Загадки звездных островов. Книга 2 (сборник) - Виталий Севастьянов

Падение вещества на "черную дыру" сопровождается грандиозными вспышками, За несколько миллисекунд выделяется энергии больше, чем при взрыве 100 миллиардов водородных бомб. И вся эта энергия излучается в космическое пространство в виде мощных импульсов рентгеновских лучей. А что же происходит с веществом, попавшим в объятия космического спрута? Что происходит в его таинственных недрах?

Об этом можно строить пока лишь догадки, и недостатка в гипотезах — от самых утилитарных до самых фантастических — нет. Одни считают, что коллапсары — это своеобразные мусоропроводы вселенной, куда сбрасывается отработанная материя. А где-то в противовес "черным" есть будто бы и "белые дыры", через которые из другого пространства изливаются в наш мир все новые и новые порции вещества и которые как бы связаны с "черными дырами" туннелями с односторонним движением.

Это дает пессимистам возможность утверждать, что все вещество нашей вселенной в конце концов будет поглощено "черными дырами" и мир перестанет существовать. Так, по подсчетам Я. Зельдовича и И. Новикова, в "черные дыры" уже провалилось несколько десятков миллионов звезд.

Им возражают оптимисты, по мнению которых поглощение вещества "черными дырами" рано или поздно прекратится и начнется новый процесс: контрдавление остановит сжатие, и вещество снова хлынет наружу. Наконец, скептики отвергают доводы тех и других: полно, может быть, никаких "черных дыр" вообще нет…

Так или иначе, в споры вокруг коллапсаров втянуты все астрономы и астрофизики, и все согласны: наука приблизилась к одной из сокровеннейших тайн мироздания, поскольку никакой непосредственной информации от "черной дыры" получить невозможно…

"Все не так безнадежно, как может показаться на первый взгляд!" — таково было мнение Николая Александровича Козырева, покойного профессора Пулковской обсерватории, планетолога и астрофизика, на протяжении многих лет занимавшегося исследованием физических свойств времени. "Черные дыры", — считал он, — страшное место. Все, что попадает в сферу их влияния, разгоняется до скорости света и исчезает из поля зрения наблюдателя. Честно говоря, поначалу я усомнился в их существовании, но потом решил провести эксперименты.

Механические системы, которыми я пользуюсь при астрономических наблюдениях, улавливают не лучистую энергию звезд, как обычно, а те изменения, которые вносят космические тела в физические свойства времени. Несмотря на то, что Лебедь Х-1 находится от нас на огромном расстоянии — 10 тысяч световых лет, показания моих приборов отметили необычную активность, или, как я называю, плотность времени в окрестности этого невидимого объекта. Значит, "черные дыры" действительно существуют. По моим многолетним наблюдениям, особенно интенсивно выделяют время процессы, происходящие в условиях огромных гравитационных полей, при большом сжатии вещества. Я думаю, что сверхплотные тела — это разгорающиеся звезды, а не умирающие, как это принято считать.

Энергии из вселенной некуда деваться, и "черная дыра" совсем не бездна, где она пропадает безвозвратно. Это своеобразный механизм, с помощью которого время передает энергию в пространство, а энергия через время возвращает материю в общий круговорот. Происходит постоянное обновление, поддерживающее жизнеспособность Мира. И все разговоры о тепловой смерти вселенной, основанные на частном случае второго начала термодинамики, не отражают закономерностей развития вселенной".

Почти каждое крупное открытие в области физики астрономы и астрофизики сразу же пытаются применить для объяснения процессов, происходящих в звездах. Так случилось и со вторым началом термодинамики — "энтропийным постулатом" немецкого физика Р. Клаузиуса, положившим начало столетней дискуссии о тепловой смерти вселенной. Сформулированный Клаузиусом закон очень прост: "Теплота не может переходить сама собой от более холодного тела к более теплому". Но посмотрите, какие глобальные следствия вытекают из этой почти самоочевидной формулировки.

Все виды движения в природе благодаря трению легко переходят в тепловое. Температуры тел, обменивающихся теплотой без совершения механической работы, постепенно выравниваются, и в конце концов достигается "некоторое мертвое состояние инерции", в котором невозможны больше никакие изменения, никакие процессы. Так возникла идея умирающего мира, в котором Солнце и звезды должны были постепенно угаснуть, температура всех тел стать одинаковой, все движения и изменения — замереть.

Против такой перспективы возражали многие ученые. Столетов, Тимирязев, Вернадский были убеждены, что в природе существует обратимость. Циолковский вообще называл теорию тепловой смерти антинаучной.

Все понимали, что этот спор будет решен тогда, когда ученые смогут ответить на вопрос: что является причиной свечения звезд?

