Сверхгиганты — исполины среди звёзд

Мириады звёзд на ночном небе с глубочайшей древности привлекали внимание людей. Люди наделяли звезды особыми свойствами, им приписывали влияние на земные дела — например, египтяне верили, что Сириус управляет разливами Нила. Но при этом людям на Земле звёзды казались малыми небесными телами — много, много меньше, чем Луна. Лишь с появлением мощных телескопов люди осознали, что звезды — огромные светила, подобные Солнцу.

Красные сверхгиганты

Однако даже ближайшие звёзды так далеки от нас, что и в самые лучшие современные телескопы они видны только как светящиеся точки. Поэтому лишь в начале XX века учёные нашли способ вычислять действительный диаметр звёзд. Результаты исследований оказались поразительными — звёздное небо оказалось заселённым как карликами, так и гигантами. Так, диаметр звезды Бетельгейзе был измерен в 1920 году и оказался почти в 350 раз больше диаметра Солнца. Поверхность Бетельгейзе примерно в 120 тысяч раз больше его поверхности, а объём в 40 миллионов раз больше объёма нашего светила! Если бы Бетельгейзе оказалась на месте Солнца, она заполнила бы все пространство далеко за пределами орбиты Марса.

Но этот небесный исполин — далеко не самая большая звезда в безбрежных просторах космоса. Долгое время самой большой звездой считалась VY, которая находится в созвездии Большого Пса. Радиус этой звезды — миллиард километров, что в полторы тысячи раз больше радиуса Солнца. Представление о размерах этого колосса дают следующие расчёты: один оборот вокруг звёзды-гипергиганта займёт 1200 лет, и то если лететь со скоростью 800 километров в час. Если уменьшить Землю до 1 сантиметра в поперечнике и так же пропорционально уменьшить VY, то размер последней будет 2,2 километра. Правда, масса этой звезды «всего лишь» в 40 раз больше массы Солнца (это объясняется тем, что плотность звёзд-сверхгигантов очень низкая). Но зато светит VY в 500 тысяч раз сильнее нашего небесного светила.

Звёздная жизнь

Бетельгейзе и VY являются красными сверхгигантами. Как известно, звёзды формируются из космических скоплений водорода. Когда такое облако оказывается достаточно плотным, начинают действовать гравитационные силы, вызывающие сжатие и нагрев газа. По достижении определённого предела в нагретом и сжатом центре облака начинаются термоядерные реакции — это означает, что звезда зажглась. Во вспыхнувшем светиле водород превращается в гелий миллионы и даже миллиарды лет. Если звезда достаточно велика, наступает момент, когда в термоядерные реакции включаются углерод и кислород — звезда становится красным гигантом или сверхгигантом. Газовая оболочка такой звезды вырастает до огромных размеров, распространяясь на миллионы километров. Красные сверхгиганты обычно заканчивают жизненный путь взрывом сверхновой. Ведь существование звезды определяется равновесием между силами гравитации, стремящимися сжать звезду, и давлением излучения, «распирающим» её изнутри. Когда излучение оказывается недостаточным, чтобы компенсировать гравитационное поле звезды, происходит катастрофический коллапс светила. Гравитационное сжатие вызывает «взрыв внутрь» — процесс сопровождается выделением колоссального количества энергии.

Звезда становится сверхновой и на короткое время начинает сиять ярче, чем все звезды галактики, вместе взятые. Потом вспышка сверхновой заканчивается. Газовая оболочка погибшей звезды даёт начало новой туманности, а вырожденное ядро превращается в объект малой величины, но чудовищной плотности (это может быть белый карлик, нейтронная звезда или даже чёрная дыра).

Увы, но сверхгигант Бетельгейзе — близкий, по космическим меркам, сосед Солнечной системы (расположен примерно в полутысяче световых лет) достиг финальной стадии своей эволюции и может взорваться в самом скором времени. И этот катаклизм может быть опасен для Земли. Излучение сверхновой при взрыве направлено неравномерно — максимум излучения определяют магнитные полюса звезды. И если окажется, что один из полюсов Бетельгейзе направлен точно на Землю, то после взрыва сверхновой в нашу планету ударит смертоносный поток рентгеновского излучения…

Огромные и яркие

Но красные сверхгиганты далеко не самые тяжёлые и яркие звёзды. Чемпионами среди известных на сегодня звёзд являются голубые сверхгиганты. В отличие от красных, доживающих долгую жизнь, — это молодые и раскалённые звезды, в миллионы раз превосходящие Солнце своей яркостью и имеющие массу, превосходящую массу Солнца в десятки и сотни раз. Поверхность голубых сверхгигантов стремительно уменьшается из-за сжатия, при этом излучение внутренней энергии непрерывно растёт и повышает температуру светила. К этому классу звёзд относится ярчайшая звезда, достоверно известная учёным. Открытие произошло недавно: в 2010 году, изучая Большое Магелланово Облако, исследователи обнаружили звезду R136а1. Этот гигант в 256 раз больше нашего Солнца по своей массе!

