Все о космосе

Звезды и Вселенная

Трудно сказать, когда в пред­ставлении людей рухнул миф о неизменности, незыблемости и статичности мира звезд. Возможно тог­да, когда древние китайские астрономы за тысячи лет до европейских ученых заметили появление на небе новых яр­ких звезд, названных ими "гостьями". Или тогда, когда древнегреческий аст­роном Гиппарх установил, что небосвод в своем вековом движении медленно смещается относительно оси мира. А может быть, это произошло еще позже, когда астрономы обнаружили на небе первые переменные звезды или зарегис­трировали их относительное перемеще­ние. Это неизвестно…

…Но хорошо известно то, что с углубле­нием наших знаний о мире звезд он представал перед нами в образе гигант­ского вселенского калейдоскопа, где все движется и меняется, умирает и воз­рождается вновь; где время рождает энергию, которая движет мирами, ухо­дящими в тлен, бессильными преодо­леть время. Сегодня мы точно знаем, что сравнение звездного космоса с жи­вым огнем — это не метафора. Это транскрипция научной истины на по­нятный, бытовой язык.

Но если бы мир удивлял нас только своей изменчивостью, он был бы не так интересен. Природе было угодно, чтобы на лик изменчивости была наброшена маска загадочности, да не простой, а полной противоречий. Как часто быва­ло, что ученые-астрономы после много­летних усилий устанавливали, нако­нец, истину в каком-то частном вопро­се, и тут же обнаруживалось нечто, что ставило под сомнение полученный ре­зультат. Единственная область астроно­мии, астрометрия, которая изучает за­коны движения небесных тел путем анализа их точных положений, может гордиться надежностью своих утвер­ждений. За редким исключением, ее выводы безупречны. Вспомним хотя бы известную историю открытия планеты Нептун по заранее рассчитанным коор­динатам.

А вот, что касается астрофизики, наиболее значимой и быстроразвивающейся области астрономии, то ее путь приближения к истине включает как стремительные рывки вперед, так и остановки, отклонения в сторону, возвращение на прежние позиции и новые броски в неисследованные об­ласти. Зигзаги процесса научного поз­нания легко продемонстрировать на примере истории исследования Мар­са. На этой планете ученые несколько раз "обнаруживали" и "закрывали" воду и каналы; утверждая безжизнен­ность Марса, говорили о марсианской растительности синего цвета; а на его полярные шапки до сих пор "помеща­ют" то водяной лед, то замерзшую уг­лекислоту.

В изучении эволюции звезд, так же, как и в планетологии, познание сплошь соткано из противоречий. Когда в моло­дые годы автор только начинал свою на­учную деятельность, было известно, что звезды эволюционируют (т.е. проходят путь от рождения до полного угасания) вдоль т.н. Главной Последовательнос­ти. Они появляются на свет Божий, как массивные горячие объекты, а через миллиарды лет, потеряв запасы массы и энергии, превращаются в маленькие, холодные и невидимые объекты.

Потом, однако, выяснилось, что звезды эволюционируют не вдоль, а по­перек Главной Последовательности, и их положение на ней зависит от исход­ной массы. Теперь же оказалось, что эволюционная траектория очень слож­на и зависит от многих исходных пара­метров, где не последнюю роль играют химический состав, наличие магнитного поля и даже местоположение в Га­лактике.

Конечно, вины астрофизиков в таком "броуновском" характере приближения к истине нет. Причина многоступенча­тости этого процесса заключена в иск­лючительной сложности самого объек­та исследования: мы совсем не знаем, по каким законам развивается Вселенная, нам только известны некоторые из действующих в ней сил. Ученые посто­янно сталкиваются с загадками, кото­рые не имеют прецедента в предшеству­ющей истории развития астрофизики. Некоторые из них являются настоящи­ми парадоксами и десятилетиями не на­ходят разумного объяснения. Одним из них является "парадокс технеция".

Технеций — радиоактивный хими­ческий элемент VII группы, сосед мо­либдена по Периодической системе эле­ментов Д. И. Менделеева. Название по­лучил от греческого слова "technetos", что означает "искусственный", посколь­ку это первый искусственно получен­ный в 1937 г. радиоактивный элемент. Имеет несколько изотопов, самыми долгоживущими среди которых являются 97Тс и 89Тс с периодами полураспада 2,6 млн. и 2,1 млн. лет соответственно. Остальные 18 относятся к числу корот-коживущих изотопов и распадаются еще быстрее.

Попытка отыскать технеций в звез­дах довольно быстро увенчалась успе­хом. В 1952 г. он был обнаружен в спек­трах холодных долгопериодических звезд. Автору этого открытия, известно­му американскому астрофизику П. Мерриллу, несмотря на его высокий науч­ный авторитет, долго не верили. Дис­куссия длилась много лет. Долгопериодические переменные объекты — до­вольно почтенного возраста, измеряе­мого миллиардами лет. За это время, утверждали скептики, весь исходный протозвездный технеций давно бы бес­следно распался, превратившись в другие элементы. Но, утверждали оптимис­ты, он образуется в недрах звезд при термоядерных реакциях. Но, снова воз­ражали пессимисты, как он попадает из ядра во внешние слои звезды так быс­тро, что не успевает распасться? Одним словом, вопросов и загадок было боль­ше, чем уверенных ответов.

Открытие технеция, доказавшее воз­можность термоядерных реакций в ат­мосферах звезд, наряду с другими ре­зультатами исследований химического состава звезд, позволило Д. и М. Бербиджам, В. Фаулеру и Ф. Хойлу к 1957 г. построить теорию образования хими­ческих элементов в звездах, описываю­щую эволюцию звезд как следствие ядерных реакций, проходящих в их недрах. Эта теория была одной из глав­ных составляющих появившейся чуть позднее теории Большого взрыва и ус­пешно развивалась. Над ее усовершенс­твованием работали десятки научных коллективов, вооруженных самым мощным методом астрофизических исс­ледований — спектроскопией высокого разрешения с использованием самых крупных телескопов. К настоящему времени изучен химический состав ты­сяч звезд. Теоретические предсказания подтверждены большинством исследо­ваний. Однако некоторые уникальные объекты не укладываются в уже став­шую привычной схему. Среди них наи­более известна т.н. "звезда Пшибыльского" (З.П.), названная так по имени обнаружившего ее в 1961 г. астронома.

Спросите у любого астрофизика, какие металлы наиболее распространены в ат­мосферах обычных звезд? Он назовет же­лезо и элементы того же самого периода (кальций, титан, ванадий, хром, марга­нец, кобальт, никель и др.). А если попро­сить назвать наиболее редкие, то в ответ назовут какой-нибудь лантаноид, вроде эрбия, туллия, или что-то похожее.