Эврика-86

Неизвестен 3 Автор

Кроме линий излучения вещества в узких струях плазмы, в спектре СС 433 есть и обычные линии водорода, гелия и некоторых других элементов, расположенные там, где им и полагается быть. Эти несмещенные линии до поры до времени не привлекали внимания. Однако в наблюдательный сезон 1979 года астрофизики обнаружили, что и эти линии периодически сдвигаются, правда, незначительно. Был

тановлен и период- 13 дней. Два периода у одного волчка?

Парадокс такого рода, однако, известен астрофизикам, и объяснение дали сразу: большой период (164 дня) может быть связан с объектом, испускающим струи. А короткий период (13 дней) возникает из-за того, что сам объект обращается по орбите около какого-то второго тела. Попросту говоря, СС 433 - двойная система.

Это

предположение устраняло сразу несколько противоречий. Стало возможным объяснить основное, как говорят астрофизики, непрерывное излучение, на фоне которого и видны смещенные линии: часть излучения исходит от обычной звезды, около которой вращается неизвестный объект, а другая часть - от газовых потоков, текущих от нормальной звезды к "ненормальной". Эта "ненормальная" звезда и есть тот таинственный волчок, источник двух удивительных струй.

ОТСТУПЛЕНИЕ ВТОРОЕ: МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Что за странные термины: нормальная звезда, ненормальная звезда... У звезд есть классы, типы светимостей, и, вероятцр, астрофизики в своих статьях не пользуются такими неопределенными терминами? Верно, не пользуются. Но... Каждый из исследователей придерживается своего взгляда на то, какие именно типы звезд образуют двойную систему СС 433. Истинное решение еще не найдено, происходит перебор вариантов методом проб и ошибок. Между тем существует современная модернизация этого метода - морфологический анализ, то есть систематический перебор всех мыслимых вариантов. Попробуем сейчас провести такой анализ для того, чтобы разобраться в системе СС 433.

Будем исходить из того, что это - двойная система. В том или ином сочетании в нее могут входить: а) нормальная звезда, б) белый карлик, в)

тронная звезда, г) "черная дыра". Объединим элементы по два. Вот какие получаются двойные системы; 1) нормальная звезда-1-нормальная

звезда;

2) нормальная звезда-+-белый карлик; 3) нормальная звезда-}-нейтронная

звезда; 4) нормальная звезда+"черная

ра";

5) белый карлик+белый карлик;

6) белый карлик-}-нейтронная звезда;

7) белый карлик+"черная дыра";

8) нейтронная звезда-)-нейтронная звезда;

9) нейтронная звезда-)-"черная дыра";

10) "черная дыра"-)-"черная дыра". Итак, десять типов двойных систем. Плюс четыре случая, когда второго компонента просто нет! Всего четырнадцать. Какие варианты уже рассмотрены учеными? Не будем перечислять авторов и гипотез, скажем только, что уже обсуждались системы под номерами 1,3,4,6, 10. В каждом из случаев рассматривались разные модификации моделей. Например, если изучалась система, состоящая из нормальной и нейтронной звезд (N 3), то ведь можно было брать нормальную звезду большой массы, а можно - немассивиую, чуть побольше Солнца. Вы можете сказать, что нельзя же просто так перебирать варианты, ведь гипотезы должны соответствовать наблюдениям! Но дело в том, что наблюдения пока довольно разноречивы и дают простор для гипотез. Всех фактов не объясняет ни одна из них, а если намеренно оставлять вне рассмотрения ту или иную наблюдаемую "мелочь", то любая из гипотез оказывается не хуже Других. Сейчас большинство теоретиков склоняется к мысли, что СС 433 - система из нормальной массивной звезды и ее нейтронной соседки. Но... это лишь достаточно аргументированное мнение, а не доказательство.

