Вопросы эволюции звезд, несмотря на довольно долгую их историю, еще не разрешены до конца. Те модели, которые считались правильными, по мере поступления новых наблюдательных данных либо остаются без изменений, либо модифицируются, либо полностью отвергаются. В последние десятилетия этот процесс пошел намного активнее из-за вывода в космос большого количества телескопов, работающих к тому же в разных диапазонах волн. Все это позволило получать снимки в оптических, инфракрасных, ультрафиолетовых лучах, сопоставлять их и изучать новые подробности в строении галактик, а вместе с этим – и вопросы эволюции звезд.

Формирование звезд около массивной черной дыры. (14 октября 2005)
    Рентгеновская космическая обсерватория Chandra обнаружила в центре нашей галактики Млечный путь образование новых звезд, вызванное находящейся там сверхмассивной черной дырой. Этот новый способ формирования звезд может разрешить некоторые загадки относительно массивных черных дыр, которые находятся в центре практически каждой галактики.
    «Черные дыры, как правило, известны за свою способность к разрушению, - говорит Сергей Наякшин (Sergei Nayakshin) из Университета Лейстера (University of Leicester, United Kingdom), - Поэтому поразительно, что эти черные дыры помогают создавать звезды, а не разрушать их». Формирующиеся звезды вращаются на расстоянии менее одного светового года от центральной черной дыры Млечного пути, известной как Стрелец А (Sgr A). На столь малых расстояниях стандартная модель формирования из газового облака предсказывает, что звезды должны быть разорваны приливными силами со стороны черной дыры. Для объяснения этой загадки были предложены две модели.
    В дисковой модели, гравитация плотного газового диска вокруг Sgr A компенсирует приливные силы и позволяет звездам формироваться. В миграционной модели звезды образуются в виде кластера далеко от черной дыры, а затем переходят в кольцо. Второй сценарий предсказывает наличие в кольце звезд, аналогичных Солнцу, тогда как в дисковой модели число звезд с небольшой массой может быть значительно меньше. Исследователи использовали телескоп Chandra для сравнения рентгеновского излучения от области вокруг Sgr A и от тысяч молодых звезд в туманности Ориона. Они обнаружили, что кластер вокруг Sgr A содержит лишь около 10 тыс. звезд с низкой массой, что исключает миграционную модель.
    Так как центр галактики скрыт пылью и газом, наблюдение легких звезд в оптическом диапазоне невозможно. По этой причине и были использованы наблюдения в рентгеновском спектре. Наякшин говорит: «Оказалось, что формирование звезд – это гораздо более прочный процесс, чем мы думали раньше. Мы уверены, что звезды вокруг Sgr A не переместились сюда из какого-то кластера, но родились здесь. Были теории, предсказывающие такую возможность, но это является первым реальным доказательством. Многие ученые были удивлены этими результатами».
    Исследователи полагают, что правила формирования звезд меняются, когда процесс идет в диске, окружающем массивную черную дыру. Так как такая среда значительно отличается от обычных областей формирования звезд, это приводит к другим пропорциям в массах образующихся звезд. Так, например, повышается процент тяжелых звезд.
Формирование нейтронной звезды вместо черной дыры. (3 ноября 2005)
    Согласно новым результатам с рентгеновской обсерватории Chandra очень массивная звезда в результате схлопывания сформировала нейтронную звезду, а не черную дыру, как предполагалось. Ученые обнаружили эту звезду – плотный вращающийся шар из нейтронов с диаметром около 12 миль – в кластере из очень молодых звезд. Астрономы использовали информацию о свойствах других звезд в этом кластере, чтобы определить, что исходная звезда для нейтронной звезды была, по крайней мере, в 40 раз массивнее Солнца.
    «Наше открытие показывает, что некоторые из наиболее массивных звезд не схлопываются с образованием черной дыры, а вместо этого формируют нейтронную звезду», - говорит Майкл Муно (Michael Muno, University of California, Los Angeles), главный автор статьи. Астрономы еще не до конца понимают причину такого процесса.
    Наиболее надежный способ для оценки массы исходной звезды – это показать, что нейтронная звезда или черная дыра являются членом кластера звезд, все из которых имеют схожий возраст. Так как более массивные эволюционируют быстрее, можно оценить массу звезды по тому, на каком этапе эволюции она находится. Нейтронные звезды и черные дыры – это конечные стадии эволюции, а потому их исходные звезды должны быть самыми массивными в кластере.
