Bol'shaya nauka astronomiya
K 75-letiyu Yu.N. Efremova
"Astronomiya stala prevrashat'sya, na polveka pozdnee fiziki, v Bol'shuyu Nauku, v kotoroi mnogochislennye kollektivy rabotayut na gigantskih ustanovkah", – tak skazano v knige Yuriya Nikolaevicha Efremova "V glub' Vselennoi" (izdanie 5-e, URSS, 2009, Moskva). S etim, veroyatno, soglasny vse. Hotelos' by vse zhe dobavit', chto velichie nauki izmeryaetsya ne tol'ko chislennost'yu kollektivov i razmerami ispol'zuemyh instrumentov; bol'shaya astronomiya – eto prezhde vsego Bol'shie Astronomy. My rasskazhem zdes', kak daleko ne samyi krupnyi teleskop Moskovskoi observatorii na Vorob'evyh Gorah okazalsya pervym v sorevnovanii s krupneishim v mire teleskopom na Golubinoi gore v Kalifornii. I ne tol'ko ob etom
Kak byla otkryta peremennost' kvazarov
Kvazary – odni iz samyh moshnyh istochnikov energii vo Vselennoi. Tipichnyi kvazar svetit kak sotnya galaktik, podobnyh nashemu Mlechnomu Puti s ego sotnyami milliardov zvezd. No na snimkah neba kvazary vyglyadyat vsego lish' slaben'kimi zvezdochkami. Ih istinnuyu prirodu raspoznal v nachale 1963 g. gollandskii astronom Maarten Shmidt, rabotavshii togda v Kalifornii. On smelo otozhdestvil linii v spektrah kvazarov, predpolozhiv, chto eto obychnye linii bal'merovskoi serii, no s bol'shim krasnym smesheniem. Poslednee oznachaet, chto ob'ekty nahodyatsya ochen' daleko ot nas, – otchego i vyglyadyat tak skromno. V GAISh ob otkrytii kvazarov uznali ot Iosifa Samoilovicha Shklovskogo, on poluchil preprint Shmidta i srazu zhe predlozhil Yu.N. Efremovu i A.S. Sharovu, specialistam po peremennym zvezdam, proverit' kvazary na peremennost': svetyat li oni vsegda odinakovo ili ih zhe ih blesk menyaetsya so vremenem? Bogataya kollekciya snimkov zvezdnogo neba, kotoroi raspolagaet GAISh, pozvolyala bystro naiti otvet na etot vopros. Yu.N. i A.S. stolknulis' u shkafa fototeki, v kotorom hranilis' plastinki toi oblasti neba, gde nahoditsya odin iz samyh yarkih kvazarov (ego oboznachenie – 3S 273). Vsego nashlos' 44 plastinki, snyatye s 1896 do 1960 gg., i Yu.N., sdelav neskol'ko glazomernyh ocenok, tut zhe uverenno zametil, chto ob'ekt menyaet svoi blesk. Ne ogranichivshis' glazomernymi ocenkami, Yu.N. i A.S. akkuratno izmerili blesk kvazara s pomosh'yu iris-fotometra na vseh plastinkah i ustanovili, chto on deistvitel'no menyaetsya ot 12.0 do 12.7 zvezdnoi velichiny, prichem inogda dovol'no bystro kolebaniya bleska amplitudoi 0.2-0.3 zvezdnoi velichiny proishodili vsego za neskol'ko dnei. Ob etom otkrytii Yu.N. i A.S. soobshili v tom zhe 1963 g. v International Bulletin on Variable Stars.
Samo po sebe obnaruzhenie peremennosti ranee ne izvestnogo ob'ekta, da eshe i takogo udivitel'nogo, – sobytie v astronomii. No v dannom sluchae eto bylo osobenno interesno. Deistvitel'no, peremennost' na shkale v neskol'ko dnei oznachaet, chto razmer izluchayushei oblasti kvazara 3S 273 ochen' mal, ne bol'she neskol'kih svetovyh dnei. Ob etom skazal F.A. Cicin na seminare v GAISh, na kotorom Yu.N. i A.S. sdelali svoi pervyi doklad ob otkrytii peremennosti kvazarov. Neskol'ko svetovyh dnei – eto men'she diametra Solnechnoi Sistemy. I iz oblasti takogo razmera ishodit moguchii potok energii, sravnimyi po moshnosti s izlucheniem desyatkov trillionov Solnc!
Shkala rasstoyanii vo Vselennoi
Izmerenie rasstoyanii za predelami Solnechnoi Sistemy vsegda sostavlyalo, da i seichas sostavlyaet trudneishuyu zadachu v astronomii. Dlya primera napomnim, chto znamenityi kosmolog Lemetr, a za nim i ne menee izvestnyi astronom Edvin Habbl, otkryvshie v 1927-29 gg. zakon razbeganiya galaktik, izryadno oshiblis' v opredelenii rasstoyanii do galaktik, zaniziv eti rasstoyaniya pochti na poryadok velichiny. Ih oshibku astronomy ispravlyali potom shag za shagom tri desyatka let. S konca 50-h godov shkala rasstoyanii poluchila, nakonec, nadezhnye osnovaniya, ona stala opirat'sya na odin ih tipov pul'siruyushih peremennyh zvezd – klassicheskie cefeidy, i zdes' vazhnuyu rol' sygrali cefeidy, naidennye v rasseyannyh zvezdnyh skopleniyah.
