Далекие радиоисточники - Вселенная - От плоской Земли до квазаров

Вселенная

От плоской Земли до квазаров
Главная


Земля


Солнечная система


Звезды


Галактика


Размеры Галактики


Другие галактики


Возраст Земли


Энергия Солнца


Типы звезд


Эволюция звезд


Взрывы звезд


Эволюция галактик


Удаляющиеся галактики


Наблюдаемая Вселенная


Начало Вселенной


Бомбардировка частицами


Фотоны большой энергии


Радиоастрономия


Окраины Вселенной



Далекие радиоисточники
Но чем вызываются эти взрывы?
Поскольку наиболее колоссальные взрывы, известные нам в субгалактических масштабах, — это. Сверхновые, то вполне логично предположить, что взрыв галактики происходит из-за одновременного или почти одно временною взрыва множества Сверхновых. Такую гипотезу выдвинул американский астроном Джеффри Бербидж.
Мы можем представить себе большое число массивных звезд, приблизившихся к той стадии, когда им предстоит вспыхнуть Сверхновыми. Когда взорвется первая из них, ее излучение может чуть-чуть нагреть соседние звезды и, нарушив их равновесие, вызвать взрыв и у них. Они же в свою очередь воздействуют на соседок. Разумеется, скорее всею это может произойти в центре галактики, где звезды наиболее скучены и где этот эффект «детонации» Сверхновых может развиться с наибольшей быстротой (для того чтобы излучение покрыло расстояние от одной звезды до другой, тоже требуется определенное время).
Но даже такое множество Сверхновых не в состоянии обеспечить достаточного количества энергии. Потребуется весь водород десяти миллиардов звезд величиной с наше Солнце, чтобы высвободить ту энергию, которую испускают в виде микрорадиоволн такие гигантские радиоисточники, как Лебедь А, даже если предположить, что вся энергия водородного синтеза полностью, на 100%, перейдет в радиоизлучение. Такая катастрофа должна захватить все звезды в ядре галактики средних размеров.
Поголовное истребление всех звезд — довольно драматический способ обойти затруднение. Нельзя ли найти какой-либо другой выход из этого положения?
Предположим, например, что на самом деле там происходит взаимодействие вещества и антивещества. При аннигиляции вещества и антивещества в энергию превращается вся участвующая в ней масса, а не 1% ее, как при слиянии ядер. В таком случае всю энергию Лебедя А могли бы поставить не десять миллиардов Сверхновых, а какая-нибудь сотня миллионов аннигилирующих звезд (половина их — из вещества, а половина — из антивещества).
Но все же и это — не очень удобное объяснение. У нас нет никаких прямых доказательств существования больших масс антивещества. Если бы антивещество существовало, это объяснило бы явления вроде струи из М87, которую можно было бы истолковать как вторжение извне клина антивещества (или определенного количества вещества, если сама М 87 состоит из антивещества). Но как объяснить возникновение источников радиоизлучения на противоположных сторонах галактики? Одновременное и симметричное вторжение облаков антивещества с двух сторон представляется маловероятным. Если же предположить, что сам процесс аннигиляции произошел в центре, а два облака по обе стороны галактики явились последующим результатом взрыва, то как могло антивещество проникнуть в центр галактики, не вызвав предварительно аннигиляции на окраинах?
Фред Хойл, однако, указывает, что в этом случае можно вернуться к энергии тяготения. Если предположить достаточно большую исходную массу и достаточно катастрофическое сжатие, то можно объяснить выделение гигантского количества энергии. Действительно, количество выделяемой при этом энергии на единицу массы может быть в 100 раз больше количества энергии, выделяемой при обычном превращении водорода в железо, и равно количеству энергии, производимой при аннигиляции вещества и антивещества.
Можно представить себе ядро галактики, в котором звезды расположены так тесно, что их взаимное поле тяготения достаточно интенсивно для преодоления тех сил, которые удерживают их вдали друг от друга. Какие-то звезды начинают сближаться, поле тяготения усиливается, в губительный водоворот вовлекаются другие звезды, пока, наконец, масса, равная примерно ста миллионам звезд и образующая единую сверхзвезду, не сливается, превращаясь в гигантскую нейтронную звезду. Энергии, выделенной при этом, было бы вполне достаточно для объяснения существования источника Лебедь А.
Преимущество такой связанной с тяготением теории перед теорией о взаимодействии вещества и антивещества заключается в том, что она не предполагает никакою столкновения. Галактика из одного вещества может проделать все это в одиночку. И галактика из одного антивещества — тоже.
Но правильно ли мы поступаем, когда стараемся обойтись только известными фактами? Сто лет назад Гельмгольц пытался объяснить гигантское количество энергии, вырабатываемой Солнцем, с помощью известных в то время сил и был вынужден предположить, что срок жизни солнечной системы весьма мал. Механизм излучения Солнца и других звезд удалось объяснить с подлинным изяществом, только когда был открыт новый вид энергии — ядерная энергия. Так не свидетельствует ли еще более гигантское излучение энергии некоторыми радиоисточниками о существовании видов энергии, не известных нам и по сей день? Этот вопрос задают себе многие астрономы.
Но какова бы ни была природа чудовищной энергии, излучаемой мощными радиоисточниками, самое их существование может оказать большую помощь всем, кто интересуется проблемами космологии и космогонии.
В середине 50-х годов наиболее удаленные обыкновенные галактики, которые можно было увидеть в оптические телескопы, находились от нас примерно в двух миллиардах световых лет. Это примерно одна шестая расстояния до окраины наблюдаемой Вселенной, и этого далеко не достаточно для того, чтобы решить, является ли наша Вселенная гиперболической, пульсирующей или стационарной.