Еще в середине XIX века Гельмгольц и Кельвин полагали, что звезды — это огромные сгустки газа, которые, сжимаясь под действием гравитационных сил, нагреваются и излучают тепло и свет. Однако расчеты показали: при таком предположении жизнь Солнца могла составить лишь 30 миллионов лет. По имеющимся же достоверным данным, возраст Солнца исчисляется несколькими миллиардами лет.

Открытие ядерных реакций дало мощную поддержку идее тепловой смерти. Ведь какое бы топливо ни сгорало в недрах Солнца, рано или поздно оно кончится, и тогда неизбежно наступит то "мертвое состояние инерции", о котором писал некогда Клаузиус. В 1939 году Ганс Бете рассчитал, какие термоядерные реакции и при каких условиях могут поддержать энергию звезд. Эти расчеты получили всеобщее признание, хотя довольно скоро выяснилось, что далеко не во всех звездах достигается температура в 15 миллионов градусов, необходимая для тех реакций, которые рассматривал Бете…

В 1953 году в "Известиях Крымской астрофизической обсерватории" появилось сообщение: профессор Пулковской обсерватории Н. А. Козырев утверждал, что свечение звезд вызывается не термоядерными реакциями, что звезды не сжигают никакого "горючего" — ни органического, ни ядерного. К этим выводам ученого привел разработанный им метод исследования физического состояния звезд.

Обычно исследователи начинают с теоретического построения модели звезды, исходя из априорного предположения о природе источника звездной энергии. Так была построена и общепринятая модель звезды с термоядерным источником энергии, которая, по словам академика В. А. Амбарцумяна, "…не дала плодотворных результатов, так как не предсказала пи одного нового факта и поэтому не помогает наблюдениям".

Пользуясь своим методом, Козырев попробовал решить обратную задачу: без построения моделей и гипотез выяснить, что происходит со звездами.

Сейчас для 200 звезд установлены основные характеристики: их масса, радиус и светимость — количество энергии, которое звезда излучает в секунду.

Масса и радиус позволяют рассчитать плотность и давление внутри звезды. Масса, разделенная на объем, дает среднюю плотность. Отношение давления к плотности позволяет рассчитать температуру внутри звезды. Светимость нагретого газового шара зависит от температуры и условий теплопередачи, которые, в свою очередь, определяются температурой и плотностью. Значит, разделив известную светимость на массу, можно определить количество энергии, которое в среднем должен вырабатывать каждый грамм вещества, чтобы компенсировать расход энергии и обеспечить длительное существование звезд.

— Когда я проанализировал полученные результаты, — рассказывал Николай Александрович, — оказалось, что температура в звездах ниже, чем это необходимо для термоядерных реакций, что в них вообще нет никаких — источников энергии, а светимость зависит от массы и радиуса.

Ведь любой источник энергии, поддерживающий светимость, работает по своим законам, совершенно непохожим на законы теплопередачи, и накладывает жесткие ограничения на звезду: для ее длительного существования нужно, чтобы приход энергии всегда равнялся расходу. А наблюдения показали, что светимость не зависит от ограничений — их нет. А значит, нет и источников звездной энергии.

Звезда излучает так, как будто бы она остывает и никак не может остыть. Получается, что потеря энергии не ведет к перестройке звезды (она должна, остывая, сжиматься, а этого нет). Звезды просто живут, и в силу процессов, которые идут там, дополнительно вырабатывают энергию, компенсирующую эти потери. Механизм свечения Солнца такой же, как звезды, и, по моим расчетам, температура внутри его слишком мала, чтобы оно могло быть термоядерным реактором, как полагает большинство астрономов.

Интересный эксперимент провел американский ученый Р. Дэвис. Для изучения недр Солнца он использовал нейтронный телескоп. Название телескопа довольно условное — на глубине полутора тысяч метров в заброшенном золотом руднике был поставлен огромный бак с тетрахлорэтиленом. Толща скал экранирует его от любых излучений, кроме нейтринного. Эта частица не имеет ни массы покоя, ни электрического заряда и летит со скоростью света, свободно проникая через любые препятствия (чтобы долететь до Земли, ей нужно всего восемь минут). Но в некоторых случаях нейтрино взаимодействует с атомами хлора-37: пролетая сквозь жидкость, оно превращает их в атомы радиоактивного аргона-37. По появлению этого изотопа и можно установить, есть ли в излучении Солнца нейтрино. Если в недрах Солнца идет термоядерный синтез, то при этом обязательно выделяется нейтрино. В течение чуть ли не десяти- лет не было зарегистрировано ни одного нейтрино. И Дэвис пришел к твердому убеждению: температура внутри Солнца намного меньше, чем нужно для термоядерной реакции.