Cefeidy – eto zvezdy, menyayushie svoi blesk pochti strogo periodicheski. Uzhe davno, bolee sta let nazad, u nih byla otkryta zavisimost' mezhdu periodom i svetimost'yu: chem bol'she period pul'sacii, tem bol'she svetimost' (moshnost' izlucheniya). Period izmeneniya bleska cefeidy dovol'no legko opredelyaetsya iz nablyudenii; vychisliv po zavisimosti period-svetimost' absolyutnuyu zvezdnuyu velichinu (t.e. zvezdnuyu velichinu, kotoruyu zvezda imela by, esli by ona nahodilas' na rasstoyanii 10 parsek ot nas) i sravniv ee s vidimoi zvezdnoi velichinoi, mozhno rasschitat' rasstoyanie do nee, uchityvaya, chto sozdavaemaya zvezdoi osveshennost' izmenyaetsya obratno proporcional'no kvadratu rasstoyaniya do nee. Tak cefeidy okazalis' v roli osnovnyh "mayakov" Vselennoi.
Dlya togo chtoby real'no vospol'zovat'sya imi dlya opredeleniya rasstoyanii do dalekih galaktik, neobhodimo znat' svetimost' (ili rasstoyanie) hotya by dlya odnoi cefeidy. Togda zavisimost' period-svetimost' mozhno otkalibrovat' ili, kak govoryat astronomy, naiti dlya nee nul'-punkt, t.e. tochku otscheta shkaly svetimostei. Takaya vozmozhnost' poyavilas' v konce 1950-h godov, kogda sredi zvezd nekotoryh rasseyannyh skoplenii Galaktiki byli obnaruzheny cefeidy. Rasstoyaniya do skoplenii opredelyayut dovol'no tochno putem sravneniya svetimosti i vidimogo bleska zvezd glavnoi posledovatel'nosti na diagrammah Gercshprunga-Rassela. Esli cefeidy yavlyayutsya fizicheskimi chlenami skopleniya, rasstoyanie do nih ravno – s horoshei tochnost'yu – rasstoyaniyu do skopleniya. Pri etom ochevidno, chem bol'she izvestno cefeid v skopleniyah, tem tochnee mozhet byt' kalibrovka zavisimosti period-svetimost' cefeid. V konce 1950-h godov bylo izvestno vsego 5 takih zvezd, tak chto oni byli togda na ves zolota. V 1963-65 gg. Yu.N. i ego kollegi iz GAISh v rezul'tate kropotlivoi raboty obnaruzhili 5 novyh cefeid na periferii skoplenii, tem samym udvoiv chislo zvezd, prigodnyh dlya kalibrovki zavisimosti period-svetimost'.
Na protyazhenii poslednih desyatiletii nul'-punkt shkaly rasstoyanii cefeid postoyanno utochnyalsya, i eta rabota prodolzhaetsya do sih por usiliyami mnogih astronomov raznyh stran; sredi nih – ucheniki i kollegi professora Efremova, nyne doktora nauk – Leonid Nikolaevich Berdnikov (rekordsmen po chislu issledovannyh im fotometricheski cefeid), Aleksei Sergeevich Rastorguev, Andrei Karlovich Dambis. Naskol'ko slozhna eta rabota mozhno sudit' po tomu faktu, chto oshibku izmereniya rasstoyanii ne udaetsya sdelat' men'she chem 8-10%. A ved' po cefeidam proizvoditsya kalibrovka i drugih sposobov izmereniya vnegalakticheskih rasstoyanii. Sredi nih osoboe mesto zanimaet metod, ispol'zuyushii Sverhnovye zvezdy tipa Ia (tak naz. "termoyadernye Sverhnovye") v kachestve "standartnyh svechei", t.e. ob'ektov s izvestnoi svetimost'yu. Etot metod v chisle ochen' nemnogih drugih deistvuet na samyh bol'shih rasstoyaniyah, sravnimyh s radiusom vidimoi Vselennoi. Hochetsya otmetit', chto imenno po nablyudeniyam termoyadernyh Sverhnovyh 13 let nazad bylo otkryto uskorennoe rasshirenie Vselennoi i kosmicheskaya "temnaya energiya", fizicheskaya priroda kotoroi do sih por ostaetsya polneishei zagadkoi dlya fundamental'noi fiziki.
