Материал: Шахбазян Ю. АМБАРЦУМЯН. Этапы жизни и научные концепции

молодые объекты. Многие из них, вероятно, имеют возраст порядка 106 лет. В спектре звезды типа Т Тельца наблюдаются яркие линии, а ее непрерывная эмиссия иногда настолько сильна, что все линии поглощения оказываются завуалированными.

Иногда ассоциации содержат в значительном количестве и те и другие объекты. Названы эти системы О+Т- ассоциациями.

Обнаружение звездных ассоциаций — крупнейшее открытие ХХ века. Оно вызвало большой интерес среди астрофизиков. Однако были и серьезные противники, которые в основном сомневались в расширении (распаде) молодых звездных групп, то есть оспаривалось их космогоническое значение.

Обязательным условием, характеризующим звездные ассоциации, Амбарцумян считал их расширение, предсказав нижнюю границу скорости расширения, равной 10 км/сек.

Гипотеза о звездных ассоциациях была высказана Амбарцумяном в 1949 году, однако нужны были наблюдения, подтверждающие гипотезу. Между тем уверенное доказательство расширения (рассеяния в пространстве) звездных ассоциаций как необходимой основы концепции Амбарцумяна запаздывало. Скептики продолжали сомневаться в существовании звездных ассоциаций и тем более в их расширении.

К определению «собственных» (тангенциальных) движений звезд в ассоциациях подключились многие первоклассные астрономы мира. Решалась судьба ассоциаций как нестабильных областей звездообразования: расширяются ассоциации или нет?

Надо заметить, что измерить собственные движения звезд с необходимой точностью весьма сложно и не каждому наблюдателю доступно.

Первым оказался Адриан Блаау1 из Лейдена. В 1951 году он опубликовал результаты своих измерения собственных движений звезд для ассоциации вокруг ζ Персея (Персей II). Была надежно измерена скорость расширения ассоциации, которая составила +0,0027 секунд дуги/градус в год, то есть расширение происходило со скоростью 11 км/сек.

Но нашлись и такие астрономы (Wooly, Eggen), которые оспаривали вывод Блаау о расширении ассоциации. Эти сомнения, по-видимому, следует объяснить большими трудностями и ошибками измерений собственных движений звезд.

Измерения собственных движений звезд в ассоциациях

1 Блаау Адриан (1914—2010) — голландский астроном, член Нидерландской королевской академии наук, президент МАС (1976—1979). Труды по изучению переменных звезд, основных характеристик различных типов звездного населения Галактики.

интенсивно продолжались. Блаау и Делей в 1953 году, пользуясь более богатым наблюдательным материалом, вновь подтвердили расширение ассоциации вокруг ζ Персея. Количество исследованных расширяющихся ассоциаций увеличилось, благодаря измерениям Маркаряна — (Цефей ІІ) — 8км/ сек, Блаау и Моргана — (Ящерица) — 8км/сек, Копылова — (Скорпион) — 16км/сек.

Блаау далее исследовал собственные движения группы звезд одинакового возраста расширяющейся субассоциации Верхний Скорпион. Это было очень важно с космологической точки зрения. Виктор Амазаспович высоко оценил эту работу.

Вдальнейшем было обнаружено расширение ассоциации Персей ОВІ со скоростью 40 км/сек, а среди ОВ-звезд нашлись и «быстролетящие», обладающие пространственными скоростями порядка 100 км/сек.

Звездные ассоциации распадаются, главным образом, не под действием галактического центра, как первоначально предполагали, а вследствие того, что с самого момента рождения члены ассоциации получают столь большие скорости движения, что быстро уходят из сферы взаимного притяжения, то есть происходит самоиспарение.

Если определены скорости расширения ассоциаций, то можно более точно определить возраст звезд, составляющих эти ассоциации.

Для ряда О-ассоциаций возрасты составили от одного до пяти миллионов лет и меньше. Эти возрасты в тысячи раз меньше, чем возраст Галактики. Для возраста Т-ассоциаций еще не удалось получить столь точную оценку, но по косвенным данным, их возраст должен быть порядка одного — двух миллионов лет.

Взвездных ассоциациях были обнаружены молодые звезды, возраст которых не превышал 100 тыс. лет. Это был ошеломляющий результат. По астрономическим масштабам это чрезвычайно молодые звезды. Их можно считать просто новорожденными.

Все ли звезды Галактики возникли в ассоциациях?

