Диалоги (июль 2003 г.) - Александр Гордон

А.Р. Итак, с одной стороны – космология. А с другой – звёздная эволюция. Если шкала расстояний короткая, то все звёзды немного ближе к нам, чем считалось ранее, а значит, их светимость не так велика, как мы думали. А это означает, что возраст звёзд, который вычисляется по теории их эволюции и опирается на их светимость, оказывается больше, чем казалось. Так короткая шкала расстояний приводит нас к тому, что возраст самых старых звёзд, населяющих шаровые скопления (о них мы ещё расскажем), оказывается больше возраста Вселенной. Это, конечно, совершенно недопустимая ситуация.

А.Г. Недопустимая в той модели Вселенной, которую мы имеем сегодня?

В.С. В любой модели Вселенной. Не могут объекты, населяющие Вселенную, быть старше её самой.

А.Г. Если они не являются источником возникновения Вселенной.

В.С. Это уже философский вопрос. А у нас простой подход: Вселенная была изначально, и в ней рождались объекты. Это нормально.

А.Р. По этой причине, наверное, большинство астрономов долгие годы придерживалось, вольно или невольно, длинной шкалы расстояний, в которой такой проблемы не существует. Но наблюдательные факты – штука упрямая, и надо как-то их объяснить. И вот решение или, по крайней мере, намёк на решение пришёл совсем недавно, в конце 1998-го года, когда стали известными новые свойства космического вакуума, или квинтэссенции. Оказалось, что наша Вселенная расширяется с ускорением. Следовательно, постоянная Хаббла сейчас, в наше время, в нашу эпоху, больше, чем была в прошлом. А среднее значение постоянной Хаббла, соответственно, меньше, чем сейчас. А это значит, что возраст Вселенной следует увеличить. Тогда противоречие между большим возрастом шаровых скоплений и малым возрастом Вселенной снимается. И сейчас, я думаю, это противоречие уже не будет играть такой роли. Похоже, что мы идём потихонечку к…

В.С. …благополучному его разрешению.

А.Г. Но всё равно получается, что шаровые скопления – одни из самых древних, если не самые древние образования во Вселенной.

В.С. И одни из самых интересных.

А.Г. Так вот, давайте о них. Что это?

В.С. Это, действительно, изумительные объекты, к которым я лично всю жизнь отношусь с большим интересом. Но начать, наверное, надо с того, что звёзды вообще не любят одиночества. Если мы посмотрим на звёздное небо, то первое впечатление будет о звёздах как об одиночных объектах. Они разбросаны совершенно хаотично и никогда не группируются в системы. Ну, разве что кто-то заметит Стожары, они же Плеяды, на звёздном небе и скажет, что это небольшая кучка звёзд, и при этом окажется прав. Это действительно физически связанный объект, где наш глаз различает 5–7 звёзд, в зависимости от качества зрения и качества неба. А на самом деле телескоп в этой небольшой кучке различает около 300, а самый хороший телескоп – даже 500 звёзд. Но и те звёзды, которые кажутся нам одиночными, в действительности, как правило, живут коллективом. Скажем, половина всех звёзд при детальном изучении в телескоп оказываются двойными. Это очень стабильные системы. И они могут, в принципе, жить вечно. Законы механики позволяют им без всяких проблем обращаться вокруг общего центра масс.

Но кроме двойных есть и тройные, четырехкратные, пятикратные звёзды. Правда, частота их встречаемости при этом всё меньше и меньше. Когда мы переходим от двойных звёзд к тройным, то тройных оказывается примерно в 4 раза меньше. Когда переходим к четырехкратным системам, то обнаруживаем, что их примерно вчетверо меньше, чем тройных. И так распространённость всё более сложных систем быстро падает. Казалось бы, очень сложных звёздных систем вообще не должно быть в нашей Галактике. И законы механики нам на это намекают. Дело в том, что даже 3 звезды не могут стабильно обращаться вокруг общего центра масс. Социологи и психологи могут искать тут какие-то аналогии с человеческими коллективами. Но мы рассуждаем только на языке механики. А он гласит, что третье тело возмущает движение каждого из двух оставшихся и, как правило, приводит к распаду тройной системы. При этом третье тело обычно выбрасывается из системы, а две оставшиеся звезды стабильно обращаются долгое время рядом друг с другом. Четыре звезды – ещё более ненадёжный коллектив, и он распадается ещё быстрее. Поэтому ожидать сложных систем, казалось бы, нет причин. Но когда мы переходим к системам из 100, 200, 1000 звёзд, то в них ситуация в смысле механического взаимодействия меняется кардинальным образом. Каждая отдельная звезда уже почти не чувствует влияния своих ближайших соседей; она чувствует общее поле тяготения, на фоне которого влияние соседей сглаживается. Поэтому в большом коллективе звезда вновь, как и в двойной системе, начинает двигаться достаточно равномерно. Такие коллективы из сотен тысяч звёзд мы довольно часто встречаем в Галактике. Ещё более интересны чрезвычайно редкие коллективы из миллионов звёзд. Их называют «шаровыми звёздными скоплениями». Называют так просто за их форму: очень правильную шарообразную форму с сильной концентрацией звёзд к центру.

