Так как же все-таки рождаются звезды?

 

Рождение, эволюция и внутреннее строение звезд — вопросы, неразрывно связанные друг с другом. Это, пожалуй, самые крайние рубежи сегодняшней астрофизики, наиболее интересные и актуальные проблемы звездной науки. Читатель уже мог составить себе определенное мнение о сложности исследований мира звезд. Ведь, кроме множества кропотливых наблюдений, каждая модель требовала и требует такого непостижимого количества вычислений, которое не под силу не только одному человеку, но и целому коллективу отдельно взятого научного учреждения. Только эра быстродействующих электронно-вычислительных машин открыла новые горизонты для решения этой проблемы. Эволюция звезд состоит из цепи очень сложных процессов. Это представляли себе ученые даже первой половины нашего столетия. Гигантские газовые атомные реакторы — именно так, с целью популяризации, можно назвать звезды — оказались не только весьма разнообразными, но и склонными к усложнению с возрастом. Мы уже говорили о том, что проблемы звездной эволюции разрабатываются специалистами многих стран. Причем в последние годы наметилась тенденция к кооперированию в коллективы уже не просто отдельных астрономов и астрофизиков внутри одного научного учреждения, но и самих учреждений в международные союзы. А поскольку такое объединение связано всегда с выбором наиболее важных направлений исследования, то об организации одного из них стоит, может быть, рассказать подробнее.

В 1972 году Академия наук СССР подписала двусторонние соглашения о совместных исследованиях по проблеме «Физика и эволюция звезд» с академиями наук Венгрии и Индии.

В 1973 году в Варшаве подписано Соглашение о многостороннем сотрудничестве между академиями наук социалистических стран (НРБ, ВНР, ГДР, ПНР, СРР, СССР и ЧСР) по той же проблеме. Несколько месяцев спустя представители дружественных академий собрались в городе Циолковского — Калуге. Состоялось учредительное совещание. Участники наметили пути совместных исследований по шести наиболее актуальным направлениям науки о звездах, разделив эти направления по интересам между академиями наук.

Самое первое направление исследований называется «Ранние стадии эволюции звезд». Оно «включает в себя расчеты гидродинамического сжатия облака межзвездной материи, образования протозвезды, загорания ядерных источников энергии и, наконец, расчет самых ранних стадий эволюции с учетом ее взаимодействия с окружающей средой».

Задачу координировать исследования в этой области приняла на себя Чехословацкая академия наук. Причем в завершающей стадии работ предполагается сопоставить полученные результаты расчета с результатами специальных наблюдений.

Польская академия наук взяла на себя курирование второй темы — «Изучения поздних стадий эволюции звезд». Поздними стадиями астрофизики называют те периоды звездной жизни, когда в недрах газового шара уже действуют различные источники энергии и звезда, усложняя свое строение, раздувается, превращаясь в красный гигант. Сюда же можно отнести и расчет моделей «предсверхновой» и «сверхновой» звезды, когда они вдруг в миллиарды раз увеличивают свою светимость и сбрасывают газовую оболочку, теряя часть массы.

Венгерская академия наук является координатором темы, посвященной вообще свойству нестационарности в жизни звезд. Наблюдения показали, что среди звездного населения существуют объекты как регулярно, так и спорадически меняющие свои параметры: блеск, цвет, спектр. Между тем удовлетворительного объяснения причин этих изменений пока нет. Вот почему нестационарность была выделена совещанием в отдельную проблему.

Весьма интересным типом небесных объектов являются звезды, обладающие аномально сильными магнитными полями, — так называемые «магнитные звезды». Сегодня пришло уже время объединить разрозненные результаты наблюдений воедино и разработать модели механизмов генерации магнитных полей. Желательно также окончательно определить степень влияния магнитных полей на структуру и эволюцию звезд. Эту важную и актуальную тему координирует Академия наук ГДР.

Следующей темой широкого фронта исследований является эволюция тесных звездных систем. Ведь двойные звезды составляют почти половину всех массивных звезд нашей Галактики. Расчеты и наблюдения последних лет показали, что в процессе эволюции материя, истекающая из более массивной раздувающейся звезды, может либо окружить оба компонента единой светящейся оболочкой, либо сформироваться в струи, либо вообще перейти в состав второго компонента пары. А почему? Участники совещания пришли к выводу, что настало время, во-первых, систематизировать полученные данные о двойных звездах, затем провести расчеты эволюции тесных двойных систем и, наконец, сравнить результаты расчетов с наблюдениями. Координатором этой темы является Академия наук СРР.

