Рудольф Киппенхан - Рудольф Киппенхан 100 миллиардов солнц: Рождение, жизнь и смерть звезд
На сегодняшний день турбулентные движения в жидкостях и газах относятся к наименее изученным физическим процессам, хотя примеры их нам хорошо известны. Струя, вытекающая под большим напором из водопроводного крана, не является однородной: внутри нее вода движется очень сложным и непредсказуемым образом. Другой пример турбулентного, нерегулярного движения жидкости — струйка лесного родника. То, что при вращении диска, из которого должна образоваться звезда, турбулентность может играть важную роль, показал еще фон Вайцзеккер в годы второй мировой войны. В конце 40-х — начале 50-х годов под его руководством в Гёттингене над этой проблемой работала группа молодых физиков. В их числе был Реймар Люст, нынешний президент Общества Макса Планка, посвятивший свою докторскую диссертацию переносу момента импульса во вращающемся газовом диске. В 1979 г. на компьютерной модели Чарнутер показал, что в диске может образоваться центральное ядро, а из него-звезда, если благодаря турбулентному движению вещества в диске происходит разделение момента импульса. К сожалению, о турбулентных движениях во вращающемся газовом диске известно так мало, что невозможно количественно оценить процессы разделения вещества и момента импульса.
На этом мы пока и остановимся. Прежде чем идти дальше, астрофизики должны выяснить механизмы переноса момента импульса в веществе. Похоже, однако, на то, что не только астрофизики не знают наверное, что им делать с моментом импульса во вращающемся газовом диске, но и сама Природа не всегда справляется с этой проблемой.
Возникновение двойной звездной системы
Кольцо, появляющееся в результате эволюции описанной выше модели, не давало покоя группе сотрудников нашего института. Что произойдет, если Природа, как Боденгеймер с Чарнутером, не будет знать, как ей разделить момент импульса, и в результате образуется подобное кольцо? Природа не дает на этот счет никаких подсказок: во Вселенной мы наблюдаем только звезды, но никогда не видим колен, вращающихся относительно нематериального центра. Что же происходит с кольцом?
Попытки промоделировать дальнейшую судьбу кольца на компьютере наталкиваются на новые, еще большие трудности. Если до сих пор кольцо было осесимметричным, то теперь оно теряет это свойство. Необходимо разработать новые сложные методы расчета, чтобы моделировать процесс, требующий использования огромного объема компьютерной памяти. В 1977/78 годах в стенах нашего института осуществилось счастливое соединение светил науки: здесь собрались Вернер Чарнутер, Карл-Хайнц Винклер и Гарольд Йорк. К ним примкнул молодой польский астрофизик Михал Ружичка. Вчетвером они написали программу, позволившую выяснить, что произойдет дальше с кольцом Боденгеймера-Чарнутера.
Полученные ими результаты представлены на рис. 13.3. В противолежащих точках кольца за 10000 лет развиваются два уплотнения, которые сжимаются все сильнее, пока еще через 50000 лет не возникнут два облака, обращающиеся относительно друг друга, из которых могут возникнуть звезды. Компьютер описал нам рождение двойной звездной системы!
Рис. 13.3. «Кольцо уплотнения», возникновение которого показано на рис. 13.2, в плане; масштаб увеличен примерно втрое по сравнению с предыдущим рисунком. Через несколько сотен тысяч лет образуются два уплотнения, из которых могут возникнуть две звезды, образующие широкую двойную систему.
По всей вероятности, это может служить указанием на то, что в природе возможны два пути. В одном случае вещество сохраняет момент импульса, и из кольца возникает двойная звезда. В другом случае происходит разделение вещества и момента импульса, и образуется центральная звезда, обладающая малым моментом импульса, и планетная система, в которой сосредоточена небольшая масса, но которая обладает значительным орбитальным моментом. Если это так, то следует заключить, что все одиночные звезды имеют планетные системы.
Одиноки ли мы?
Хотя путь от облака межзвездного газа к планетной системе и не понят нами окончательно, не может быть сомнения в том, что за образование планет, а, следовательно, и за наше с вами существование, ответствен момент импульса, которым обладало исходное вещество. И тогда все одиночные звезды должны обладать обращающимися вокруг них маленькими планетами, которые мы не в состоянии наблюдать из-за их большой удаленности. Но если солнечная система типа нашей не единственна во Вселенной, то, быть может, и мы не единственные обитатели планет? Быть может, наш Млечный Путь полон планет, на которых есть жизнь, стоящая на одинаковой с нами, более ранней или более поздней ступени развития? Одиноки ли мы во Вселенной или же, помимо нашей, есть и другие цивилизованные формы жизни, с которыми мы могли бы попытаться установить связь?
