Занимательно о космогонии - Анатолий Томилин

Вывод не слишком радостный для создателей теории, но вывод. И если он не подтвердится, не беда; в науке не редкость, когда отрицательный результат ценнее многих положительных.

Но существуют ли эти гипотетические объекты на самом деле? Пока все рассуждения не выходили за пределы теоретических предположений. Действительно, как же их искать, если они невидимы? Ну, во-первых, можно попробовать поискать некие «водовороты» космического газа, втягивающегося в черное «ничто». Приближаясь к «черной дыре», падающий на нее газ начнет излучать. Может быть, это будут радиоволны, а может быть, рентгеновские лучи? Обнаружить такое излучение, обшаривая небо, густо усыпанное звездами, — задача не из простых.

Есть и иной путь. Помните, как Ф. Бессель в свое время догадался о существовании невидимого спутника у Сириуса? А что было бы, будь вассал по массе больше своего сюзерена? Тогда яркий Сириус крутился бы вокруг невидимой точки, связанный с нею узами притяжения. Нам с Земли казалось бы, что он обращается вокруг пустого места.

Во вселенной множество двойных звезд. Не исключено, что между ними могут быть и такие пары, у которых одна из компонент — «черная дыра». Тогда нормальный спутник интересующего нас объекта должен непрерывно терять свое вещество, и оно будет течь к невидимому компаньону, закручиваться вокруг него, образуя диск. Трение газовых слоев разорвет диск, и он станет источником рентгеновского излучения. Кроме того, в газовом вихре по мере приближения к гравитационному радиусу нарастают магнитные поля. Заряженные частицы газовой плазмы в этих условиях ускоряются, а следовательно, начинают излучать переменные электромагнитные волны. Теоретики высчитали период этих колебаний. Он оказался лежащим в пределах десятитысячных долей секунды. Такие «черные дыры» назвали флуктуарами. Теперь осталось совсем немного — найти их на небе! Ситуация ничем не отличалась бы от той, когда мы собирались искать газовые «водовороты», если бы не вторая звезда пары.

Рентгеновские лучи от газового диска интенсивно обстреливают близко расположенную нормальную звезду, неравномерно разогревая один ее бок. На поверхности звезды появляется как бы «горячее пятно». А такой феномен можно углядеть и с Земли, пользуясь оптическими методами.

В последние годы теорией рентгеновских источников и процессами излучения систем, содержащих в себе «черные дыры», занимались очень многие специалисты. Большой вклад внесли сотрудники Государственного астрономического института имени П. Штернберга. Существует мнение, что уж одну-то «черную дыру» астрономы нашли почти наверняка. В созвездии Лебедя наблюдается подозрительная пара, состоящая из нормальной звезды — сверхгиганта — и невидимого в оптических лучах компонента с массой порядка десяти солнечных. Сильное рентгеновское излучение, тесное расположение компаньонов и то обстоятельство, что спектр излучения во многом соответствует предсказанному теоретически, вдохновляют охотников за «черными дырами».

Пока стопроцентной гарантии, что поймана невидимка, нет. Но, судя по тому, как быстро меняется поток рентгеновских лучей, его источник должен весьма шустро вертеться вокруг своей оси. А это значит — он на редкость малых размеров. И при такой малости за каждую вспышку, которая и длится-то не больше тысячной доли секунды, в окружающее пространство выделяется энергии больше, чем при взрыве миллиарда водородных бомб. Именно такое сравнение приводят Я. Зельдович, И. Новиков и Р. Сюняев, рассказывая об исследованиях новых объектов.

Сегодня внимание специалистов разного профиля в разных странах приковано к поискам «черных дыр». Астрофизики надеются с их помощью глубже проникнуть в недра звезд и исследовать справедливость существующих законов и теорий. Физики-теоретики ждут от «черных дыр» подтверждения или опровержения своих предположений о свойствах пространства-времени в окрестностях этих феноменов. Космогонисты возлагают большие надежды на новые объекты, рассчитывая уточнить механизм происхождения звезд и решить многие споры принципиального характера. Новые небесные объекты — это физические лаборатории с уникальными условиями и возможностями. Смоделировать их на Земле невозможно. Поэтому надо во что бы то ни стало найти надежные способы получать от них ту информацию, которую они так щедро рассеивают в пространство. Вот почему в программах работ орбитальных станций такое важное место занимали и занимают наблюдения рентгеновских источников…

Так как же все-таки рождаются звезды?