Мы уже не раз говорили о важности исследований групп звезд. Несмотря на различие их свойств, звезды, входящие в ассоциации и скопления, имеют, по-видимому, одну очень важную общую характеристику — примерно одинаковый возраст. Значит, всестороннее их изучение позволит проверить многие гипотезы и теоретические расчеты, а следовательно, внесет определенность и в наши представления о процессах звездообразования. Эту тему и направление координирует Академия наук Болгарии.

Поскольку в Советском Союзе разрабатываются многие из указанных направлений, то координация всех направлений возложена на Академию наук СССР. Такое объединение усилий обещает весьма интересные результаты решений многих важных проблем современной астрофизики и космогонии.

Читатель наверняка чувствует, что раздел, касающийся звездной космогонии, подходит к концу. Пора сделать вывод, а у нас не только богатый набор гипотез, но есть даже две противоположные концепции. Первая, пока все еще более распространенная, рассматривает процесс созидания как конденсацию разреженной материи, и вторая, считающая, что образование звезд происходит в результате взрывоподобного распада сверхплотных тел. Какой же из двух точек зрения отдать предпочтение?

Нет хуже той ситуации, когда приходится проявлять самостоятельность. Особенно если это касается теории происхождения звезд. И у одной, и у другой концепций имеются «за», имеются и «против». Может быть, будет легче, если сравнить эти «за» и «против»? Давайте попробуем в заключение выстроить некоторые из-них друг за дружкой в форме «возражений-утверждений» по основным направлениям спора. Скажем так:

 

1. Звезды рождаются и в наше время!

 

Раньше классическая концепция утверждала, что все звезды Галактики возникли одновременно.

Новая концепция с самого начала не приняла это утверждение. И вот по существующим сегодня взглядам звезды продолжают зарождаться и в наше время.

 

2. Звезды рождаются группами!

 

Приверженцы новой концепции, выдвинувшие это утверждение, основываются на наблюдениях. Среди молодых звезд, объединенных в ассоциации, много неустойчивых кратных систем. Да и сами эти ассоциации непрерывно расширяются, являясь союзами весьма непрочными. Это дает основания полагать, что образование звезд происходит группами в единых центрах.

 

Специалисты, исповедующие классическую концепцию, возражают. Они говорят, что никаких звездных ассоциаций, якобы объединяющих молодые горячие сверхгиганты, не существует. В составе же объединений, приводимых в качестве примеров, наряду с молодыми наблюдается немало и старых холодных звезд. Для утверждения существования ассоциаций молодых звезд пока накоплено слишком мало данных. Кроме того, если даже согласиться с разбеганием звезд, входящих в такой коллектив, то причиной этого явления вполне мог бы быть, например, взрыв «сверхновой». Такой взрыв, выбросив из скопления значительную массу вещества, мог бы перевести всю систему в неустойчивое состояние.

Резюмируя, скажем, что, несмотря на существующие разногласия, идея группового рождения звезд побеждает. И сегодня даже сторонники классического направления в космогонии разрабатывают механизмы образования не звезд-одиночек, а сразу целых коллективов.

 

3. Что является исходным материалом при образовании звезд?

 

Классическая концепция: звезды образуются за счет гравитационной конденсации диффузной материи. Не исключено, что значительную роль в процессах формирования играют электромагнитные силы.

Новая концепция: в 1952 году академик В. Амбарцумян писал: «Каждая тесная группа звезд должна возникать в ассоциации из одного тела дозвездной природы. Эти предполагаемые тела можно назвать протозвездами». Что такое протозвезды, современная наука конкретно не знает. Предполагается, что это сверхплотные тела достаточно большой массы, состоящие из материи неизвестной нам формы. Возможно, это ее дозвездная стадия.

 

4. Если согласиться, что звезды рождаются не поодиночке, то и протозвезды должны обладать массами во много раз большими, чем, например, масса Солнца. Возможно ли это?