ЗАГАДКА ОСТАЕТСЯ

Может показаться странным, что, перебирая возможности и гипотезы, мы ни слова не сказали о самой странной особенности СС 433 - струях плазмы, движущихся со скоростью 80 тысяч километров в секунду. Верно. Дело в том, что ни одна из гипотез не объясняет происхождения струй. Каждая, конечно, что-нибудь говорит о них. Например, известный советский ученый доктор физико-математических наук И. Новиков и его коллеги считают, что струи выбрасываются в плоскости газового диска около нейтронной звезды. Их американские коллеги полагают, что струи выбрасываются перпендикулярно диску. Есть идеи и о том, что струи возникают в области магнитных полюсов нормальной звезды. Как говорится, возможны варианты. Но ведь научная гипотеза нужна, чтобы устранить противоречие. Оно же состоит в том, что струи уносят колоссальную кинетическую энергию, которой вроде бы неоткуда взяться. Если даже удается придумать источник энергии, то оказывается, что она заключена совсем в иной форме, не в кинетической, и не является энергией поступательного движения. Скажем, нормальная звезда в двойной системе очень быстро теряет свое вещество, и это вещество "течет" к нейтронной звезде, собираясь около нее в диск. Если вещества много, то и энергия его может быть очень велика.

Можно привести аналогию: газовый диск около нейтронной звезды - это бассейн. Через одну трубу (широкую) в него втекает плазма, через другую (узкую) вытекает. Источник втекающей в бассейн плазмы нормальная звезда. Он может быть весьма мощным, ведь массивная звезда способна терять очень много вещества. Вторая трубаэто сток плазмы из диска на поверхность нейтронной звезды. Эта труба не может быть очень широкой, потому что нейтронная звезда не способна "принять" сколь угодно много

ва. И тогда плазма начнет переливаться через край бассейна - иными словами, вытекать из диска в окружающий космос и уносить избыточную энергию. Но вот почему она должна при этом вытекать в виде двух узких струй? И еще: в диске плазма горячая, ее температура-миллионы градусов. В струях плазма холодная - 10-20 тысяч градусов. В диске энергия в основном тепловая, в струях - кинетическая. Вот и нужно придумать механизм эффективной переработки тепла в движение. Современная физика плазмы такого механизма не знает! А если бы знала, представилась бы прекрасная возможность создать очень эффективный ракетный двигатель.

ФОТОПОРТРЕТЫ СС 433

Оптическая звезда из каталога Стефенсона и Сандулека находится почти в центре радиотуманности. Астрофизикам эта туманность известна давно, у нее неправильная, вытянутая форма. Когда-то на этом месте была двойная система из двух нормальных звезд. Потом одна из них завершила свой жизненный путь и взорвалась, раскидав во все стороны оболочку. Та непрерывно расширяется, и через десяток тысячелетий после взрыва занимает большое пространство-несколько световых лет. В оболочке (ее называют остатком Сверхновой) множество быстрых электронов, летящих по всем направлениям. Кроме того, в туманности довольно сильное магнитное поле. Двигаясь в этом поле, частицы излучают свою энергию, причем именно в радиодиапазоне. И на небе появляется радиотуманность. В ней-то и находится СС 433. И вот на радиоизображениях этой туманности, сделанных на лучших современных радиотелескопах, можно увидеть две струи, вытекающие будто из одной точки, из той, где в оптические телескопы виден объект СС 433. Конечно, эти струи не могут быть очень узкими - простираясь на световые

ды, они расширяются. Более того, сама форма радиотуманности определяется именно струями-она вытянута в направлениях, куда те бьют. И тогда возникла у астрофизиков довольно крамольная идея: может, вся туманность возникла из-за струй? Может, взрыв звезды ни при чем? И действительно, довольно простой расчет показывает, что за десять тысяч лет струи вполне успели бы "накачать" в туманность нужное количество энергии. Вся она - это вещество, выброшенное из двойной системы. Вся огромная туманность - расплывшиеся в космосе струи...

Они видны и на рентгеновской фотографии, сделанной с помощью приборов американского спутника "Эйнштейн". Этот снимок похож на радиоизображение, Такая же вытянутая туманность и две струи, бьющие в противоположных направлениях. Будто в космосе фонтанирует скважина, создавая вокруг себя озеро плазмы...

АНАЛОГИИ

Противоречие не разрешено, и как это часто бывает, астрофизики ищут для СС 433 аналогии. Может быть, нечто подобное уже наблюдалось у других типов небесных тел? Может, стоит поискать решение "на стороне"? Для методологии решения научных задач этот метод характерен. Например, в книге Д. Пойа "Как решать задачу" на этот счет есть четкое указание: если задача не решается в "лоб", попробуйте взять более общую задачу, возможно, ее решить легче.