А.Р. И всё-таки, миллион звёзд – это, скорее, исключение.

В.С. Да, это исключение. В нашей Галактике всего одно-два таких скопления. В типичном шаровом скоплении десятки и сотни тысяч звёзд. Но всё же есть скопления и с тремя миллионами звёзд, например, Омега Центавра. Поэтому небольшим преувеличением будет считать их населёнными миллионом звёзд. Иногда хочется представить себе, как житель планеты, обращающейся вокруг одного из этих светил, населяющих шаровое скопление, чувствует себя в таком звёздном окружении. Москвичи и жители других крупных городов знают, что у нас на ночном безлунном небе видны примерно две-три сотни звёзд. Если мы уедем за город, то увидим несколько тысяч звёзд. В самых лучших, идеальных условиях, – на берегу моря или в степи, где абсолютно чёрное бархатное глубокое небо, – наш глаз различает около трех тысяч звёзд, и при этом небо кажется нам усыпанным звёздами. Теперь представьте себе жизнь на планете в центре шарового скопления. Каждая из миллиона звёзд, населяющих это скопление, видна на небосводе вашей планеты; ваш глаз одновременно видит, по крайней мере, сотни тысяч или даже полмиллиона звёзд. Конечно, это фантастическое зрелище, которое, наверное, стимулирует работу не только тамошних поэтов и философов, но и астрономов.

А.Р. Причём, тысячи из этих звёзд очень яркие.

В.С. Действительно, некоторые светила – красные гиганты – будут сиять лишь чуть слабее нашей полной Луны. И таких ярких светил на небе будут сотни. Фантастическое зрелище! Конечно, очень хотелось бы работать там, а не на планете Земля, где мы окружены пылью, и яркие звёзды встречаются редко.

А.Г. Но раз уж вы заговорили о планете Земля, то, прежде чем вы продолжите о звёздных скоплениях, скажите: Солнце – одинокая звезда?

В.С. Почти наверняка – да, одиночная. Не совсем, правда, одинокая, ибо Солнце окружают планетная система и мириады мелких тел – астероидов и комет; возможно, есть и ещё не обнаруженное околосолнечное население, но крупного светила, сравнимого с Солнцем, в паре с ним, конечно, не движется.

А.Г. И не было никогда.

В.С. Тем не менее, не исключено, что у Солнца есть очень маленький звездообразный спутник, намёки на существование которого приходят к нам из геологии. Геологи знают, что были периоды массового вымирания животных примерно через каждые 30–35 миллионов лет. И одна из гипотез, которая пытается это объяснить, связывает эти периоды в жизни Земли с периодом обращения небольшой звёздочки-спутника вокруг Солнечной системы. Если эту звезду откроют, то для неё уже и название есть – Немезида; пока условное, поскольку звезда не обнаружена. Это может быть только крохотная звезда, раз в 10 меньше нашего Солнца по массе. И очень тусклая – красный карлик самого-самого низшего класса. И очень трудно различимая на фоне других звёзд. Но пока это лишь гипотеза. Солнце может иметь партнёра, но не сравнимого с ним во всех отношениях.

Итак, возвращаемся к шаровым скоплениям. Мы уже несколько раз упоминали здесь рассеянные скопления и шаровые. Эти названия отражают внешний вид звёздных скоплений. Рассеянные скопления, как правило, слабо концентрированы, содержат несколько сотен, от силы – тысяч звёзд. А шаровые – это плотные, хорошо упакованные скопления из сотен тысяч и до миллиона звёзд. Но принципиальная разница не в этом. Они совсем по-разному населяют нашу Галактику. Рассеянные скопления живут в галактическом диске, где сегодня на наших глазах формируются звёзды. И мы можем проследить, как рождаются такие скопления, как они живут и что с ними происходит в конце их эволюции. Нет сомнений, что рассеянные скопления – это группы звёзд, которые рождаются в недрах гигантских тёмных межзвёздных облаков. Межзвёздная материя, очень разреженная в среднем, в некоторых местах сконцентрирована в плотные облака. Там холодно, туда не проникает звёздный свет, температура там около абсолютного нуля, примерно минус 270 градусов. При таких «морозильных» условиях газ, лишённый давления, сжимается гравитацией и превращается в отдельные звёздочки и звёздные коллективы. Родившись в недрах массивного облака, скопление звёзд тут же начинает его разрушать. Звёзды разгораются, в них вспыхивают термоядерные источники энергии. Горячие звёзды разогревают окружающий их газ, его давление повышается, и он начинает распирать и в конце концов разрывает родительское облако, разбрасывая его остатки во все стороны. После этого новорождённый звёздный коллектив оказывается лишённым окружающего вещества. Какова его судьба? Сравнительно недавно мы это поняли.