Operedili Alana Sendidzha
Na Vorob'evyh gorah v parke GAISh 60 let nazad byl ustanovlen teleskop AZT-2 – Astronomicheskii zerkal'nyi teleskop s diametrom zerkala v 70 santimetrov, krupneishii instrument Moskovskoi observatorii, na kotorom v techenie mnogih let velis' aktivnye nablyudeniya peremennyh zvezd i zvezdnyh skoplenii. Etot teleskop – sostavnaya chast' nauchnogo oborudovaniya, kotoroe I.V. Stalin velel izgotovit' dlya stroyashegosya v nachale 1950-h g. gigantskogo zdaniya MGU na Leninskih gorah: "Nashi uchenye dolzhny imet' samye luchshie pribory." I ne tol'ko pribory! Vot chto pisal Yu.N. Efremov: "Posle vzryva Bomby v 1949 g. zarplaty uchenyh byli rezko uvelicheny: "professora stali poluchat' kak generaly" – rasskazyval nam, studentam, direktor GAISh professor D.Ya.Martynov. Nyne oni poluchayut vdvoe men'she, chem leitenanty. Chto by takoe vzorvat' seichas – ponaroshku, konechno! – chtoby popugat' pravyashii nami sverhnovyi klass ul'trabyurokratov, chtoby oni ponyali, chto nasha ogromnaya strana ne smozhet prosushestvovat' dolgo bez sobstvennoi nauki i tehniki. I chtoby osoznali pravotu Einshteina, kotoryi skazal, chto intellektual'nye orudiya, bez kotoryh bylo by nevozmozhno razvitie sovremennoi tehniki, prishli v osnovnom ot nablyudenii zvezd". Na etom teleskope-trudyage v 1963-65 g. Pavel Nikolaevich Holopov, Yu.N. i ryad ih kolleg iz GAISh proveli tonkie fotometricheskie issledovaniya, operediv na neskol'ko let amerikanskih kolleg, rabotavshih v tom zhe napravlenii na krupneishem v mire v tu poru 5-metrovom teleskope-reflektore na Golubinoi gore (Mount Palomar) v Kalifornii. Predmetom izucheniya byla SE Kassiopei (CE Cas) v unikal'nom po bogatstvu cefeidami rasseyannom zvezdnom skoplenii NGC 7790 (ih v nem naideno 4!) – davno uzhe privlekala vnimanie astronomov. Strannye "poluperiodicheskie" kolebaniya bleska etoi zvezdy dolgie gody ne poddavalis' rasshifrovke, poka sotrudnica GAISh G.A. Starikova ne obnaruzhila, chto eto ne odinochnaya zvezda, a dvoinaya, kazhdyi iz komponentov kotoroi yavlyaetsya cefeidoi. Rasstoyanie mezhdu komponentami neveliko vsego 2.3 uglovyh sekundy, poetomu izmerit' po otdel'nosti blesk kazhdogo komponenta dolgo ne udavalos', poka k etoi zadache ne obratilis' v 1965 g. P.N. i Yu.N. Dlya etoi celi P.N. ispol'zoval special'nyi nabor diafragm, zashishayushih fokus teleskopa AZT-2 ot zasvetki moskovskim nebom. Vsego udalos' poluchit' 65 fotoplastinok, na kotoryh komponenty CE Cas byli horosho razdeleny i potomu stali prigodnymi dlya fotometricheskogo analiza. Odnako v predelah polya zreniya teleskopa ne nashlos' fotometricheskogo standarta, sravnimogo po blesku i cvetu s komponentami CE Cas. A bez strogoi "privyazki" k standartu fotograficheskaya fotometriya SE Cas byla by netochnoi.
 |
 |
Ris. 2. Bashnya 70-sm teleskopa-reflektora AZT-2 Moskovskoi observatorii na Vorob'evyh gorah. Yu.N. Efremov v bashne AZT-2 (aprel' 2011 g.).
Togda Yu.N. predlozhil ispol'zovat' v kachestve fotometricheskogo "standarta" (vopreki sushestvuyushim metodikam i, navernoe, vpervye v astronomicheskoi praktike!) druguyu peremennuyu zvezdu – SF Kassiopei, eshe odnu cefeidu, chlena togo zhe samogo skopleniya. Strogaya povtoryaemost' izmenenii bleska cefeid pozvolyaet – konechno, pri ostroi neobhodimosti – ispol'zovat' i ih v kachestve zvezd-standartov. Dlya utochneniya formy krivoi bleska i perioda CF Cas prishlos' predprinyat' special'noe issledovanie. Eta ostroumnaya ideya i predreshila uspeh issledovaniya: udalos' postroit' razdel'nye krivye bleska kazhdogo iz dvuh komponentov SE Cas. Rezul'taty byli opublikovany v 1965 g. v Astronomicheskom Cirkulyare. Cherez chetyre goda oni byli podtverzhdeny znamenitymi astronomami Sendidzhem i Tammannom, poluchivshimi dlya toi zhe celi 56 plastinok na 5-m reflektore na gore Maunt Palomar. Nebol'shie rashozhdeniya byli zamecheny tol'ko vblizi faz maksimal'nogo bleska cefeid. Amerikanskie kollegi otmetili, mezhdu prochim, chto ispytyvali te zhe trudnosti s kalibrovkoi fotometricheskih dannyh, chto i astronomy GAISh.
