Как рождаются звёзды?

Интервью с сотрудником Института астрономии РАН Дмитрием Вибе
Дарья Вяльцева    

О сложностях наблюдения за формированием звёзд и планетных систем, о значимых открытиях и о том, почему сегодня исследование этих процессов находится на переднем крае астрофизики, нашим друзьям и партнёрам АРХЭ рассказал доктор физико-математических наук, заведующий отделом физики и эволюции звёзд Института астрономии РАН, лектор АРХЭ Дмитрий Вибе.

  • [АРХЭ] В наши дни изучение процессов звездообразования находится на 
переднем крае астрофизики. Почему понимание этих явлений так важно
 для современной науки?
  • [Дмитрий Вибе] Рождение звёзд и планетных систем — ключевой элемент «экологии» нашей Вселенной, важнейший этап в процессе космического круговорота вещества. С одной стороны, звездообразование (по нашим современным представлениям) является непременным предшественником появления жизни и разума. С другой — этот процесс постепенно трансформирует водород и гелий, возникшие в результате Большого взрыва, в инертные остатки, которые навсегда или, по крайней мере, очень надолго исключены из активной жизни Вселенной. Звездообразование вторгается и в другие области астрономии. Например, чтобы оценить возможность детектирования различных источников гравитационных волн, необходимо знать, с какой частотой рождаются во Вселенной их звёздные предшественники.

Млечный Путь над телескопом ALMA

  • [АРХЭ] Какие наиболее значимые открытия были сделаны в этой области за последние 10–15 лет?
  • [ДВ] Последние открытия в области звездообразования связаны с вводом в строй интерферометра субмиллиметрового диапазона ALMA. Этот инструмент, в частности, впервые позволил в деталях исследовать структуру и молекулярный состав протопланетных дисков, в том числе, рассмотреть кольца и другие структуры в этих объектах. Возможно, эти структуры указывают на процессы рождения планет.

  • [АРХЭ] Благодаря развитию техники мы узнаём всё больше подробностей о том, как рождаются звёзды и планеты как рядом с нами, так и в других галактиках. Или всё-таки теоретические выкладки тут первичнее?
  • [ДВ] На мой взгляд, развитие наших познаний о рождении звёзд и планет в первую очередь связано с совершенствованием телескопов. Вообще, мне кажется, что астрономией движут наблюдения. Мы делаем всё новые и всё более мощные инструменты, смотрим в небо, видим там что-то интересное и только потом начинаем искать всему этому теоретическое объяснение.

Протозвезда, окруженная космической пылью и горячим газом

  • [АРХЭ] Почему, несмотря на мощный поток информации, картина рождения звёзд пока во многом фрагментарна и далеко не всегда складывается в целостный сценарий?
  • [ДВ] Наблюдения областей звездообразования и отдельных рождающихся звёзд, а также их численное моделирование сосредотачивают в себе все мыслимые астрономические трудности. Приходится наблюдать и очень большие объекты — молекулярные облака, и очень маленькие — протозвёзды. В первом случае возникает проблема наблюдательного времени, во втором — углового разрешения, так как даже ближайшие к нам протозвёздные объекты находятся на пределе разрешения современных инструментов.

  • [АРХЭ] Какие ещё существуют сложности?
  • [ДВ] Очень трудно построить и численную модель, которая была бы способна с одинаковым качеством работать на масштабах и в десятки парсеков, и в несколько астрономических единиц. В процессе рождения звезды большую часть времени исходное вещество остаётся холодным, а значит, его излучение приходится на дальний инфракрасный и субмиллиметровый диапазоны. В таких диапазонах очень сложно наблюдать с поверхности Земли. Разглядеть в деталях формирующуюся звезду мешает и окружающая её пылевая оболочка. Основной компонент вещества, из которого состоят формирующиеся звёзды, — молекулярный водород. Природа славно пошутила над нами, сделав его практически ненаблюдаемым. Поэтому о процессах звездообразования нам приходится судить по изучению других молекул, живущих своей жизнью, и к объяснению своих наблюдений нужно привлекать не только физику, но и химию.

Снимок Сатурна со станции Кассини

  • [АРХЭ] Какие книги стоить прочесть, чтобы лучше понимать современную астрофизику?
  • [ДВ] К сожалению, при обилии издаваемых у нас книг по астрономии, конкретно по физике межзвёздной среды и проблемам звездообразования у нас уже давно ничего не издавалось. На более популярном уровне об этой теме говорится в классической книге Владимира Сурдина «Рождение звёзд», но она выходила в последний раз, кажется в 2001 году. Сложные научные аспекты физики межзвёздной среды рассматриваются в книге Николая Бочкарёва «Основы физики межзвёздной среды», но она тоже написана уже давно, хотя и переиздана в 2010 году. Так что, наверное, стоит скорее порекомендовать какую-нибудь общую книгу по астрономии: «Вселенная» Сергея Попова, «Космос: от Солнечной системы вглубь Вселенной» Михаила Марова.

Изображение Энцелада, сделанное КА «Кассини» 28 октября 2015 года с расстояния примерно 96 000 километров.

  • [АРХЭ] Есть такая байка. Однажды у знаменитого математика Давида Гильберта поинтересовались: «Представьте, что вы заснули на 500 лет, а потом проснулись. О чем бы вы спросили в первую очередь после своего пробуждения?» Гильберт ответил: «Я бы спросил, доказана ли гипотеза Римана». А о чём бы спросили вы как астрофизик?
  • [ДВ] Есть ли жизнь на спутнике Сатурна — Энцеладе?

Узнать подробности о курсе Дмитрия Вибе «Межзвёздная среда и звездообразование» можно в группе культурно-просветительского центра АРХЭ

Иллюстрации