 

Сторонники классической концепции отвечают на этот вопрос уклончиво. Они говорят так: теория пока не дает вывода условий устойчивости для подобных масс. Результаты наблюдений тоже не дают пока возможности сказать, что кто-нибудь видел эти сверхплотные образования. Значит…

А вот что говорят сторонники новой концепции: «В природе могут существовать сверхплотные статические звездные конфигурации с массами порядка галактической и выше». Так пишет известный теоретик из Бюраканской обсерватории Г. Саакян. Кроме того, в 1963 году наблюдатели открыли квазары, а сегодня они заняты поисками «черных дыр». Почему бы не предположить, что это и есть сверхплотные образования?

Да, похоже, что по этому вопросу сторонники обеих концепций решительно расходятся.

 

 

5. Какому механизму звездообразования отдается предпочтение?

 

Классический механизм: образование звезд происходит путем гравитационного сжатия крупной туманности. Сначала она сжимается целиком. А затем, когда критерий неустойчивости Дж. Джинса начинает выполняться для отдельных ее частей, туманность дробится на отдельные сгустки, дающие начало протозвездам.

Сторонники новой концепции считают, что основным процессом образования звезд на современной стадии развития Галактики является их возникновение в результате взрыва из единого сверхплотного тела.

Взрыв во вселенной вообще является закономерным скачкообразным переходом накопившихся количественных изменений в новое качественное состояние.

Конечно, это только принципиальная канва диалога между представителями разных точек зрения. На самом деле в нем и содержания и убедительности значительно больше. Здесь же он приведен лишь в качестве примера для того, чтобы в заключение сказать, что пока вопрос выбора той или иной концепции является делом вкуса.

Большим достоинством нового подхода школы В. Амбарцумяна к космогоническим явлениям можно считать отведение главной роли нестационарным объектам в развитии вселенной и взрывным процессам. Новая точка зрения постепенно укрепляется, растет у нее и число сторонников. Это и понятно. «Спокойная картина медленно меняющегося мира, в котором состояния всех объектов почти стационарны, — писал В. Амбарцумян, — полностью гармонировала со стройными механическими представлениями о вселенной, развитыми на основе небесной механики и только что зародившейся астрофизики…» То было время спокойного XIX века. Но вот на смену ему пришел век XX, век сокрушительных катаклизмов в обществе, в науке и технике. Покой и устойчивость сменились напряженной нервной жизнью, полной больших и малых потрясений. Они коснулись всех аспектов общественной жизни, не оставили в стороне ни одного человека. Должно было смениться и мировоззрение. Новая гипотеза советской космогонической школы словно сама родилась из нового ритма нашей жизни. А вот окажется ли она более справедливой, чем существующая классическая концепция, этот спор может разрешить только время. Ну что же, звездам торопиться некуда…

 

 

Космогония галактик

 

Туманности или галактики

 

 

Это самый молодой раздел науки о происхождении и развитии небесных тел и их систем. Молодой, потому что только в нашем XX столетии новая мощная астрономическая техника позволила подтвердить предположение о существовании других галактик — огромных звездных систем, вроде нашей Галактики, — насчитывающих в своем составе сотни миллиардов звезд, объединенных, как правило, в различные коллективы. Еще 100 лет назад многие астрономы считали нашу Галактику вообще единственной системой во вселенной. За ее пределами — пустота. Как огромный пчелиный рой висит Галактика среди пустого Ньютонова пространства без конца и без края. Рой этот по форме напоминает жернов или чечевицу. Кроме отдельных звезд и звездных скоплений, в состав Галактики входило довольно большое количество «косматых объектов», как называли в прошлом столетии маленькие туманные пятна на небе неизвестной природы и непонятного состава. Правда, В. Гершель сумел разглядеть в некоторых из них звезды, но большинство их оставалось мутными пятнышками, неразличимыми ни в какой инструмент. Их так и назвали — «туманности». Интересовали они специалистов не очень сильно. Спорили в основном по частному вопросу, являющемуся следствием космогонических разногласий: является ли хорошо наблюдаемая туманность в созвездии Андромеды газовым зародышем будущей планетной системы, входящей в состав Галактики, как то утверждал еще П. Лаплас, или это самостоятельная звездная система, удаленная от нас на такое расстояние, что не может быть разложена на звезды ни одним из имевшихся инструментов?

