Поиск - новости науки и техники

До и после взрыва. Вселенная преображается благодаря массивным звездам.

Как появляются новые небесные тела и что происходит, когда они заканчивают свою жизнь? К ответам на эти вопросы приближает исследование молодого астрофизика, отмеченное грантом Президента РФ.

Со звездами у многих ассоциируется бесконечный фантастический мир, заполненный тайнами. А для астрофизиков далекие светила – объекты исследований. Наблюдая их, они пытаются понять, как развивалась Вселенная. Научный сотрудник Специальной астрофизической обсерватории РАН кандидат физико-математических наук Азамат ВАЛЕЕВ изучает одни из самых загадочных космических тел – массивные звезды, их эволюцию. Его проект – в числе выигравших конкурс на право получения в этом году гранта Президента РФ. Наш корреспондент заглянул в “мастерскую” ученого и увидел обратную сторону “романтических просторов мироздания”.
– В процентном отношении массивных звезд очень мало, – рассказывает о своей работе Азамат Фанилович. – В любой галактике на 100 тысяч светил лишь одна будет в 20 раз тяжелее Солнца. А чтобы найти тело в 100 раз “весомее”, нужно “пересмотреть” около миллиона “светящихся точек”. Но, несмотря на малое количество, они вносят значительный вклад в эволюцию галактик.
Многие уникальные тела во Вселенной, такие как сверхновые, гамма-всплески, нейтронные звезды, черные дыры, – результат эволюции массивных объектов. Жизнь зародилась на их “останках”. Для большей наглядности хотелось бы привести цитату из научно-фантастической трилогии “Астровитянка” отечественного астрофизика и писателя Николая Горькавого: “Бабочка создана, – негромко сказала Никки, – из двух видов химических элементов: водорода, возникшего в ходе Большого взрыва и имеющего возраст более 10 миллиардов лет, и из углерода, азота, кислорода и серы, которые образовались гораздо позже – при термоядерном горении массивных звезд. В конце своей эволюции эти звезды взорвались как сверхновые, и ударные волны распылили в космосе и добросили до Солнечной системы химические элементы тяжелее гелия – углерод, кислород и другие”. Эти слова дают неплохое представление о том, какое значение имеет работа, которой я занимаюсь.
– Как вы к ней пришли и как попали в эту знаменитую обсерваторию?
– В 2000 году, после первого курса физического факультета Казанского государственного университета, меня направили на практику в живописный уголок в горах Кавказа – Специальную астрофизическую обсерваторию РАН – для знакомства с современными методами наблюдений на крупнейшем в России шестиметровом телескопе БТА. Практика первокурсника под руководством заведующего лабораторией физики звезд, доктора физико-математических наук, профессора Сергея Николаевича Фабрики плавно перешла в работу над дипломным проектом, а затем и кандидатской диссертацией на тему “Поиск и исследование массивных звезд на финальных стадиях эволюции в галактиках Треугольник и Млечный путь”. В ходе подготовки диссертации я в соавторстве с научным руководителем, а также старшим научным сотрудником кандидатом физико-математических наук Ольгой Шолуховой составил наиболее полный каталог звезд на завершающем этапе их развития в Треугольнике. Мы также открыли и изучили несколько тел редких подклассов массивных объектов.
– Что происходит при развитии космических тел, которые вы исследуете?
– Эволюция массивных звезд во многом определяется их начальной массой, скоростью вращения вокруг своей оси, магнитным полем. Немаловажным фактором служит также содержание элементов тяжелее гелия. Чем больше концентрация таких элементов и чем больше у них различных ионизованных состояний, тем эффективнее излучение, идущее из недр светила, взаимодействует с веществом, передавая ему энергию и ускоряя истечение этого вещества из звезд в межзвездное пространство (так называемый звездный ветер). От рождения до вспышки сверхновой тело может потерять более половины своей первоначальной массы, что, в свою очередь, определяет, какой эволюционный путь предстоит ему пройти. Цель наших исследований – проверка теоретических предсказаний о влиянии химического состава звезд на их эволюцию.
– Какие из объектов в первую очередь привлекают ваше внимание?
– Процесс их выбора сродни творчеству. В последние годы появилось достаточно много различных каталогов звезд. Некоторые из них – “побочный продукт” больших обзоров, другие систематизируют светила определенного класса. Из таких списков отбираются интересующие нас тела с определенными признаками, например излучением в линии водорода. В выборку попадают также уникальные объекты, которые обнаруживаются с помощью телескопа БТА в результате планомерного поиска или случайно.
В вопросе о развитии массивных звезд еще много неясного. Самая главная из загадок связана со схемами эволюционных переходов. Какие последовательные стадии проходит звезда при определенных значениях начальной массы и химического состава? Как долго длится каждая из них? Наблюдательные программы по поиску и классификации сверхновых выявили новую проблему: некоторые переходные этапы вдруг стали конечными, то есть какие-то звезды умирают раньше, чем предсказывается теоретическими моделями. Мы планируем максимально точно определить фундаментальные параметры для большого количества массивных объектов. Полученные данные позволят из множества известных теоретических моделей выбрать ту, которая наиболее адекватно описывает результаты наблюдений. Возможно, удастся немного приоткрыть завесу, скрывающую тайны, или, наоборот, поставить ряд новых вопросов перед теоретиками.
– Расскажите немного о вашей “кухне”. С какими трудностями вам приходится сталкиваться?
– При решении любой физической задачи не обойтись без экспериментов. Мы их тоже проводим, правда, объекты исследований у нас необычные. Каждая звезда – это уникальная лаборатория. Всего по нескольким измерениям мы пытаемся узнать о физических условиях в ее недрах. Перед проведением эксперимента (исследованием с помощью телескопа) необходимо тщательно подготовиться: написать заявку на наблюдательное время, в которой постараться убедить рецензентов в том, что именно “твои звезды” заслуживают пристального внимания. Используя выделенное время и проведя наблюдения, получаем результаты, которые затем тщательно анализируются. Современные приборы оснащены электронными матрицами (вроде тех, что стоят в фотоаппаратах), поэтому анализ изображений и спектров чем-то напоминает обработку цифрового снимка на компьютере.
Затем стараемся интерпретировать результаты измерений достаточно сложной моделью. Из-за ограниченных вычислительных мощностей компьютеров эти модели пока не включают все известные нам физические процессы в звездах, поэтому приходится ограничиваться основными. Обнаружив сходство наблюдаемого спектра с модельным при некоторых параметрах, мы приписываем их исследуемому объекту. Получив фундаментальные величины для большого количества тел, анализируем зависимость одних параметров от других для выявления определенных закономерностей. Все это найдет отражение в статьях, которые мы регулярно публикуем в астрономических журналах.
Благодаря президентскому гранту удастся еще дальше продвинуться в работе, разгадать немало головоломок, и в конце концов, уверен, будет окончательно прояснен вопрос об эволюции массивных звезд.

Беседу вела Фирюза ЯНЧИЛИНА
Фото из архива А.Валеева и с сайта http://mystsky.net

Нет комментариев