Ris. 3. Obrazec fotometricheskih razrezov komponentov SE Kassiopei na plastinkah AZT-2. Rasstoyanie mezhdu komponentami sostavlyaet 2.3 ugl. sek; v kassegrenovskom fokuse AZT-2 ono ekvivalentno 1.3 mm. Vidno, chto otverstie diafragmy iris-fotometra (zhirnaya gorizontal'naya chertochka) sobiraet svet tol'ko odnogo komponenta.
Ris. 4. Sravnenie krivyh bleska CE Cas A, poluchennyh na 508-sm reflektore Palomarskoi observatorii (sploshnye golubye linii) i na AZT-2 (shtrihovaya chernaya liniya).
Yu.N. vspominaet: "Po vyhodu v svet vseh pyati tomov izvestnoi nekogda monografii o peremennyh zvezdah [gde byla vosproizvedena i rabota o SE Kassiopei] B.V. Kukarkin prishel k nam s P.N. Holopovym posovetovat'sya – on hotel vydvinut' ee na Gosudarstvennuyu premiyu. Ya byl dostatochno glup, chtoby ego otgovorit'..."
Zavisimost' period-vozrast i evolyucionnaya izmenyaemost' periodov cefeid "Vsyakomu uvazhayushemu sebya estestvoispytatelyu nadlezhit za svoyu uchenuyu kar'eru otkryt' v prirode po krainei mere odnu lineinuyu zavisimost'". Molva pripisyvaet etu maksimu Yuriyu Nikolaevichu. Hrestomatiinyi obrazec – velikii Habbl s ego znamenitym lineinym zakonom luchevaya skorost'-rasstoyanie dlya razbegayushihsya galaktik. Pri etom prinyato voshishat'sya nauchnoi smelost'yu i pronicatel'nost'yu Habbla: kak mog on raspoznat' sil'no zashumlennuyu zakonomernost' v sluchainoi, kazalos' by, na pervyi vzglyad, rossypi tochek na empiricheskoi diagramme luchevaya skorost'-rasstoyanie; da i tochek-to u nego bylo vsego 22; yavno malovato dlya nadezhnoi statistiki.
V 1964 g. Yu.N. nashel lineinuyu (v dvazhdy logarifmicheskom masshtabe) svyaz' mezhdu periodom pul'sacii i vozrastom cefeid. Seichas, kogda teoriya zvezdnoi evolyucii dostatochno razvita i blestyashe soglasuetsya s nablyudeniyami zvezd i zvezdnyh skoplenii, nalichie takoi svyazi kazhetsya sovershenno ochevidnym. Deistvitel'no, evolyucionnye treki zvezd spektral'nogo klassa V (a imenno oni yavlyayutsya "praroditelyami" cefeid) peresekayut polosu nestabil'nosti na diagramme Gercshprunga-Rassela na raznyh urovnyah svetimosti: chem massivnee zvezda-praroditel', tem bol'she ee svetimost' na stadii cefeid, i odnovremenno bol'she period pul'sacii. V svoyu ochered', vremya zhizni zvezd na glavnoi posledovatel'nosti umen'shaetsya s rostom ih massy, poetomu massivnye zvezdy v srednem yavlyayutsya bolee molodymi.
Na pervoi diagramme period-vozrast, postroennoi Yu.N. po dannym o vozrastah rasseyannyh skoplenii, soderzhashih cefeidy (a vozrast skopleniya mozhno ocenit', naprimer, po cvetu i blesku samyh yarkih zvezd glavnoi posledovatel'nosti), bylo vsego 12 cefeid. No pozdnee – v konce 1970-h gg. – rezul'tat polnost'yu podtverdilsya, kogda Yu.N. ispol'zoval uverennye dannye uzhe o 64 cefeidah Mlechnogo Puti, Tumannosti Andromedy, Bol'shogo i Malogo Magellanovyh Oblakov. Yu.N. pokazal, chto s uvelicheniem perioda pul'sacii vozrast cefeidy umen'shaetsya. Soglasno etoi zavisimosti, vozrast vseh cefeid zaklyuchen v predelah 30-100 millionov let. Esli uchest', chto vozrast samyh staryh zvezdy diska Galaktiki sostavlyaet primerno 10 milliardov let, to stanovitsya yasno, chto cefeidy – ochen' molodye astronomicheskie ob'ekty.
Ris. 5. Zavisimost' period-vozrast dlya cefeid (Efremov, 1964 2003). Po osi ordinat logarifm vozrasta skoplenii, soderzhashih cefeidy; po osi absciss logarifm perioda (vyrazhennogo v sutkah).