В конце XIX столетия астрономы получили в руки новое мощное оружие исследования — спектральный метод. Свет звезд, пропущенный через призму спектроскопа, давал практически непрерывный спектр, пересеченный темными линиями поглощения. Нагретый же до свечения газ в тех же условиях имел спектр линейчатый.

Спектр туманности Андромеды, полученный в 1899 году, оказался непрерывным. Вам кажется, что вопрос можно закрыть? Что звездный состав туманности доказан? Ничуть не бывало. Спор только начинал разгораться по-настоящему. Почему бы не предположить, говорили сторонники небулярной природы туманности, что перед нами скопление холодного газа, которое светится не само, а только отражает свет звезд? Потому и спектр его непрерывный…

Позвольте, сокрушались противники, но где же те звезды, свет которых туманность отражает?

Звезд не было.

Лишь в 1917 году астрономы Р. Кертис и Г. Ричи заметили в туманности Андромеды несколько ярких точек. Словно крохотные искорки вспыхнули они и через несколько дней исчезли. Наблюдатели решили, что это могли быть новые звезды, заметные в моменты наибольшего блеска. По величине зафиксированного блеска нашли они и расстояние до них. Оно показалось чудовищно большим — раз в пятнадцать больше диаметра всей Галактики. Это был важный результат, ибо говорил он о том, что туманное пятнышко спиральной структуры, расположенное в созвездии Андромеды и имеющее каталожный шифр NGG-224 — внегалактический объект!

 

Возник «великий спор» — являются ли вообще все туманности внегалактическими объектами или принадлежат к населению нашей Галактики? Эти разногласия уже захватывали столь принципиальные вопросы строения мира, что не могли оставить равнодушным никого из астрономов. В 1920 году в Вашингтоне была даже организована дискуссия между двумя представителями разных точек зрения на этот счет. X. Шепли стоял на позициях «длинной шкалы» расстояний, его противник X. Кертис ратовал за расстояния короткие. Но разрешить противоречия могли только дальнейшие исследования.

И вот в 1923 году молодой астроном Э. Хаббл, получив возможность работать на самом большом в те времена телескопе на обсерватории Маунт-Вилсон, навел его двух с половиной метровое зеркало на туманность Андромеды. Наконец-то! На фотопластинке по краям туманности отчетливо виднелись звезды. К концу того же года Э. Хаббл отыскал там и переменную звезду, похожую по своим свойствам на цефеиду. А цефеиды как раз служили земным наблюдателям для определения расстояний до звезд, и «Великий спор» был закончен. Туманность Андромеды находилась за пределами нашей Галактики и имела явно звездный состав.

Вы спросите: а как же остальные туманности? В остальных в те годы пока звезд не обнаружили. Можно было бы, конечно, считать, что все однотипные объекты, скажем, спиральной структуры, имеют одинаковый состав, например, являются звездными системами. Но существовали туманности и других видов… В общем, тут надо было еще поработать.

Помните, в главе, посвященной планетной космогонии, мы довольно много внимания уделили работам великолепного английского астронома Дж. Джинса? Тогда разговор шел о происхождении солнечной системы. На самом же деле труды этого астронома охватывали и звезды, и туманности. Его исследования относились к 1916–1919 годам, когда звездный состав NGG-224 еще не был доказан и все туманности полагали состоящими из газа.

Вначале, по мнению Дж. Джинса, существовало пространство, занятое равномерно распределенным разреженным газом; неким первичным хаосом плотностью этак 10^-30 г/см³, или 10^-15 г/км³. Ну что же, если читателю удастся представить себе столь жидкий туман, можно позавидовать его воображению.

По каким причинам в этом «всемирном киселе» начали возникать первичные сгущения и неравномерности, обсуждать смысла нет. Причин может быть много, ими занимается раздел физики под названием «газовая динамика». Исследуя теорию гравитационного сжатия и вращения таких первичных облаков газа, Дж. Джинс пришел к выводу, что на ранней стадии образуются туманности правильной сферической формы. Затем, продолжая сжиматься, а следовательно, и ускоряя свое вращение, такая туманность сплющивается. Постепенно с краев эллиптического диска начинается истечение вещества, которое образует спиральные витки. Причину образования спиральных рукавов Дж. Джинс видел в приливах, которые вызывались гравитационными полями соседних туманностей. А уж повышенная плотность вещества в спиральных ветвях служила для образования в них звезд.

