда каждая система считается за одну) или доля звёзд, входящих в состав кратных систем (когда каждая звезда в системе учитывается индивидуально).

В 2006 году Чарльз Лада из Гарвардского астрофизического центра (США) опубликовал статью, озаглавленную "Большинство звёзд являются одиночными". В ней он не подверг сомнению статистику для солнцеподобных звёзд, но проверил, насколько доля кратных систем меняется для звёзд, менее массивных, чем Солнце. Как выяснилось, среди красных карликов весы склоняются в другую сторону: среди них доминируют, причём существенно, не двойные системы, а одиночные звёзды. С учётом того, что самый популярный тип звёзд в Галактике - это именно красные карлики, как раз и получается, что у большинства галактических светил (не солнечного типа, а вообще всех) компаньонов нет.

И взгляд на окрестности Солнца этот вывод как будто бы подтверждает. Правда, ближайшая к Солнцу звезда, альфа Центавра, является даже не двойной, а тройной, но два из трёх её компонентов относятся к звёздам солнечного типа. Всего же в радиусе 10 пс от Солнца на 259 систем (известных сейчас) приходится всего 74 кратных.

Да и последние исследования звёзд, подобных Солнцу, не подтверждают их повсеместную кратность. В 2010 году Дипак Рагхаван (если я, конечно, правильно передаю его имя) с коллегами исследовали почти полтысячи звёзд, похожих на Солнце, в нашей окрестности, тщательно проверив их на наличие спутников, как близких масс, так и существенно меньших. Выяснилось, что одиночных среди этих систем 56 процентов, то есть больше половины. На долю двойных систем приходится 33 процента, в 8 процентов систем входит по три объекта, остальное составляют системы более высокого уровня кратности. Не исключено, что в будущем эти результаты будут уточняться в смысле увеличения доли систем с очень маломассивными компаньонами (которые пока не удалось разглядеть). Но тут уже возникнет вопрос о проведении границы между кратной звездой и планетной системой.

Работы по определению относительного количества двойных и кратных систем важны не только с позиции поиска ответа на вопрос об уникальности Солнца. Они играют также важную роль в изучении процесса звёздообразования. Вплоть до конца 1990-х годов в моделях звёздообразования рассматривалось в основном формирование одиночных звёзд - на большее не позволяли замахиваться компьютерные мощности. Но с точки зрения законов физики более естественным результатом сжатия протозвёздного облака является именно кратная система.

Дело в том, что известные нам дозвёздные облака (которые мы считаем будущими звёздами на наираннейшей эволюционной стадии) вращаются. Почему они вращаются - отдельный вопрос, но само по себе вращение является наблюдательным фактом. Вращаются они медленно, но в силу гигантских размеров обладают колоссальным угловым моментом, который, как известно, при сжатии сохраняется и приводит к повышению скорости вращения. Если предположить, что помимо сжатия с облаком ничего не происходит, то звезда из него не получится - помешает центробежный барьер. Естественный выход из этого противоречия (звёзды-то образуются!) - дробление облака на два или более фрагментов. Избыточный угловой момент они забирают в своё орбитальное движение, а сами внутри себя продолжают сжиматься, чтобы стать самостоятельными звёздами. Иными словами, образовать кратную систему гораздо проще, чем одиночную звезду.

Откуда же тогда берутся одиночные звёзды, которых, если прав Лада, в Галактике большинство? Тут есть пока два варианта ответа. Во-первых, возможно, существует ещё какой-то эффективный механизм отвода от протозвезды избыточного углового момента - магнитное поле, например, или спиральные рукава в протозвёздном диске. Во-вторых, теперешняя одинокость может оказаться не врождённым, а приобретённым признаком: если звезда, родившаяся двойной, способна потерять спутник в результате динамического взаимодействия с другими звёздами. На этот вариант указывают сравнения степени кратности у звёзд разных возрастов: например, у солнцеподобных звёзд с возрастами порядка нескольких миллионов лет степень двойственности раза в два выше, чем у таких же звёзд, но более старых.

Это вообще-то означает, что двойные и кратные звёзды зрелого возраста скрывают не особенно много информации о своём рождении. Особенно это верно в скоплениях, где, как показывают расчёты, звёзды особенно легко теряют партнёров и даже обмениваются ими. К счастью, возможностями любительских телескопов современная астрономия не ограничена. При помощи инструментов инфракрасного и более длинноволновых диапазонов можно исследовать двойственность и кратность у самых молодых звёзд и даже протозвёздных объектов.

А нам остаются Альбирео, Мицар с Алькором, гамма Дельфина и ещё дюжина красивых звёздных пар. Приходите к нам на дни открытых дверей. Будет небо - полюбуемся двойными. Не будет - мы, по крайней мере, скажем, как называются созвездья!