Kak i vsyakaya nadezhno ustanovlennaya empiricheskaya zakonomernost', otrazhayushaya real'nye zakonomernosti i polnost'yu sootvetstvuyushaya sovremennoi teorii zvezdnoi evolyucii, vyvedennaya Yu.N. zavisimost' periodvozrast imeet samostoyatel'nuyu cennost'. Ona pozvolyaet ocenivat' vozrasty odinochnyh cefeid, i s privlecheniem dannyh ob ih prostranstvennom raspredelenii v galaktikah izuchat' istoriyu zvezdoobrazovaniya. Naryadu s rasseyannymi skopleniyami cefeidy, takim obrazom, yavlyayutsya unikal'nymi ob'ektami, zadayushimi vremennUyu shkalu sobytii v galaktikah. V chastnosti, Yu.N. obnaruzhil, chto poperek spiral'nyh rukavov Galaktiki periody cefeid sistematicheski menyayutsya: drugimi slovami, eto oznachaet nalichie gradienta vozrastov, t.e. stratifikaciyu zvezd raznogo vozrasta. Esli traktovat' spiral'nye rukava kak volnovye obrazovaniya, napravlenie gradienta vozrastov (ot vnutrennei kromki rukava k vneshnei ili naoborot) mozhet dat' nam informaciyu o raznosti skorostei vrasheniya vsego spiral'nogo uzora i diska Galaktiki. Ta kromka spiral'nogo rukava, gde periody cefeid bol'she (a cefeidy, sootvetstvenno, molozhe), "nabegaet" na gazo-pylevoi sloi, i v rezul'tate udarnaya volna stimuliruet massovoe rozhdenie zvezd, vklyuchaya massivnye cefeidy, vblizi etoi kromki rukava. Otmetim, chto nadezhnye dannye o gradiente vozrastov isklyuchitel'no vazhny dlya teorii spiral'noi struktury, gde stavitsya vopros o polozhenii oblasti korotacii (sinhronnogo vrasheniya diska Galaktiki i spiral'nogo uzora). Po-vidimomu, zona korotacii dolzhna raspolagat'sya mezhdu oblastyami rukavov s protivopolozhnym napravleniem gradienta vozrastov zvezd.
Yu.N. ukazyval, chto "cefeidy dayut unikal'nuyu vozmozhnost' uvidet' voochiyu evolyucionnye izmeneniya harakteristik zvezd" i proverit' vyvody teorii zvezdnoi evolyucii. Rech' idet zdes', konechno, o "normal'noi" evolyucii zvezdy v rascvete ee zhiznennyh sil; a vzryvy Sverhnovyh zvezd tozhe rezul'tat evolyucii, no eto ee itog i konec zhiznennogo puti. Period cefeidy medlenno menyaetsya, kogda ee evolyucionnyi trek peresekaet tak naz. "polosu nestabil'nosti" na diagramme GR, naselennuyu preimushestvenno pul'siruyushimi zvezdami. Zamechatel'no, chto etot effekt udaetsya napryamuyu obnaruzhit' po vysokotochnym izmereniyam bleska dazhe na sravnitel'no korotkom po astronomicheskim merkam promezhutke vremeni, za desyatiletiya. Eto i bylo sdelano L.N. Berdnikovym, poluchivshim ogromnyi massiv sobstvennyh nablyudenii mnogih soten cefeid, i dopolnivshim ego "istoricheskimi" krivymi bleska, postroennymi na osnove fotograficheskih nablyudenii na astronomicheskih instrumentah raznyh stran. Vazhnuyu rol' v etom issledovanii sygrali fotoplastinki Garvardskoi observatorii SShA, blagodarya kotorym dlya ryada cefeid udalos' prosledit' za izmeneniyami periodov pul'sacii na protyazhenii polutora vekov!
Ne cefeida, a rentgenovskii progrev
V 1971 g., na samoi zare rentgenovskoi astronomii, s borta pervogo specializirovannogo orbital'nogo rentgenovskogo apparata Uhuru (chto na yazyke suahili znachit "svoboda") byl otkryt nyne znamenityi rentgenovskii istochnik Her X-1 (v sozvezdii Gerkulesa). Eto byl rentgenovskii pul'sar s periodom 1.24 sekundy; u nego imelsya eshe i bolee prodolzhitel'nyi period 1.7 dnya. V sleduyushem 1972 g. v GAISh istochnik Her X-1 otozhdestvili s nepravil'noi (kakoi ona schitalas') opticheskoi peremennoi zvezdoi HZ Her. Slovo "otozhdestvlenie" ne nado ponimat' bukval'no v tom smysle, chto opticheskaya zvezda eto i est' rentgenovskii istochnik. I.S. Shklovskii srazu skazal Yuriyu Nikolaevichu, chto raz eta zvezda klassificiruetsya kak nepravil'naya peremennaya, ona ne mozhet byt' rentgenovskim istochnikom.
