Летящие группы Эггена (галактический взгляд на земные созвездия) (стр. 2 из 4)

Диаграмма скоростей смещения звезд в окрестности Солнца, в проекции на галактическую плоскость. Положение звезд выражены в прямоугольных координатах X, Y, Z (в начале координат Солнце), оси которых направлены, соответственно, в центр Галактики, в сторону галактического вращения и в направлении северного полюса Галактики. Скорости звезд относительно Солнца в этих координатах обозначают буквами U, V, W. Первые две компоненты скорости, отраженные на диаграмме, хорошо иллюстрируют идею Эггена выделения звездных потоков. К примеру звезды потока Гиад почти не отстают от галактического вращения в окрестности Солнца (фактически, у них нормальная скорость вращения, учитывая, что Солнце само обгоняет соседей на 12-15 км/с в направлении Y), зато ощутимо удаляются от центра Галактики (U порядка -40 км/с). Эллипсы отмечают скоростные характеристики еще трех известных групп нашего неба.

Прежде, чем мы раскроем тайну Арктура и его группы, давайте познакомимся с некоторыми другими, менее загадочными потоками.

Поток Плеяд и Местный Туннель

Движущаяся группа Плеяд объединяет в себе звезды с пространственными скоростями, близкими к скорости звездного скопления Плеяды. Другое название этого потока: Локальная Ассоциация. Будучи сравнительно молодым, он имеет сразу несколько подгрупп, возраст которых сильно различается - от 20 до 150 (возможно до 300) млн. лет, и ядра которых широко разбросаны вокруг Солнца. Самые молодые из них: подгруппа В1 с ядром в ассоциации Скорпиона-Центавра и подгруппа В2 с ядром в скоплении Персей OB3 (любителям астрономии оно известно как скопление около альфа Персея, яркого белого сверхгиганта, тоже принадлежащего потоку Плеяд).

Скопление около альфы Персея - ядро подгруппы В2 звездного потока Плеяд. Помимо ядра в Персее подгруппа В2 включает в себя некоторые звезды даже из других ОВ-ассоциаций пояса Гульда (например из ассоциации Цефей ОВ6).

Интерес к подгруппе В1 у астрономов сегодня особый. Он связан с загадкой, непосредственно касающейся нашей Солнечной системы. Хорошо известно, что в настоящее время гелиосферу (прим.: гелиосферой называют оболочку вокруг Солнечной системы, в которой доминирует плазма солнечного ветра. Имеет размер в 2 - 3 раза больше Солнечной системы за орбитой Плутона) окружает довольно протяженная область очень горячего (порядка миллиона кельвинов) и очень разреженного (0.01 частица/см3) газа, который полностью ионизован и залит морем мягкого рентгеновского излучения. Фактически, гелиосфера плывет в ней, как горошина в огромном океане. Этот океан горячей плазмы еще недавно называли Местный Пузырь. Местный, конечно, по галактическим масштабам: его поперечник достигает нескольких сотен световых лет. Что касается "пузыря", то его форма отличается от сферической. Более того, активное изучение его геометрии в последние годы показало, что он имеет плотные стенки лишь в направлении низких галактических широт и почти не имеет границ в области высоких, то есть свободно открывается в наддисковое пространство, заполненное столь же горячим газом галактической короны. Поэтому в последнее время его все чаще именуют Местным Туннелем, протыкающим диск насквозь.

Сечение Местного Туннеля плоскостью, перпендикулярной диску Галактики. Более плотные и холодные области показаны темным цветом. Раскаленный газ массой порядка 1000 М¤, заполняющий Туннель, буквально заливает его потоками мягкого рентгена, излучая 5х1036 эрг в секунду. Представьте себе: удельная светимость этого разреженного газа такая же, как у Солнца, в котором идут термоядерные реакции! Астрономы с пристрастием ищут того, кто эту энергию в него "закачал".

Астрономы знают лишь два механизма образования такой области в диске Галактики: мощный звездный ветер горячих массивных звезд в очаге недавнего звездообразования и вспышки сверхновых. Впрочем, первое без второго никак не обходится. Главная проблема в том, что видя вокруг себя эту огромную область горячего разреженного газа, мы совершенно не находим в ней следов недавнего звездообразования. Скоплений со звездами ранних спектральных классов внутри Местного Туннеля попросту нет. Как говорится, картина преступления налицо, а преступников и след простыл!

