WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 8 |

М.: Эдиториал УРСС. 2001 (Фрагмент)

Сурдин В.Г.

Рождение звезд Ранние представления о звездах Астрономы всегда считали звезды главным населением Вселенной. И хотя внегалактические исследования последних десятилетий убедили нас в существовании гораздо больших масс невидимого и очевидно незвездного вещества, тем не менее именно звезды и их системы остаются важнейшим предметом астрономических исследований, поскольку играют наиболее динамичную роль на современной космической сцене.

И пусть космологи говорят, что «непосредственно наблюдаемые в телескопы великолепные узоры гигантских галактических миров – это лишь жалкая малая видимая часть истинной невидимой структуры мира» (Новиков 1990). Даже страшно представить себе, как была бы бедна Вселенная без звезд – холодная, химически примитивная, лишенная жизни. Эволюция звезд, их рождение, жизнь и смерть – это великая драма современной Вселенной. Когдато в прошлом звезд не было. В далеком будущем они, повидимому, полностью исчезнут. Но сейчас именно звезды определяют лицо нашего мира. Проникнуть в загадку их рождения – проблема достойная того, чтобы посвятить ей жизнь.

Древние о природе звезд Несмотря на кажущуюся неизменность звездного неба, древние люди задумывались о происхождении звезд. Вероятно, повседневный опыт, говорящий о неизменном зарождении и гибели всего сущего, привел их к мысли о дозвездной Вселенной. В халдейской легенде говорится:

В то время, когда в вышине не было того, что называется небом, а внизу того, что зовут землей, существовал только Апсу (океан), отец их, и Тиамат (хаос), праматерь. Не различались ни день, ни ночь... Царила тьма, покрытая тьмой (Аррениус 1911). Подобные взгляды можно найти в легендах и мифах многих народов. Мысль о дозвездной эволюции мира есть не что иное, как первая наивная идея о происхождении звезд.

Древнегреческие философы догадывались о единстве природы звезд и Солнца и об их физическом состоянии. Так, Анаксагор (V в. до н.э.) считал, что «Солнце – раскаленная металлическая глыба или камень... во много раз больше Пелопоннеса» (Рожанский, 1972). В этом высказывании по крайней мере два качества Солнца – большой размер и высокая температура – подмечены верно.

Аристотель (IV в. до н.э.) в трактате «О небе» считал звезды шарообразными, хотя давал этому чисто умозрительное обоснование. Вопроса о происхождении звезд он не ставил. Но уже Цицерон (I в. до н.э.) не сомневался, что Солнце – большая и близкая звезда и что все звезды рождаются из тончайшего огненного эфира, заполняющего Вселенную. Развития эти взгляды не получили, поскольку победившее христианство канонизировало довольно примитивный взгляд на происхождение звезд: «И сказал Бог: да будут светила на тверди небесной для освещения земли...» В течение полутора тысячелетий ни в Европе, ни на Востоке, куда надолго перемещался центр научной мысли, не возникло новых идей о природе звезд. Для этого нужны были новые наблюдательные данные.

Рождение науки о звездах В эпоху великих географических открытий резко усиливается интерес к практической, мореходной астрономии. Выделяются средства на строительство обсерваторий, ведутся систематические наблюдения и, как результат, делаются фундаментальные открытия, не имеющие отношения к навигации.

В 1572 г. Тихо Браге отмечает появление на небе новой звезды; в 1604 г. аналогичное открытие делают И.Кеплер, Г. Галилей и Д.Фабрициус. И хотя в действительности эти события не были связаны с рождением звезд, а, напротив, означали их гибель, именно эти наблюдения впервые показали, что мир «неподвижных» звезд также подвержен эволюции.

Тихо считал, что отрытая им звезда сконденсировалась из разреженного вещества Млечного Пути. Это была смелая идея. Даже 40 лет спустя Кеплер (1982) не соглашался с ним, он писал: «В будущем они [ученые – В.С.] воздержатся от того, чтобы вместе с Браге рассматривать кометы и новые звезды как порождение Млечного Пути, если только они не желают говорить нелепости о гибели совершенных и вечных небесных тел».