Yu.N. vspominaet: "Eto ved' on [I.S.] "vinovat" v tom, chto Nikolai Efimovich Kurochkin, a ne ya, ocenil peremennost' HZ Her na nashih plastinkah. Mne kazalos', chto ne stoit ocenivat' blesk zvezdy, kotoraya ne mozhet byt' rentgenovskim istochnikom. Odnako Kolya [Kurochkin] prines mne krivuyu bleska, kotoruyu on postroil s periodom Her X-1, so slovami – smotrite, eto cefeida. Postroenie svodnoi krivoi s rentgenovskim periodom dokazalo pravil'nost' otozhdestvleniya! Vrode by i vpryam' harakternaya krivaya cefeidy s bolee krutoi voshodyashei vetv'yu – no ya srazu skazal Kurochkinu, chto eto rentgenovskii nagrev opticheskogo komponenta goryachim sputnikom. On nastaival – tipichnaya cefeida".
Izvestno, chto Yu.N. ochen' lyubit cefeidy, zdes' on klassik i korifei. No lyubov' lyubov'yu, a istina dorozhe. On verno ugadal, chto rentgenovskii istochnik Her X-1 i HZ Her – eto ne odna zvezda, a dve. Oni sostavlyayut tesnuyu dvoinuyu zvezdnuyu sistemu, odnim komponentom kotoroi yavlyaetsya rentgenovskii pul'sar, a drugim – opticheskaya zvezda. Obshii dlya rentgena i optiki period istochnika – eto orbital'nyi period dvoinoi sistemy. Opticheskaya zvezda – ne cefeida, potomu chto ee periodicheskaya peremennost' voznikaet iz-za togo, chto obrashennaya k pul'saru storona zvezdy nagrevaetsya ego rentgenovskim izlucheniem i potomu svetit yarche, chem holodnaya protivopolozhnaya storona.
A togdashnii spor Yu.N. i Nikolaya Efimovicha bystro razreshil v pol'zu Yu.N. A.M. Cherepashuk, ekspert po tesnym dvoinym zvezdam. V rezul'tate goryachih kollektivnyh obsuzhdenii, v kotoryh uchastvovali takzhe vydayushiesya teoretiki R.A. Syunyaev i N.I. Shakura, rodilas' sovmestnaya rabota 1972-go g., stavshaya vskore klassicheskoi.
Zvezdnye kompleksy
V razlichnyh spiral'nyh galaktikah – i blizkih, i ves'ma udalennyh – davno uzhe byli zamecheny gigantskie zvezdnye oblaka, vystraivayushiesya vdol' spiral'nyh rukavov. Ih bylo prinyato schitat' sluchainymi konglomeratami zvezd, nikak ne svyazannyh drug s drugom, to est' chem-to vrode sozvezdii na nochnom nebe. Poetomu imi nikto gluboko ne interesovalsya do serediny 1970-h godov, kogda Yu.N. dokazal – vopreki obshemu mneniyu – chto na samom dele zvezdnye oblaka yavlyayutsya real'nymi fizicheskimi sistemami. V nih imeyutsya i otdel'nye zvezdy, i zvezdnye skopleniya, i associacii, ob'edinennye obshim proishozhdeniem i obshei sud'boi. Po predlozheniyu Yu.N., eti slozhnye gazo- zvezdnye struktury stali teper' nazyvat' zvezdnymi kompleksami. Zvezdnye kompleksy – ves'ma rasprostranennye, mozhno skazat', universal'nye po svoim nablyudaemym svoistvam ob'ekty Vselennoi. Oni imeyutsya v nemalom chisle i v nashem Mlechnom Puti, i v Tumannosti Andromedy, i v bol'shinstve galaktik, obladayushih spiral'nym uzorom.
Zvezdnye kompleksy v Galaktike byli pervonachal'no obnaruzheny po dannym o cefeidah, lyubimyh zvezdah Yu.N. Zdes' emu prigodilis' v pervuyu ochered' svedeniya o prostranstvennom raspredelenii cefeid. Blagodarya zavisimosti period-svetimost' Yu.N. dostatochno uverenno opredelil rasstoyaniya do kompleksov i ih deistvitel'nye razmery. Okazalos', chto v poperechnike oni dostigayut primerno odnogo kiloparseka. A otkrytaya im ranee zavisimost' period-vozrast pomogla ustanovit', chto tipichnyi vozrast kompleksov sostavlyaet primerno 100 millionov let, tak chto oni predstavlyayut soboi sravnitel'no molodye ob'ekty, voznikayushie v processe kollektivnogo zvezdoobrazovaniya, ohvatyvayushego ob'em prostranstva s harakternym razmerom poryadka odnogo kiloparseka . V deistvitel'nosti, eto samye krupnye oblasti zvezdoobrazovaniya vo Vselennoi, v kotoryh formiruyushiesya i evolyucioniruyushie zvezdy okazyvayutsya geneticheski svyazannymi.
Ris. 6. Yarkii zvezdnyi kompleks v spiral'noi galaktike M51 ("Vodovorot"). Sleva na snimke s nizkim razresheniem (ukazan strelkoi), sprava – izobrazhenie s teleskopa im.Habbla. Sprava ot kompleksa vidny gruppy kompaktnyh zvezdnyh skoplenii.
