Анатолий Томилин - Занимательно о космологии
И наконец, последний удар гипотезе столкновения галактик был нанесен в 1960 году. Астрономы Мэтьюз и Шмидт из Калифорнийского технологического института отождествляли большинство источников радиоизлучения с одиночными галактиками. К этому времени и относится начало работ на английской обсерватории Джорделя Бэнк по программе измерений угловых размеров небесных радиоисточников. Англичане исследовали добрых три сотни радиообъектов. Радиотелескоп с высокой разрешающей способностью позволил выяснить, что существуют источники чрезвычайно малых угловых размеров, до одной секунды дуги и даже еще меньше.
Это открытие возвращало к похороненной идее «радиозвезд», и до конца 1962 года так и считали, что открыты не что иное, как звездоподобные объекты, населяющие нашу Галактику. Но вот один из странных звездоподобных объектов, зарегистрированных в третьем кембриджском каталоге как ЗС48, показал удивительный, ни на что не похожий спектр. Ни одна линия его не совпадала с твердо установленными положениями линий атомных спектров. Мало того, его световое излучение оказалось переменным. Последнее обстоятельство окончательно указывало на то, что объект ЗС48 должен быть небольшим, компактным, короче, он должен быть типа звезды. Это, пожалуй, нуждается в объяснении.
Когда мы для звездоподобных объектов применяем эпитеты «большой» или «небольшой, компактный», то понимать их следует в звездном масштабе. «Большой» — значит от края объекта и до края свет путешествует годы… А как вы думаете, может такой гигант столь согласованно подмигивать? Пожалуй, нет! Представить себе механизм, заставляющий объект протяженностью во много световых лет одновременно менять яркость, это означало бы отказаться от принципа, согласно которому скорость света максимальна; тогда нужно допустить «мгновенное распространение сигналов». А это уж слишком явный шаг назад.
Нет, нет, единственное разумное объяснение заключалось в признании компактности вновь открытых небесных объектов. Ну, а почему они так светятся?
И. С. Шкловский предположил, что наблюдается одновременная вспышка нескольких сверхновых звезд, сопровождающаяся мощным радиоизлучением. Бербидж выдвинул гипотезу о наличии цепной реакции взрывов многих звезд. Фаулер и Хойл, по словам последнего, «пришли к мысли собрать все звезды вместе в одно сверхтело, по массе превышающее Солнце в миллионы раз». Но решиться на такое предположение было довольно трудно, потому что среди астрономов существовало твердое убеждение, что звезд с массой больше 50 масс Солнца существовать не может. Сверхзвезда Хойла и Фаулера должна была светить ярче целой галактики. Между тем ЗС48 представлял собой крошечную искорку, еле различимую в большой телескоп.
Чрезвычайно интересный путь исследования «непонятных» небесных радиообъектов выбрали австралийцы. В их распоряжении был хороший 70-метровый параболический радиотелескоп, расположенный вблизи Сиднея. Чтобы еще повысить его «зоркость», они решили воспользоваться Луной в качестве естественного экрана, закрывающего радиоисточники. Так как положение Луны в любой момент времени точно известно, то можно столь же точно указать момент экранирования и появления источников. Конечно, для этого высокой чувствительности приемник нужно было постараться оградить от любых возможных радиопомех местного происхождения.
Австралийские наблюдатели выбрали источник ЗС273. И вот как Ф. Хойл описывает этот эксперимент. «При наблюдениях они предприняли невероятные меры предосторожности… С телескопа было снято несколько тонн металла, чтобы сделать возможным наблюдения при меньших углах возвышения, чем обычный рабочий диапазон. За несколько часов до момента покрытия источника Луной все местные широковещательные радиостанции повторяли призыв: никто не должен включать радиопередатчиков во время наблюдений. Все дороги, проходящие вблизи телескопа, были перекрыты и патрулировались, чтобы быть уверенными, что по соседству нет движущихся автомобилей. И последний штрих: после наблюдений Хазард и Болтон отвезли два дубликата записей в Сидней на отдельных самолетах».
Сложный эксперимент увенчался успехом: ЗС273 оказался двойным источником, с двумя очень маленькими компонентами, удаленными друг от друга примерно на 20 угловых секунд. Столь точное положение источника позволило американскому астроному М. Шмидту на обсерватории Маунт Вилсон отождествить радиоисточник с едва заметным оптическим следом. Получалось, что радиоволны излучала звезда?..