Но открывший звездную природу Млечного Пути Галилей высказывался в «Диалогах» более смело: он считал «звезды не чем иным, как только более плотными частями небес, а если это так, то плотность звезд должна почти бесконечно превосходить плотность остального небесного пространства; это очевидно из того, что небо в высшей степени прозрачно, а звезды в высшей степени непрозрачны» (Галилей, 1948, с. 13). И далее: «Если существуют такие противоположности [плотности – В.С.] среди небесных тел, то они также необходимо должны быть возникающими и уничтожаемыми» (там же, с. 48).



С изобретением телескопа было открыто межзвездное вещество. В 1612 г. Н.Пейреск (15801637) впервые упомянул о «Большой туманности Ориона», а С.Мариус (15701624) первым в Европе описал Туманность Андромеды. Следующие три века спиральные туманности считались сравнительно близкими образованиями, связанными с формированием звезд и планет.

Совершенствовался телескоп – обнаруживались новые туманности: в списке Э.Галлея (1714 г.) их 6, у В.Дерхэма (1733 г.) уже 16, Н.Лакайль (1755 г.) отметил 42 объекта, в каталоге Ш.Мессье и П.Мешена (1783 г.) описано 103 туманности, а в списках В.Гершеля (1818 г.) уже 2500 объектов незвездного вида. Наконец, в «Новом общем каталоге туманностей и скоплений» Дж.Дрейера (1888 г.) значится 7840 незвездных объектов, среди которых многие действительно связаны с рождением звезд. Для освоения этого огромного эмпирического материала требовалась теория.

И космогоническая мысль не стояла на месте: еще не был собран наблюдательный материал, достаточный для классификации и теоретического обобщения, а первые сценарии формирования звезд уже начали появляться. Рене Декарт (15961650) сформулировал свою космогоническую идею, в которой главную роль играет вихревое движение эфира, захватывающее и сжимающее вещество будущих звезд и планет. Вихревое движение играло в космогонии Декарта ту же роль, которую в более поздних теориях стала играть сила всемирного тяготения. Христиан Гюйгенс (16291695), разделяя мнение Декарта, иллюстрирует природу тяготения опытом с вращающейся жидкостью, в которой взвешены частицы. Этот опыт мы наблюдаем каждый раз, помешивая чай в стакане: отброшенные сначала к стенкам сосуда чаинки по окончании помешивания устремляются к центру.

Несмотря на красивую модель, вихревая концепция тяготения не смогла правильно описать движение небесных тел. Во второй половине XVII в. трудами Джованни Борелли (16081679), Х.Гюйгенса, Роберта Гука (16351703) и Исаака Ньютона (16431727) было открыто всемирное тяготение.

Тяготение и гипотеза аккумуляции звезд Хотя идея о конденсации разреженного космического вещества в звезды, как мы видели, высказывалась не раз, начиная с античных философов и вплоть до вихревой идеи Декарта, научной гипотезой она стала только после открытия И.Ньютоном всемирного тяготения. Через 5 лет после опубликования ньютоновых «Начал» молодой капеллан, будущий глава Тринитиколледжа в Кембридже Ричард Бентли (16621742), готовясь к проповеди в защиту существования Бога, обратился в письме к Великому Физику с вопросом, не может ли сила тяготения быть причиной образования звезд. Ньютон в письме от 10 декабря 1692 г. ответил ему:

Мне кажется, что если бы все вещество нашего Солнца и планет и все вещество Вселенной было бы равномерно рассеяно в небесном пространстве, и если бы каждая частица имела врожденное тяготение ко всем остальным, и если бы, наконец, пространство, в котором рассеяна эта материя, было бы конечным, то вещество в наружной его части благодаря указанному тяготению влеклось бы ко всему веществу внутри и вследствие этого упало бы в середину пространства и образовало бы там одну огромную сферическую массу. Однако, если бы это вещество было равномерно распределено по бесконечному пространству, оно никогда не могло бы объединиться в одну массу, но часть его сгущалась бы тут, а другая там, образуя бесконечное число огромных масс, разбросанных на огромных расстояниях друг от друга по всему этому бесконечному пространству. Именно так могли образоваться и Солнце и неподвижные звезды, если предположить, что вещество было светящимся по своей природе.