Наблюдение света первых звезд. (4 ноября 2005)
    Астрономы NASA обнаружили свет первых звезд Вселенной. Александр Кашлинский (Alexander Kashlinsky) с коллегами увидели флуктуации космического инфракрасного фона, которые, по их мнению, связаны со звездами «Population III». Наблюдения были выполнены с помощью космического телескопа Spitzer.
    Считается, что звезды «Population III» сформировались в первые 200 млн. лет после Большого взрыва. Моделирования показывают, что они были в 100 раз тяжелее Солнца, и что они существовали в виде кластеров. Хотя свет от этих звезд слишком слаб, чтобы его можно было зарегистрировать нынешними телескопами, астрономы посчитали, что он может иметь достаточную величину в сравнении с космическим инфракрасным фоном. Но его отделение от всех других инфракрасных лучей чрезвычайно сложно.
    Кашлинский с коллегами использовали Инфракрасную матричную камеру (Infrared Array Camera, IRAC) на телескопе, которая может регистрировать длины волн между 3.6 и 8 микронами. В этом диапазоне находится свет первых звезд из-за красного смещения, вызванного расширением Вселенной. После того, как были убраны все инфракрасные сигналы от других звезд и галактик, исследователи обнаружили значительные флуктуации в космическом фоне (см. рис.). Флуктуации наблюдались при четырех различных длинах волн и в нескольких направлениях, и это позволило предположить, что данный сигнал – это реальный астрофизический эффект. Более того, сигнал не изменился значительно после 6 месяцев, что исключает «зодиакальный свет», отражаемый межпланетной пылью в нашей Солнечной системе, в качестве источника излучения.
    «Наиболее простое объяснение – то, что данный сигнал происходит от очень массивных звезд «Population III», находящихся в кластере. - говорит Кашлинский. - Впервые определено излучение от таких, до этого гипотетических, объектов».
Астрономы определили механизм формирования тяжелых звезд. (14 ноября 2005)
    Некоторые области в космосе особенно хороши для формирования массивных звезд. Астрономы знают, что для этого необходим водород, пыль, небольшое количество тепла и гравитация, однако до сих пор они не могли понять, как все это соединяется вместе при образовании звезды, и что запускает данный процесс. Для этого было предложено несколько теорий. Согласно одной звезды малой массы поглощают окружающее вещество. Другая теория говорит о слиянии двух протозвезд. Третья же, называемая «накопить-и-схлопнуться» («collect-and-collapse»), говорит о том, что родительская массивная звезда влияет на формирование звезд «второго поколения».
    Теперь группа изображений, представленная астрономами из Лаборатории астрофизики Марселя (Laboratoire d'Astrophysique de Marseille), Франция, обеспечила наиболее полное и детальное подтверждение в пользу третьей модели (хотя и не исключая возможность остальных).
    Описание процессов.
    В данной модели происходят следующие процессы: когда родительская звезда достигает массы в восемь раз больше солнечной, она начинает излучать большое количество энергии в форме ультрафиолета. Это вызывает цепь явлений, которые и приводят к формированию новых тяжелых звезд. Вначале высокоэнергетичные фотоны взаимодействуют с окружающим газом молекул водорода, ионизуя их. В итоге образуется область, называемая «НII область». Горячий газ, находящийся в этой области, приводит к ее расширению. При этом пыль и газ из внешнего пространства начинают накапливаться на границе расширения (аналогичное происходит при проведении щеткой по пыльному полу). В конце концов, гравитационная неустойчивость собранной пыли и газа приводит к образованию сгустков, достаточных для формирования звезд второго поколения.
    Хотя многие ученые уже рассматривали данную модель, до сих пор не было представлено четких доказательств ее верности. Наконец, была получена серия изображений HII области RCW 79, находящейся от нас на расстоянии 14 тысяч световых лет. Эта серия дает наиболее полное представление о той границе области, где формируются звезды (см. фото). Так, оранжевый цвет показывает здесь пылевую оболочку, окружающую RCW 79. Голубой цвет указывает на ионизованный водород, причем четко видно, что он заполняет внутреннюю часть области. Наконец, контуры желтого цвета говорят о конденсации холодных пылевых частиц. Используя инфракрасный телескоп Spitzer, астрономам действительно удалось обнаружить массивные звезды второго поколения. Более того, одна из этих звезд эволюционировала настолько, что сама стала излучать ультрафиолет, дав начало новой компактной HII области.