В 1925 году, когда Дж. Джинс впервые изложил свою теорию образования спиральной структуры туманностей, американский астроном Э. Хаббл составил первую классификацию туманностей. Прежде всего он разделил их на три большие группы: неправильные, эллиптические и спиральные.

Оставив в стороне первый тип туманностей, он выстроил все остальные в некоторую последовательность форм. Причем началом последовательности явились как раз сферические туманности. Э. Хаббл присваивает им индекс Е0, что означает «эллиптические — нулевого сжатия». Дальше, в соответствии с соотношением большой и малой полуосей эллипсоидов, шли классы Е1, Е2, … Е7. Более сплюснутых туманностей Э. Хаббл найти не сумел.

Затем шли две ветви туманностей спиральных. Одна ветвь объединяла нормальные спирали, другая — пересеченные.

Дж. Джинс был очень доволен хаббловской классификацией. Она лила воду на его мельницу, полностью соответствуя нарисованной им последовательности эволюции туманностей. Да и Э. Хаббл, несмотря на то, что старался не связывать классификацию с эволюцией, в глубине души был уверен в том, что Дж. Джинс прав. В общем, все было очень хорошо. Классификация Хаббла и гипотеза Джинса стали классическими и вошли во все учебники. Правда, с формированием спиральных структур галактик гипотеза Дж. Джинса справлялась не так успешно. Но первая половина гипотезы — превращение шаровых скоплений газа в эллиптические — сомнений почти не вызывала. И вдруг… Это «вдруг» относится ко времени, когда вторая мировая война шла к своему концу: шел 1944 год. А началось все раньше.

В начале 30-х годов в Соединенные Штаты из Германии с Гамбургской обсерватории приехал упоминавшийся уже нами астроном В. Бааде. Насовсем ли он приехал или временно, сейчас за давностью времени сказать трудно. Известно лишь одно — с 1931 года он прилежный сотрудник обсерватории Маунт-Вилсон, и это вполне разумно, поскольку любезному фатерланду было в ту пору не до звезд. Американцы же предоставили немцу возможность пользоваться 2,5-метровым рефлектором, несмотря на то, что подданство В. Бааде сохранял германское. И насколько это было разумно — неизвестно. Впрочем, стань он к 1941 году американским гражданином, не случилось бы, может быть, и того «вдруг», ради которого мы заинтересовались далеко не астрономическими подробностями жизни этого специалиста высокого класса.

24 июня 1941 года президент США Ф. Рузвельт сделал заявление о поддержке Советского Союза в войне с фашистской Германией. Подданный «тысячелетнего рейха» В. Бааде был объявлен местными властями «союзником врага», и ему было запрещено покидать пределы обсерватории. Потом был Пирл-Харбор и введение обязательного затемнения в Лос-Анджелесе и прилегающих к нему городах. Астроном В. Бааде, пользуясь особенно темными ночами, фотографировал избранные небесные объекты. И вот наступил день, когда, просматривая пластинки, на которых остались изображения эллиптических туманностей, В. Бааде обнаружил, что они тоже состоят из звезд. Сомнений в этом не было. Он даже растерялся, прежде чем почувствовал радость по поводу открытия. Ведь оно означало, что теорию Дж. Джинса следовало отправить в архив. Помните, все рассуждения английского астронома были основаны на том, что уж эллиптические туманности — это точно газовые образования, которым еще предстоит долгий путь эволюции, прежде чем в них появятся первые звезды. Теперь же фундамент под всем зданием стройной и красивой теории Дж. Джинса рассыпался. Космогонистам предстояло все начинать сначала.

 

Нормальные галактики должны бы рождаться так…

 

40-е годы нашего столетия ознаменовались многими любопытными открытиями в области звездной астрономии, открытиями, которые сыграли решающую роль в космогонии галактик. Несмотря на гибель теории, трещины в фундаменте космогонических воззрений Джинса — Хаббла, основная идея происхождения галактик путем конденсации газового вещества держалась непоколебимо и сомнений не допускала. Споры велись по вопросам частного порядка. И прежде всего о направлении эволюции.