Это значит, R136а1 весит 5×10³² кг; или 500000000000000000000000000000 тонн! Эти данные стали откровением для учёных, ведь предполагалось, что звёзд, которые превышают массу Солнца больше чем в 150 раз, не существует. При этом R136а1 превосходит Солнце в десять миллионов раз по своей яркости! Звезда находится в Большом Магеллановом Облаке — карликовой галактике, которая вращается вокруг нашего Млечного Пути. Расстояние от Земли до туманности составляет невообразимую величину в 160 тысяч световых лет, поэтому исполинская звезда видна с помощью мощных телескопов. А если бы это удивительное светило находилось на месте одной из ближайших к солнечной системе звёзд, те сияние R136а1 превосходило бы сияние Солнца.

Впрочем, возможно, что R136а1 в скором времени уступит «чемпионский титул» загадочной двойной звезде R144, открытой в середине апреля 2013 года. R144 —это единая система из двух звёзд, вращающихся вокруг друг друга по близким орбитам, с полной массой компонентов около 300 солнечных масс. В недалёком будущем они могут слиться в единый объект, который окажется большей звездой, нежели нынешний рекордсмен (появившийся на свет, скорее всего, таким же образом).

Двойной звездой является и таинственный объект LBV 1806-20, чья яркость предположительно в 12 миллионов раз превосходит яркость Солнца (больше, чем у R136a1). Спрятанное за газом и пылью чудовищное светило класса LBV (яркая голубая переменная) имеет массу 130-190 масс Солнца. Эта сверхзвезда за 2-3 секунды излучает примерно столько же энергии, сколько Солнце за год. То, что LBV1806-20 и R144 — двойные звезды, — не случайно. Как показывают исследования, три четверти голубых сверхгигантов имеют близко расположенную звезду-спутник, а примерно треть из них находятся на пути к слиянию и образованию одной звезды (оставшаяся четверть «одиночных» голубых супергигантов — по-видимому, результат произошедшего в прошлом слияния звёзд). Поэтому такие звезды получили негласное название «звезды-вампиры» (главная из звёзд двойной системы «высасывает» вещество с поверхности своего соседа).

Чудовищно тяжёлые…

Однако хотя голубые сверхгиганты являются самыми яркими из известных науке звёзд, вопрос о самых тяжёлых звёздах остаётся открытым. Есть основания считать, что в космосе существуют «холодные» звезды такой массы, что R136a1 на их фоне окажется карликом. Интерес астрономов вызывает Эпсилон Возничего — звезда настолько холодная, что, несмотря на её чудовищные размеры, её не видно даже в самые мощные телескопы, так как её слабое излучение почти целиком лежит в инфракрасной области. Мы знаем о существовании этого «скрытого» светила только потому, что у него есть яркий спутник, который она периодически затмевает. Исходя из косвенных данных, учёные предположили, что таинственный «затмевающий» объект — это тёмная звезда — инфракрасный гигант с диаметром 4 миллиарда километров. Если эта гипотеза верна, то Эпсилон Возничего, оказавшись на месте Солнца, заполнила бы все пространство Солнечной системы вплоть до орбиты Урана!

Между тем невозможно сказать, каких размеров могут достигать инфракрасные сверхгиганты — ведь звезду настолько холодную, что она излучает почти исключительно в инфракрасной части спектра, очень трудно обнаружить. Несомненно, в глубинах космоса скрываются тёмные звезды гораздо больших размеров, чем Эпсилон Возничего, — и можно лишь гадать, каких максимальных размеров (и какой максимальной массы) они могут достигать.

Какая бы гипотеза ни была верна, несомненно, что в скором времени появятся новые рекордсмены среди звёзд — ведь учёные не устают осваивать пространство и делать все новые открытия. Кто знает, какие светила-левиафаны спрятаны в безбрежном космосе?