    Основываясь на положениях и морфологических связях между этими структурами, ученые пришли к выводу, что наблюдения очень хорошо согласуются с моделью «накопить-и-схлопнуться», и что это является основным механизмом, запускающим формирование массивных звезд на границах данной области.
Hubble обнаружил рождающиеся звезды. (15 ноября 2005)
    Новое изображение, полученное с космического телескопа Hubble, показывает звезды в процессе их рождения. Как говорят астрономы, звезды уже сформировали достаточно компактные образования, что запустилась термоядерная реакция, однако их жизненный цикл еще не начался. Исследуемые звезды находятся на расстоянии 210 тыс. световых лет в Малом Магеллановом облаке. В центре области находится кластер звезд под названием NGC 346 (в центре фото), который окружен четко различимой зазубренной структурой.
    Энергичные потоки излучения и частиц от горячих молодых звезд разрушили плотные внешние регионы, тем самым, открыв области формирования новых звезд. Диффузное окружение туманности препятствует уходу потоков излучения от звездного кластера, что формирует волокна, которые показывают их направления.
    Кластер NGC 346 содержит множество горячих голубых звезд, составляющих более половины массивных звезд во всем Магеллановом облаке. Большое количество более мелких, компактных кластеров также заметно на снимке.
    О существовании большой популяции молодых звезд, разбросанных вокруг кластера NGC 346, сообщила группа ученых под руководством Антонеллы Ноты (Antonella Nota) из Института исследований на космических телескопах (Space Telescope Science Institute). Данные звезды сформировались от 3 до 5 млн. лет назад, вместе с другими звездами в кластере NGC 346. Они интересны тем, что еще не достигли той точки, когда их внутренняя часть разогревается настолько, что начинается синтез гелия из водорода.
Телескоп Spitzer обнаружил «Горы зарождения» звезд. (15 ноября 2005)
    Инфракрасный космический телескоп NASA Spitzer обнаружил величественную картину гигантских облаков газа и пыли, где зарождаются звезды (см. фото). Изображение, которое астрономы назвали «Горы зарождения» (Mountains of Creation), показывает место, где формируются звезды. Продолговатые структуры здесь – это холодные газопылевые облака, сформировавшиеся под действием излучения и потоков заряженных частиц от горячих массивных звезд.
    Так как телескоп регистрирует инфракрасное излучение, это позволило проникнуть внутрь облаков и увидеть там рождение звезд. На фото изображена восточная часть области, известной под названием W5, которая находится в созвездии Кассиопеи на расстоянии 7 тысяч световых лет от нас.
    За последнее десятилетие, во многом благодаря изображениям с телескопа Hubble, астрономы поняли, что интенсивные потоки излучения и частиц от массивных звезд действительно помогают зарождению звезд. «Мы полагаем, что те кластеры звезд, которые освещают верхушки «гор» по существу являются потомками единственной массивной звезды в этой области», - говорит Лори Аллен (Lori Allen), руководитель новых наблюдений из Гарвард-Смитсонианского центра астрофизики (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics). «Получается, что излучение и потоки частиц запускают рождение новых звезд», - добавляет он.
    Изображения в видимом спектре данной области показывают лишь темные колонны, подсвеченные по краям. Столь тусклая картина связана с тем, что облака блокируют излучение, идущее от новых звезд.
    Исследователи полагают, что W5 начиналась в виде турбулентных газопылевых облаков. При этом группами рождались звезды с массой в 10 раз большей массы Солнца. Затем их излучение и сформировало полученную телескопом картину.
Как на самом деле формируются звезды? (16 ноября 2005)
    Астрономы из США считают, что им удалось понять, как на самом деле формируются звезды из газовых облаков. Они говорят, что все звезды образуются при гравитационном схлопывании больших молекулярных сгустков, и что конкурирующая «аккреционная модель» не подтверждается наблюдениями. Существует две основных модели образования звезд. Гравитационное схлопывание – первая модель – заключается в том, что огромные молекулярные облака, с массами в сотни раз большими массы Солнца, начинают фрагментироваться на отдельные ядра, которые затем схлопываются и формируют звезды (так называемый нисходящий процесс). Вторая – аккреционная – модель утверждает, что образование звезд начинается с маленьких «зародышей», которые затем растут за счет поглощения (аккреции) близлежащего вещества и, возможно, слияний друг с другом (восходящий процесс).
