А. Лельевр - Эврика-86

• Название: Эврика-86
• Автор: А. Лельевр
• Жанр: Прочая научная литература

В сборнике-ежегоднике «Эврика» рассказывается о важных научных идеях, поисках, решениях минувшего года в нашей стране и за рубежом.

---

Так случилось и на конференции в Мюнхене. Меньше прочих критиковалась идея о том, что смещения спектральных линий могут вызываться сильным магнитным полем (эффект Зеемана) и что к реальным движениям в объекте наблюдаемая картина отношения не имеет. А то, что линии постоянно смещаются, может говорить о том, что магнитное поле переменно. Конечно, величина поля нужна фантастическая, хотя в обычных звездах нет полей, способных вызвать такие смещения. "К счастью, — писал американский астрофизик Дж. Катц, — мы так никогда и не

2 Эврика-86 1

опубликовали эти теории". Вот случай действия метода проб и ошибок, случай, когда спор привел к удалению от истины, ведь идея о сильных переменных магнитных полях отношения к реальности не имела. Противоречие осталось.

КОСМИЧЕСКИЙ ФОНТАН?

Метод проб и ошибок продолжал действовать. В 1979 году была предложена красивая идея. Она разрешала основное противоречие, но создавала новое, и более глубокое. Собственно, идея объясняла, как говорят философы, лишь видимость явления, а не его сущность. Она была названа кинематической именно потому, что рассказывала о том, к а к происходят движения в СС 433, но не почему они происходят.

Прямолинейное движение (например, расширение газа) было совмещено с вращением. Представьте себе некое компактное тело, вращающееся вокруг своей оси. И вообразите, что на его полюсах поставили по водомету вдоль оси с большой силой бьют в разные стороны две узкие струи. В данном случае речь идет о струях плазмы, а не воды, но принцип не меняется. Если вы смотрите на волчок со стороны одного из полюсов, то видите только одну из струй, направленную прямо на вас. По эффекту Доплера вы можете определить и скорость, с которой к вам приближаются частицы вещества в этой струе. Затем иная ситуация — вы смотрите на волчок сбоку, видите обе струи, но они движутся, как говорят астрономы, "в картинной плоскости", не удаляясь и не приближаясь к вам. Никакого смещения спектральных линий вы не отметите, скорость движения частиц в струе не определите.

Что ж, а теперь представьте промежуточную картину- вы видите волчок под некоторым углом к его оси вращения. Видны обе струи, в одной из них частицы приближаются к вам, в

гой — удаляются. Вот вам уже две системы линий, которые вы сможете наблюдать. Одни линии сильно смещены в красную сторону, а другие — в фиолетовую. Однако это ведь постоянные скорости, а вовсе не переменные!

Противоречие осталось? Нет. Нужно только представить, что струи бьют не точно по оси вращения, а под некоторым углом к ней. Тогда картина движения будет меняться и повторяться через каждый оборот волчка. Будет периодически меняться и измеряемая по доплеровским смещениям скорость движения частиц.

Именно такая модель и была предложена Б. Маргоном и Дж. Эйбеллом (США). Из таинственного космического тела под углом к его оси вращения бьют две струи плазмы, узкие, как луч лазера. Бьют с огромной скоростью — больше одной четверти скорости света!

Так удалось нарисовать картину видимого движения в СС 433. Впоследствии она, конечно, видоизменялась и уточнялась. Но возникло новое противоречие, еще более важное. Почему бьют струи? Почему они такие узкие? Уже первые оценки показали, что ежесекундно струи могут уносить из СС 433 энергию, равную миллиону светимости нашего Солнца! И самое странное — вещество в струях остается при этом холодным! Земная физика не знает пока способа такого аккумулирования огромной кинетической энергии в узких струях: здесь оказалась загадка не только для астрофизиков, но и для физиков.

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