Анатолий Томилин - Занимательно об астрономии

• Название: Занимательно об астрономии
• Автор: Анатолий Томилин
• Издательство: Молодая гвардия
• Жанр: Физика
• Год: 1970

Попробуйте найти сегодня что-нибудь более захватывающее дух, чем астрономические открытия. Следуют они друг за другом, и одно сенсационнее другого.

Астрономия стала актуальной. А всего двадцать лет назад в школе она считалась необязательным предметом.

Зато триста лет назад вы рисковали, не зная астрономии, просто не понять сути даже обычного светского разговора. Так он был насыщен не только терминологией, но и интересами древней науки.

А еще два века назад увлечение звездами могло окончиться для вас… костром.

Эта книга — об астрономии и немного об астронавтике, о хороших астрономах и некоторых астрономических приборах и методах. Словом, о небольшой области гигантской страны, в основе названия которой лежит древнее греческое слово «astron» — звезда.

---

Интересно отметить, что советский физик-теоретик Дмитрий Дмитриевич Иваненко считает, будто сверхплотная дозвездная материя, из которой, по мнению группы Амбарцумяна, образуются звезды (вторая дежурная гипотеза нашего времени), вполне может представлять собой не что иное, как некие кварковые образования. Не исключено также, что некогда вся материя нашей области вселенной также находилась в состоянии сверхплотного кваркового ядра, из которого сверхвзрыв породил всю доступную обозрению Метагалактику.

В общем кварки нужны позарез. Наверное, именно потому на борту «Протона-4» — крупнейшей советской автоматической научной космической станции — установлены для них ловушки. Не удается получить кварки на Земле, поищем в космосе. Может быть, помогут первичные космические лучи, не долетающие до земной поверхности?

Совместное сосуществование барионов и кварков в недрах бывшей звезды должно приводить к исключительно неустойчивому характеру последней. И процесс может бурно начаться в обратном направлении. Чтобы читатель до конца прочувствовал, чем этот «обратный процесс» чреват, приведем пример.

Один протон, согласно новой теории, состоит из трех кварков. Но масса трех кварков в 30 раз больше массы протона. Значит, при образовании протона из кварков 29 единиц массы оказываются «избыточными» и переходят в энергию по закону Эйнштейна. «Дефект массы» получается равным 97 процентам!!! Это примерно в 140 раз больше, чем при термоядерных реакциях. То есть превращение массы в энергию приближается к реакции почти полной аннигиляции — переходу вещества в излучение.

Вы сами видите, что переход кварков обратно в барионы даст столько энергии, что этот процесс даже не назовешь взрывом. Это сверхвзрыв!

Не так давно швейцарский астрофизик Цвикки высказался за то, что в недрах некоторых звезд могут существовать небольшие подвижные сгустки материи, находящейся, может быть, в нейтронном состоянии. Цвикки назвал их гоблинами, по имени духов из легенд, живущих в подземельях. Как только такой гоблин выберется на поверхность звезды, гравитационные тиски ослабевают, и дух распадается, выделяя большое количество энергии. Может быть, именно эти «духи подземелья» повинны во вспышках новых и сверхновых?..

Ну, а ежели нейтронный дух дает вспышку сверхновой, то что может дать дух кварковый?..

5. Сверхзвезды — сенсация № 1

Это случилось совсем недавно, в 1963 году. Казалось бы, что нового можно найти на звездном небе после стольких лет наблюдений? И тем не менее…

Голландский астроном Маартен Шмидт, работая на американских обсерваториях Маунт-Вилсон и Маунт-Паломар, открыл небесный объект необъяснимой природы.

Наблюдатели уже давно целились радиотелескопами в звезды, пытаясь установить, испускают ли они радиосигналы. Увы, единственная звезда, радиоголос которой удалось отчетливо услышать, — Солнце. Да и то его излучение оказалось настолько слабым, что с расстояния, хотя бы равного пути до Проксимы Центавра — ближайшей к нам звезды, — его не удалось бы поймать даже самой чувствительной аппаратурой. Выручила близость Солнца к Земле. Из удаленных же космических объектов отчетливыми радиоголосами обладали только гигантские «хоры» звезд — галактики да туманности, образовавшиеся либо на местах вспышек сверхновых, либо других каких-то космических катастроф, но только не отдельные звезды. И вдруг Шмидт устанавливает, что загадочный источник радиоизлучения, обозначенный в Кембриджском каталоге как 3с273, точно совпадает со слабой звездочкой светимостью не более тринадцатой звездной величины.

Это было совершенно невероятно!

Скоро огромные чаши антенн отыскали еще четыре таких же загадочных небесных объекта, ранее считавшихся «слабыми звездочками нашей Галактики». Все они оказались настоящими вулканами радиоизлучений. Трудно себе представить, какими должны быть там электромагнитные бури, чтобы отголоски их преодолели звездные расстояния и добрались до крошечной Земли.

