Рудольф Киппенхан - Рудольф Киппенхан 100 миллиардов солнц: Рождение, жизнь и смерть звезд
Спустя некоторое время после своего открытия Гартвиг покинул Дерпт и занялся другими делами. Незадолго до этого в Бамберге умер богатый горожанин, которого звали Карл Ремайз. Он завещал городу 400 тысяч марок золотом. На эти деньги следовало, по завещанию, построить и содержать астрономическую обсерваторию. Гартвиг взял на себя эту задачу и затем руководил обсерваторией в Бамберге вплоть до 20-х годов нашего века.[18]
Я надеюсь, читатель простит мне еще одно историческое отступление. В 1954 г. руководителем Бамбергской обсерватории стал Вольфганг Штромайер. Я был его ассистентом. Мы занялись тогда разборкой старой корреспонденции института. Нам в руки попали два письма, полученные Гартвигом. Оба написаны во время первой мировой войны. Одно из них от молодого солдата, который и раньше переписывался с Гартвигом. Это было отчаянное письмо, написанное молодым человеком в лазарете, куда он попал после ранения. Молодой солдат в результате ранения наполовину ослеп и боялся полностью потерять зрение, а до войны его единственной мечтой было стать астрономом. Это письмо написал Ханс Кинле (1895–1975), который впоследствии руководил гёттингенской лабораторией. Многие его ученики стали известными астрономами: среди них были Людвиг Бирман, Отто Хекман, Мартин Шварцшильд и Хайнрих Зидентопф.
Второе письмо было от молодого человека из города Зоннеберг в Тюрингии, который тоже хотел стать астрономом, но отец забрал его против воли из школы. Он вынужден был изучать торговое дело, чтобы унаследовать отцовскую фабрику. Но во время войны предприятие было реквизировано, молодой человек почувствовал себя свободным и просил Гартвига взять его на службу. Он был даже готов некоторое время работать бесплатно, лишь бы ему была предоставлена возможность заниматься астрономией в Бамбергской обсерватории. Гартвиг принял его на работу и оказал поддержку. Позже этот любитель астрономии наверстал упущенное и закончил школу и университет. Это был Гуно Хоффмейстер (1892–1968), который впоследствии основал обсерваторию в Зоннеберге. Это его наблюдение кометы в 1942 г. позволило Бирману открыть солнечный ветер. Среди многих тысяч открытых им звезд две стали настоящей сенсацией. Одна из них-BL Ящерицы — была первой звездой среди целого класса до той поры совершенно неизвестных объектов, которые находятся в пространстве между галактиками, на огромном расстоянии от них. Другая звезда (мы еще вернемся к ней позже) стала одним из излюбленных объектов изучения рентгеновской астрономии. Но когда Гуно Хоффмейстер писал свое письмо Гартвигу, он, конечно же, еще не подозревал о своем будущем.
Вернемся к сверхновой, открытой Гартвигом. Если сверхновая вспыхнула в галактике Андромеды, то, вероятно, такое же событие может произойти и в нашей Галактике. Встречались ли сверхновые среди звезд нашего Млечного Пути? Можно ли найти упоминания об этих событиях в исторических хрониках? Появление сверхновой достаточно трудно отличить от возникновения так называемых новых звезд, о которых еще пойдет речь: если новая звезда вспыхнет очень близко от нас, то она будет светить на небе существенно ярче, чем далекая сверхновая. Теперь мы знаем, что в новое время в нашем Млечном Пути наблюдалось по меньшей мере две Сверхновые. Первую из них обнаружил в 1572 г. знаменитый астроном Тихо Браге в созвездии Кассиопеи. Иоганн Кеплер в 1604 г. описал появление очень яркой звезды в созвездии Змееносца, которая вновь погасла спустя некоторое время.[19] Обе эти звезды были Сверхновыми, сравнимыми по яркости со звездой, обнаруженной Гартвигом в Туманности Андромеды. Сегодня мы знаем, что во время вспышки сверхновой звезда буквально взрывается и выбрасывает в пространство большое количество вещества. Мы нашли в пределах нашего Млечного Пути множество звезд, окруженных газовыми массами, которые разлетаются от центра с высокими скоростями. Можно предположить, что эти звезды в далекие времена взорвались как сверхновые, а теперь мы видим вокруг них остатки газовых облаков, выброшенных во время взрыва. Наиболее известная среди таких звезд находится в созвездии Быка.