Вспомним, что у Ньютона не было сомнения в подобии Солнца и звезд, хотя их физическую природу он представлял весьма туманно: как и Анаксагор, он считал звезды твердыми раскаленными телами, однажды нагретыми (Богом?) и затем излучающими запас тепла. В третьей, незавершенной книге ньютоновой «Оптики» находим несколько вопросов для дальнейшего изучения, которое произведут другие. Обратим внимание на Вопрос 11:





Не являются ли Солнце и неподвижные звезды обширными землями, чрезвычайно нагретыми, причем их жар сохраняется величиною этих тел... испарению в дым их частиц препятствует не только их твердость, но еще большой вес и плотность атмосфер, сжимающих тела очень сильно со всех сторон и конденсирующих пары и выдыхания, подымающиеся из тел?...

Та же тяжесть атмосферы может сгущать пары и испарения, исходящие от тел на Солнце, как только они начинают подниматься, и заставляет их тотчас же падать на Солнце... Тот же вес атмосферы может препятствовать уменьшению солнечного шара, которое осуществляется только излучением света и небольшого количества паров и выдыханий (Ньютон 1927, с.267).

На фоне такого неполного представления о физическом состоянии звезд гипотеза Ньютона об их формировании путем гравитационной аккумуляции вещества выглядит очень сильной. Впрочем, не будем забывать и о роли Ричарда Бентли в этой истории.

Развитие гипотезы аккумуляции К блестящей гипотезе Бентли–Ньютона постепенно добавлялись новые космогонические идеи. ЖанЖак Дорту де Мэран в «Физическом и историческом трактате о северном сиянии» (1733) обратил внимание на солнечную корону: он предположил, что потоки солнечного вещества, вторгаясь в атмосферу Земли, становятся причиной ее свечения. А далее он допустил, что у некоторых звезд эти потоки могут быть значительно сильнее и заключил, что вещество, выбрасываемое такими звездами, могло бы выглядеть как туманные пятна в небесах (Уитни 1975).

А немного позже молодой Иммануил Кант (17241804) разработал концепцию превращения разреженных туманностей в звезды и планеты, изложив ее анонимно в «Общей естественной истории и теории неба» (1755). В те же годы появились «Теория Вселенной» (1750) Томаса Райта (17111786) и «Космологические письма об устройстве Вселенной» (1761) Иоганна Ламберта (17281777). В них высказывались правильные догадки о форме и движении Млечного Пути, о звездной природе эллиптических туманностей, а также предсказывалось существование физических двойных звезд и систем, состоящих из галактик.

Неоценим вклад в наблюдательную космогонию Вильяма Гершеля (17381822), создавшего крупнейшие для своего времени телескопы и обнаружившего множество новых объектов: планету, спутники, двойные и кратные звезды, звездные скопления, туманности. Разнообразные наблюдаемые формы туманностей Гершель стремился свести в единую эволюционную цепь на основе теории тяготения. Ему казалось, что разные туманности демонстрируют последовательные стадии сгущения разреженного межзвездного вещества в звезды, и что заметны даже эволюционные изменения отдельных туманностей (например, в Орионе), которые за многолетний период наблюдений якобы поменяли форму. Разумеется, это были лишь кажущиеся изменения. Но, несмотря на наивность теоретических обобщений, Гершель заложил фундамент наблюдательной космогонии.

Большое космогоническое заблуждение Любопытно, что даже в конце XIX в., когда первые опыты по астрофотографии привели к открытию множества новых туманностей, а спектроскопия доказала газообразное состояние большинства из них, в своих космогонических выводах астрономы не продвинулись далее Гершеля. Как и прежде, они выстраивали туманности в морфологические последовательности: от бесформенных, аморфных до круглых, концентрированных, которые, имели в своем центре «сгустившуюся новорожденную звезду». Именно с такой точки зрения рассматривались планетарные туманности и спиральные галактики.

К примеру, в ночь с 20 на 21 августа 1885 г. в центре Туманности Андромеды появилась яркая оранжевая точка, которая была воспринята как возгорание новорожденной звезды. Известно даже, что Э.Хартвиг из обсерватории Дерптского университета (ныне г. Тарту, Эстония), первым обнаруживший эту вспышку, воскликнул: В этой туманности уже есть центральное солнце!.. У исследователей переменных звезд объект получил обозначение S And. Значительно позже стало известно, что это была вспышка сверхновой.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 8 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.