10 странных звезд, которые могут существовать в теории
Человека испокон веков манили звёзды. Современный учёные знают о небесных телах достаточно много – и об их типах, и о их строении. Но при этом астрофизики неуклонно выдвигают теории о существовании все новых разновидностей звезд, и зачастую их предположения подтверждаются. В нашем обзоре 10-ка самых невероятных звёзд, которые теоретически действительно могут существовать.
1. Кварковые звезды
Как известно, звезда в конце своей жизни может "схлопнуться" в черную дыру, в белого карлика или нейтронную звезду. Если звезда была достаточно плотной перед коллапсом в сверхновую, остаток звездной материи образует нейтронную звезду. Когда это происходит, звезда становится очень горячей и плотной, после чего пытается сколлапсироваться.
Этому, однако, мешают фермионы (в данном случае, нейтроны), которые подчиняются принципу Паули. Это означает, что нейтроны не могут быть сжаты до такого же квантового состояния и они отталкиваются от коллапсирующей материи, тем самым уравновешивая звездную материю в текущем состоянии. На протяжении десятилетий астрономы предполагали, что нейтронная звезда так и будет пребывать в равновесии.
Но, с развитием квантовой теории, астрофизики предположили возможность существования нового типа звезды, который образуется в случае прекращения дегенеративного давления нейтронного ядра. Назвали ее кварковой звездой. При увеличении давления массы звезды, нейтроны будут распадаться на свои составляющие - кварки, которые в условиях сильного давлениея и огромного количества энергии будут в состоянии существовать в свободном состоянии.
Названный "странной материей", этот суп из кварков будет невероятно плотным, гораздо плотнее обычной нейтронной звезды.
2. Электрослабые звезды
Казалось бы, кварковые звезды - последний этап жизни звезды перед ее смертью и превращении в черную дыру. Однако, физики недавно предположили существование еще одного теоретического типа звезды, которая может существовать между кварковой звездой и черной дырой.
Так называемая электрослабая звезда теоретически смогла поддерживать состояние равновесия благодаря сложным взаимодействиям между слабой ядерной силой и электромагнитной силой, известной как электрослабая сила.
В электрослабой звезде энергия от массы звезды давила бы на ядро звезды из "странной материи". При увеличении энергетического воздействия электромагнитная и слабая ядерная энергии "смешивались" бы, становясь практически неразличимыми. При таком уровне энергии кварки в ядре начали бы растворяться в лептонах, таких как электроны и нейтрино.
Фактически большая часть "странной" материи превратилась бы в нейтрино, а высвобождающаяся энергия препятствовала бы коллапсу звезды.
3. Объекты Торна-Житковой
В 1977 году Кип Торн и Анна Житкова опубликовали свою работу, в которой было подробное описание нового типа звезды, названной "Объект Торна-Житковой". Это гибридная звезда, которая образуется в результате столкновения между красным сверхгигантом и небольшой, плотной нейтронной звездой.
Поскольку красный сверхгигант является чрезвычайно огромной звездой, нейтронной звезде понадобятся сотни лет, чтобы просто пробиться через ее внутреннюю атмосферу.
По мере погружения нейтронной звезды в красного сверхгиганта, орбитальный центр (так называемый барицентр) двух звезд будет двигаться в направлении центра сверхгиганта. В конце концов, две звезды сольются, в результате чего возникнет большая сверхновая и, в конечном итоге, черная дыра.
4. Замороженные звезды
Стандартная звезда сжигает водородное топливо, создает гелий и поддерживает свое существование энергией и давлением, которые создаются во время этого процесса. Тем не менее, водород не вечен, и в конце концов звезда начнет сжигать более тяжелые элементы.
К сожалению, энергия, высвобождающаяся при сгорании этих тяжелых элементов, не настолько обильна, как при сгорании водорода, и звезда начинает охлаждаться. Когда звезда в конечном счете становится сверхновой и взрывается, то она буквально "засеивает" вселенную молекулами металла, которые затем играют существенную роль в формировании новых звезд и планет.
Поскольку Вселенная становится все старше, все больше и больше звезд взрываются, а соответственно и в пространстве становится все больше металла. В прошлом в звездах почти не было металла, но со временем это количество все растет.
В будущем, при старении Вселенной, будут образовываться новые и необычные виды металлических звезд, в том числе и гипотетические замороженные звезды, которые смогут поддерживать ядерный синтез при нулю градусов по Цельсию.
5. Магнитосферические вечно коллапсирующие объекты
С черными дырами связано непонятных явлений и парадоксов. Теоретики предположили существование различных звездообразных объектов. К примеру, в 2003 году ученые предположили, что черные дыры на самом деле не являются сингулярностями (как считалось ранее), а они - экзотический тип звезд, которые были названы "магнитосферический вечно коллапсирующий объект". Подобный объект якобы должен разрешить парадокс, при котором материя коллапсирующей черной дыры в конце концов начинает двигаться быстрее скорости света.