    Основываясь на компьютерном моделировании, Марк Крумхольц (Mark Krumholz) из Университета Принстона (Princeton University), Кристофер МакКи (Christopher McKee) из Университета Калифорнии (University of California) и Ричард Клейн (Richard Klein) из Ливерморской национальной лаборатории (Lawrence Livermore National Laboratory) заявили, что восходящая теория некорректна. Они обосновали это тем, что зародыши не могут вырасти достаточно быстро за время жизни газового облака, чтобы достичь размеров, необходимых для формирования звезды. Крумхольц и его коллеги смоделировали процесс аккреции для различных видов молекулярных сгустков и определили те из них, где темп поглощения достаточен для формирования звезды. Однако полученные таким образом типы сгустков никак не соответствуют наблюдаемым. «Наш вывод таков, что образование звезд за счет роста зародышей не происходит. – говорит Крумхольц. – Вместо этого звезды формируются в процессе фрагментации, и именно он определяет их массы».
    По заявлениям ученых, их результаты также объясняют, почему столь разные объекты как маленькие коричневые карлики и массивные звезды имеют общий механизм формирования. В то же время, аккреционная модель использует для звезд разной массы разные механизмы образования. Универсальный процесс формации также может объяснить и то, почему распределение масс вновь родившихся звезд является постоянным в нашей и других галактиках.

---

Неожиданный конец сверхновых звезд. (8 декабря 2005)     Астрономы уже наблюдали взрывающиеся звезды – сверхновые – на разных стадиях их эволюции. Однако до сих пор у них не было точной информации относительно того, когда сверхновая становится тем, что принято называть остатком звезды. Новые наблюдения, выполненные с использованием космического рентгеновского телескопа Chandra, заполнили этот пробел, одновременно показав, что переход является неожиданно плавным. Кроме того, исследование показало, за счет чего светится звездный остаток.     Когда некоторые массивные звезды во Вселенной достигают конечных стадий своей эволюции, они взрываются. Иногда древним астрономам удавалось увидеть эти звезды (сверхновые), так как они неожиданно загорались на небе. В настоящее время, регистрация сверхновых идет с использованием записи рентгеновских и гамма-лучей. Остатком взрыва сверхновой является светящаяся оболочка вещества, расширяющаяся в пространстве. С помощью космического телескопа Hubble и других телескопов были сделаны впечатляющие снимки таких остатков.     Однако ученые до настоящего времени не понимали, как именно происходит переход между сверхновой и ее остатком, и что является источником энергии для свечения оболочки.     Стефан Иммлер (Stefan Immler) из Центра космических полетов Годдара (NASA Goddard Space Flight Center) руководит группой ученых, которая решает эту проблему на примере сверхновой SN 1970G, взорвавшейся в 1970 году. Данная звезда находится рядом с ручкой Большой Медведицы в галактике М101 (см. фото).     Астрономы скомбинировали новые снимки, полученные телескопом Chandra, со старыми данными с европейских обсерваторий ROSAT и XMM-Newton. Вместо того чтобы обнаружить светящийся межзвездный газ (как предполагалось изначально), исследователи пришли к выводу, что излучение звездного остатка вызывается ветром заряженных частиц, которые вылетели задолго до гибели звезды. Фактически, окружающий звезду материал формировался из этих частиц миллионы лет, а затем ударная волна сверхновой «сгребла» их все воедино. Все это привело к разогреву вещества и возникновению рентгеновского свечения.     «Некоторые астрономы полагали, что существует момент, когда звездный остаток неожиданным образом начинает излучать – через годы после того, как сверхновая уже погасла. Они приписывают это свечение межзвездной среде, которая разогревается под действием ударной волны. – комментирует Иммлер. – Наши же результаты говорят о том, что сверхновая быстро и непрерывно переходит в свой звездный остаток. При этом не межзвездный газ, а вещество самой сверхновой формирует остаток. Теперь нам надо переосмыслить наше понимание данного процесса. Те светящиеся звездные остатки, которые мы наблюдаем, могли быть образованы и без плотной межзвездной среды. Более того, наше изучение всех сверхновых за последние 25 лет показывает, что они существовали в разреженной среде».