Александр Гордон - Диалоги (ноябрь 2003 г.)

• Название: Диалоги (ноябрь 2003 г.)
• Автор: Александр Гордон
• Жанр: Прочая научная литература

Педаль газа выжата до упора. Человечество мчит по вечным коварным и непредсказуемым дорогам, отвечая по пути на иные вопросы, но неизменно оставляя без ответа вопрос: куда? Открытия, теории, гипотезы, цели учения, увеличивая объёмы наших знаний, ещё больше увеличивают наше незнание. При всём при этом остаются и звёздное небо над нами и нравственный закон внутри нас. Последний, правда, временами больше выглядит как нравственная беспредельщина.

11 глав книги – это стенограммы ночных передач-диалогов телевизионной программы «Гордон». Темы этих передач – иногда ответы, но чаще попытки ответов на проблемы, загадки, вопросы, которые то и дело волны современной науки и современной цивилизации выбрасывают на берега нашего беспокойного сознания.

1. Число, время, свет

2. Антропный принцип

3. Учение Христа

4. Биокосмические «часы» археологиии

5. Палеонасекомые

6. Философские основания физики

7. Биотический круговорот

8. Турбулентность

9. Бабочки

10. Механизмы адаптации у животных

11. Микроквазары

---

В.С. Связано это с тем, что свет, с какой бы скоростью не двигался источник света, все равно имеет скорость света. Летит источник, скажем, 0.99 от скорости света, испускает свет. И свет впереди источника чуть-чуть только идет. Относительно нас он тоже со скоростью света двигается. То есть он летел-летел, выстрелил что-то из себя, и летит вслед за ним, и еще раз выстрелил, то есть он может 10 лет лететь, потом выстрелить, а кванты к нам приходят от этих двух вспышек спрессованные, через очень небольшой промежуток времени.

С.Ф. Здесь картинка нашего телескопа. Это 6-метровый оптический телескоп в горах Северного Кавказа. Специальная астрофизическая обсерватория, институт Академии наук. Здесь, на этом телескопе, проводятся наблюдения, в частности, микроквазаров, но это далеко не единственная тема. Это фотографии Владимира Романенко, и дальше будут, может быть, фоном показаны картинки нашей обсерватории. Ближе к концу нашего рассказа мы покажем конкретные результаты по этим объектам. Можно следующую картинку?

С.Ф. Вот, пожалуйста, так взорвался тот же микроквазар GRS1915+105. Эта картинка обошла весь мир, ее автор – Филипп Мирабель, он и придумал это название для микроквазаров. Они с соавтором, Родригерсом, наблюдали это явление. По горизонтальной оси идет время. Частокол – это рентгеновское излучение, так объект пульсирует прямо за несколько минут. Вдруг рентгеновское излучение (черная кривая верхняя), резко ослабляется, считается, что это освобождается внутренняя часть аккреционного диска. И возникает всплеск инфракрасного, а потом и радиоизлучения. Здесь формируются релятивистские частицы, которые излучают синхронным образом, двигаясь в магнитных полях. Частицы движутся в струе, это и есть сама струя. Там есть так называемый мягкий спайк, – быстрый-быстрый всплеск рентгеновского излучения, в этот момент как раз и запускаются струи.

Синхротронное излучение – здесь тоже наши советские астрофизики много сделали, тот же самый В.Л.Гинзбург, а также уникальный астрофизик Шкловский Иосиф Самуилович. Синхротронное излучение было ими предсказано, точнее, было предсказано, что оно должно быть очень распространенным в космосе. И струи микроквазаров – в среднем, а может и у всех, – излучают за счет синхротронного излучения выброшенных релятивистских электронов, позитронов – лептонов. Примерно так это выглядит. Как выясняется, во всех микроквазарах, а также в уникальном микроквазаре SS433, к которому мы скоро переходим, тоже перед вспышкой происходит ослабление рентгеновского излучения, то есть как-то выбрасывается вещество из внутренних частей аккреционного диска.

Эта последняя картинка тоже про микроквазары, их наблюдал Роберт Джеллминг. Роберт Джоуминг – уже покойный, был прекрасный американский астрофизик. На левой картинке показан взрыв в микроквазаре V4641, это звезда Горанского. Наш астроном, Виталий Горанский, ее открыл. Объект взорвался, через несколько часов выброшенная струя – мы видим ее как вытянутую структуру – пролетела три орбиты Плутона со скоростью около скорости света. И еще через полчаса уже видно, как начинает слабеть ядро, то есть релятивистские электроны высвечивают свою энергию, и на следующей день почти все уже ослабло. Это струи микроквазаров.

В.С. Это явление связано как раз со сверхкритической аккрецией. Дело в том, что если слишком много вещества падает на черную дыру и слишком много энергии вырабатывается, возникает такой эффект, что сила давления излучения на вещество начинает превосходить силу притяжения. Обычно вещество – это водород, протон и электрон. Протон притягивается к черной дыре, а на электрон действует сила давления света, и они борются друг с другом, кто сильнее. И есть некий критический темп выработки энергии, а здесь он определяется темпом падения вещества, темпом аккреции, при котором сила давления света начинает превышать силу притяжения на протон, и избыточное вещество начинает просто выбрасываться. И при этом осуществляется самый высокий и эффективный темп энерговыделения. Скорее всего, этот микроквазар, эта вспышка и была именно сверхкритической. Наши астрофизики…

С.Ф. Ревнивцев, Гильфанов и Сюняев.