Koncepciya zvezdnyh kompleksov kak naibol'shei i universal'noi yacheiki zvezdoobrazovaniya poluchila k nastoyashemu vremeni shirokoe mezhdunarodnoe priznanie i nashla dal'neishee razvitie v rabotah vedushih astronomov i astrofizikov raznyh stran. Sredi teh, kto aktivno ee razrabatyvaet – amerikanskii teoretik Bryus Elmegrin; ego osobenno zainteresoval kosmogonicheskii aspekt koncepcii. Klyuchevoi punkt ego teorii – gravitacionnaya neustoichivost' gigantskih gazovyh oblakov s massami do 10 millionov solnechnyh. Takie oblaka deistvitel'no nablyudayutsya v gazovyh diskah nekotoryh galaktik. V kosmogonicheskoi kartine Elmegrina oni sluzhat ishodnym materialom dlya obrazovaniya zvezdnyh kompleksov. Po mysli Yu.N. Efremova i B. Elmegrina, osobaya rol' v etom processe prinadlezhit turbulentnosti: krupnomasshtabnye vihri uderzhivayut oblako ot svobodnogo kollapsa, a sverhzvukovye vihri men'shih masshtabov stimuliruyut v nem bystroe i effektivnoe kollektivnoe zvezdoobrazovanie.
Na etom puti voznikaet mnozhestvo novyh interesneishih nablyudatel'nyh i teoreticheskih zadach. Naprimer, predmetom astronomicheskih issledovanii stanovitsya gidrodinamicheskii fenomen peremezhaemosti, to est' cheredovaniya yacheek laminarnyh i turbulentnyh techenii v gazo-pylevom oblake- protokomplekse. Ne isklyucheno, chto imenno s etim nelineinym (i vse eshe slabo izuchennom v fizike) svoistvom turbulentnosti svyazany razlichiya v tempah zvezdoobrazovaniya v raznyh chastyah oblaka na raznyh etapah ego evolyucii.
Kak zametil Yu.N., inogda kompleksy raspolagayutsya vdol' spiral'nogo rukava galaktiki v vide cepochki s pochti odinakovymi rasstoyaniyami mezhdu kompleksami – i samyi yarkii takoi sluchai on obnaruzhil v 2008 g. v odnom iz rukavov galaktiki Andromedy. Interesno, chto imenno v etom rukave nablyudaetsya regulyarnoe vdol' rukava magnitnoe pole. Vozniklo estestvennoe predpolozhenie, chto za takuyu strukturu otvetstvenna magnito-gravitacionnaya neustoichivost', razvivayushayasya vdol' rukava. Odnako sil'naya spiral'naya udarnaya volna sposobna razrushit' regulyarnost' polya veroyatno, stimulirovannoe takoi volnoi aktivnoe zvezdoobrazovanie vedet k poyavleniyu mnogih oblastei HII, "zaputyvayushih" pole. V stat'e, opublikovannoi v 2010 g. v Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Yu.N. otmechaet, chto takaya kartina nablyudaetsya imenno v tom otrezke rukava M31, gde on eshe v 1975 g. obnaruzhil gradient vozrasta cefeid (a pozdnee i voobshe zvezd vysokoi svetimosti) poperek rukava – fenomen, predskazannyi teoriei rukavov kak voln plotnosti. V takih uchastkah rukava regulyarnyh cepochek kompleksov byt' ne dolzhno, chto i pokazali nablyudeniya.
Ris. 7. Regulyarnaya cepochka zvezdnyh kompleksov v odnom iz rukavov galaktiki Andromedy. Sinim cvetom okrasheny molodye zvezdy (izobrazhenie v ul'trafioletovom diapazone), krasnym (izobrazhenie v IK-diapazone) – teplaya pyl', sootvetstvuyushaya raspredeleniyu neitral'nogo vodoroda.
V zashitu nauki
"Agressivnaya lzhenauka nastupaet. Masshtaby yavleniya rastut s kazhdym godom, eto uzhe ne otdel'nye sochineniya otdel'nyh fantazerov, eto sistemnye ucheniya, horosho organizovannye, imeyushie svoi "akademii" i regulyarnye konferencii, zachastuyu poluchayushie gosudarstvennuyu podderzhku" – eto citata iz nedavnei stat'i Yu.N. v zashitu nauki i protiv lzhenauki. Yu.N. govorit o sebe: neprimirim k vragam nauki. Na ego schetu v etoi bor'be – razoblachenie "novoi hronologii" akademika-matematika A.T. Fomenko. Ot etoi lzhehronologii, yakoby osnovannoi na astronomicheskih dannyh, posle rabot Yu.N. s soavtorami ne ostalos' kamnya na kamne. Im v rabotah s E.D.Pavlovskoi i A.K. Dambisom byla realizovana ideya, vydvinutaya Yu.A. Zavenyaginym eshe v 1980-h godah: ispol'zuya sovremennye dannye o sobstvennyh dvizheniyah zvezd (skorostyah i napravleniyah ih medlennyh peremeshenii po nebesnoi sfere) naiti datu togo ih vzaimnogo polozheniya, kotoroe maksimal'no blizko k polozheniyam, privedennym v "Al'mageste" Klavdiya Ptolemeya. Srazu zhe stalo yasno, chto datirovat' katalog H vekom, kak eto sdelal Fomenko, absolyutno nevozmozhno; a v 2000 g. A.K. Dambis i Yu.N. Efremov dokazali, chto koordinaty bol'shinstva zvezd byli opredeleny v epohu Gipparha. Tak byla reshena problema, kotoruyu astronomy i istoriki obsuzhdali vekami. Ostaetsya, odnako, zagadkoi, pochemu Ptolemei pryamo ne soslalsya na svoego predshestvennika.