Проект ОЗМА и послание из Аресибо
В мае 1960 года американские астрономы из обсерватории в Грин Бэнк направили свой радиотелескоп на звезду Тау Кита. Используя длину волны 21 см, они намеревались выяснить, не исходит ли оттуда радиоизлучение, которое можно было бы истолковать как сигналы разумной цивилизации. Аналогичным образом прослушивалась и звезда Эпсилон Эридана. Почему были выбраны именно эти звезды? Они находятся достаточно близко к нам, но не являются ближайшими: от одной из них свет идет до нас одиннадцать лет, от другой двенадцать. Они очень похожи на наше Солнце по температуре, светимости и химическому составу. Их возраст также близок к возрасту Солнца.
И если наше Солнце окружают планеты, на одной из которых существует технически развитая цивилизация, способная построить достаточно мощный радиопередатчик, то нельзя ли предположить, что и у этих двух солнц могут быть планеты, на которых есть цивилизации с высоким уровнем техники?
Предположим, что там действительно существуют живые существа, технический уровень которых подобен нашему. Смогли бы мы принять сигналы их передатчиков? От нас радиосигналы идут в космос уже довольно давно. Вскоре после 1945 года удалось принять радиолокационный импульс, отраженный от Луны. Находящиеся на Луне астронавты поддерживали связь с Землей; космические зонды, проникшие уже глубоко в космос, управляются с помощью радиосигналов, посланных с Земли. Осуществлена радиолокация Венеры. Предположим, что антенна такого локатора находится далеко от нас на планете, обращающейся вокруг чужого солнца. Двадцатишестиметровый радиотелескоп в Грин Бэнк смог бы принять ее сигнал на расстоянии до 9 световых лет; 100-метровый радиотелескоп в Эффельсберге — на расстоянии до 30 световых лет. Имеется около 350 звезд, находящихся на меньшем расстоянии от Солнца. Если бы от одной из них посылались сигналы с помощью тех технических средств, которыми мы располагаем на Земле, то мои коллеги и друзья Петер Мецгер и Рихард Вилебинский, работавшие на радиотелескопе в Грин Бэнк, обязательно, их услышали.
В течение трех месяцев велось прослушивание звезд Тау Кита и Эпсилон Эридана на радиотелескопе в Грин Бэнк, но никаких сигналов принять не удалось. Поэтому эта программа исследований была прекращена, чтобы дать возможность вести другие наблюдения. Этим закончился проект ОЗМА, названный так в честь сказочной страны Оз. На профессиональном жаргоне этот проект называли также «зелеными человечками»; и маленькие зеленые человечки никак не дали знать о себе.
А с чего бы им, собственно, это делать? Разве мы чувствуем свою ответственность за развитие межпланетных коммуникаций? Разве мы отправляем систематически послания к другим звездам? Если не считать короткой направленной передачи 16 ноября 1974 года, в этом отношении мало что сделано. В тот день с помощью радиотелескопа в Аресибо в Пуэрто-Рико было послано в космос трехминутное сообщение. Поскольку эта антенна обладает большой направленностью, дальность передачи может быть особенно велика. Но куда направить антенну? Было решено направить ее в сторону шарового скопления в созвездии Геркулеса. Там звезды стоят очень близко друг к другу, и эта единственная передача могла достигнуть планет 300000 солнц. Радиоволны дойдут туда через 24000 лет. Если какая-то цивилизация направит достаточно большой радиотелескоп в нужную сторону, да еще и в соответствующие три минуты, то она примет послание из Аресибо. Ясно, что вероятность этого очень мала. Передача из Аресибо была скорее символическим актом, чем-то вроде повторного освящения телескопа, вошедшего в строй после длительной реконструкции. Если действительно стремиться установить контакт с другой цивилизацией во Вселенной, то нужно систематически вести прослушивание, в то время как другие должны систематически вести передачи.
К несистематическим попыткам сообщить о себе можно отнести и посылку в космос двух гравированных позолоченных алюминиевых пластин, которые были помещены на космические зонды «Пионер-11» и «Пионер-12», направлявшиеся к Юпитеру (рис. 13.4). Когда их миссия будет закончена, они покинут Солнечную систему и уйдут в далекий космос. Как и послание из Аресибо, эти пластинки содержат информацию о нашем месте во Вселенной и о нас самих. Если разумным существам попадут в руки эти визитные карточки, они многое узнают о нас-загадкой для них навсегда остается только то, как мы выглядим сзади.