Исследуя звездный состав галактики Андромеды, В. Бааде обнаружил, что светила, свободно располагающиеся в ее спиральных ветвях, существенно отличаются от тесно скученных звезд ядра. Примерно такая же картина наблюдалась и в других звездных системах, включая и нашу собственную. Это позволило В. Бааде разделить звездное «население» нашей Галактики на два типа. К первому типу он отнес звезды из спиральных рукавов. Туда же вошли члены рассеянных скоплений и вообще звезды, тяготеющие к экваториальной плоскости нашей системы. Они получили название звезд плоской составляющей. Ко второму типу отошли звезды ядра, тесных шаровых скоплений, а также некоторые типы звезд, окружающих центр Галактики наподобие ореола. Их назвали звездами сферической составляющей. Ко второму типу населения отнеслись и звезды эллиптических галактик.

Позже работы других специалистов усложнили эту классификацию, разбив население обоих классов еще на подклассы. Но принцип, предложенный В. Бааде, сохранился до наших дней.

Тремя годами позже описанных исследований советские астрономы Б. Кукаркин и П. Паренаго доказали, что звезды сферической составляющей старше звезд плоской составляющей. Теперь, научившись различать звезды по возрасту, можно было попробовать разделить и галактики на молодые и старые образования. Тут-то и начались неожиданности. Получалось, что спиральные галактики населены более молодыми звездами, чем эллиптические. Значит, и сами они должны были быть более юными. А классическое хаббловское направление эволюции утверждало обратное: что именно эллиптические системы, вырождаясь, превращаются в спиральные. Короче говоря, новые открытия требовали немедленного пересмотра старых правил.

Положение усугубилось после выступления известного американского астронома X. Шепли. По его данным, наибольшее количество молодых ярких сверхгигантов обнаруживается вообще в галактиках неправильной формы; в тех самых, которые вообще даже не вошли в классификацию Хаббла. А тут еще подоспела новая работа Б. Кукаркина, обращавшая внимание ученых на скопления галактик, в которые входили звездные системы самых различных форм.

Из всего этого напрашивались новые выводы. Во-первых, что никакого перехода от одного вида галактик к другому не существует и что звездные системы уже образовались такими, какими мы их видим. А во-вторых, что, может быть, и среди галактик уместно предположить механизм коллективного рождения, как это имело место в космогонии звезд.

 

Новые результаты наблюдений, как полагается, вызвали и новую вспышку интереса и творчества у теоретиков. В главе о планетной космогонии мы уже знакомились с гипотезой К. Вейцзеккера о турбулентном механизме образования солнечной системы. Но гипотеза немецкого специалиста охватывала все разделы космогонии, включая и происхождение галактик. По его мнению, в период, предшествовавший возникновению звезд, мир представлял собой хаос из «диффузной газовой материи, находящейся в сильной турбуленции». Это означало, что повсюду в первозданном тумане бушевали гигантские вихри.

Ну как тут не согласиться с утверждением, что всякое новое — это хорошо забытое старое! Вспомните Р. Декарта. В гипотезе французского философа вселенная тоже была сначала наполнена вихрями. Правда, они не назывались красивым словом «турбуленция», не было и столь убедительной математики. Р. Декарт не знал подробностей описания последующих стадий развития, но идея… Согласитесь — идея была «один к одному».

Так же как некогда у Р. Декарта, во вселенной К. Вейцзеккера под воздействием завихрений появились первые сгущения, первые облака пыли и газа неправильной формы. Облака вращались вокруг своей оси, сплющивались по ходу вращения и превращались в спиральные галактики. Обратите внимание — в спиральные, а не в эллиптические, как полагалось по канонам Джинса — Хаббла. Из центра диффузная материя под действием центробежных сил перемещалась к краям, уплотнялась. В спиральных рукавах возникали неоднородности. Так продолжалось до тех пор, пока в недрах этих неоднородностей не вспыхнули первые звезды. Они нагревали своими лучами окружающий газ, и процесс звездообразования сначала затормозился, а затем прекратился и вовсе. Спиральные галактики стали постепенно терять свои рукава, превращаясь в устойчивые эллиптические системы.

Интересно, что скорость такой эволюции, по мнению К. Вейцзеккера, соответствовала размерам галактик: маленькие проходили свой путь быстрее, большие — медленнее. Этого требовал турбулентный характер развития газовых масс, и с этого-то начинались все несоответствия и противоречия в его гипотезе.

