Астрономия - Червени гиганти и бели джуджета в небето

Нощ след нощ безброй звезди греят в небето. Блясъкът му винаги е очаровал хората. Допреди сто години почти не се знаеше, че звездите не стоят неподвижни, а по-скоро се „раждат“ и „загиват“. От 1997 г. учени, ръководени от астрофизика от Тюбинген проф. Клаус Вернер, изследват звездите в последните етапи от своя „живот“ като така наречените „бели джуджета“ или неутронни звезди.

„Червени гиганти“ и „бели джуджета“ в небето

По следите на фазите на развитие на звездите

Гиганти и джуджета всъщност принадлежат към царството на приказките. Те обаче могат да бъдат намерени и в небето. Работната група „Звездни атмосфери“ от Института по астрономия и астрофизика към университета в Тюбинген изследва живота на звездите от 1997 г. под ръководството на проф. Клаус Вернер. Сега е известно, че има две различни разработки при малки и средни звезди, от една страна, и много тежки, масивни звезди, от друга. Докато първите, към които принадлежи нашето слънце, приключват развитието си като „бяло джудже“ след етап като „червен гигант“, много масивните звезди стават неутронни звезди в последната си фаза.

Около 3000 „бели джуджета“ са открити от 50-те години на миналия век и са наблюдавани в различни фази от живота им. Тъй като тяхната яркост е само ниска в сравнение със слънцето, например, никой от тях не се вижда на окото. Дори с най-големите рефлекторни телескопи от Земята или с космически телескопи като космическия телескоп Хъбъл, те могат да бъдат наблюдавани само до разстояние от няколко хиляди светлинни години. Преди двадесет години за първи път бяха открити „бели джуджета“, които не се вписват в настоящата картина на звездната еволюция. В края на своята еволюция тези звезди са изхвърлили напълно богатата си на водород черупка. В сътрудничество с университетите в Кил, Бамберг и Хамбург, хората от Тюбинген са открили и наблюдавали редица такива необичайни „бели джуджета“ през последните няколко години и са получили нови знания за еволюцията на звездите.

За живота и смъртта на звездите

Как астрономите следят еволюцията на далечни небесни тела

В миналото звездите са се възприемали като образ на вечността. Йоханес Кеплер все още вярваше, когато стана свидетел на последния документиран експлозия на свръхнова в нашия Млечен път през 1604 г., че току-що беше свидетел на раждането на звезда. „Всъщност една супернова винаги бележи края на много масивна звезда“, обяснява д-р. Щефан Драйзлер от работната група „Звездни атмосфери“ към Института по астрономия и астрофизика към университета в Тюбинген. В момента астрофизиците от Тюбинген изследват останките от звездите и техните по-ранни етапи на развитие под ръководството на проф. Клаус Вернер. Използвайки спектрални анализи, оценката на електромагнитното излъчване, излъчвано от звездата, с помощта на сложни компютърни симулации, изследователите искат да научат повече за светимостта, масата, радиуса и химичния състав на звездите. За да могат да се правят изводи за развитието, звездите трябва да се наблюдават в различни етапи от живота им и да се въвеждат в еволюционен контекст, тъй като звездите се променят само в периоди от милиони до милиарди години.

Самото слънце е една от малките до средните звезди. Той има „продължителност на живота“ около 10 милиарда години, половината от които е изтекла. Слънцето черпи енергията си от ядрения синтез на водород, образувайки хелий. Когато водородът в центъра на слънцето се изразходва, вътрешността на слънцето се свива, докато налягането и температурата са достатъчни, за да превърнат хелия във въглерод и кислород. Паралелно със свиването на вътрешността на слънцето, слънчевата обвивка се разширява значително. Повърхностната температура спада от около 6000 градуса днес до 3000 градуса. Ако захранването с хелий вътре също се изразходва, ядрото се свива за втори път и слънчевата обвивка се разширява отново силно и достига сто пъти по-голям от сегашния си размер, слънцето се превръща в така наречения „червен гигант“. В момента Бетелгейз от съзвездието Орион е на този етап.

Силно разширеният плик е слабо свързан със звездата. Следователно звездата губи външната си обвивка и ядрото, което е невъобразимо горещо при 200 000 до 300 000 градуса, е изложено. Въпросът, който "червеният гигант" е загубил под формата на звездни ветрове, сега се стимулира да свети от много горещата остатъчна звезда и се вижда като цветна, така наречената "планетарна мъглявина". За Вернер планетарните мъглявини са „сред най-зрелищните образувания в космоса“. Първоначално много горещото ядро първоначално остава като централна звезда в средата на планетарната мъглявина, която постепенно се изтънява и накрая се разтваря напълно. Това, което остава, е така нареченото „бяло джудже“, при което процесите на ядрен синтез са спрели.

Учените от Тюбинген са особено заинтересовани да изследват тези „бели джуджета“. Според днешните познания „те представляват последния етап на развитие за 95 процента от всички звезди“, каза Драйзлер. Изследователите от Тюбинген искат да разберат повече за естеството на тези „звездни трупове“. Но нищо не може да се постигне с просто око или бинокъл: Тъй като звездите излъчват много малко светлина в тази последна фаза, изследователите се нуждаят от най-големите телескопи в света за своите наблюдения. С космическия телескоп Хъбъл, в момента най-големият телескоп в космоса, се създават спектри, на които разпределението на интензивността на лъчението може да се прочете като функция от дължината на вълната. С помощта на сложни компютърни симулации е възможно да се получат знания за състоянието на развитие на тези звезди.

Но звездите не се наблюдават само от орбита. Астрофизиците събират данни и от Земята. Екипът на проф. Вернер използва предимно големия телескоп в Калар Алто в Испания, който има огледален диаметър от три метра и половина и се управлява от Института по астрономия на Хайделберг Макс Планк в сътрудничество с испанската комисия по астрономия, за да изследва небесни обекти. Но хората от Тюбинген изследват и новия голям телескоп на Европейската южна обсерватория в Чили. С огледален диаметър от осем метра, той е един от най-големите телескопи в света. В сътрудничество с университетите в Кил, Бамберг и Хамбург хората от Тюбинген са открили и наблюдавали редица необичайни „бели джуджета“ през последните няколко години и по този начин са получили нови знания за еволюцията на звездите. Телескопите не могат да бъдат достатъчно големи за по-нататъшни изследвания. Жителите на Тюбинген се надяват да построят отразяващи телескопи с диаметър тридесет или дори сто метра.

Проф. Клаус Вернер, тел. 0 70 71/2 97 86 01
Д-р Стефан Драйцлер, тел. 0 70 71/2 97 86 12
Институт по астрономия и астрофизика
Отдел по астрономия
Ул. Валдхаузер 64
72076 Тюбинген
Факс 0 70 71/29 34 58

Още информация:

Характеристики на това съобщение за пресата:
Математика, физика/астрономия
надрегионален
Резултати от изследвания, изследователски проекти
Немски