Мы наблюдаем в Галактике большое число ассоциаций, но так как жизнь звездных ассоциаций коротка, то за все время существования Галактики могли появиться и рассеяться сотни тысяч, а может быть и миллионы ассоциаций. Эти числа достаточно велики, доказывая правдоподобность утверждения, что подавляющая часть звезд возникла в звездных ассоциациях.

Таким образом, наблюдательные данные полностью подтвер-

дили представление о том, что звездные ассоциации являются очагами звездообразования в Галактике, где групповое возникновение звезд продолжается и в наше время. Вместе с тем они показывают, что звезды в ассоциациях формируются в разное время сравнительно небольшими распадающимися группами.

За шестьдесят лет, прошедших с момента их обнаружения, количество исследованных звездных ассоциаций перевалило за многие сотни. Мощные наземные телескопы мира и космический телескоп «Хаббл» с диаметром главного зеркала 2,4 метра сумели обнаружить и исследовать огромное количество звездных ассоциаций в других галактиках, подтвердив наличие звездных ассоциаций во всей Вселенной. Теперь уже существование звездных ассоциаций можно считать доказанным.

Гипотеза сверхплотных протозвезд

Природа дозвездного вещества является наиболее трудной проблемой в космологии и космогонии Вселенной и, несмотря на гигантские усилия астрофизиков и физиков, представления о сверхплотных структурах дозвездных тел находятся почти на уровне гипотез. Эта проблема продолжает находиться в центре внимания физиков-теоретиков.

Исследование природы и строения «недавно» возникших звездных ассоциаций дало основание Амбарцумяну выдвинуть свою гипотезу о существовании дозвездной материи.

Амбарцумян обратил внимание на тот факт, что «наша Галактика не принадлежит к числу систем, особенно богатых диффузной материей, чтобы предположить повсеместное образование звезд из нее. Между тем процесс звездообразования в Галактике в нашу эпоху интенсивно продолжается».

Согласно предложенной гипотезе о протозвездах, эволюция космической материи, по крайней мере, в настоящую «космическую» эпоху, соответствует переходам от более плотных состояний к менее плотным. Иначе говоря, согласно новой гипотезе исходным состоянием материи является сверхплотное состояние, и поэтому эту гипотезу можно назвать

гипотезой сверхплотных протозвезд. За исходными сверхплотными и плотными состояниями космической материи в процессе эволюции следуют состояния менее плотные, что соответствует наблюдаемым формам существования космической материи (звезды, туманности, планеты и т. д.).

Правда, пока необъяснимым остается такое длительное (миллиарды лет) пребывание дозвездных тел в бездеятельном состоянии, а затем их внезапная активность — взрывы, вы-

брасывание материи и образование звезд. Здесь пока вопрос сложный и неопределенный.

Долгое время считалось, что самыми плотными реальными космическими образованиями (не считая искусственно придуманных Шварцшильдом и Хойлом бесконечно плотных черных дыр) являются звезды — белые карлики. Средняя плотность материи некоторых из них доходит до сотен тонн в кубическом сантиметре. Такую высокую плотность можно объяснить, если допустить, что материя белых карликов состоит из отдельных атомных ядер очень близко расположенных друг к другу, и свободных электронов (электронного газа).

Между тем, в земных условиях ядра и электроны обычно входят в состав атомов так, что расстояния между электронами и ядрами и, следовательно, размеры атомов, во много раз больше, чем размеры самих ядер и электронов.

В популярной литературе принято очень грубо сравнивать структуру «земного» атома с футбольным стадионом: радиус атома сравнивается с радиусом стадиона, а радиус ядра с радиусом футбольного мяча; это иллюстрация того, насколько плотность «земного» атома мала по сравнению с плотностью белых карликов.

Однако теоретические исследования сверхплотных структур (а ими занимались многие физики) показали, что в принципе возможны даже более плотные формы существования материи, чем в белых карликах. Они должны состоять большей частью из нейтронов (нейтронные звезды). Предполагается, что такими нейтронными звездами могут быть открытые в 1968 году пульсары — источники, обладающие весьма быстрой и строго периодической переменностью излучения в оптическом, рентгеновском и радиодиапазонах.

Следует заметить, что теория сверхплотных конфигураций материи является одной из сложнейших областей теоретической физики, и без преувеличения можно сказать, что она находится в зачаточном состоянии и развивается очень медленно. Над этой проблемой работали Р. Оппенгеймер1, А. Камерон2, Г. А. Гамов и другие выдающиеся физики. Они показали, что при плотностях материи, превышающих 10 9 г/см3 сложные атомные ядра не могут существовать.