В.С. …Установили, что это сверхкритический режим.

С.Ф. Это называется «сверхкритический транзиент».

А.Г. А можно предсказать следующую вспышку, связанную со сверхкритическим транзиентом?

В.С. К сожалению, мы не знаем механизмов, которые запускают эту вспышку в этих микроквазарах, но сейчас активно идет работа в этом направлении.

С.Ф. Предсказывают, но неудачно.

А.Г. То есть, пока наблюдательные данные не говорят о том, что это явление может повторяться с определенной периодичностью?

В.С. Есть часть транзиентов, в которых черная дыра находится на вытянутой элиптической орбите …

А.Г. Проходя, она забирает новую порцию вещества…

В.С. Да, да, там легко можно предсказать, там периодически все повторяется.

С.Ф. Это идея сверхкритической аккреции, о которой Валера начал рассказывать. Надо сказать, что сначала была статья наших астрофизиков Н.И.Шакуры и Р.А.Сюняева, это, конечно, гениальная статья, хоть и 1973-го года. Начиная с этого момента, астрофизикам стало ясно, как рассматривать аккреционные диски, стало понятно, как двигаться. Там у них был параграф «Сверхкритическая аккреция», и там они рассказали, что это примерно такое. Валера уже говорил: вещества поставляется (темп аккреции) очень много, а нормальная звезда, как говорят, она как бы не знает о проблемах со сверхкритической аккерцией у звезды-соседки; она может выдать в десять раз больше, в тысячу раз больше, а потом вдруг замолчать. В этом плане трудно предсказать вспышку. Если темп аккреции, то есть темп поступления газа в диск, становится выше, чем критический, тогда диск раздувается, вспухает, возникает мощнейший ветер, и внутри этого ветра поглощается все рентгеновское излучение. Такой объект может вспыхнуть даже в оптике.

В.С. В нашей галактике есть пример такого уникального объекта, где идет сверхкритическая аккреция все время. Большой вклад как раз Сергей Фабрика внес в изучение этого объекта, это объект SS433.

С.Ф. Пока мы смотрим на галактику М33, это изображение получил Фил Массей, известный астрофизик из США.

В.С. В этой галактике некоторые, тот же Сергей Фабрика, пытались найти такие же объекты, как SS433.

С.Ф. На нашем шестиметровом телескопе мы с Ольгой Шолуховой затратили очень много времени и сил в поисках в галактике М33 подобного объекта, о котором мы сейчас будем говорить. Тоже «уникального», но второго. Безрезультатно. Этот объект – SS433 – тоже черная дыра в двойной системе. Но в отличие от всех микроквазаров, он показывает не транзиентные всплески, а он постоянно и существенно сверхкритический. Там в тысячу или даже в десять тысяч раз больше падает вещества (вещество поставляет вторая звезда) в область черной дыры, чем нужно для того, чтобы диск стал сверхкритическим.

В.С. Все это избыточное вещество вытекает в виде ветра от диска, мы, собственно, этот плотный ветер и видим у этого источника.

С.Ф. Почему другие галактики? Потому что все массивные и интересные звезды, которые потом дают черные дыры, все находятся в плоскости нашей Галактики, и мы находимся в плоскости Галактики. Галактическая пыль и газ тоже находятся в плоскости и заслоняют нам самое интересное. Нужны другие галактики, причем, удачно к нам развернутые.

А вот красавица М33, это близкая галактика в созвездии Треугольника, она ориентирована к нам почти плашмя, так что там мы можем все видеть и изучать все объекты в этой галактике.

А.Г. Но такого объекта вы там не нашли?

С.Ф. Мы не нашли… Но мы затратили довольно много времени, и мы потом даже переформулировали нашу программу на поиск наиболее массивных звезд.

А.Г. Давайте перейдем к тому объекту, который вы наблюдали.

С.Ф. Да, на следующей картинке он должен быть. Это картинка сделана Золтом Параги из Двингелоу, Голландия. Здесь тройной монтаж, сверху – это туманность огромных размеров.

В.С. Это все в радиодиапазоне.

С.Ф. Да, по обе стороны от центра (где находится объект) – по 50 парсек, то есть струи со скоростью четверть скорости света покрывают это расстояние примерно за тысячу лет. В этом объекте постоянно выбрасываются струи, и скорость струй постоянная, примерно четверть скорости света. Вся эта туманность представляет собой поджатый струями межзвездный газ. Справа где-то там проходит почти вертикально плоскость Галактики, в плоскости Галактики больше межзвездного газа. Одна струя в нее упирается, поэтому сама струя такая коротенькая. А слева струя более протяженная, расширенная. Примерно за десять тысяч лет своей жизни «в качестве микроквазара» этот микроквазар произвел такое воздействие на межзвездную среду. При лучшем разрешении, в центре, показана картинка, как эти струи распространяются. Они мало того что выбрасываются с такой чудовищной скоростью, они еще и процессируют с периодом 160 дней. И мы можем наблюдать две противоположные струи под разными углами, изучать релятивистские эффекты и эффекты взаимодействия струй с веществом. Это потрясающая лаборатория, SS433. На картинке видны изгибы струй. Это прецессионное движение – поворот оси струй в пространстве. А внизу, к сожалению, качество не очень хорошее, это с рекордным разрешением или почти с рекордным разрешением показан сам центр. Это все получено методами радиоастрономии со сверхдлинными базами.