В нашата Вселена има стотици удивителни феномени, като много от тях вероятно биха ви се сторили измислици на писателите фантасти. За специалистите астрономи обаче те изобщо не са лъжа, а някои от тях, макар и хипотетични за математиците, изглеждат съвсем истински.

Обектите в следващия списък вероятно са ви познати – с малки изключения. Но дали знаете точните подробности за тях? Знаете ли какво е квазар? Пулсар? Или… Блазар? Ако не сте съвсем сигурни, просто четете нататък.

Червен гигант

Съществуват множество най-различни звезди. Едни от тях са по-горещи, други по-хладни, някои по-големи – други по-малки. За звездите - червени гиганти, обаче са характерни с относително ниската температура и огромният радиус. Въпреки това те притежават висока светимост. Радиусът на един гигант може да превишава над 800 пъти този на Слънцето, а яркостта - тази на нашата звезда до 10 000 пъти!

Алдебаран и Арктур са едни от най-известните червени гиганти, но дори те не са най-големите. Съществуват и червени свръхгиганти, чийто радиус може да превишава този на Слънцето 1500 пъти.

Червеният гигант е крайният етап е еволюцията на една звезда. Тя се превръща в такъв, когато всичкият водород в нейния център се превърне в хелий, а термоядрените реакции продължават в периферията на хелиевото ядро. Затова и червените гиганти имат малко странен строеж – горещо и плътно ядро и много разредена и обемна обвивка. Това води до повишаване на светимостта, разширяване на външните слоеве и понижение на температурата на повърхността. И още до по-висок интензитет на „звездния вятър“ – изтичането на вещество от звездата в междузвездното пространство.

По-нататъшната съдба на червения гигант зависи от неговата маса. Ако тя е ниска, то звездата се превръща в бяло джудже. Ако е висока – образува неутронна звезда или черна дупка.

Бяло джудже

Звездите джуджета са противоположни на звездите гиганти. Този етап от развитието на много звезди представлява небесно тяло, чиято маса е сравнима с тази на Слънцето, но с тази разлика, че радиусът им е средно 100 пъти по-малък от този на нашата звезда. Белите джуджета се раждат, когато червените гиганти изхвърлят своите външни обвивки в пространството, които от своя се разсейват в междузвездното пространство във вид на планетарни мъглявини. Останалото хладно и почти неизлъчващо енергия хелиево ядро се нарича бяло джудже. Тези звезди наброяват от 3 до 10% от всички звезди в нашата галактика, но заради ниската им светимост се откриват доста трудно.

Интересното е, че бялото джудже е само название. Цветът на тези обекти често може да не е бял. Името произлиза от цвета на първите подобни открити звезди – например Сириус Б, чиито размери са сходни с тези на Земята.

И още по-интересно – белите джуджета принципно не би трябвало да се наричат звезди, защото в недрата им вече не протичат термоядрени реакции. Казано на още по-прост език – бялото джудже не е звезда, а… нейният труп!

В течение на по-нататъшната си еволюция белите джуджета се охлаждат все повече и техният цвят се променя от бял на червен. Крайният стадий на еволюция на много от тях е черно джудже – тъмно и угаснало. А другият вариант е натрупване на повърхността му на вещество, изтичащо от друга звезда, свиване с повишаване на масата и последващ взрив като нова или свръхнова.

Жълто джудже

Този тип звезди не са толкова известни. А това вече е странно, защото нашето родно Слънце е точно типично жълто джудже. Това са неголеми звезди, чиято маса варира между 0.8 – 1.2 от тази на Слънцето. Такива слънца образуват т.нар. Главна последователност. На диаграмата на Херцшпрунг-Ръсел за разпределение на типовете звезди това е областта, която съдържа звездите, използващи като източник на енергия термоядрената реакция на синтез на хелий от водород.

Жълтите джуджета имат температура на повърхността между 5000 и 6000 градуса, а средната продължителност на живота им е около 10 милиарда години. Тези звезди се превръщат в червени гиганти, след като запасът им от водород се изчерпа. Такава участ очаква и нашето Слънце. Според прогнозите на учените след около 5 - 7 милиарда години то ще се разшири толкова много, че ще погълне нашата планета. А след това ще се превърне в бяло джудже. Само че преди това да се случи, животът на Земята ще бъде изгорен, а всичко върху нея ще е превърнато в пепел.

