Яка температура в космосі?

Поняття «температура в космосі»

Будь-який предмет в навколишньому світі має температуру, відмінну від абсолютного нуля. З цієї причини він випромінює в навколишній простір електромагнітні хвилі всіх довжин. Це твердження вірне, зрозуміло, і для людських тіл. І ми з вами — випромінювачі не тільки тепла, але і радіохвиль, і ультрафіолетового випромінювання. І, строго кажучи, електромагнітних хвиль будь-якого діапазону. Правда, інтенсивність випромінювання для різних хвиль дуже різна. І якщо, скажімо, теплове випромінювання нашого тіла легко відчутно, то як радіостанція тіло працює дуже погано.

Для звичайних, реальних предметів розподіл інтенсивності випромінювання в залежності від довжини хвилі досить складне. Тому фізики вводять поняття ідеального випромінювача. Ним  служить так зване абсолютно чорне тіло. Тобто тіло, яке поглинає все падаюче на нього випромінювання. А при нагріванні випромінює в усіх діапазонах по так званому закону Планка. Закон цей показує розподіл енергії випромінювання в залежності від довжини хвилі. Для кожної температури існує своя крива Планка. І по ній (або за формулою Планка) легко знайти, як буде випускати, скажімо, радіохвилі або рентгенівське випромінювання дане абсолютно чорне тіло.

Сонце як абсолютно чорне тіло

Зрозуміло, таких тіл в природі не існує. Але є об’єкти, за характером випромінювання дуже нагадують абсолютно чорні тіла. Як це не дивно, до них належать зірки. І, зокрема, наше Сонце. Розподіл енергії в його спектрах нагадує криву Планка. Якщо випромінювання підкоряється закону Планка, воно називається тепловим. Будь-який відступ від цього правила змушує астрономів шукати причини таких аномалій.

Це  вступ знадобилося для того, щоб читач зрозумів суть недавнього видатного відкриття. Воно значною мірою розкриває роль людини у Всесвіті.

Супутник «Ірасу»

У січні 1983 року на навколоземну полярну орбіту з висотою 900 км був виведений міжнародний супутник «Ірасу». У його створенні брали участь фахівці Великобританії, Нідерландів і США. Супутник мав рефлектор з діаметром дзеркала 57 см. У фокусі нього розташовувався приймач інфрачервоного випромінювання. Головна мета, поставлена ​​дослідниками, — огляд неба в інфрачервоному діапазоні для довжин хвиль від 8 до 120 мкм. У грудні 1983 р бортова апаратура супутника припинила свою роботу. Проте за 11 місяців було зібрано колосальний науковий матеріал. Його обробка зайняла кілька років, але вже перші результати привели до разючих відкриттів. З 200000 інфрачервоних космічних джерел випромінювання, зареєстрованих «Ірасу», перш за все привернула до себе увагу Вега.

Ця головна зірка в сузір’ї Ліри є яскравою зіркою північної півкулі неба. Вона віддалена від нас на 26 світлових років і тому вважається близькою зіркою. Вега — гаряча блакитнувато-біла зірка з температурою поверхні близько 10000 кельвінів. Для неї легко обчислити та намалювати відповідну цій температурі криву Планка. На подив астрономів виявилося, що в інфрачервоному діапазоні випромінювання Веги не підкоряється закону Планка. Воно було майже в 20 разів могутніше, ніж має бути за цим законом. Джерело інфрачервоного випромінювання виявилось протяжним, має діаметр 80 а. е., що близько до поперечника нашої планетної системи (100 а.о.). Температура цього середовища близька до 90 К, і випромінювання від нього спостерігається в основному в інфрачервоній частині спектра.

Хмара навколо Веги

Фахівці прийшли до висновку, що джерелом випромінювання служить хмара твердого пилу, яка з усіх боків огортає Вегу. Частинки пилу не можуть бути дуже дрібними — в такому випадку їх викине в простір світловим тиском променів Веги. Трохи більші частки також проіснували б недовго. На них дуже помітно діяв би бічний світловий тиск (ефект Пойнтінга – Робертсона). Гальмуючи політ частинок, воно змушувало б частинки по спіралі падати на зірку. Значить, пилова оболонка Веги складається з частинок, діаметр яких не менше декількох міліметрів. Цілком можливо, що супутниками Веги можуть бути й набагато більші тверді тіла планетного типу.

Вега — зірка молода. Її вік навряд чи перевищує 300 мільйонів років. Тоді як вік Сонця оцінюється в 5 мільярдів років. Тому природно припустити, що біля Веги відкрита молода планетна система. Вона знаходиться в процесі свого формування.

Вега не єдина зірка, яка оточена планетною системою. Незабаром прийшло повідомлення про відкриття пилової хмари навколо Фомальгаута – головної зірки із сузір’я Південної Риби. Вона майже на 4 світлових роки ближче Веги і також являє собою гарячу біло-блакитну зірку.

Протопланетні диски

В останні роки японські астрономи виявили газові диски, навколо ряду зірок в сузір’ях Тельця і ​​Оріона. Їх поперечники дуже солідні — десятки тисяч астрономічних одиниць. Не виключено, що внутрішні частини цих дисків в майбутньому стануть планетними системами. Біля  молодої зірки типу Т Тельця американські астрономи знайшли точкове інфрачервоне джерело. Воно дуже схоже на протопланету, що зароджується.

Всі ці відкриття змушують оптимістично розцінювати поширеність планетних систем у Всесвіті. Ще зовсім недавно зірки типу Веги і Фомальгаута виключалися з-поміж тих, які можуть мати такі системи. Вони дуже гарячі, швидко обертаються навколо осі й, як вважалося, що не відокремили від себе планети. Але якщо утворення планет не пов’язане з відділенням від центральної зірки, її швидке обертання не може служити аргументом проти наявності у зірки будь-яких планет. Водночас не виключено, що в природі планетні системи в різних ситуаціях виникають по-різному. Одне нині безперечно — наша планетна система далеко не унікальна у Всесвіті.