«Самые-самые» в космосе

Несмотря на невероятную скорость, в сто с лишним раз более высокую, чем у любой современной космической ракеты, это все еще не самая быстрая звезда нашей галактики.

Ведь в центре Млечного пути есть сверхмассивная черная дыра, и некоторые из звезд, которые находятся на близкой к ней орбите, вращаются вокруг нее так быстро, что достигают скорости свыше 20 тысяч километров в секунду. Разумеется, они не могут вылететь из Галактики из-за гравитации черной дыры – ​то есть это сверхбыстрые бегуны по кругу, а не звезды-путешественницы типа рекордной J0927.

Если с механизмом ускорения таких звезд вблизи черной дыры все понятно, то что заставляет другие светила молниеносно устремляться из Млечного пути? Обычно это взрыв второй звезды системы, откуда происходит «беглянка»: вспышка сверхновой придает соседнему светилу огромную скорость.

Убегающие звезды интересны тем, что это – ​действующие поезда «межглактического экспресса». По подсчетам астрономов, в нашей Галактике может быть до четырех тысяч звезд, «убежавших» из Туманности Андромеды – ​ближайшей к нам крупной галактике (в ~2,5 миллиона световых лет). Только вдумайтесь: даже на рекордной скорости, как у J0927, такое меж­галактическое путешествие потребовало более трех миллиардов лет!

Самая близкая к нам экзопланета

На сегодняшний день известно более пяти тысяч планет за пределами Солнечной системы. И хотя их количество постоянно растет, а вновь открытые экзопланеты устанавливают рекорд за рекордом, один среди них останется неизменным – ​по близости к нам. Потому что самая близкая к Земле экзопланета находится на орбите самой близкой к Солнцу звезды – ​Проксимы Центавра. Расстояние до нее около 4,2465 светового года. Причем рекордсменов таких сразу несколько, поскольку система Проксимы Центавра не ограничена одним таким объектом.

Чаще всего, говоря о ближайшей экзопланете, упоминают Проксиму b, которая была открыта в 2016 году – ​кстати, она лежит в зоне обитаемости вокруг своей звезды, а судя по плотности, имеет и океаны. Но в прошлом году удалось открыть, а также подтвердить и вторую планету той же системы, Проксиму d. Пока в кандидатах в экзопланеты ходит Проксима c, требующая подтверждения существования.

Проксима b вращается вокруг красного карлика Проксимы Центавра на расстоянии около 7,5 миллиона километров с орбитальным периодом 11,2 земных суток. Это означает, что она находится в зоне обитаемости своей звезды. Ее еще называют «зоной Златовласки»: это такая область вокруг звезды, где на землеподобной планете может существовать жидкая вода, и, следовательно, жизнь.

Кроме того, масса Проксимы b около 1,1 мас­сы Земли, а размер немногим больше. Такие характеристики позволили предположить, что Проксима b может быть потенциально обитаемой.

Впрочем, не все так радужно, поскольку красные карлики наподобие Проксимы Центавра испускают очень агрессивные вспышки, которые могут «стерилизовать» поверхность ближайших планет. Кроме того, близкое расстояние от звезды привело почти наверняка к приливной блокировке Проксимы b, которая повернута к светилу всегда одной стороной.

Когда астрономы пытались подробнее исследовать характеристики Проксимы b, они обнаружили сигнал, свидетельствующий о наличии другой планеты. Дальнейшие наблюдения показали присутствие планеты Проксима d, которая имеет всего четверть земной массы и вращается на расстоянии 4,3 миллиона километров от звезды всего за 5,1 земных суток.

Это, кстати, наименее массивная планета, открытая с помощью метода лучевых скоростей (метод Доплера), для которого масса имеет самое важное значение. Работает этот метод так: гравитация планеты, вращающейся вокруг своей звезды, заставляет ее слегка подрагивать, отклоняясь от базового положения. И по степени этого подрагивания можно судить о наличии и массе планеты.

Проксима d слишком близка к звезде, чтобы даже теоретически претендовать на обитаемость. Она получает почти в два раза больше звездного излучения, чем Земля. А вот Проксима c, если она существует, слишком далека от своей звезды. Она должна быть примерно в семь раз массивнее Земли и находится на расстоянии 223 миллиона километров от своей звезды, красного карлика Проксимы Центавра и имеет период обращения вокруг нее в 5,28 земного года.

Самая быстро вращающаяся звезда

В этой категории борьба идет не между классическими звездами, а между нейтронными. Причем и тут в ней участвуют лишь избранные – ​миллисекундные пульсары. Это самые быстровращающиеся нейтронные звезды – ​период их оборота вокруг оси от одной до десяти тысячной секунды.

Нейтронные звезды образуются, если масса исходной звезды более чем в восемь раз выше, чем у Солнца. Сами они куда легче, не тяжелее пары Солнц – ​остальную массу с нейтронной «сердцевины» сдувает после взрыва сверхновой, из вспышки которой и выходит нейтронная звезда. Правда, если ядро после взрыва имеет массу более четырех солнечных, то формируется черная дыра, а не нейтронная звезда.

Все нейтронные звезды сразу после образования вращаются очень быстро, но и близко не так, как рекордсмены – ​миллисекундные пульсары. Предполагается, что пульсары ускоряют свое вращение, когда оказываются рядом со звездой-компаньоном, у которого можно «стащить» вещество. По мере падения материала соседней звезды на нейтронную у той увеличивается энергия вращения – ​как если бы кто-то постоянно подталкивал крутящийся волчок. Поэтому миллисекундные пульсары – ​это старые нейтронные звезды, которым нужно было время, чтобы набрать необходимую скорость вращения.