Кафяво джудже

Доста необичаен обект с тъмночервен или дори инфрачервен цвят, който е сложен за класифициране. Той заема междинно положение между звезда и газов гигант. Кафявото джудже има маса между 1 и 8 пъти тази на Слънцето. То е прекалено масивно, за да бъде планета, а гравитационното налягане дава възможност за извършване на термоядрени реакции с участието на „леснозапалими“ елементи. За „запалване“ на водород обаче масата не е достатъчна и затова светенето на кафявото джудже в сравнение с нормалните звезди е много по-кратко като време.

Температурата на повърхността им е доста ниска – между 300 и 3000 градуса, и по време на недългия им живот тя постоянно намалява. И колкото е по-голям този обект, толкова по-бавно протича процесът. Казано с по-прости думи – през началните етапи на живота си кафявото джудже се „запалва“ от термоядрения синтез, а след това започва да изстива бързо и да заприличва на обикновена планета.

Тези обекти могат да се образуват в протопланетния диск на всяка звезда, но и независимо от останалите космически обекти. Около тях също може да се появяват планети, според някои учени - дори обитаеми. Но тъй като те излъчват сравнително малко топлина, и то за кратко време, зоната на комфорт (нужна за живот) се разполага в близост до нея и после бързо изчезва. Ако на Земята за появата на многоклетъчни форми на живот са били нужни около 3.5 милиарда години и срокът за по-нататъшно съществуване е доста голям, то например многоклетъчните форми на живот на планета до кафяво джудже ще просъществуват не повече от 0.5 милиарда години. Защото след това заради темповете на изстиване обитаемата зона на комфорт се свива доста бързо и животът на такава планета бързо загива.

Двойна звезда

Наречена още двойна система, това представлява система от две гравитационно свързани звезди, които се въртят около един общ център. Двойната звезда изглежда доста екзотично явление, но всъщност в нашата галактика, Млечния път, ще намерите огромен брой такива системи. Според някои астрономи вероятно половината от всички звезди в Галактиката принадлежат на двойни системи. И дори понякога се срещат тройни такива.

Нормалните звезди се формират в резултат на сгъстяването на молекулярни облаци с вещество заради гравитационната неустойчивост. В случая с двойните звезди ситуацията е сходна, но не е съвсем ясна причината за разделянето на материята на две – за всяка звезда поотделно.

Свръхнова

При този известен феномен яркостта на звездата за кратко време нараства с 4 до 8 порядъка, а след това постепенно се понижава. Това се случва заради взрив на звездата, при който тя напълно се разрушава. Тези звезди за известно време заслепяват останалите звезди, което не е учудващо, като разберете, че при взрива светимостта им може да превиши тази на Слънцето до цели 1 милиард пъти!

В галактиките, подобни на нашата, появата на една свръхнова се случва средно по един път на около 30 години. След такъв взрив в пространството остават огромни количества вещество, което може да влезе отново в ролята на строителен материал за други звезди. Нашето Слънце и планетите от Слънчевата система са се зародили в гигантски облак от молекулярен газ и прах. Преди около 4.6 милиарда години е започнало свиване на протопланетния облак, като през първите 100 000 години след това Слънцето е представлявало колапсираща протозвезда. С времето то се е стабилизирало и е придобило днешния си облик.

Ето и какви са двата основни типа свръхнови. При тип I в оптичния спектър отсъства водородът. Затова учените считат, че такива свръхнови са се получили след взрив на бяло джудже. Спомняте ли си, по-нагоре говорихме, че при него водородът липсва. Такива бели джуджета винаги са част от състава на двойна звезда. В определен момент веществото от втората звезда започва да се „преточва“ върху бялото джудже и когато то достигне критична маса, се предизвиква колапс. Свръхновите от тип I избухват както в елиптични, така и в спирални галактики.

При свръхновите от тип 2 учените фиксират наличие на водород в спектъра. Оттук възниква предположението, че става дума за взрив на „обикновена“ звезда. Когато горивото в масивна (повече от 10 слънчеви маси) звезда се изразходи, нейното образуващо се ядро може да достигне критична маса и да колапсира. При такъв сценарий ядрото на свръхновата от тип 2 в крайна сметка се превръща в неутронна звезда. Но такива свръхнови се появяват само в спирални галактики.

Неутронна звезда

Както говори самото и име, тя се състои предимно от неутрони – тежки елементарни частици, които нямат електричен заряд. Както вече стана дума, причината за образуването им е гравитационният колапс на нормалните звезди. За сметка на притеглянето започва уплътняване на звездната маса към центъра дотогава, докато материята не стане с огромна плътност. В резултат на това неутроните се натъпкват близо един до друг. Образуваният космически обект има тънка атмосфера от гореща плазма, външна кора от йони и електрони, вътрешна от електрони и свободни неутрони, както и външно и вътрешно ядро от свръхуплътнени неутрони.

