Занимательно о космогонии
Шрифт:
Основной тезис противников нового взгляда заключался в том, что никто из астрономов нигде не видел сверхплотных тел, из которых должны, как то считает В. Амбарцумян, образовываться звезды. Но ведь, несмотря на признанность классической гипотезы, описать туманность, в недрах которой видны зарождающиеся светила, ее сторонники тоже не могли!
Многие участники совещания воспользовались возможностью рассказать об итогах своих исследований, в результате чего астрономы познакомились с интересной теорией образования звезд из диффузной материи, выдвинутой ленинградскими профессорами А. Лебединским и Л. Гуревичем. Академик В. Фесенков рассказал об исследованиях звездных цепочек, обнаруженных им с помощью великолепного нового телескопа, установленного на Алма-атинской обсерватории. Он наметил также возможный ход эволюции различных галактических туманностей, из которых, по его мнению, возникали звезды.
На совещании выступили многие специалисты. И в конце концов идеи, которые защищал В. Амбарцумян, победили. Большинство участников согласились с существованием звездных ассоциаций. Однако в пылу полемики главный вопрос, ради которого была организована дискуссия, то есть вопрос о происхождении звезд, оказался несколько оттесненным и забытым.
В принятом решении была признана «плодотворность представления о том, что процесс группового звездообразования продолжается и в настоящее время».
Новые мехи для нового вина
Еще в библейских заповедях говорилось, что не след использовать старые мехи для молодого вина — скиснет. Века придали этому ценному хозяйственному совету более глубокое содержание. Попробуем и мы приспособить его для наших целей.
Помните, мы говорили об открытии В. Амбарцумяном рассеянных звездных ассоциаций, состоящих из очень молодых звезд, которые изо всех сил стремятся убежать из своей первоначальной компании? А не задумались ли вы, почему они стремятся это сделать? Ведь ежели образуются они путем конденсации диффузного вещества, то, рождаясь дружным коллективом, они должны непременно образовывать устойчивые системы. Чего им тогда разлетаться в разные стороны?
Новая астрономическая техника позволила наблюдателям проникнуть чрезвычайно далеко в глубины вселенной. И то, что виделось раньше смутно и неотчетливо, новые инструменты позволяли разглядеть достаточно ясно. Если раньше наша Галактика, как и прочие галактики, представлялась спокойным, постоянным образованием, то новые методы исследования рассеяли эту иллюзию. Во всех уголках метагалактики происходят бурные процессы. Развитие идет по ступенькам взрывов и невероятной силы катастроф. Неожиданно вспыхивают на небе новые звезды. Этот термин — новые звезды — астрономы-наблюдатели придумали не зря. Кажется, еще вчера на данном участке неба не было ничего примечательного, а сегодня там вдруг проклюнулась яркая точка. Проходит немного времени, и «новая» достигает светимости самых мощных сверхгигантов. А потом также вдруг начинает слабеть. В максимуме светимость звезды вырастает в сотни тысяч раз. А ведь это взрыв! Да еще какой! За короткое время взрыва «новой» — в течение всего нескольких дней — выделяется такая энергия, которую наше Солнце излучает за десять, а то и за сто тысяч лет.
Но еще грандиознее взрывы «сверхновых». Правда, это не столь частое с человеческой точки зрения явление. Последнюю такую вспышку в нашей Галактике, пожалуй, наблюдал Иоганн Кеплер в 1604 году, еще до изобретения телескопа. «Сверхновая» Кеплера была видна даже днем при солнечном свете. И ее светимость оценивается в миллиарды раз больше солнечной и лишь немногим меньше светимости целой галактики. Это был взрыв сверхграндиозный. По статистике астронома Ф. Цвикки, подобные взрывы должны происходить в галактиках примерно один раз за триста-четыреста лет. Если сравнить время жизни галактики со сроком человека, то такие вспышки словно галактический пульс или удары галактического сердца. Многозначительная, хотя и явно антропоцентрическая аналогия.
Но этими взрывами грандиозные катаклизмы во вселенной не исчерпываются. В ядрах галактик происходят непонятные пока нам взрывоподобные процессы, сопровождающиеся выделением колоссальных количеств энергии и выбросами вещества. Так, может быть, взрывы — нормальное явление развития в космосе? Так сказать, скачкообразный переход из одного качественного состояния в другое, в соответствии с диалектическим законом развития?
Если это так, то естественное объяснение получают и распадающиеся ассоциации молодых звезд. Надо только найти тот космический заряд, который служит источником взрыва, раскидывающего их. И В. Амбарцумян создает гипотезу образования звездных систем из невидимых сверхплотных скоплений материи, которые он называет «Д-телами». Так родилась новая космогоническая гипотеза, в самой основе своей противоположная классическому направлению.