Квазары, или что делает практика с теорией
После отождествления непонятного радиоисточника с оптической звездой предстояло получить его спектр.
Получение спектров слабых объектов — невероятно долгая и утомительная работа. Она требует от исследователя терпения, аккуратности и внимания.
Маартену Шмидту повезло. Четыре линии спектра из шести, несомненно, принадлежали либо водороду, либо атомам другого элемента, «ободранным» до последнего электрона. Но они находились совсем не на тех местах, где положено, и, как предполагает Шмидт, смещены к красному концу спектра на 16 процентов.
И сразу все четыре линии совпали с линиями излучения водорода.
Казалось бы, можно торжествовать победу. Но не тут-то было!.. Если допустить, что обнаруженное красное смещение спектра имеет космологический характер, то объект ЗС273 должен находиться на расстоянии примерно двух с половиной миллиардов световых лет и улетать от нас со скоростью порядка 45 тысяч километров в секунду! Если из такой невероятной дали он все-таки виден нам, то он вообще не звезда! Чтобы светить на таком расстоянии, он должен быть ярче целой галактики!
Можно, правда, предположить, что красное смещение спектра вызвано воздействием мощного поля тяготения на проносящиеся в нем кванты (фотоны). Тогда загадочный объект может быть расположен недалеко от нас и представлять собой ком плотной раскаленной материи. Однако вид спектра объекта характерен для облака раскаленного газа, а не для плотного тела.
Астрономы кинулись к фототекам. На крупных обсерваториях в специальных помещениях хранятся тысячи и тысячи пластинок, полученные за много лет. Оказалось, что странный объект фотографировался множество раз. В фототеке гарвардского «небесного патруля» обнаружились снимки, сделанные еще в конце прошлого столетия. На них уже были видны объекты, привлекшие внимание. Но до самого последнего времени они считались просто слабыми звездами, принадлежащими нашей Галактике; звездами, единственная особенность которых, как считалось, заключалась в том, что они испускали слишком много ультрафиолетовых лучей. Потому их и называли голубыми звездами.
Пользуясь старыми негативами, наблюдатели выяснили, что блеск ЗС273 за несколько лет изменился примерно на 50 процентов. Это означало, что звездоподобный объект по размерам не мог быть особенно большим. Иначе он бы не мог «подмигивать» с таким коротким периодом. Стало быть, это не галактика, это не облако, это… вообще неизвестно что такое. Квазизвезды — как будто звезды, — стали их называть наблюдатели; затем соединили первый и последний слоги первого слова английского названия «quasistellar object»; получилось привившееся сегодня название — «квазар».
Вслед за объектом ЗС273 были исследованы и другие квазары. К сегодняшнему дню получены спектры более сотни этих удивительных объектов, вопрос о природе которых еще далеко не решен. Астрономы ухитрились получить спектр такого удаленного квазара, линии излучения которого оказались сдвинутыми на 288 процентов к красному концу спектра. Двести восемьдесят восемь процентов означают, что принимаемая длина волны почти в четыре раза больше истинной. Расстояния до таких квазаров, если считать вселенную построенной в виде модели Фридмана, должно быть около восьми миллиардов световых лет.
В 1965 году видный астрофизик Дж. Гринстейн писал: «В качестве конкретной модели (заведомо не объясняющей вариации блеска) можно представить себе квазар как возбужденное газовое облако диаметром 600 световых лет с массой 109 солнечных масс. В настоящее время кажется весьма вероятным, что источником энергии сверхзвезды могут быть грандиозные взрывы, высвобождающие либо ядерную, либо гравитационную энергию».
Поистине прав физик У. Корлисс, когда говорит: «Время от времени госпожа Природа подкрадывается к ученым и дает им хорошего пинка… С тех пор как квазары в начале 1960-х годов появились на астрономической сцене, с лиц астрономов и космологов не сходит выражение недоумения. Никто не знает, что такое квазары…»
Впрочем, квазары не ограничились безобидной ролью новой разновидности небесных объектов с неизвестной родословной. Они претендовали на большее.