Следующий сюрприз миру преподнесли ветераны астрономии — оптики. Они прикинули расстояния до «голосистых» объектов и объявили, что «слабые звездочки нашей Галактики» вообще едва ли не самые удаленные объекты вселенной. Свет от них миллиарды лет находится в пути, прежде чем попасть в земные телескопы. Таким образом, радиокрикуны ничего общего не могли иметь ни с нашей, ни с какой другой отдаленной галактикой. Они сами по себе.

Но если они находятся так далеко, а мы все-таки улавливаем их свет, то яркость этих объектов должна быть колоссальной! По меньшей мере в 100 раз больше, чем яркость всех 100 миллиардов звезд нашей Галактики!

Снова невероятные факты. Может быть, это тоже галактики, только сверх-сверхдальние? Но для этого они слишком малы по размерам. Пока все хватались за головы, математики, чуждые эмоций, считали. И получилось, что если предположить время существования этих объектов хотя бы в один миллион лет — срок для звездных масштабов пустяковый, — то за это время для поддержания энергии в них должны были полностью «сгореть» по 100 миллионов Солнц в каждом! То есть по сотне наших светил в год! Или два с половиной Солнца за сутки!!! Солнца, которое светит уже четыре с половиной миллиарда лет и, мы хотели бы надеяться, посветит еще…

Нет, удивительные объекты — это и не звезды! По существующим теориям масса даже самой большой звезды не может отличаться от солнечной более чем в 100 раз. А здесь?

Как исхитрились астрофизики измерить диаметры столь удаленных объектов, сказать трудно. Вернее, можно было бы, конечно, описать сложнейший метод и скрупулезную, невероятно тонкую работу, связанную с вычислениями фантастической изворотливости. Но это долго и снимает сенсационную напряженность. Поэтому автор ограничится тем, что приведет готовую цифру поперечника одного из таких таинственных объектов — 16 тысяч световых лет! Мало это или много?

Мало для того, чтобы считать объект галактикой, но много для звезды!

Объекты срочно назвали сверхзвездами или квазарами — квазизвездными источниками радиоизлучений. Но назвать, как мы уже не раз отмечали с вами, легче, чем понять.

Сенсации на этом не кончились. Изучение спектров квазаров показало огромное красное смещение спектральных линий. Если по отношению к ним эффект Допплера — Физо справедлив, то радиомонстры бегут от нас со скоростями, вполне сравнимыми со световыми. Так что же такое квазар?

Искушенный читатель понимает, что, когда в мировой науке возникает животрепещущий вопрос, вряд ли следует готовиться к долгому ожиданию ответа. Скорее следует поспешить вооружиться против скоропалительных ответов.

В 1964 году у нас появилась первая сногсшибательная гипотеза. Московский астроном Н. С. Кардашев смело выдвинул утверждение, что если, дескать, будут открыты колебания потоков радиоизлучения квазаров СТА-102 и СТА-21, то они не что иное, как сверхгигантские радиостанции сверхудаленных сверхцивилизаций. Только таких сверхразвитых, по сравнению с которыми человечество — амебы со своими жалкими полурефлекторными теориями относительности и квантовой механики…

Впрочем, читатель и сам легко убедится в этом, познакомившись со взглядами московского ученого поподробнее. Статью Н. С. Кардашева можно прочесть в «Астрономическом журнале» за 1964 год. Называется она: «Передача информации внеземными цивилизациями». Автор приводит расчеты, не оставляющие места для возражений. Судите сами: известно, что уже сейчас человечество, населяющее нашу планету, расходует каждую секунду примерно 40 000 000 000 000 000 000 эргов энергии. И с каждым годом ее количество все возрастает. Если предположить, что прирост не сократится и в будущем, то через три тысячелетия в наших руках окажутся мощности, превосходящие солнечную. А если построить радиостанцию с выходом всего в полтора раза больше этой мощности, то ее сигналы можно будет обнаружить во вселенной практически с любого расстояния.

В том же духе смелой гипотезы автор предлагает разделить все типы возможного развития технических цивилизаций по количеству освоенной энергии на три группы.

1. Технологический уровень, близкий к современному на Земле, то есть примерно 4•1019 эрг/сек. Это самый низший уровень цивилизации, способный только принимать чужие сигналы и грызть локти от невозможности самим заявить что-то на всю вселенную. В этом состоянии находимся мы с вами.

2. Цивилизация, овладевшая всей энергией, излучаемой своей центральной звездой (Солнцем). Для нас этот этап наступит примерно с построением сферы Дайсона. В это время энергопотребление должно приблизиться к числу, равному 4•1033 эрг/сек. Это средний уровень.