Исследование Вселенной с помощью микрорадиоволн дает надежду проникнуть гораздо дальше. Источники света почти неисчислимы, а источники радиоизлучения немногочисленны. В нашей Галактике в телескопы можно наблюдать миллиарды звезд, но в ней есть только около сотни источников радиоизлучения. Вне нашей Галактики есть миллиарды обыкновенных галактик, но только около тысячи радиогалактик. Это означает, что отдельные источники радиоволн, даже очень далекие, имеют гораздо меньше шансов затеряться среди более близких радиоисточников, и потому их легче обнаруживать и изучать, чем оптические объекты, находящиеся на том же расстоянии.
Например, Лебедь А, отделенный от нас расстоянием в 700 000 000 световых лет, настолько мощнее более близких источников радиоизлучения, что является второй по яркости радиозвездой неба. Ярче его только Кассиопея А. Более того, наши радиотелескопы способны находить радиоисточники с интенсивностью, равной интенсивности Лебедя А, на расстояниях, на которых бессильны наши лучшие оптические телескопы. Микрорадиоволновое излучение Лебедя А легко принимается на расстоянии, на котором его свет воспринимался бы лишь как неуловимо слабое мерцание. Поэтому пространственное распределение очень далеких источников радиоизлучения может помочь нам сделать правильный выбор между моделями Вселенной, тогда как распределение менее отдаленных обыкновенных галактик, различимых для нас только благодаря их видимому свету, ничего нам не дало бы.
Очень приближенно можно предположить, что в среднем более слабые радиогалактики находятся от нас дальше, чем более мощные, — точно так же как Хаббл исходил из предположения, что менее яркие галактики находятся от нас дальше, чем более яркие.
Исходя из такого предположения, английский астроном Мартин Райл (род. в 1918 г.) попытался проанализировать, как возрастает число радиоисточников с ослаблением их интенсивности; то же сделал когда-то Гершель в отношении звезд.
Если верна теория стационарной Вселенной, то среднее расстояние между галактиками всегда было таким же, как теперь. В этом случае излучение отдаленных радиоисточников, которое было послано миллиарды лет назад и потому представляет Вселенную, на миллиарды лет более молодую, чем соседняя с нами Вселенная, должно показать, что эти отдаленные радиоисточники расположены в пространстве не теснее, чем радиоисточники среди соседних с нами галактик. И следовательно, число радиоисточников по мере уменьшения их интенсивности должно возрастать согласно точной математической формуле.
Подсчитывая звезды, Гершель обнаружил, что возрастание их числа по мере уменьшения яркости происходит медленнее, чем того требовала формула, и из этого он сделал вывод о конечности Галактики. Райл обнаружил обратную картину: число радиоисточников по мере их ослабления возрастало быстрее, чем это следовало из формулы. Создавалось впечатление, что на дальних расстояниях радиоисточники расположены теснее, чем по соседству с нами.
Когда в середине 50-х годов он объявил об этом, его анализ, казалось, подтверждал теорию Большого Взрыва и свидетельствовал в пользу гиперболической или пульсирующей Вселенной. Ведь в юной Вселенной, почти сразу после Большого Взрыва, галактики были расположены ближе друг к другу. А это означает, что в дальних областях пространства радиоисточники, излучение которых, доходящее до нас сейчас, было послано в период юности Вселенной, должны быть более многочисленными, чем по соседству с нами.
В тот момент данные Райла, казалось, согласовались также и с теорией возникновения радиоизлучения в результате столкновения галактик. Ведь если в далеком прошлом (а следовательно, и на далеких расстояниях от нас) галактики располагались теснее, то можно было бы ожидать более частых столкновений, а значит, и большей многочисленности радиогалактик.
Однако и отказ от теории сталкивающихся галактик не подрывает позиций Райла при условии, что собранные им данные верны. Вполне возможно, что взрывающиеся ядра характерны для юных галактик, что в первый миллиард лет своего существования галактики имеют больше шансов перенести эту катастрофу, чем во второй, а во второй— больше, чем в третий, и т. д. В этом случае взрывы должны быть многочисленнее в юной Вселенной (а следовательно, в самых отдаленных ее областях, куда только достигают наши радиотелескопы), чем в современной Вселенной вблизи нас.
Собственно говоря, не обязательно искать объяснения этого различия. Достаточно уже самого факта его существования. Если имеется какое-то различие общего характера между Вселенной по соседству с нами и Вселенной вблизи ее окраин, значит, теория стационарной Вселенной исключается, ибо самая суть понятия стационарности заключается в отсутствии значительных различий во времени и в пространстве.
Разумеется, можно подвергать сомнению данные Райла. Они получены путем обнаружения и измерения очень слабых источников радиоизлучения, а это даже при самых оптимальных условиях не гарантирует особой точности и надежности. Хойл, например, вопреки исследованиям Райла упрямо отстаивал теорию стационарной Вселенной и утверждал, что данные, полученные в результате изучения микрорадиоволнового излучения, еще недостаточно надежны для того, чтобы на их основе можно было строить окончательные выводы.
И затем совершенно неожиданно было обнаружено явление, благодаря которому перед астрономами открылись даже еще более широкие просторы, нежели благо даря далеким источникам радиоизлучения Райла, и главное, теперь они вернулись назад в оптический диапазон спектра, в котором при прочих равных условиях они могли видеть все гораздо отчетливее.
 
< Пред.   След. >