Спросите Итана: сколько из видимых на небе звёзд на самом деле существует?

 Анимация вспыхнувшей в XVII веке сверхновой в созвездии Кассиопеи

Глядя на Вселенную, мы принимаем как должное, что то, что мы видим, существует на самом деле прямо сейчас. Но на самом деле это не совсем так. При общении с астронавтами миссий «Аполлон» были задержки, поскольку свету требовалось чуть более двух секунд, чтобы дойти до них и обратно. Роверы на Марсе вынуждены действовать самостоятельно, поскольку задержки в несколько минут слишком велики для того, чтобы люди вручную меняли направление их движения. А если выйти за пределы Солнечной системы, то расстояния до звёзд будут измеряться световыми годами, что означает, что когда мы видим удалённый объект, мы смотрим в прошлое. А откуда мы знаем, что то, что мы видим, совпадает с тем, что там есть? Один из читателей хочет узнать:

Сколько из наблюдаемых нами с Земли звёзд реально существуют? Поскольку свет от многих из них прошёл до нас сотни, тысячи и даже миллионы световых лет, не существует ли возможности, что многие из видимых нами звёзд уже отгорели или взорвались сотни или тысячи лет назад, и свет этих событий (или его отсутствие) просто не успел до нас дойти?

Ответ очень сильно зависит от того, насколько далеко вы готовы заглянуть.


Такое калифорнийское небо, которое в идеальных условиях можно увидеть невооружённым глазом

Невооружённым взглядом в идеальных условиях – полная темнота, никакого светового загрязнения, облаков, луны, полный обзор всего неба – человек способен рассмотреть чуть более чем 9000 звёзд. Все эти звёзды находятся в нашей галактике, так что ни одна из них не расположена в миллионах световых лет от нас. Но некоторые находятся в сотнях световых лет. Денеб, одна из ярчайших звёзд на небе (и вершина Летнего Треугольника) находится в 2600 световых годах от нас, а самая далёкая звезда, различаемая глазом — V762 Cas – находится в 16 000 световых годах от нас.


Летний треугольник, Денеб виден в левой части

Но большая часть видимых звёзд находится всего в нескольких сотнях световых лет от нас, или даже меньше. И хотя смерть звёзд представляется нам внезапной, на самом деле жизненный цикл звёзд таков, что звезда на пути к умиранию проходит несколько важных фаз. Конкретно, звезда:

• должна увеличиться до красного гиганта и начать сжигать гелий,
• должна сжечь гелий в ядре и начать синтез углерода,
• сжечь углерод и начать синтез кислорода и более тяжёлых элементов, вплоть до того, как из кремния получится железо, никель и кобальт,
• и только тогда, когда в ядре заканчивается топливо для синтеза, ядро резко сжимается и происходит взрыв сверхновой.

Лишь малая часть звёзд – порядка одной из нескольких сотен – достаточно массивны, чтобы умереть внезапно. Остальные сбрасывают внешние слои и сжимаются до белого карлика за десятки тысяч лет.

Но массивные звёзды непропорционально ярки, поэтому велика вероятность, что увидим мы именно их! И хотя глазом можно увидеть всего около 9000 звёзд, на кандидатуру следующей сверхновой в нашей галактике могут претендовать десятки звёзд. Очень сложно, глядя на одиночную звезду, понять, на каком жизненном этапе она находится, и как скоро она станет сверхновой. Такая звезда, как Эта Киля или Бетельгейзе уже могла взорваться и закончить свою жизнь – или же может продолжать светить ещё сотни и тысячи лет, сжигая топливо. Не существует сигнала типа «она сейчас рванёт», а в случае с Этой Киля недавний выброс (массовый выброс огромного количества вещества) в XIX веке мог задержать её взрыв в виде сверхновой на время, превышающее отрезок существования человека.


Туманность Гомункул, окружающая гигантскую звезду Эта Киля, находящуюся в 7000 световых годах от нас в нашем Млечном пути

В среднем звезда, которой суждено стать сверхновой, остаётся в такой неопределённой, гигантской фазе жизни, от одного до десяти миллионов лет. Хотя существует множество теорий по поводу признаков, предшествующих превращению звезды в сверхновую, на самом деле последняя из наблюдаемых нами в нашей галактике сверхновых взорвалась более 4000 лет назад, самые новые из открытых останков были обнаружены более 100 лет назад, а по поводу звезды, взорвавшейся в 1987 году в галактике-спутнике известно очень мало. Это был самый близкий взрыв сверхновой из наблюдавшихся человечеством с 1604 года.


Остатки сверхновой 1987а, расположенные в Большом Магеллановом облаке, в 165 000 световых лет от нас

Учитывая, что типичный кандидат на сверхновую, видимый невооружённым глазом, в среднем располагается где-то в 4000 световых годах от нас, а во всём небе таких звёзд наберётся штук 25, то существует шанс от 1% до 10%, что одной из видимых нами звёзд уже нет. Не такая уж большая вероятность.

А что насчёт обратного процесса? Что насчёт возникающих звёзд? Нам кажется, что существует какой-то волшебный момент, в который нечто просто начинает проводить синтез протонов в ядре и «включается», становясь звездой. На самом деле формирование звезды – от протозвезды до настоящей, подлинной звезды из главной последовательности – занимает десятки миллионов лет.


Время, требующееся протозвезде, чтобы стать настоящей звездой, сильно зависит от её массы

Невооружённым глазом протозвёзды мы не увидим, поскольку они формируются внутри туманностей: в таких местах, как туманность Ориона или туманность Орла. Эти гигантские комплексы молекулярных облаков испытывают гравитационный коллапс, и порождают тысячи новых звёзд, формирующихся на отрезке в миллионы и десятки миллионов лет. После испарения газа внутри, наконец, становятся видны звёзды, многие из которых становятся различимы глазом.


Туманность Орла. В центре можно видеть «Столпы творения»

Но эти звёзды не появляются внезапно и не становятся видимыми сразу по окончанию их формирования. Мы можем надеяться только на взрыв сверхновой, которая обнаружит себя в том месте, где мы раньше не видели звёзд. Наилучшим приближением для оценки такого событие будет то, что мы наблюдали в течение нашей истории – такое случается раз в несколько столетий.


Тихо Браге указывает на сверхновую 1572 года

Если мы захотим взять бинокль, то перейдём от 9 000 звёзд к 200 000. Небольшой трёхдюймовый телескоп поднимет это количество до 5 миллионов. Хороший любительский телескоп диаметром 15" позволит нам увидеть уже примерно 380 млн звёзд в нашей галактике, что сильно повысит наши шансы. Но даже если мы возьмём все 200-400 млрд звёзд в нашей галактике, среднее расстояние до которых составит порядка 40 000 световых лет, то уже погибшими из них окажутся порядка нескольких сотен тысяч – одна на миллион – и они будут расположены на дальнем от нас краю галактики.

Поскольку звёзды так далеки, наши глаза слишком слабы, а их свет передвигается слишком быстро для того, чтобы они успели умереть, когда свет ещё находится в пути. Это возможно, но шансов на это очень мало.