Самый быстрый здесь – ​пульсар PSR J1748–2446ad, открытый в 2004 году. Он расположен в шаровом скоплении звезд Terzan 5, в 18 тысячах световых лет от нас. При этом PSR J1748–2446ad имеет еще и звезду-компаньона, которая, вероятнее всего, представляет собой раздутую обычную (не нейтронную) звезду, имеющую размер в 5–6 солнечных при массе в 0,14 солнечной.

Он делает 716 оборотов в секунду – ​то есть местные сутки длятся менее 1,4 тысячной секунды. Его масса примерно в два раза меньше, чем у Солнца, а радиус менее 16 километров. Условная точка на экваторе такого пульсара двигалась бы с линейной скоростью более 70 тысяч километров в секунду.

Из этого следует, что если бы человек мог выжить на поверхности нейтронной звезды, то ее небо казалось бы ему покрытым светящимися дорожками вместо звезд: звездное небо в таком месте крутится со скоростью в 716 раз в секунду, раз в 30 быстрее, чем сменяются кадры на экране телевизора. К счастью, страдать морской болезнью от такого зрелища некому: на поверхности нейтронной звезды такая гравитация, что гарантированно убьет любое живое существо.

Самая далекая галактика

Сперва немного о шкале расстояний. Хотя нашей Вселенной 13,8 миллиарда световых лет, ее реальный диаметр более 90 миллиардов световых лет. Так получилось потому, что всю свою историю каждая точка ее пространства времени расширяется.

Самые далекие от нас галактики образовались более 13 миллиардов лет назад, но при этом находятся в сорока и более (!) миллиардах световых лет от нас. На таком расстоянии очень трудно с высокой точностью определить местоположение той или иной галактики. По­этому на звание самой далекой – ​ а заодно и самой старой галактики во Вселенной претендуют сразу несколько объектов. На данный момент самой далекой обнаруженной галактикой является HD1.

Галактика HD1 Фото: Harikane, almaobservatory.org

Эту галактику мы видим такой, как она выглядела спустя 330 миллионов лет после Большого взрыва, произошедшего 13,8 миллиарда лет назад. Конкурировать за звание самой далекой приходится с галактикой GN-z11, которую еще в 2016 году обнаружил «Хаббл». Ее мы видим спустя 400 миллионов лет после Большого взрыва. С появлением «Уэбба» соревнование среди галактик-рекордсменов стало более упорным. Телескоп открыл галактику GLASS-z12, которую наблюдаем в том виде, какой она имела через 350 миллионов лет после Большого взрыва.

Такие галактики – ​это не просто носитель рекордов, но и важнейший с научной точки зрения объект. Дело в том, что они должны были начать образовываться не позднее 100 миллионов лет после Большого взрыва. Современные научные представления не позволяют объяснить, как галактики могли начать образовываться так рано. Значит, мы представляем себе эволюцию Вселенной не вполне верно и не учитываем каких-то очень мощных сил, стоявших близко к началу истории современной Вселенной.

Самая большая структура в видимой Вселенной

Но не только ранние галактики бросают вызов привычным гипотезам эволюции Вселенной. Самые крупные ее структуры тоже ставят под удар любые теории.

Крупнейшей известной структурой в наблюдаемой Вселенной стала открытая в 2013 году Великая стена Геркулес – ​Северной Короны, протяженностью около 10 миллиардов световых лет, тогда как область видимой Вселенной имеет диаметр около 93 миллиардов световых лет. Подумайте только: структура размером с одну девятую часть Вселенной!

Великая стена Геркулес — Северная Корона в представлении художника. Иллюстрация: Pablo Carlos Budassi, commons.wikimedia.org

Ее удалось открыть благодаря картографированию гамма-всплесков, когда обнаружилась необычно высокая их концентрация в отдельных областях, что противоречило ожидаемому среднему распределению. Длительное исследование с разделением гамма-всплесков на кластеры позволило представить, как выглядит эта гравитационно связанная структура.

Имя Великая стена Геркулес – ​Северной Короны ей дал филиппинский подросток, редактировавший статью в Википедии об этом явлении, когда впервые узнал об открытии из новостей. Впоследствии это название стали использовать и авторы открытия, хотя определение может ввести в заблуждение, поскольку структура охватывает куда большее пространство, чем созвездия Геркулеса и Северной Короны.

Это крупнейшая из известных гигантских структур во Вселенной. По длинной части эта условная «стена» имеет размер около десяти миллиардов световых лет, а по короткой – ​более семи миллиардов.

Такая структура, как и несколько других, тоже гигантских, но все же меньшего размера, ставит под сомнение сам космологический принцип, который предсказывает, что распределение материи на большом масштабе во Вселенной должно быть более-менее равномерным. И вот такие стены никак не вписываются в это определение. А это значит, что даже нечто, признанное общепринятым, в загадочном мире космоса может быть пересмотрено под натиском новых наблюдений и открытий.

Стоит отметить: эта гигантская структура может указывать на существование другого рекордсмена – ​невероятно крупной черной дыры. Автор соответствующей теории Николай Горькавый еще называет ее «мегадырой» – ​предполагается, что ее диаметр по мере эволюции Вселенной может достигать миллиардов световых лет!