1 Оппенгеймер Роберт (1904—1967) — американский физик. Труды по квантовой механике, физике атомного ядра, нейтронным звездам. Руководил (1946—1952) созданием атомной бомбы. В 1953 году отстранен от секретных работ.

2 Камерон Алистер Грэм Уолтер (1925—2005) — американский астрофизик, член Королевского общества Канады, член Американского физического общества, член Национальной академии наук США, член Королевского астрономического общества Канады и др.

Сегодня теория сверхплотного состояния вещества является центральной проблемой астрофизики, инициированной пионерскими работами Амбарцумяна.

Теория о возникновении гиперонов в сверхплотных средах

В 1960 году Амбарцумян, совместно с академиком НАН Армении Г. С. Саакяном, рассмотрел теоретическую возможность существования в природе еще более плотных форм материи. Было показано, что, когда плотность газа элементарных частиц становится гораздо выше, чем плотность нейтронных звезд (около 1015 г/см3, то есть миллиарды тонн в кубическом сантиметре), тогда в этом газе должны возникать сверхтяжелые элементарные частицы — гипероны. При дальнейшем возрастании плотности газа, число возникающих гиперонов будет превышать общее число нейтронов и протонов в газе.

Эта теория утверждает, что гипероны, крайне неустойчивые в земных условиях (средняя продолжительность их жизни на Земле равна одной десятимиллиардной доли секунды), при сверхвысоких плотностях газа становятся устойчивыми!

Отсюда следует, что сверхплотная звезда, с достаточно большой массой должна состоять в основном из гиперонов.

Из теории получен также важный вывод о том, что равновесные сверхплотные конфигурации материи обладают огромными запасами внутренней энергии, достаточными для объяснения их физической и динамической неустойчивости. При возникновении молодых звезд и звездных систем активизируется эта сверхплотная материя, хотя, по-видимому, сама по себе она может быть устойчива в течение миллиардов лет.

Самым важным результатом теории является доказательство возможности существования сверхплотной материи с плотностью, равной или большей плотности атомных ядер (больше чем 1016 г/см3).

При этом Амбарцумяном была выдвинута гипотеза существования Д-тел — дозвездных сверхплотных образований в неустойчивых звездных агрегатах. Пытаясь понять теоретически, какие предельные сверхплотные состояния возможны

вприроде, он всегда предупреждал, что проблема эта очень далека от своего решения, и требуются неимоверные усилия

втеории и наблюдениях, чтобы постигнуть истину. Сотрудник Бюраканской обсерватории, физик Р. М. Му-

радян, пытался обосновать существование сверхплотных конфигураций, исходя из понятия о сверхтяжелых элементарных

частицах — суперадронах. В связи с этим Амбарцумян дает следующее пояснение: «Согласно современным представлениям физики элементарных частиц, между массой и вращательным моментом имеется глубокая взаимосвязь. Если правы те, кто утверждает, что астрономическая Вселенная родилась в результате распада одной сверхтяжелой частицы, условно названной “первичным адроном”, то теоретически можно предсказать, что Вселенная должна совершать один оборот за тысячи миллиардов лет. И вот из Англии поступило сообщение, что астрономические наблюдения, проведенные с помощью больших радиотелескопов учеными обсерватории Джодрелл Бенк, подтверждают возможность вращения Метагалактики. Это обстоятельство, кстати, может быть доказательной иллюстрацией философской концепции о неразрывной генетической связи микро — и макромира».

Как ни парадоксально, но иногда некоторые исследователи умышленно предъявляют одинаковые требования к теории, концепции и гипотезе, возводя гипотезу в ранг научной теории, что дает основание воодушевленно ее ругать, как завершенную научную концепцию. Такой участи удостоилась гипотеза Д-тел Амбарцумяна, к которой намеренно сводилась

исужалась «бюраканская концепция» звездных ассоциаций, теоретически и наблюдательно подтвержденная. Профессор московского университета С. Б. Пикельнер на ученом совете ГАИШа, имея ввиду гипотезу существования Д-тел, однажды гневно заявил: «Это учение — позор нашей астрономии». Но ведь гипотеза позором быть не может, она или верна или ошибочна, и это может быть выяснено только со временем. А хлесткое слово «позор» в устах Соломона Пикельнера имело только политический смысл и не имело ничего общего с наукой. Отдельные сотрудники ГАИШа с 1950-х годов выступали против идеи звездных ассоциаций, но когда она восторжествовала, они переключились на поношение Д-тел, хотя ничего серьезного противопоставить не смогли до сих пор, кроме всё той же аккреции с последующим коллапсом

ичерных дыр.