Повечето неутронни звезди се въртят много бързо – сто до хиляда завъртания в секунда! Размерите им според космическите величини са буквално нищожни – обичайно радиусът им не превишава 20 километра! Да, едва 20 километра обект, но с обща маса повече от тази на нашето Слънце: 1.3 – 1.5 до 2.5 слънчеви маси.

И най-интересното – материята на неутронните звезди е толкова плътна и тежка, че чаена лъжичка от нея (един кубичен сантиметър) тежи… един милиард тона!

Пулсари

Неутронните звезди, които изпускат потоци от радио, гама, оптични и рентгенови вълни, се наричат пулсари. Те са наречени така, защото човешките прибори за засичане ги фиксират като кратки и бързи импулси. Оста на въртене на пулсарите не съвпадат с оста на магнитните им полета, а излъчванията се извършват именно от полюсите. И тъй като звездата се върти около собствената си ос, ние на Земята можем да наблюдаваме тези излъчвания само в този момент, когато пулсарът завърта магнитните си полюси по посока на нашата планета. Това явление може да се сравни с маяк (морски фар) – на наблюдателя на брега му се струва, че фарът периодично примигва, макар че в действителност прожекторът просто се върти във всички посоки.

Най-добре е изучен пулсарът PSR 0531+21, който се намира в Раковата мъглявина на разстояние 6250 светлинни години от Земята. Тази неутронна звезда се върти около 30 пъти за секунда, а пълната мощност на излъчването и превишава 100 000 пъти тази на Слънцето. Пулсарите са обекти, които не са добре изучени и много техни тайни тепърва ще бъдат разкривани.

Квазари

Много хора често бъркат пулсарите и квазарите, макар и разликата между тях да е огромна. Квазарът е загадъчен обект, чието название произхожда от словосъчетанието „квазизвезден радиоизточник“. Или много, много странна звезда (или нещо друго). Тези обекти са едни от най-ярките и далечните във Вселената. Мощността на тяхното излъчване може да превъзхожда сто пъти тази на… всички звезди от Млечния път, взети заедно!

Този факт предизвиква невероятен интерес към квазарите по време на тяхното откриване през 1960 година. Днес учените смятат, че квазарите всъщност представляват активни галактически ядра. Там се намира свръхмасивна черна дупка, притегляща цялата материя на обкръжаващото я пространство. Масата на черната дупка е просто кошмарно голяма, а силата на излъчване превъзхожда тази на всички съществуващи звезди в галактиката.

Най-близкият до нас квазар се намира на разстояние около 2 милиарда светлинни години, а най-далечните също се засичат ясно, макар и да се намират на… цели 10 милиарда светлинни години от нас.

Блазар

Това са квазари, изпускащи най-мощните познати струи плазма (т.нар. релативистични струи), които астрономите могат да наблюдават от Земята. От техните ядра излизат два лъча, насочени в противоположна посока. Тези потоци от мощна радиация и вещество могат да унищожат всичко живо по пътя си. Ако такъв лъч премине на разстояние по-малко от 10 светлинни години от Земята, на нея повече няма да съществува живот.

Блазарът е много компактен квазар, който вероятно представлява масивна черна дупка в центъра на гигантска елиптична галактика. Те са част от активните галактики, образуващи т. нар. активно галактично ядро.

Черна дупка

Без съмнение това са едни от най-загадъчните обекти във Вселената. За черните дупки е писано много, но природата им до днес е доста неясна. Втората космическа скорост (нужната скорост на едно материално тяло да преодолее гравитацията на небесно тяло и да напусне орбитата му) е толкова висока, че превишава скоростта на светлината! Или на практика това означава, че нищо не може да избегне гравитацията на черната дупка, веднъж попаднало в нейния плен, освен ако не се движи с по-висока скорост от тази на светлината, което според настоящите физични закони не е възможно. Гравитацията ѝ е толкова огромна, че на практика тя спира хода на времето.

Черната дупка се образува от масивна звезда, която е изразходвала своето гориво. Тя колапсира под собствената си тежест и при този процес увлича навътре пространствено-времевия континуум около себе си. Гравитационното поле става толкова силно, че дори светлината вече не може да избяга от нея. В резултат областта, в която по-рано се е намирала звезда, се превръща в черна дупка.