Крабовидная туманность и Сверхновая из китайских и японских хроник
В созвездии Тельца наблюдается небольшая туманность, которая в отличие от Туманности Андромеды действительно состоит из диффузного газового вещества, а не из отдельных звезд. Ее называют Крабовидной туманностью (рис. 7.6). Газовые массы, образующие эту туманность, разлетаются друг от друга с большой скоростью. Некоторые из них перемещаются по отношению к другим со скоростью в несколько тысяч километров в секунду. Зная скорость разлета газовой оболочки и ее размеры, можно вычислить, когда произошел взрыв Сверхновой. Оказывается, что это событие должно было произойти около 1000 года нашей эры. Можно ли найти упоминание о яркой звезде в созвездии Тельца около 1000 года? Действительно, в китайских и японских хрониках упоминается яркая звезда, которая в 1054 году вспыхнула на небе в том месте, где теперь находится Крабовидная туманность. Эта звезда была столь яркой, что целых две недели ее можно было видеть на небе и днем. Это была настоящая сверхновая звезда. К сожалению, в европейских исторических источниках это событие не упоминается. Каждый раз, когда ко мне в руки попадает книга по истории, я смотрю, что происходило в 1054 году. Я узнал уже очень много интересного о событиях этого года. Так, например, в этом году умерли люди, о которых я до сих пор совершенно ничего не слышал. Однако нигде нет никаких упоминаний о необычайном небесном явлении. Трудно понять, почему столь впечатляющее появление новой звезды не описано ни в одной из хроник. Может быть, тогда в Европе мало интересовались изменениями на звездном небе, а может быть, просто все две недели стояла плохая погода.[20]
Рис. 7.6. Крабовидная туманность является остатком Сверхновой, наблюдавшейся в 1054 году. Однако свет идет к Земле от Крабовидной туманности очень долго. Поэтому на самом деле взрыв Сверхновой произошел около 4 тысяч лет до н. э., когда еще не возникло государство шумеров в Двуречье. (Авторские права на снимок принадлежат Калифорнийскому технологическому институту и Вашингтонскому институту Карнеги. Воспроизводится с разрешения Хейлской обсерватории.)
При появлении сверхновой, по всей видимости, происходит взрыв всей звезды, и ее вещество или по крайней мере большая его часть разлетается в пространстве. Исчезает ли звезда полностью после взрыва или же от нее что-нибудь остается? Ответ на этот вопрос был получен в 1968 году. Об этом пойдет речь в следующей главе. А пока мы обсудим, что происходит с веществом, выброшенным со звезд в пространство.
Судьба вещества, оказавшегося в межзвездном пространстве
Межзвездное пространство нашей Галактики нельзя считать абсолютно пустым: в нем существуют скопления газа и пыли. В гл. 12 мы увидим, что из межзвездного газа могут образовываться новые звезды. Частично межзвездный газ остался еще со времен формирования нашей Галактики. Впоследствии из этого газа образовались все звезды, которые, как мы видели, «возвращают» часть своего вещества в межзвездное пространство. Таким образом, межзвездное вещество смешано с газами, которые звезды потеряли за время своей жизни. Зародыши пылевых частиц образуются путем конденсации под действием звездного ветра. Так, например, от звезды R Северной Короны разлетаются облака черной пыли, которые ослабляют ее свет. В межзвездном пространстве на зародышах пылевых частиц постепенно осаждаются атомы газов и образуют твердую оболочку частицы. Так происходит рост зародышей пылевых частиц. Эти частицы растут до тех пор, пока не разрушатся. Разрушение частиц может произойти из-за взаимного соударения, столкновения с высокоэнергетичными частицами космических лучей, или за счет испарения, если они окажутся поблизости от горячей звезды. Межзвездное вещество постоянно пополняется газами, «улетевшими» с поверхности звезд. Поэтому химический состав межзвездного вещества постепенно изменяется. Это вещество обогащается тяжелыми элементами, образовавшимися в недрах звезд. Таким образом, звезды существенным образом определяют свойства межзвездного вещества, из которого в свою очередь образуются новые звезды.
При взрывах сверхновых такое обогащение межзвездной материи происходит особенно быстро, поскольку, как мы увидим в гл. 11, во время таких взрывов в межзвездное пространство выбрасывается много тяжелых элементов. Скорости разлета части вещества при взрыве сверхновой настолько велики, что оно быстро заполняет весь объем нашей Галактики. Это частицы вездесущего космического излучения, которое мы наблюдаем и у поверхности Земли.