Yu.N. – odin iz samyh neprimirimyh uchenyh, chlenov izvestnoi Komissii RAN po bor'be s lzhenaukoi. Delo ne ogranichivaetsya starym kazusom A.K. Fomenko ili novymi aferami "vydayushegosya nanotehnologa" V.I. Petrika. Rech' idet o klyuchevyh voprosah – o zhizni i sud'be otechestvennoi nauki i, sledovatel'no, kak podcherkivaet Yu.N., o sud'be nashei strany. Ogranichimsya zdes' neskol'kimi kratkimi otryvkami iz svezhei publicistiki Efremova.
" davno uzhe v Rossii gosudarstvo naukoi interesuetsya, lish' kogda ona obeshaet nemedlennuyu pol'zu (na chem i igrayut lzheuchenye) No plody nauki medlenno zreyut – a ih semena porozhdaet fundamental'naya nauka, – ta samaya, finansirovanie kotoroi, po mneniyu nekotoryh nashih parlamentariev, ravnosil'no otaplivaniyu atmosfery U nas, vpervye v mirovoi istorii, klass uchenyh stal v ryady naimenee oplachivaemyh proletariev!" I, nakonec: "Strane, kotoraya ne kormit svoyu nauku, mozhet byt', pridetsya kormit' chuzhuyu armiyu" ("Uroki 1941 goda". Byulleten' "V zashitu nauki", 9, s. 60, M., Nauka, 2011).
Astronomiya kak lider estestvoznaniya
Vernemsya, odnako, k astronomii. Ona pochti uzhe sravnyalas' s fizikoi – ne tol'ko po grandioznosti ispol'zuemyh v astronomii instrumentov, no prezhde vsego po glubine, masshtabu i fundamental'nosti ee nyneshnih problem. Astronomiya XXI veka – eto razvetvlennaya nauka, ohvatyvayushaya vse, chto my vidim na nebe, ot meteorov i komet do galaktik, kvazarov i Vselennoi kak celogo. Osobenno vpechatlyayushi nedavnie uspehi astronomov v nablyudatel'noi kosmologii; eto otkrytie temnoi materii i temnoi energii vakuuma, na kotorye prihoditsya 95% vsei plotnosti massy-energii vidimoi Vselennoi. Priroda i mikroskopicheskaya struktura etih novyh form kosmicheskoi energii – samaya ostraya problema sovremennoi fiziki i astronomii.
Zamechena pochti lineinaya empiricheskaya zavisimost': chem tyazhelee astronomicheskii ob'ekt, tem neponyatnei ego fizicheskaya priroda. U fizikov naoborot – bol'she vsego zagadok s minimal'nymi massami i rasstoyaniyami (kak davno uzhe izvestno, legchaishie iz leptonov neischerpaemy). V nashi dni vse samoe slozhnoe v astronomii prihodit v tesneishee ob'edinenie s samym slozhnym v fizike: Vselennaya kak celoe i elementarnye chasticy stanovyatsya edinym predmetom izucheniya v nevidannoi ranee oblasti estestvoznaniya, sverhnauke budushego, u kotoroi net eshe obsheprinyatogo nazvaniya, hotya ee chasto nazyvayut kosmomikrofizikoi. Kakova zdes' rol' astronomov, kakov ih dolevoi vklad v eto predpriyatie? K nachalu novogo veka oni "dokazali, chto fizika zanimalas' lish' neskol'kimi procentami soderzhaniya Vselennoi, – i oni zhe dali unikal'nye ogranicheniya na prirodu temnoi materii i plotnost' vakuuma, chego fizika, a tochnee, negravitacionnaya fizika, v principe bessil'na sdelat' Kto mozhet teper' usomnit'sya, chto astronomiya snova, kak vo vremena Galileya i N'yutona, stanovitsya liderom estestvoznaniya?" ("V glub' Vselennoi").
| Professor, d.f.-m.n., gl. nauch. sotr. GAISh | A.D. Chernin |
| D.f.-m.n., ved. nauch. sotr. GAISh | L.N. Berdnikov |
| Professor, d.f.-m.n., zav. otdelom GAISh | A.S. Rastorguev |
---------------------------------------------------------------------------
P.S.: Oznakomivshis' s etim tekstom, Yu.N. zametil avtoram: Vam zdes' bolee
vsego udalis' citaty iz menya
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
personalii
Publikacii so slovami: personalii | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