С други думи черната дупка е един силно изкривен участък от Вселената. Той всмуква в себе си цялата материя, която е около нея. Днес се счита, че първият ключ към разбирането на природата на черните дупки е теорията на относителността на Айнщайн. Но много от въпросите тепърва ще търсят отговорите си.

Червеева дупка

Този обект е малко хипотетичен. Представлява нещо като пространствено-времеви тунел, състоящ се от два входа-изхода и свързващ ги тесен проток. Червеевата дупка е топологична особеност на пространство-времето, позволяваща (хипотетично) да се пътешества от точка А до точка Б за много по-кратко време. За да разберете по-лесно природата ѝ, може да вземете лист хартия (символизиращ нашето пространство-време), да го сгънете във формата на буквата U, а след това да го продупчите с игла. Получените от двете страни дупки са входовете ѝ.

Ако се движите по повърхността на листа от едната дупка до другата (каквото правим обикновено в нашата реалност), се получава един дълъг път, огромно разстояние. Но ако червеевите дупки са реалност и намерим начин да минем през тях, това ще рече, че можем да прекосим пътя „напряко“, вместо да „обикаляме“ по листа. И да се окажем направо от другата страна.

Учените от години насам изказват различни теории за тези обекти. Възможността им за съществуване е доказана от Общата теория на относителността, но до днес никой не е открил подобно нещо.

Мъглявина

Както името говори, това не е нищо повече от един космически облак, състоящ се от прах и газ. Мъглявините обаче са основен строителен блок на нашата Вселена – от тях се образуват звездите и звездните системи. Те са едни от най-красивите астрономически обекти, които могат да светят с всички цветове на дъгата.

Мъглявината Андромеда (или галактиката Андромеда) е най-близката до Млечния път галактика. Намира се на 2.52 милиона светлинни години от Земята и съдържа около 1 трилион звезди. Възможно е в далечно бъдеще хората да я достигнат, но дори това да не се случи, самата тя ще „дойде“ при нас и ще погълне Млечния път след около 5 милиарда години.

Нека уточним – името „мъглявина“ има дълга история. Преди години с него са обозначавали практически всеки астрономичен обект, дори галактики. Например Андромеда. Но в наши дни тази практика е отминала и с „мъглявина“ се обозначават само струпвания от прах, газ и плазма.

Така че мъглявините могат да се разделят на емисионни (облаци газ с висока температура), отражателни (неизлъчващи собствена радиация), тъмни (облаци от прах, блокиращи светлината на звездите зад тях) и планетарни мъглявини (газови облаци, останали от звезди в края на тяхната еволюция). Последните са и останки от свръхнови.

Тъмна материя

Това е хипотетично и много модерно явление. Нарича се така, защото не излъчва електромагнитни лъчения и не взаимодейства с нормалната материя – на практика е буквално невидима за нас. Но астрономите могат да виждат признаците ѝ на съществуване спрямо поведението на астрономическите обекти и гравитационните ефекти, които те създават около себе си.

Но как тогава изобщо някой би я открил? Учените са изчислили общата маса на видимите части на Вселената, както и гравитационните ѝ показатели. При изчисленията се оказва, че се наблюдава сериозен дисбаланс, липса на видима материя, която е приписана на тази загадъчна субстанция – тъмната материя. Едно от най-сериозните доказателства в подкрепа на този факт е, че някои галактики се въртят по-бързо, отколкото трябва според всички изчисления. Следователно нещо им оказва влияние и им помага да не се „разлетят“ и разпръснат настрани във всички посоки.

Днес учените предполагат, че тъмната материя не може да се състои от обикновено вещество и в основата си тя е изградена от елементарни екзотични частици. Някои учени обаче се съмняват в това и смятат, че тя може да се състои и от макроскопични обекти.

Тъмна енергия

Ако съществува нещо по-загадъчно от тъмната материя, то това е тъмната енергия. За разлика от материята енергията е относително ново понятие, но то вече успя да обърне представите ни за Вселената. Според изводите на учените тъмната енергия е онова нещо, което кара нашата Вселена да се разширява все по-бързо и по-бързо с времето.

Ако се придържаме към хипотезата за тъмната материя и енергия, то разпределението на масата в цялата Вселена трябва да изглежда така: 74% тъмна енергия, 22% тъмна материя, 0.4% звезди и други обекти, 3.6% междугалактически газове.

Ако в случая с тъмната материя има все пак някакви косвени доказателства за съществуване, то тъмната енергия съществува засега само в рамките на математическите модели, разглеждащи разширението на нашата Вселена. Затова днес никой учен не може да докаже със сигурност съществуването ѝ. Но това не пречи интересът към нея да е огромен, нали?