Понятие «температуры» в космосе

Любой предмет в окружающем нас мире имеет температуру, отличную от абсолютного нуля. По этой причине он излучает в окружающее пространство электромагнитные волны всех длин. Это утверждение верно, разумеется, и для человеческих тел. И мы с вами - излучатели не только тепла, но и радиоволн, и ультрафиолетового излучения и, строго говоря, электромагнитных волн любого диапазона. Правда, интенсивность излучения для различных волн весьма различна, и если, скажем, тепловое излучение нашего тела легко ощутимо, то как радиостанция тело работает очень плохо.

Кривые закона Планка для разной температуры

Для обычных, реальных предметов распределение интенсивности излучения в зависимости от длины волны весьма сложно. Поэтому физики вводят понятие идеального излучателя. Им служит так называемое абсолютно черное тело, то есть тело, которое поглощает все падающее на него излучение, а при нагревании излучает во всех диапазонах по так называемому закону Планка. Закон этот, как видно из рисунка, показывает распределение энергии излучения в зависимости от длины волны. Для каждой температуры существует своя кривая Планка, и по ней (или по формуле Планка) легко найти, как будет испускать, скажем, радиоволны или рентгеновское излучение данное абсолютно черное тело.

Разумеется, таких тел в природе не существует. Но есть объекты, по характеру излучения очень напоминающие абсолютно черные тела. Как это ни странно, к ним принадлежат звезды, и, в частности, наше Солнце. Распределение энергии в их спектрах напоминает кривую Планка. Если излучение подчиняется закону Планка, оно называется тепловым. Всякое отступление от этого правила заставляет астрономов искать причины таких аномалий.

Все это вступление понадобилось для того, чтобы читатель понял суть недавнего выдающегося открытия, в значительной мере раскрывающего роль человека во Вселенной.

В январе 1983 г. на околоземную полярную орбиту с высотой 900 км был выведен международный спутник «Ирас». В его создании участвовали специалисты Великобритании, Нидерландов и США. Спутник был снабжен рефлектором с поперечником зеркала 57 см, в фокусе которого помещался приемник инфракрасного излучения. Главная цель, поставленная исследователями, - обзор неба в инфракрасном диапазоне для длин волн от 8 до 120 мкм. В декабре 1983 г. бортовая аппаратура спутника прекратила свою работу, но тем не менее за 11 месяцев был собран колоссальный научный материал, обработка которого заняла несколько лет, но уже первые результаты привели к поразительным открытиям. Из 200000 инфракрасных космических источников излучения, зарегистрированных «Ирасом», прежде всего обратила на себя внимание Вега.

Эта главная звезда в созвездии Лиры является ярчайшей звездой северного полушария неба. Она удалена от нас на 26 световых лет и потому считается близкой звездой. Вега - горячая голубовато-белая звезда с температурой поверхности около 10000 кельвинов. Для нее легко вычислить и нарисовать соответствующую этой температуре кривую Планка. К удивлению астрономов оказалось, что в инфракрасном диапазоне излучение Веги не подчиняется закону Планка, а почти в 20 раз мощнее, чем положено по этому закону. Источник инфракрасного излучения оказался протяженным, имеющим поперечник 80 а. е., что близко к поперечнику нашей планетной системы (100 а.е.). Температура этого источника близка к 90 К, и излучение от него наблюдается в основном в инфракрасной части спектра.

Специалисты пришли к выводу, что источником излучения служит облако твердой пыли, со всех сторон окутывающее Вегу. Частицы пыли не могут быть очень мелкими - в противном случае они были бы «сдуты» в пространство световым давлением лучей Веги. Немного более крупные частицы также просуществовали бы недолго. На них весьма заметно действовало бы боковое световое давление (эффект Пойнтинга - Робертсона). Тормозя полет частиц, оно заставляло бы частицы по спирали падать на звезду. Значит, пылевая оболочка Веги состоит из частиц, поперечник которых не меньше нескольких миллиметров. Вполне возможно, что спутниками Веги могут быть и гораздо более крупные твердые тела планетного типа.

Вега - звезда молодая. Её возраст вряд ли превышает 300 миллионов лет, тогда как возраст Солнца оценивается в 5 миллиардов лет. Естественно поэтому предположить, что около Веги открыта молодая планетная система, находящаяся пока в процессе своего формирования.

Вега не единственная звезда, по-видимому, окруженная планетной системой. Вскоре пришло сообщение об открытии пылевого облака вокруг Фомальгаута - главной звезды из созвездия Южной Рыбы. Она почти на 4 световых года ближе Веги и также представляет собой горячую бело-голубую звезду.

За последние годы японские астрономы радиометодами обнаружили газовые диски, окружающие ряд звезд в созвездиях Тельца и Ориона. Их поперечники весьма внушительны - десятки тысяч астрономических единиц. Не исключено, что из внутренних частей этих дисков в будущем сформируются планетные системы. Рядом с молодой звездой типа Т Тельца американские астрономы нашли точечный инфракрасный источник, очень похожий на зарождающуюся протопланету.

Все эти открытия заставляют оптимистически расценивать распространенность планетных систем во Вселенной. Еще совсем недавно звезды типа Веги и Фомальгаута исключались из числа тех, которые могут иметь такие системы. Они очень горячи, быстро вращаются вокруг оси и, как считалось, не отделили от себя планеты. Но если образование планет не связано с отделением от центральной звезды, её быстрое вращение не может служить аргументом против наличия у звезды каких-либо планет. В то же время не исключено, что в природе планетные системы в разных ситуациях возникают по-разному. Одно ныне бесспорно - наша планетная система далеко не уникальна во Вселенной.