Диалоги (июль 2003 г.) - Гордон Александр - Страница 22

В.С. И не только в нашей Галактике.

А.Р. Да, их очень много и в других галактиках. В ближайших галактиках – Магеллановых Облаках – их уже обнаружено несколько тысяч. В Туманности Андромеды их около сотни тысяч. Есть они и в самых далёких галактиках. Раз мы знаем их светимость, то можем по их видимому блеску оценивать расстояние до других галактик. В этом, собственно говоря, и состоит суть построения той последовательности, которую называют шкалой расстояний.

В.С. В общем, один метод цепляется за другой, и продолжается эта «лестница расстояний» до края Вселенной.

А.Р. Сначала расстояние от Земли до Солнца, затем – до ближайших звёзд, потом – расстояния до рассеянных звёздных скоплений, затем – цефеиды и другие галактики.

В.С. Но на каждой ступеньке мы имеем ошибки, которые накапливаются. И в конце концов получается, к сожалению, что масштабы Вселенной известны не так уж хорошо.

А.Р. И ещё я хочу сказать о том, почему, собственно говоря, проблема шкалы расстояний очень важна. Существует два подхода к шкале расстояний или две шкалы расстояний – короткая и длинная. Я являюсь приверженцем короткой шкалы расстояний, Владимир Георгиевич – длинной. Различаются они примерно на 20 процентов. То есть все расстояния надо либо уменьшить, либо увеличить, соответственно, максимум на 20 процентов.

В.С. Моя Галактика на 20 процентов больше.

А.Р. А моя меньше.

А.Г. А моя?

А.Р. Казалось бы, ну что тут особенного? Надо как-то прийти к соглашению. Истина где-то рядом. Но дело в том, что в последнее время всё больше и больше наблюдательных фактов говорит о том, что шкала расстояний скорее короткая. А это приводит к очень серьёзным противоречиям, на которые нельзя закрывать глаза. И эти противоречия возникают совершенно неожиданно, во-первых, в космологии, во-вторых, в теории звёздной эволюции. Я могу кратко объяснить, в чём тут суть, причём тут космология и звёздная эволюция, хотя мы говорим всего лишь о методах измерения расстояний во Вселенной. Оказывается, очень даже причём. Дело в том, что один из фундаментальных параметров космологии – это постоянная Хаббла, которая характеризует скорость расширения Вселенной. Через значение постоянной Хаббла выражается возраст Вселенной. Если мы берём короткую шкалу расстояний, то постоянная Хаббла будет большой, а возраст Вселенной при этом оказывается сравнительно маленьким, порядка 10–12 миллиардов лет.

В.С. Раз шкала расстояний короткая, то и масштабы Вселенной становятся меньше, и ей меньше времени требуется для расширения.

А.Р. Итак, с одной стороны – космология. А с другой – звёздная эволюция. Если шкала расстояний короткая, то все звёзды немного ближе к нам, чем считалось ранее, а значит, их светимость не так велика, как мы думали. А это означает, что возраст звёзд, который вычисляется по теории их эволюции и опирается на их светимость, оказывается больше, чем казалось. Так короткая шкала расстояний приводит нас к тому, что возраст самых старых звёзд, населяющих шаровые скопления (о них мы ещё расскажем), оказывается больше возраста Вселенной. Это, конечно, совершенно недопустимая ситуация.

А.Г. Недопустимая в той модели Вселенной, которую мы имеем сегодня?

В.С. В любой модели Вселенной. Не могут объекты, населяющие Вселенную, быть старше её самой.

А.Г. Если они не являются источником возникновения Вселенной.

В.С. Это уже философский вопрос. А у нас простой подход: Вселенная была изначально, и в ней рождались объекты. Это нормально.

А.Р. По этой причине, наверное, большинство астрономов долгие годы придерживалось, вольно или невольно, длинной шкалы расстояний, в которой такой проблемы не существует. Но наблюдательные факты – штука упрямая, и надо как-то их объяснить. И вот решение или, по крайней мере, намёк на решение пришёл совсем недавно, в конце 1998-го года, когда стали известными новые свойства космического вакуума, или квинтэссенции. Оказалось, что наша Вселенная расширяется с ускорением. Следовательно, постоянная Хаббла сейчас, в наше время, в нашу эпоху, больше, чем была в прошлом. А среднее значение постоянной Хаббла, соответственно, меньше, чем сейчас. А это значит, что возраст Вселенной следует увеличить. Тогда противоречие между большим возрастом шаровых скоплений и малым возрастом Вселенной снимается. И сейчас, я думаю, это противоречие уже не будет играть такой роли. Похоже, что мы идём потихонечку к…

В.С. …благополучному его разрешению.

