В предыдущих статьях о звёздах упоминалось, что в большинстве случаев звёзды живут «семьями»: например, две или три звезды вращаются по своим орбитам вокруг одного общего центра масс. Есть и куда более сложные системы, состоящие из четырёх, пяти и даже шести компонентов! Наше одинокое Солнце – это редкое явление, и почему оно до сих пор «проживает в гордом одиночестве» - точно неизвестно. Об этом есть отдельная статья, ссылку на которую я оставлю в подборке ниже после этой, а сейчас мне бы хотелось рассказать читателям о жизни двойных звёзд.
Двойные звёзды (двойные звёздные системы) – это система из двух гравитационно связанных звёзд, обращающихся по замкнутым орбитам вокруг общего центра масс. Такие объекты можно назвать очень распространёнными в космосе. Примерно половина звёзд в Млечном Пути живут в двойных звёздных системах. Чем больше масса звезды, тем больше шансов обрести «спутницу жизни». 66 % массивных звёзд имеют компаньона, однако и среди мелкогабаритных объектов вроде нашего Солнца эти пары тоже встречаются, и оставшиеся 34 % от всех двойных звёздных систем приходятся именно на маломассивные звёзды.
Как образуются двойные звёздные системы?
Есть несколько сценариев, описывающих появление «космических пар»:
1. Зачастую звёзды находятся в парах фактически с момента их зарождения, когда обе формировались вместе в одной звёздной колыбели (в молекулярном облаке) и остались связанными узами гравитации. В этом облаке газа и пыли из-за гравитационной неустойчивости вещество начинает сжиматься, образуя плотные сгустки. А дальше уже всё зависит от игры гравитации: какие-то из них сливаются воедино, формируя крупные звёзды, образующие впоследствии между собой двойные системы (а если вещества в молекулярном облаке много, то могут образоваться и системы состоящие из большего числа компонентов), а те зародыши звёзд, которые не успели набрать при формировании достаточное количество массы, могли быть выброшены в межзвёздное пространство – отсюда мы и наблюдаем маломассивные светила-одиночки, либо это и вовсе газовые планеты-гиганты – так называемые «горячие Юпитеры», планеты-сироты, обречённые на скитание по просторам Вселенной и вечное остывание (если, конечно, они не будут притянуты какой-нибудь звездой). Таким образом, именно в молекулярном облаке уже при самом зарождении начинаются настоящие «звёздные войны» - борьба за выживание, да и вообще за шанс стать звездой, а это не так просто.
Молекулярное облако - звёздная колыбель
2. Если образовалась гигантская звезда, а в молекулярном облаке присутствует сильная турбулентность, то может быть такое, что потоки вещества раскручивают звезду до такой степени, что она буквально разрывается на два компонента, которые потом, опять же, удерживаемые узами гравитации продолжают мирно существовать друг с другом до самой смерти.
3. В одном небольшом молекулярном облаке рождаются и одинокие звёзды. В своём путешествии по просторам Вселенной она может при прохождении мимо других звёздных систем буквально «похитить» члена чужой семьи, увлекая его за собой своей гравитацией. Кстати, по одной из гипотез, Солнце так и осталось одиноким – его компаньона «увела» сверхмассивная звезда, проходившая мимо.
Звёзды, родившиеся в одном молекулярном облаке, не обязательно будут похожи друг на друга, как близнецы. Масса, которая играет определяющую роль в судьбе светила, может сильно различаться у компонентов двойной системы. Такое различие происходит из-за неравномерного распределения вещества в молекулярном облаке: в каких-то областях его – больше, в каких-то – меньше. Соответственно, там, где вещества больше, рождаются звёзды-гиганты, а из остатков формируются карлики. Или же разницу между звёздами можно объяснить тем, что одна из них была «украдена» или притянута.
Что дальше?
Удивительно то, насколько звёзды схожи с нами, ведь одинокая звезда – это всё равно, что одинокий человек, а когда звезда «живёт в паре», то её жизнь существенно преображается: так, например, они могут обмениваться веществом друг с другом, омолаживаясь, и, таким образом, продлевая свой срок жизни, пусть и ненадолго, но всё же. В процессе подобного взаимодействия они становятся переменными и порождают яркие рентгеновские источники. В финале своего жизненного пути звёзды значительно увеличиваются в своих размерах, и в двойных звёздных системах оба компонента зачастую могут сливаться воедино перед своей смертью.
Взаимодействие звёзд может менять их массу, а это главный параметр, определяющий их свойства (светимость, состав, температура). Однако почти на протяжении всей жизни звёзды оба компонента «уважают личное пространство каждого». Что это значит? Каждая из звёзд окружена своей областью гравитационного влияния – особой сферой, внутри которой находится светило. Центр их масс находится в точке соприкосновения этих двух сфер – это называется критической точкой или точкой Лагранжа. Если гипотетически поместить какую-нибудь планету в эту точку между двумя звёздами, то она никуда оттуда не денется. Но стоит эту планету оттолкнуть в сторону одной из двух звёзд, как звезда тут же притянет её к себе. Каждая из звёзд надёжно удерживает своё вещество, и обмен им происходит лишь изредка, когда происходят мощные вспышки – тогда вещество с одной звезды перетекает на другую и подпитывает её, а вспышки могут происходить на каждом из светил.
На поздних этапах жизни, когда звезда становится красным гигантом, её размеры увеличиваются в сотни раз. В результате она уже не помещается в области «своего личного пространства», и тогда её вещество начинает перетекать на другую. Более массивная звезда первая достигает стадии красного гиганта, ведь чем больше масса, тем быстрее идёт эволюция. Красный гигант теряет свою массу, её вещество переходит на соседку, из-за чего, если соседка была небольшой, после своей смерти стала бы белым карликом. Напитавшись же веществом умирающего компаньона и набрав массу, она может стать в финале нейтронной звездой, или даже чёрной дырой. Ну а иногда они и вовсе могут стать едиными в финале жизни и в конце взорваться как одна сверхновая.
Взрыв сверхновой
Звёздные пары бывают самыми разнообразными. Если они примерно одинаковые, то и «умрут они в один день», вероятнее всего, слившись друг с другом и взорвавшись, как сверхновая, от которой останется либо нейтронная звезда, либо чёрная дыра. Если же одна из звёзд является гигантом, а другая – карликом, то этот карлик (в зависимости от расстояния между ними) после смерти своей массивной напарницы либо будет вообще выброшен взрывом, либо иногда встречаются весьма необычные пары чёрных дыр с вращающимися вокруг них небольшими звёздами. В этом случае, когда жизненный цикл карлика подойдёт к концу, то чёрная дыра поглотит его, и они снова станут единым целым.