В намеченную схему не укладывались скопления галактик, состоящие из разных по форме и по величине систем. Кроме того, по гипотезе К. Вейцзеккера все звезды в каждой галактике должны были образовываться примерно в одно время. Но тогда было непонятно, почему так много молодых и горячих звезд видят наблюдатели в «старых спиральных галактиках»? Нет, так просто поставить с ног на голову устойчивую схему эволюции Джинса — Хаббла космогонисты позволить не могли…

Следующим важным теоретическим шагом явилась теория, разработанная шведским астрономом Бертилем Линдбладом — председателем Международного астрономического союза 1948–1952 годов. Исследуя звездные системы, имеющие форму эллипсоида вращения, он вывел строгие математические условия, при которых в экваториальных областях эллипсоидов образуются зоны недостаточной механической устойчивости. Звезды, находящиеся в этой зоне, могут срываться со своих круговых орбит и разлетаться, образовывая спиральные ветви. При этом неустойчивость только усугубляется. И со временем большая часть уже не только звезд, но и газовой материи эллипсоида (или, можно считать, ядра галактики) переходит в спиральные рукава.

Прекрасная математическая теория Б. Линдблада во многом обогатила науку. Методы, разработанные шведским астрономом, применяются в динамике звездных систем по сей день. Но согласиться с его эволюцией галактик специалисты тоже не могли.

Прежде всего, если звезды переходят в спиральные рукава из ядра, то, очевидно, они должны быть в спиралях либо такими же по возрасту, как и оставшиеся в ядре либо старше. Однако все наблюдатели в один голос заявляли, что спиральные рукава населены молодыми и горячими сверхгигантами и гигантами, тогда как в ядре преобладают старые звезды второго типа населения, то есть субкарлики, звезды типа RR Лиры и старые светила, объединенные в шаровые скопления.

Затем, по теории Б. Линдблада, спиральные галактики должны вращаться спиралями вперед, то есть раскручиваясь. Однако наблюдения и здесь говорили об обратном. Вообще его выводы, оторванные от практики результатов наблюдений, носили слишком абстрактный характер. Увлечение математической стороной вопроса в ущерб наблюдательным данным — недостаток не одного Б. Линдблада. Словно в противовес словам Ф. Бэкона, которые мы взяли эпиграфом к книге, глава Кембриджской школы космогонистов Ф. Хойл заявил: «Трудность состоит не в том, чтобы выдумать схему процесса, а в том, чтобы выбирать между различными представляющимися возможностями».

Очень интересной была гипотеза, разработанная в начале 50-х годов двумя ленинградскими учеными — А. Лебединским и Л. Гуревичем. Они считали, что образование галактик из разреженного диффузного вещества происходит неодновременно. Некоторые только начинали образовываться, когда другие уже существовали. Причем процесс образования был таким: сначала возникало гигантское сгущение разреженного вещества — протогалактика; затем такая протогалактика начинала сжиматься примерно так, как описал этот процесс еще Дж. Джинс: гигантское вращающееся облако сплющивалось, приобретало энергетически выгодную спиральную структуру; в спиральных ветвях образовывались звезды, после чего галактика снова разбухала в толщину, превращаясь в эллиптическую.

Недостатком приведенной теории являлось прежде всего то, что протогалактик никто не видел. Кроме того, оба автора так и не объяснили процесса возникновения спиральной структуры сжимающегося облака. А это была едва ли не одна из важнейших задач космогонии тех лет.

В 1958 году за решение этой проблемы принялся тоже ленинградец — астроном Т. Агекян. По его данным получалось, что эллиптические галактики могут развиваться от более плоских форм к шарообразным. Опять противоречие Джинсу — Хабблу. При этом эллиптические образования ни в коем случае не переходят в спиральные. Спиральные же галактики со временем сплющиваются, но и они не имеют права превращаться в эллиптические.

Подтверждается вывод, что классы галактик зависят не от стадии эволюции, на которой находятся, а от тех условий, в которых начиналось их образование.

Механизм, предложенный Т. Агекяном, нашел широкое применение для изучения эволюции ядер галактик, а также звездных систем меньшего масштаба.

