Как сталкиваются планеты, звезды и черные дыры?

Вселенная существует около 14 миллиардов лет. За это время благодаря гравитационным взаимодействиям сформировалось неисчислимое множество небесных тел. Из облаков газа сформировались звезды, вокруг них образовались планеты. Звезды в свою очередь сгруппировались в галактики и так далее. Учитывая огромное количество астрономических объектов столкновения между ними не только вероятны, но и неизбежны. В этой статье я расскажу что происходит при столкновении небесных тел.

Столкновение планет

На ранних этапах формирования Солнечной системы в ней вероятно было больше, чем восемь планет. Возможно был еще один газовый гигант между Юпитером и Нептуном. Компьютерное моделирование показывает, что он был выброшен из нашей системы гравитационным влиянием остальных планет.

Поближе к Солнцу вероятно существовало небесное тело размером с Марс, которое столкнулось с молодой Землей. Из выброшенных в околоземной пространство обломков вероятно сформировалась наша Луна.

Кроме того есть основания полагать, что прежде у Марса было три спутника, но один из них, самый большой, упал на поверхность красной планеты.

Компьютерное моделирование показывает, что столкновения каменистых планет на ранних этапах формирования планетных систем - обычное явление. Когда каменистые планеты сталкиваются они обычно сливаются в одну, большую планету, а из обломков формируются спутники. Система Плутона и Харона с их четырьмя дополнительными спутниками является показательным примером

Столкновение коричневых карликов

Коричневые карлики напоминают массивные газовые гиганты с массой измеряемой в десятках масс Юпитера. Температура внутри них поднимается до миллиона Кельвинов, а давление в их центре запускает реакцию синтеза дейтерия. Они слабо светятся, но остаются относительно холодными и по сути являются промежуточным звеном между планетами и звездами. Иногда их еще называют несостоявшимися звездами.

Близкие к столкновению коричневые карлики в системе Луман-16
Близкие к столкновению коричневые карлики в системе Луман-16

Однако если в бинарной системе существует два коричневых карлика все может быстро измениться. При столкновении коричневые карлики сливаются и если после слияния их масса переходит порог в 0.075 солнечной массы, во вселенной зажигается новая звезда!

Температуры в новообразованной звезде поднимаются до 4 миллионов кельвинов, а внутри нее запускаются термоядерные реакции характерные для звезд. Вместо двух коричневых карликов мы скорее всего получим один красный карлик. В расположенной неподалеку от нас системе Луман-16 (всего 6.5 световых лет) два коричневых карлика вот-вот столкнутся. Кто знает, может быть нам повезет рассмотреть этот процесс в подробностях.

Столкновение звезд

Звездные массы варьируются в огромном диапазоне. Звезды с малой массой более красные и холодные, их термоядерное "топливо" сгорает относительно медленно, а вот массивные звезды как правило более голубые и горячие и относительно быстро (по астрономическим меркам) сгорают. Когда мы изучаем звездный кластер мы можем сразу получить представление о его возрасте взглянув на то, сколько массивных звезд в нем осталось.

Однако когда в самых старых звездных кластерах иногда можно увидеть звезды, которые намного голубее и горячее, чем должны были бы быть. Такие звезды называют "отставшими" и образовываются они благодаря столкновениям звезд.

При столкновении двух или более звезд они сливаются и в результате получается новая, более массивная звезда. Голубые отставшие звезды характерны в тесных шаровых звездных скоплениях.

Столкновение белых карликов

После того, как звезда главной последовательности доживает свою жизнь и сжигает все свое топливо, термоядерные реакции в ней прекращаются и она становится белым карликом. Такая судьба ожидает в том числе и наше Солнце. Столкновение двух белых карликов ведет к вспышке сверхновой типа Ia. При слиянии белых карликов в них возникает цепная термоядерная реакция высвобождающая гигантское количество света и энергии, в результате чего оба карлика гибнут во вспышке сверхновой.

Столкновение нейтронных звезд

При столкновении нейтронных звезд происходит так называемая килоновая. Это событие получило такое название потому, что высвобождаемая при этом энергия в тысячи раз превышает энергию выделяющуюся при вспышках новых звезд.

Столкновения нейтронных звезд также вызывают очень сильные гравитационные волны и электромагнитное излучение. Нам повезло всего-лишь в прошлом году наблюдать за столкновением двух нейтронных звезд в созвездии Гидры.

Когда две нейтронные звезды сталкиваются возможен один из трех вариантов:

а) они образуют новую более массивную нейтронную звезду (в случае если их масса меньше 2.5 масс Солнца)

б) они образуют вращающуюся нейтронную звезду которая с течением времени коллапсирует в черную дыру (в случае если масса новой нейтронной звезды в диапазоне между 2.5 и 2.75 масс Солнца)

в) сразу коллапсируют в черную дыру, если суммарная масса больше 2.75 масс Солнца.

Столкновение черных дыр

При слиянии черных дыр всегда образуется еще более массивная черная дыра. Однако при этом новая черная дыра будет иметь массу примерно на 5% меньше суммарной массы двух слившихся черных дыр!

Куда девается масса? Она превращается в энергию и излучается в виде гравитационных волн.

Само столкновение происходит примерно следующим образом: черные дыры сближаются, затем начинают двигаться вокруг друг-друга по спирали постоянно сближаясь пока не произойдет столкновение.

На видео ниже показано довольно точное моделирование процесса столкновения двух черных дыр:

Ставьте палец вверх если хотите видеть в своей ленте больше статей о космосе!
Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мой канал в телеграме. Там вы можете почитать большое количество интересных материалов, а также задать свой вопрос.