А.Г. Но всё равно получается, что шаровые скопления – одни из самых древних, если не самые древние образования во Вселенной.

В.С. И одни из самых интересных.

А.Г. Так вот, давайте о них. Что это?

В.С. Это, действительно, изумительные объекты, к которым я лично всю жизнь отношусь с большим интересом. Но начать, наверное, надо с того, что звёзды вообще не любят одиночества. Если мы посмотрим на звёздное небо, то первое впечатление будет о звёздах как об одиночных объектах. Они разбросаны совершенно хаотично и никогда не группируются в системы. Ну, разве что кто-то заметит Стожары, они же Плеяды, на звёздном небе и скажет, что это небольшая кучка звёзд, и при этом окажется прав. Это действительно физически связанный объект, где наш глаз различает 5–7 звёзд, в зависимости от качества зрения и качества неба. А на самом деле телескоп в этой небольшой кучке различает около 300, а самый хороший телескоп – даже 500 звёзд. Но и те звёзды, которые кажутся нам одиночными, в действительности, как правило, живут коллективом. Скажем, половина всех звёзд при детальном изучении в телескоп оказываются двойными. Это очень стабильные системы. И они могут, в принципе, жить вечно. Законы механики позволяют им без всяких проблем обращаться вокруг общего центра масс.

Но кроме двойных есть и тройные, четырехкратные, пятикратные звёзды. Правда, частота их встречаемости при этом всё меньше и меньше. Когда мы переходим от двойных звёзд к тройным, то тройных оказывается примерно в 4 раза меньше. Когда переходим к четырехкратным системам, то обнаруживаем, что их примерно вчетверо меньше, чем тройных. И так распространённость всё более сложных систем быстро падает. Казалось бы, очень сложных звёздных систем вообще не должно быть в нашей Галактике. И законы механики нам на это намекают. Дело в том, что даже 3 звезды не могут стабильно обращаться вокруг общего центра масс. Социологи и психологи могут искать тут какие-то аналогии с человеческими коллективами. Но мы рассуждаем только на языке механики. А он гласит, что третье тело возмущает движение каждого из двух оставшихся и, как правило, приводит к распаду тройной системы. При этом третье тело обычно выбрасывается из системы, а две оставшиеся звезды стабильно обращаются долгое время рядом друг с другом. Четыре звезды – ещё более ненадёжный коллектив, и он распадается ещё быстрее. Поэтому ожидать сложных систем, казалось бы, нет причин. Но когда мы переходим к системам из 100, 200, 1000 звёзд, то в них ситуация в смысле механического взаимодействия меняется кардинальным образом. Каждая отдельная звезда уже почти не чувствует влияния своих ближайших соседей; она чувствует общее поле тяготения, на фоне которого влияние соседей сглаживается. Поэтому в большом коллективе звезда вновь, как и в двойной системе, начинает двигаться достаточно равномерно. Такие коллективы из сотен тысяч звёзд мы довольно часто встречаем в Галактике. Ещё более интересны чрезвычайно редкие коллективы из миллионов звёзд. Их называют «шаровыми звёздными скоплениями». Называют так просто за их форму: очень правильную шарообразную форму с сильной концентрацией звёзд к центру.

А.Р. И всё-таки, миллион звёзд – это, скорее, исключение.

В.С. Да, это исключение. В нашей Галактике всего одно-два таких скопления. В типичном шаровом скоплении десятки и сотни тысяч звёзд. Но всё же есть скопления и с тремя миллионами звёзд, например, Омега Центавра. Поэтому небольшим преувеличением будет считать их населёнными миллионом звёзд. Иногда хочется представить себе, как житель планеты, обращающейся вокруг одного из этих светил, населяющих шаровое скопление, чувствует себя в таком звёздном окружении. Москвичи и жители других крупных городов знают, что у нас на ночном безлунном небе видны примерно две-три сотни звёзд. Если мы уедем за город, то увидим несколько тысяч звёзд. В самых лучших, идеальных условиях, – на берегу моря или в степи, где абсолютно чёрное бархатное глубокое небо, – наш глаз различает около трех тысяч звёзд, и при этом небо кажется нам усыпанным звёздами. Теперь представьте себе жизнь на планете в центре шарового скопления. Каждая из миллиона звёзд, населяющих это скопление, видна на небосводе вашей планеты; ваш глаз одновременно видит, по крайней мере, сотни тысяч или даже полмиллиона звёзд. Конечно, это фантастическое зрелище, которое, наверное, стимулирует работу не только тамошних поэтов и философов, но и астрономов.