Гипотеза о причинах иррегулярных вспышек звезд типа Т Тельца

Теперь перейдем к попытке Амбарцумяна объяснить сложнейшее явление — иррегулярную переменность звезд, в частности таких, как звезды типа Т Тельца.

Очевидно, что любая теория внутреннего строения звезд

должна ответить на вопрос о причинах повторяющихся взрывов звезд, так называемых, иррегулярных переменных звезд. Здесь рассуждения находятся также на уровне гипотез.

Амбарцумян выдвинул следующую, пока еще спорную гипотезу (так он сам определил ее). После возникновения молодые звезды сохраняют в себе какое-то количество дозвездного сверхплотного вещества. Оно время от времени в виде дискретных порций выносится во внешние слои звезды

идаже в пространство, окружающее звезду, и затем хаотически взрывается.

Как считал сам Амбарцумян, предложенная гипотеза не вполне соответствует истинному положению дел. «Вполне вероятно, что в действительности все обстоит гораздо сложнее. Однако этой точкой зрения можно пользоваться пока как рабочей гипотезой — гипотезой о протозвездах», — предлагал он.

На сегодняшний день других, мало-мальски правдоподобных объяснений иррегулярных вспышек Т Тельца и UV Кита почти не существует.

Конечно, наряду с гипотезой Амбарцумяна о последующих вспышках невзорвавшихся частиц дозвездного вещества, может существовать и гипотеза иррегулярной переменности этих звезд при анизотропной, нестационарной аккреции материи в сильном гравитационном поле. Ведь никто не доказал еще, что аккреция вещества происходит однородно и спокойно.

Однако заметим, что иррегулярность переменных звезд, их хаотические вспышки никак не объяснимы «одноразовым» процессом коллапса звезды, если допустить, что он существует. Факт повторяемости взрывов здесь решительно противоречит теории коллапса.

Но, откуда появляются те взрывающиеся массы, которые заставляют звезду время от времени вспыхивать?

Предположение Виктора Амазасповича заключается в том, что после образования звезд, как уже говорилось выше, не все дозвездное вещество, образующее звезду, превращается в обычное вещество звезды. Можно допустить, что в недрах молодых звезд еще сохраняется некоторая, хотя и уменьшающаяся, «осколочная» доля дозвездного вещества.

Таким образом, иррегулярную переменность членов Т-ас- социаций, звезд типа Т Тельца, можно объяснить последующей активизацией оставшегося дозвездного вещества.

Очень трудным вопросом является проблема взрывов дозвездного вещества и его роли в космогонии всей Галактики

иВселенной.

Центральной задачей астрофизики со дня ее возникнове-

ния, является объяснение гигантских процессов энерговыделения при вспышках звезд, радиогалактик и квазизвездных источников. Все точные расчеты, проведенные с целью объяснить эти энергии термоядерным механизмом излучения, ничего не дали. Поиск всевозможных новых мощных механизмов энерговыделения продолжается. Теоретические умозрительные механизмы энерговыделения с использованием гравитационной энергии в результате коллапса и последующей аккреции вещества на гравитирующее тело приблизились к объяснению гигантских энерговыделений, однако это явление пока не установлено наблюдательной астрофизикой. Энергия взрывов дозвездного вещества, в галактических объектах достигающая 1035 эрг, а в ядрах галактик — 1062 эрг, остается необъяснимой. Это самые большие взрывы, наблюдаемые в природе. И совершенно непонятно, что же служит взрывателем сверхплотных дозвездных масс. Но, бесспорным является тот факт, что сверхплотные тела являются носителями высочайшей потенциальной энергии.

Делаются серьезные попытки связать инициирование взрывов со сложным нестационарным перераспределением сильных магнитных полей, при которых могут образоваться магнитные пики — области концентрации магнитных силовых линий и областей выделения больших энергий-взрывателей, детонирующих основную массу объекта.