Рождение, эволюция и внутреннее строение звезд — вопросы, неразрывно связанные друг с другом. Это, пожалуй, самые крайние рубежи сегодняшней астрофизики, наиболее интересные и актуальные проблемы звездной науки. Читатель уже мог составить себе определенное мнение о сложности исследований мира звезд. Ведь, кроме множества кропотливых наблюдений, каждая модель требовала и требует такого непостижимого количества вычислений, которое не под силу не только одному человеку, но и целому коллективу отдельно взятого научного учреждения. Только эра быстродействующих электронно-вычислительных машин открыла новые горизонты для решения этой проблемы. Эволюция звезд состоит из цепи очень сложных процессов. Это представляли себе ученые даже первой половины нашего столетия. Гигантские газовые атомные реакторы — именно так, с целью популяризации, можно назвать звезды — оказались не только весьма разнообразными, но и склонными к усложнению с возрастом. Мы уже говорили о том, что проблемы звездной эволюции разрабатываются специалистами многих стран. Причем в последние годы наметилась тенденция к кооперированию в коллективы уже не просто отдельных астрономов и астрофизиков внутри одного научного учреждения, но и самих учреждений в международные союзы. А поскольку такое объединение связано всегда с выбором наиболее важных направлений исследования, то об организации одного из них стоит, может быть, рассказать подробнее.

В 1972 году Академия наук СССР подписала двусторонние соглашения о совместных исследованиях по проблеме «Физика и эволюция звезд» с академиями наук Венгрии и Индии.

В 1973 году в Варшаве подписано Соглашение о многостороннем сотрудничестве между академиями наук социалистических стран (НРБ, ВНР, ГДР, ПНР, СРР, СССР и ЧСР) по той же проблеме. Несколько месяцев спустя представители дружественных академий собрались в городе Циолковского — Калуге. Состоялось учредительное совещание. Участники наметили пути совместных исследований по шести наиболее актуальным направлениям науки о звездах, разделив эти направления по интересам между академиями наук.

Самое первое направление исследований называется «Ранние стадии эволюции звезд». Оно «включает в себя расчеты гидродинамического сжатия облака межзвездной материи, образования протозвезды, загорания ядерных источников энергии и, наконец, расчет самых ранних стадий эволюции с учетом ее взаимодействия с окружающей средой».

Задачу координировать исследования в этой области приняла на себя Чехословацкая академия наук. Причем в завершающей стадии работ предполагается сопоставить полученные результаты расчета с результатами специальных наблюдений.

Польская академия наук взяла на себя курирование второй темы — «Изучения поздних стадий эволюции звезд». Поздними стадиями астрофизики называют те периоды звездной жизни, когда в недрах газового шара уже действуют различные источники энергии и звезда, усложняя свое строение, раздувается, превращаясь в красный гигант. Сюда же можно отнести и расчет моделей «предсверхновой» и «сверхновой» звезды, когда они вдруг в миллиарды раз увеличивают свою светимость и сбрасывают газовую оболочку, теряя часть массы.

Венгерская академия наук является координатором темы, посвященной вообще свойству нестационарности в жизни звезд. Наблюдения показали, что среди звездного населения существуют объекты как регулярно, так и спорадически меняющие свои параметры: блеск, цвет, спектр. Между тем удовлетворительного объяснения причин этих изменений пока нет. Вот почему нестационарность была выделена совещанием в отдельную проблему.

Весьма интересным типом небесных объектов являются звезды, обладающие аномально сильными магнитными полями, — так называемые «магнитные звезды». Сегодня пришло уже время объединить разрозненные результаты наблюдений воедино и разработать модели механизмов генерации магнитных полей. Желательно также окончательно определить степень влияния магнитных полей на структуру и эволюцию звезд. Эту важную и актуальную тему координирует Академия наук ГДР.

Следующей темой широкого фронта исследований является эволюция тесных звездных систем. Ведь двойные звезды составляют почти половину всех массивных звезд нашей Галактики. Расчеты и наблюдения последних лет показали, что в процессе эволюции материя, истекающая из более массивной раздувающейся звезды, может либо окружить оба компонента единой светящейся оболочкой, либо сформироваться в струи, либо вообще перейти в состав второго компонента пары. А почему? Участники совещания пришли к выводу, что настало время, во-первых, систематизировать полученные данные о двойных звездах, затем провести расчеты эволюции тесных двойных систем и, наконец, сравнить результаты расчетов с наблюдениями. Координатором этой темы является Академия наук СРР.