Сокровища звездного неба
Шрифт:
Представим себе теперь, что, сохраняя массу М,звезда катастрофически сжимается. Тогда ускорение на поверхности звезды a стремительно растет, а вместе с ним растет и вторая космическая скорость U II. Теоретически говоря, может наступить момент, когда U IIстанет равной скорости света с(300 000 км/с). Как показывают расчеты, это наступит тогда, когда радиус сжимающегося тела (звезды) станет равным его так называемому гравитационному радиусу r g= 2fM/ c 2. Для Солнца r g= 3
Продолжая сжиматься далее, звезда, как говорят, уйдет под свой гравитационный радиус, т. е. ее радиус станет меньше r g.Для описания дальнейших событий классическая нерелятивистская физика не годится. Теория же относительности приводит к выводам столь же достоверным, сколь и парадоксальным. Главные из них заключаются в следующем.
Как известно, с точки зрения теории относительности не существует какого-то единого для всех точек Вселенной одинакового «мирового» времени. В каждой системе координат время течет по-своему. Если представить себе наблюдателя, находящегося на поверхности спадающейся, «коллапсирующей» звезды, то сжатие ее почти в «точку» произойдет за какие-нибудь несколько секунд. Но так события будут развиваться лишь в его, как говорят, «сопутствующей» системе координат. Внешний же, скажем, земной, наблюдатель увидит совсем иное.
Для него коллапс звезды будет происходить сначала быстро, а затем все медленнее и медленнее, асимптотически приближаясь к тому роковому моменту, когда радиус звезды станет равным r g. Собственно, этого момента воображаемый земной наблюдатель никогда не увидит, так как от начала коллапса до достижения гравитационного радиуса должна по его часам пройти вечность!
Спавшаяся внутрь себя массивная взорвавшаяся звезда превращается в черную дыру, или коллапсар. Когда она «уйдет под гравитационный радиус», ее излучение до нас дойти не сможет: ведь тогда U IIстановится больше с, а сверхсветовых скоростей по теории относительности не существует. Единственно, чем черная дыра сможет проявить себя,— это своим гравитационным (или электростатическим) полем. Если при этом вблизи нее находится газовое вращающееся облако и его частицы падают на черную дыру, как бы засасываясь ею, то такое облако (так показывают расчеты) приобретает форму диска и начинает достаточно мощно излучать в рентгеновском диапазоне волн.
Отсюда следует, что по крайней мере некоторые из космических рентгеновских источников излучения могут быть газовыми облаками, испытывающими аккрецию («падение») на рядом расположенную черную дыру. Кстати сказать, температура газового диска, засасываемого черной дырой, очень высока — порядка нескольких десятков миллионов кельвинов.
Кроме массы (а следовательно, и собственного гравитационного поля), черная дыра должна сохранить электрический заряд и вращательный момент сжавшейся звезды (если, конечно, она этими качествами обладала). Для случая электрически заряженной кол-лапсирующей массы произведены расчеты, приводящие к совершенно фантастическим выводам. Оказывается, в этом случае ушедшая под гравитационный радиус звезда сжимается не до нуля, а до некоторого предела, немного меньшего r g, а затем снова начинает расширяться, но... в другой Вселенной! Сторонники такой теоретической схемы полагают, что, кроме «нашей» Вселенной, есть множество других пространств, отделенных друг от друга бесконечно большими промежутками времени. Исчезнув из нашей Вселенной навсегда, сжавшаяся до предела электрически заряженная звезда может появиться в пространстве другой Вселенной как «белая дыра», т. е. как необычный расширяющийся объект.
Все эти новые идеи трудно усваиваются при первом и беглом знакомстве. Поэтому я рекомендую тем, кто ими заинтересовался, прочитать интересную книгу: Шкловский И.С. Звезды: Их рождение, жизнь и смерть.— М.: Наука, 1984, а также выступления Н.С.Кардашева на дискуссии о внеземных цивилизациях в Бюракане (Сборник "Проблема СЕТI").— М.: Мир, 1975, с. 166-173).
В
Таким образом, в отличие от созвездий, представляющих собой видимые на небе группировки на самом деле весьма далеких друг от друга звезд, звездные скопления являются физически связанными взаимным тяготением объединениями звезд.
Звездные скопления, не имеющие правильных очертаний, называют рассеянными звездными скоплениями.Составляющие их десятки или сотни звезд беспорядочно разбросаны на небольшом участке неба. Именно к такому типу звездных скоплений относятся Плеяды.
Иной внешний вид имеют шаровые звездные скопления.Они содержат сотни тысяч звезд. К центру шарового звездного скопления количество звезд увеличивается настолько, что они сливаются в сплошное сияние.
По своим действительным размерам шаровые звездные скопления во много раз превосходят рассеянные звездные скопления. Диаметры многих шаровых звездных скоплений измеряются двумя-тремя сотнями световых лет, тогда как средние поперечники рассеянных звездных скоплений составляют всего лишь один-два десятка световых лет.
В настоящее время открыто и изучено более 1200 рассеянных и более 130 шаровых звездных скоплений. И те и другие звездные скопления перемещаются в пространстве как единое целое.
Пространство между звездами не абсолютно пусто. Оно заполнено чрезвычайно разреженными облаками пыли и газа, образующими, по терминологии астрономов, межзвездную диффузную материю.
Огромные межзвездные облака из светящихся разреженных газов и пыли получили название светлых диффузных туманностей.Их типичным представителем является яркая туманность в созвездии Ориона, хорошо видимая даже в бинокль. Газы, ее образующие, светятся холодным светом, переизлучая свет соседних горячих звезд. Таким образом, свечение газовых туманностейесть люминесценция, проявление которой наблюдается и в кометах.
В состав светлых диффузных газовых туманностей входят главным образом водород, кислород, гелий и азот. Поперечники туманностей измеряются десятками, а иногда и сотнями световых лет. Подобно кометам — и даже с еще большим правом — межзвездные газовые туманности могут быть названы «видимым ничто», так как плотность их вещества в миллиарды раз меньше плотности комнатного воздуха. Такая высокая степень разреженности для земной техники пока недостижима.
В межзвездном пространстве наблюдаются также диффузные пылевые туманности.Эти облака состоят из мельчайших твердых пылинок, средний поперечник которых близок к 0.1 микрометра. Если вблизи пылевой туманности окажется какая-нибудь яркая звезда, ее свет рассеивается туманностью и пылевая туманность становится непосредственно наблюдаемой. Во многих случаях пылевые туманности относятся к числу темных туманностей.В этом случае они наблюдаются как черные зияющие «провалы» на фоне Млечного Пути.
Между газовыми и пылевыми туманностями, как светлыми, так и темными, нет непроходимой грани. Часто они наблюдаются совместно, как газопылевые туманности. Возможно, что в некоторых случаях свечение туманностей вызывается взаимопроникновением (то есть столкновением) двух или нескольких облаков.
Туманности являются, по-видимому, лишь уплотнениями в той непрерывной крайне разреженной межзвездной диффузной материи, которая получила название межзвездного газа.Эта среда обнаруживает себя лишь при наблюдениях спектров далеких звезд, вызывая в них дополнительные линии поглощения. Тончайшая межзвездная газовая «вуаль» по своей плотности (10 – 30г/см 3) в сотни раз уступает самым разреженным из газовых туманностей. Она состоит из атомов водорода, кальция и некоторых других элементов.