Были гипотезы с привлечением так называемых "убегающих ОВ-звезд" (OB-runaway star). Представьте себе, что из какой-нибудь недалекой от Солнца активной области звездообразования выбросило на приличной скорости одну из массивных звезд (поверьте, такое бывает). Можно вообразить, что ей угодно было взорваться, пролетая именно около Солнца. Слабое место этой гипотезы заключается в том, что энергии одной сверхновой на создание такого туннеля едва ли хватит. К тому же, как стало известно в последние годы, газ в Туннеле неоднороден; внутри него встречаются области с температурой всего лишь несколько десятков тысяч кельвинов. Одним взрывом такую картину не объяснить. Забросить же сюда из разных ассоциаций сразу несколько убегающих гигантов в одно и то же время можно, пожалуй, лишь сговорившись...

И все же косвенные свидетельства былых взрывов поблизости от Солнечной системы есть. Их нашли и в космосе, и... на дне океанов. Первые - это молодые горячие одиночные нейтронные звезды, обнаруженные в окрестностях Местного Туннеля в последние годы. Правда, внутри не найдено ни одной, но мы помним, как стремительно они убегают с места рождения. И к тому же молодые, но подостывшие за несколько миллионов лет нейтронные звезды могут излучать энергию в узких конусах, в обход Земли, оставаясь невидимыми даже в пределах Туннеля.

Вторая улика еще красноречивее: в донных железомарганцевых отложениях Тихого океана (которые растут очень медленно, всего на 2-5 мм за миллион лет, и служат естественной геологической летописью) обнаружены слои с избытком редкого изотопа железа 60Fe, которым лишь несколько миллионов лет. Этот изотоп - прекрасный маркер. Он выбрасывается сверхновыми в больших количествах и почти не порождается космическими лучами в метеорном или атмосферном веществе, оседающем на Землю (в частности, на дно океанов). Как быть? Где искать ту область звездообразования, которой эти сверхновые принадлежали?

Вот тут-то астрономам и пригодились звездные потоки Олина Эггена. Идея проста: если сегодня внутри Туннеля нет подходящего скопления (или ОВ-ассоциации), а взрывы сверхновых "гремели" еще "вчера", значит оно здесь было - но тоже "вчера", а теперь улетело! Надо выбрать на небе самые молодые звездные потоки, возраст которых допускает существование в них несколько млн. лет назад массивных звезд-прародителей… сверхновых, и посмотреть, не пролетали ли их ядра в прошлом через Местный Туннель.

Самым подходящим кандидатом оказался поток Плеяд, а точнее - его наиболее молодая подгруппа B1, в которой доминируют звезды спектральных классов В3-В1.5 с массами до 10 МО (приблизительно пороговая масса для предсверхновой). Более тяжелых звезд в В1 уже не осталось. Астрономы сравнили массы нынешнего звездного населения подгруппы с начальной функцией масс (прим.: распределение звезд в скоплении по массам в момент рождения скопления) самых молодых ОВ-ассоциаций Галактики и оценили, сколько в ней было более массивных звезд раньше. Оказывается за последние 10-20 млн. лет в подгруппе В1 должны были закончить свою жизнь взрывом сверхновой около 20 тяжеловесов.

Остается сделать последний шаг: обратив время вспять, как можно точнее описать движение ядра подгруппы В1 относительно Местного Туннеля в прошлом. Посмотрим на сечение окрестностей Солнца плоскостью галактического экватора. Серая сфера - идеализированная форма Местного Пузыря по данным спутника EUVE (Extreme Ultraviolet Explorer - Исследователь Далекого УФ) на 1998 год. Черная линия - существенно уточненная граница, построенная на основании изучения межзвездного поглощения в линии NaI по всем пространственным направлениям. Красным кружком обозначено ядро подгруппы В1, расположенное в ассоциации Скорпиона-Центавра (на самом деле звезды этой подгруппы присутствуют во всех трех скоплениях ассоциации, а некоторые - находятся далеко за ее границами). Траектория движения ядра подгруппы В1 за прошедшие 30 млн. лет, построенная немецкими астрономами в 2001 г., показывает, что оно находилось в пределах Местного Туннеля как раз 10-20 млн. лет назад и большинство его бывших тяжеловесов должно было "отстреляться" именно в нем!

Сечение Местного Туннеля экваториальной плоскостью Галактики. Не следует забывать, что истинная граница Туннеля будет еще много раз уточняться, ибо география галактических окрестностей Солнца - раздел астрономии, переживающий самое начало своего становления.

На схеме обозначены ядра четырех звездных потоков: Сириуса, Гиад, Плеяд и IC 2391, их скорости относительно Туннеля (Солнце в этой системе координат тоже движется в направлении апекса со скоростью около 14 км/с), а также предполагаемый путь ядра подгруппы B1 из потока Плеяд за последние 30 млн. лет. В IV квадранте галактических широт к Местному Туннелю примыкает другой пузырь, раздуваемый звездной ассоциацией Скорпиона Центавра.