Начиная с 1970-х годов, в связи с обнаружением молекулярных облаков, открылись новые перспективы в звездной космогонии. Астрофизиков чрезвычайно воодушевило открытие нового элемента структуры диска нашей Галактики, молекулярного водородного кольца размером 4—8 килопарсек, тем более, что в этом же кольце, в свою очередь, оказалась высокая концентрация звездных ассоциаций, областей звездообразования, НII-областей, остатков сверхновых, пульсаров, источников синхротронного излучения и γ-излучения. Был слишком велик соблазн мысленно объединить эти многочисленные активные проявления в одну область и создать космогонически завершенную картину звездообразования. Не вдаваясь в подробности, заметим, что «примирение» принципиально противоречивых концепций пока не достигнуто. Разгадка проблемы еще впереди.

Глава двенадцатая

ОРГАНИЗАЦИЯ И КООРДИНАЦИЯ АСТРОНОМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Пуанкаре о перспективах астрономии

Астрономия, как и всякая наука, является неотъемлемой и незаменимой частью интеллектуальной и духовной культуры человечества. Это не просто наука о небесных телах. В ее гипотезах и теориях отражается общее миросозерцание эпохи и народа, в котором они рождаются. Ее существование и развитие являются индикаторами уровня культуры государств и народов, развития человеческого интеллекта.

Крупнейший французский математик, физик, астроном и философ Анри Пуанкаре много и оригинально рассуждал о судьбах астрономии и перспективах ее развития. В частности, он советовал «...не рассказывать правительствам и парламентам, которые считают астрономию одной из самых дорогих наук, о прикладной стороне астрономии. Рассказывая о навигационных звездах, термоядерной энергии Солнца, о мощных катастрофических процессах во Вселенной, о поисках новых механизмов и форм энергообразования и т. д., мы обращаем их внимание на менее важную сторону вопроса. Хотя им хорошо известно, что законы физики выводились и проверялись на астрономических явлениях, от этого мало что меняется. Астрономия, прежде всего, полезна потому, что она возвышает нас над нами самими, она полезна и величественна, она полезна потому, что она прекрасна — вот что нужно говорить. Именно она являет нам, как ничтожен человек телом, и как он велик духом...».

Именно такое рассуждение и причисляет астрономию к человеческой культуре.

Основные координирующие организации астрономов

Астрономия — наука обширная и разносторонняя, и действительно требует колоссальных финансовых затрат и труда специалистов во многих областях науки и техники. Понятия «наука» и «техника» настолько переплелись, что их разделение приводит к большим недоразумениям и становится тормозом на пути развития как науки, так и техники. И наоборот, чем глубже взаимопроникновение науки, техники и конструкторской мысли, тем более очевидным становится процесс совершенствования этих дисциплин. Наука становится менее схоластичной, техника прибегает к точному математическому описанию поведения конструкций и аппаратуры, а конструирование перестает ограничиваться только вопросами удачных компоновок деталей и узлов конструкции и проходит через процесс надежных расчетов и исследований.

Количество астрономов и других специалистов, работающих на астрономию, с годами увеличивается. Для правильного распределения и координации человеческих сил и материальных средств, направляемых на оптимальное развитие астрономии, государствам требуются «Советы» и «Союзы» самих астрономов и регулирующие организации.

Первой такой организацией в России, содействовавшей развитию наук, стало «Общество испытателей природы», учрежденное Александром I при Московском императорском университете в 1805 году. С 1888 по 1890 год президентом общества был замечательный астрофизик Ф. А. Бредихин.

Первым органом, объединившим астрономов России, было «Русское астрономическое общество», созданное в 1890 году. Одним из главных организаторов этого общества и его председателем с 1893 по 1905 год был С. П. Глазенап.

В 1936 году был создан единый орган для координации работ по астрономии в СССР — Астрономический совет Академии наук, и В. А. Амбарцумян стал одним из первых вице-президентов. Астросовет старался, чтобы астрономические обсерватории страны вели оригинальные исследования, не повторяли работы других обсерваторий и одновременно концентрировали усилия на важнейших направлениях астрономии. В разное время его председателями были академики Ф. Г. Фесенков, А. А. Михайлов, член-корреспондент Э. Р. Мустель1, академик А. А. Боярчук2. В

1 Мустель |Эвальд Рудольфович (1911—1988) — российский советский астроном, лауреат Сталинской премии, член-корреспондент АН СССР.

Труды по теории лучистого равновесия звездных атмосфер, изучению звездных атмосфер, вспышек новых и сверхновых звезд и др.

2 Боярчук Александр Алексеевич (род. 1931) — советский и российский физик, академик РАН. Труды по физике звезд.