Для классификации звезд астрономы всего мира вот уже сто лет пользуются так называемой диаграммой Герцшпрунга-Рассела. По вертикальной оси этой диаграммы отсчитывается светимость, то есть интенсивность светового излучения звезды, причем за единицу принята светимость Солнца, а на горизонтальной оси отложены спектральные классы. Следует иметь в виду, что спектральная классификация звезд характеризует температуру их поверхности, поскольку от температуры зависит цвет звезды: по мере убывания температуры он плавно меняется от голубого к белому, от белого к желтому, от желтого к оранжевому и от оранжевого к красному. Таким образом, по горизонтальной оси диаграммы Герцшпрунга-Рассела отсчитывается наблюдаемая температура поверхности звезды.

Ископаемые звезды

Оказалось, что звезды заполняют площадь диаграммы отнюдь не равномерно. Они группируются в довольно узкие полосы, которые принято именовать последовательностями. Большинство звезд во Вселенной, включая и наше Солнце, относятся к так называемой главной последовательности. Светимость и размеры этих звезд в значительной мере определяются их массой, а источником энергии служит реакция термоядерного синтеза гелия из водорода. Однако существуют и другие последовательности звезд. В частности, это красные гиганты и сверхгиганты, то есть звезды, по массе сравнимые с Солнцем, но по размеру превосходящие его во многие сотни раз; а еще одну группу образуют белые карлики. В старинном немецком университетском городе Тюбингене прошла международная научная конференция, посвященная актуальным проблемам изучения этих весьма необычных звезд.

"Белые карлики представляют для нас большой интерес потому, что они уже очень давно существуют в нашей галактике, - говорит Сильвия Каталан (Silvia Catalan), научная сотрудница университета Хартфордшира - одного из ведущих политехнических институтов Великобритании. - Мы называем их ископаемыми звездами, так что в известной мере я не только астроном, но и археолог".

Черная дыра, пульсар или белый карлик - иного не дано

Как древние окаменелости позволяют судить об истории Земли, так белые карлики дают представление о ранних стадиях эволюции Млечного Пути. Ведь они образуются из обычных звезд на заключительном этапе их развития, а главная особенность белых карликов - чрезвычайно высокая плотность. "Белый карлик - это, по сути дела, звезда с массой Солнца, но размером с Землю, - поясняет Ральф Напивоцки (Ralf Napiwotzki), коллега Сильвии Каталан по университету Хартфордшира. - Горсть вещества, из которого состоит белый карлик, весила бы на Земле несколько тонн".

Дело в том, что звезды главной последовательности сохраняют стабильность и постоянство параметров хоть и весьма долго, но лишь до тех пор, пока не подходят к концу запасы водорода. После этого они сначала перегреваются и увеличиваются в размерах, превращаясь в красных гигантов или сверхгигантов. Дальнейшая судьба звезды зависит от ее массы. Эволюция наиболее массивных звезд завершается вспышкой сверхновой с образованием черной дыры; в случае менее массивных звезд вспышка сверхновой приводит к образованию нейтронной звезды-пульсара; если же речь идет о звездах класса Солнца или лишь незначительно более массивных, то они, сбросив оболочку, заканчивают свою жизнь в виде белых карликов. За отсутствием водорода они сами уже не производят энергии, а лишь излучают тепло, унаследованное от исходной звезды, и постепенно остывают.

Холодный - значит старый

"Сразу после возникновения температура на их поверхности составляет около 100 тысяч градусов, - говорит Ральф Напивоцки. - А дальше начинается процесс охлаждения, и по прошествии примерно 10 миллиардов лет температура белых карликов составляет всего 3-4 тысячи градусов. И наоборот, если обнаруживается белый карлик, поверхность которого имеет температуру около 3 тысяч градусов, то можно смело сказать, что ему не менее десяти миллиардов лет".

Сегодня науке известно всего несколько тысяч белых карликов. Это связано с их низкой светимостью и малыми размерами. Однако ученые полагают, что общее их количество в нашей галактике может достигать 10 миллиардов, то есть около 5 процентов всех звезд Млечного Пути. Впрочем, Сильвия Каталан и ее коллеги заняты поиском самых холодных, а значит, самых старых белых карликов, что дополнительно усложняет задачу, ведь самые холодные - значит, самые тусклые. Пока подходящих объектов изучения набралось всего около полусотни, но тем они важнее для науки.

"Эти звезды позволяют нам судить о том, каков возраст нашей галактики, когда здесь образовались первые звезды и какими свойствами они обладали, - говорит исследовательница. - Если бы не белые карлики, у нас не было бы ни малейших шансов узнать хоть что-нибудь о первых звездах Вселенной".

Нужны новые телескопы

Правда, заглянуть в далекое прошлое Вселенной астрономы пытаются и иным путем: с помощью все более мощных телескопов они высматривают в глубинах космоса самые далекие, а значит, и самые старые галактики. Ведь если галактика удалена от нас, скажем, на 12 миллиардов световых лет, то это означает, что мы видим ее такой, какой она была 12 миллиардов лет назад. Проблема лишь в том, что эти пусть гигантские и яркие, но чрезвычайно далекие звездные скопления так же трудно поддаются наблюдению, как и несравненно более близкие, зато очень тусклые и крайне малые белые карлики. Предстоящее в ближайшие годы сооружение ряда новых, еще более мощных телескопов придаст мощный импульс обоим направлениям исследований.

Автор - Владимир Фрадкин
Редактор - Ефим Шуман