«Новые мехи» были скроены настолько необычно, что ошеломленные космогонисты вначале дружно встретили их в штыки. Сторонники В. Амбарцумяна утешались тем, что еще никогда в истории науки не было случая, чтобы новый шаг можно было сделать легко и без сопротивления ортодоксов. Это тоже один из великих законов, помогающий сохранять накопленное богатство знания. Представьте себе, что было бы, если бы любое научное утверждение тут же принималось бы человечеством на веру?
Вокруг В. Амбарцумяна сплотился работоспособный коллектив единомышленников. В Бюраканской обсерватории возникла целая школа нового направления, школа, перед которой стояли сложные задачи. Ведь все, буквально все стремились уколоть их тем, что они одно неизвестное пытаются объяснить другим неизвестным. Как же, ведь гипотетических сверхплотных «Д-тел» никто никогда не видел. Не существовало и косвенных подтверждений хотя бы возможности существования подобных образований. Высказывались сомнения, что материя вообще может находиться в требуемом сверхплотном состоянии. Молодым бюраканским астрофизикам предстояла нелегкая борьба. Каждое слово, каждое утверждение и вывод нужно было обосновывать, снабжать подходящей теорией, подтверждать наблюдениями…
То обстоятельство, что никто в глаза не видел также и формирования звезд из диффузной материи путем концентрации, противниками во внимание не принималось. То была привычная точка зрения; и, чтобы спорить с нею, нужны были факты и еще факты, а не умозрительные рассуждения о невидимых, а может быть, и несуществующих сверхплотных телах.
Впрочем, некоторый опыт общения со сверхплотным состоянием вещества у астрономов уже был. Начал его Фридрих Бессель. Еще в 1844 году, наблюдая движение Сириуса, он пришел к выводу, что вокруг яркого гиганта должен непременно крутиться невидимый спутник, причем достаточно массивный, потому что в движениях яркой звезды наблюдались определенные неравенства. Однако наблюдатели никакого спутника возле Сириуса не находили. И лишь 18 лет спустя, когда оптик и астроном Альвен Кларк испытывал только что отшлифованный новый объектив на своем телескопе, он увидел рядом с Сириусом едва заметную в его сиянии крохотную блестку. То был Бесселев «Сириус В», или «Щенок», как называли его некоторые астрономы. Достаточно горячий «Сириус В» тем не менее излучал в 10 тысяч раз меньше света, чем сам Сириус, значит, и по размерам он должен был быть тоже во много раз меньше. Но масса «Щенка» отличалась лишь вдвое от массы основного светила. Вывод мог быть один — вещество «Сириуса В» обязано было быть тяжелее, то есть плотнее звездного вещества самого Сириуса. Так оно и оказалось. И в истории астрономии был открыт первый белый карлик — звезда, состоящая из вещества повышенной плотности.
Прошло время, и белых карликов обнаружили так много, что они образовали целый специальный класс звезд. Теоретики разработали подходящую теорию, вывели условия, при которых белые карлики могли существовать и находиться в равновесии, разработали физику образования уплотненного вещества. Чего не сделаешь на бумаге, если этого требуют наблюдения. По всем данным, звездное вещество белых карликов вроде бы не должно было подчиняться уравнению газового состояния, выведенному еще Б. Клапейроном в 1834 году. В 1874 году оно было обобщено Д. Менделеевым и с тех пор играет существенную роль при расчетах моделей звезд. Пользоваться уравнением газового состояния можно, когда газы достаточно разрежены. Но это совершенно неприменимо к сверхплотному состоянию белых карликов. Из чего же могли состоять эти удивительные сгустки материи, и в каком фазовом состоянии должно находиться их вещество?
Попробуем порассуждать. Температура поверхности белых карликов достигает 10 тысяч градусов. Внутри она наверняка выше. Значит, ни твердыми, ни жидкими они быть не могут. Газообразными? Но плотность вещества в недрах этих звезд такова, что в земных условиях наперсток, наполненный аналогичным конгломератом, весил бы сотни, а то и тысячи тонн! Плотность же самых плотных твердых и жидких тел, известных человеку, не превышает двадцати граммов на кубический сантиметр.
В 1926 году английский физик Р. Фаулер вывел все-таки теоретически условия, при которых могла существовать огромная плотность вещества белых карликов. Всем стало легче. Р. Фаулер предположил, что недра этого типа звезд находятся в состоянии «вырожденного газа», когда атомы разрушены, электроны отделены от ядер и расстояния между центрами атомных ядер в несколько десятков раз меньше, чем в обычных жидких и твердых телах. Такое вещество должно иметь совершенно особые свойства.