Американский исследователь Ф. Цвикки предположил, что спиральные галактики все-таки образуются из сгущений других видов. Представим себе, говорил он, сближение двух или нескольких туманностей. Ясно, что в результате гравитационного, а может быть и какого-то иного, взаимодействия у облаков появятся выступы, которые потянутся как в сторону встретившегося сородича, также соответственно и в противоположную. Но встретившиеся туманности скоро разойдутся. А длинные рукава, отставая в своем вращении от ядер, закрутятся в спирали.

Что ж, предложенный механизм правдоподобен. Но вряд ли он выдержит испытание на вероятность. Слишком редкими могут быть встречи в межзвездном пространстве и слишком многочисленны спиральные галактики.

Все перечисленные выше гипотезы, в которых главную роль играют гравитационные силы, создавались и жили в основном до начала 60-х годов. Но постепенно все большее внимание астрофизики уделяли магнитным полям. И в классическом направлении космогонии галактик начинают звучать новые мотивы.

 

Магнитные поля в галактиках

 

В 1945 году известный уже нам английский астроном Ф. Хойл опубликовал свою гипотезу, согласно которой диффузная первоматерия Галактики сконцентрировалась под воздействием магнитного поля в два рукава, отходящие от центральной части, располагающиеся вдоль магнитных силовых линий. Вращение закрутило их в спираль, и с тех пор магнитное поле Галактики удерживает разреженное газообразное вещество в спиральных рукавах. Но на звезды сил его не хватает. И потому звезды все время выходят из рукавов, заполняя пространство между ними.

Если принять гипотезу Ф. Хойла, то в спиралях должны находиться молодые звезды, а в промежутках — старые. Интересно отметить, что наблюдения полностью подтвердили этот вывод. Правда, тут довольно трудно точно определить первородство: что было раньше — теория, которую подтвердили наблюдения, или результаты наблюдений, под которые подвели теорию.

Коллеги Ф. Хойла астрономы X. Бонди и Т. Голд предложили свою версию образования спиральных рукавов из межзвездного газа, захваченного Галактикой в ее странствиях по межгалактическим просторам. Но это все частности. А главное, надо было сначала доказать, что в Галактике вообще существует магнитное поле. Ведь ни наблюдать, ни тем более измерить его пока никому не удавалось. А вдруг его вообще не существует? Впрочем, кто ищет, тот всегда что-нибудь да находит.

Сначала два астронома: один в Советском Союзе — В. Домбровский, а другой в Соединенных Штатах — В. Хильтнер обнаруживают любопытное явление: свет от звезд, проходя по лучу зрения, то есть по линии звезда — глаз наблюдателя, оказывается поляризованным. И чем больше на пути луча света темной материи, тем выше степень его поляризации. «Почему бы это? — рассуждали астрофизики. — Что из того, что темная материя задерживает лучи? Она должна просто ослаблять их, а не поляризовать!..»

Единственное объяснение, до которого додумались специалисты, заключалось в предположении, что темная материя состоит из скопления длинненьких остреньких, как иголочки, пылинок. Под действием магнитного поля пылинки одинаково ориентируются в пространстве и… поляризуют свет.

М-да, так себе объяснение, прямо скажем. Не больно-то убедительное, но попробуйте подыскать лучше. Во всяком случае, косвенное подтверждение существования магнитных полей в Галактике есть!

Позже, когда обнаружили мощные взрывы в ядрах галактик, а в нашей собственной нашли источники радиоизлучения и поток тяжелых элементарных частиц, стало возможным считать, что существование магнитного поля в Галактике и галактиках доказано окончательно. Не будь его сдерживающих сил, все частицы давным-давно разлетелись бы в межгалактическом пространстве.

В 1964 году на XII съезде Международного астрономического союза профессор Ян Оорт (Голландия) прочел весьма любопытный доклад «Строение и эволюция галактической системы». Касаясь поведения заряженных частиц, докладчик сказал: «Их скорость (имеются в виду космические лучи. — А. Т.  ) так велика, что если бы они не удерживались магнитными полями, то покинули бы систему за время порядка 100 тысяч лет». Я. Оорт говорит о значении магнитных полей в «жизни» звездной системы уже как о само собой разумеющемся факте.

Правда, он тут же сокрушается, что пока роль, которую играют эти поля в динамике межзвездного газа, совершенно неясна. Голландский профессор вообще считает, что «в данный момент мы, как кажется, знаем больше о том, чего нельзя объяснить, чем о том, что положительного они (магнитные поля. — А