Изначально магнитосферический вечно коллапсирующий объект образуется, как обычная черная дыра — под воздействием гравитации материя начинает "схлопываться" внутрь звезды. Но энергия, возникающая при столкновении частиц, создает субатомное внешнее давление, которое противостоит давлению, вызванному синтезом в ядре звезды. Это позволяет подобному объекту оставаться относительно стабильным. Он никогда не достигнет горизонта событий и никогда полностью не разрушится.
6. Звезды III населения
Как прогнозируют ученые, ближе к закату Вселенной появятся холодные металлические звезды. Однако, а как же обстоят дела с звездами на другом конце спектра? Эти звезды, состоящие из первичного газа, оставшегося от Большого Взрыва, были названы звездами III населения.
Схема населения звезд была разработана Вальтером Бааде в 1940 году, а в ней было описано содержание металла в звезде. Чем выше число "населения", тем в звезде выше содержание металла. Долгое время разделяли только два вида звезд (логически названные звездами населения I и II).
Однако, современные астрофизики начали серьезно исследовать тип звезд, которые должны были существовать сразу после Большого Взрыва. В них не было тяжелых элементов, а состояли они полностью из водорода и гелия, с возможными вкраплениями лития. Звезды III населения были абсурдно яркими и гигантскими, больше, чем большинство нынешних звезд. В ядрах не только синтезировались обычные элементы, они также питались от реакции аннигиляции темной материи.
Существование подобных звезд было очень недолгим, всего около двух миллионов лет. В конце концов, эти звезды сожгли весь свой водород и гелий, начали синтезировать более тяжелые металлические элементы и взорвались, рассеяв их по всей вселенной.
7. Квазизвезды
Не стоит путать квазизвезды с квазарами (объектом, который выглядит, как звезда, но на самом деле не является ей). Квазизвезда - теоретический тип звезды, которые мог бы существовать только на заре Вселенной.
Как и объекты Торна-Житковой, они были бы "каннибалами", но вместо того, чтобы скрывать еще одну звезду в центре, там была бы черная дыра. Квазизвезды должны были образовываться из массивных звезд III населения.
При коллапсе обычных звезд они становятся сверхновыми и оставляют после себя черную дыру. В квазизвезде плотный внешний слой ядерного материала должен был впитать энергию взрыва от коллапса, которая бы не вышла за пределы сверхновой.
Таким образом, внешняя оболочка звезды осталась бы нетронутой, в то время как внутри ее образовалась бы черная дыра. Равновесие существования такой звезды поддерживалось бы противостоянием энергии, излучаемой из ядра черной дыры, и энергии гравитационного коллапса.
8. Преонные звезды
Философы на протяжении веков вели прения относительно того, что является наименьшим возможным делением материи. Обнаружив протоны, нейтроны и электроны, ученые посчитали, что они нашли базовую структуру Вселенной. Однако, с ходом развития науки, были найдены более мелкие частицы, что заставило пересмотреть всю концепцию нашей Вселенной.
Гипотетически, деление может продолжаться вечно, но некоторые теоретики считают, что так называемые преоны являются наименьшими частицами в природе. Теоретически преонные звезды были бы величиной от горошины до футбольного мяча.
В столь крошечном объеме содержалась бы масса примерно равная Луне. Существование преонных звезд могло бы дать разгадку огромного содержания во Вселенной так называемой темной материи.
9. Звезды Планка
Один из самых интересных вопросов о черных дыр — как же они выглядят изнутри. Часто центр черной дыры описывается как сингулярность с бесконечной плотностью и без пространственного измерения, но что это означает на самом деле? Современные теоретики предположили, что в центре черных дыр находятся так называемые звезды Планка.
Якобы звезда Планка - очень странное явление, которое поддерживается обычным ядерным синтезом. Она была названа так, поскольку должна иметь плотность энергии близкую к планковской плотности (т. е. - 5,15 х 10^96 килограммов на кубический метр).
10. Пушистый клубок
Физики любят придумывать забавные названия для сложных концепций. "Пушистый клубок" — симпатичное название для смертельной области космоса, которая моментально убивает все рядом. Теория пушистого клубка — по сути попытка описать черную дыру, используя теорию струн.
По существу, пушистый клубок не настоящая звезда в обычном понимании, это не шар плазмы, поддерживаемый термоядерным синтезом. Скорее, это область запутанных струн энергии, поддерживаемых их собственной внутренней энергией. Подобный объект попросту испарял бы любое вещество, приближающееся к нему.