Космос — землянам - Георгий Береговой

Теория компактных рентгеновских источников в двойных системах получила экспериментальное подтверждение. С борта спутника «Коперник» удалось проследить за выходом рентгеновского пульсара в созвездии Геркулеса из полосы затемнения его оптической звездой. Все событие длилось несколько десятков секунд. Так быстро вынырнуть из тени мог только объект, размеры которого не превышают пять тысяч километров. Объем окружающего нейтронную звезду газового диска неплохо соответствует этой величине.

Свой сюрприз преподнес и «Космос-428». Его аппаратура не только обнаружила в небе новые источники невидимого глазом излучения, но и открыла совсем неизвестное ранее явление — рентгеновские вспышки. «Космос-428» засек их сразу же, в первый день работы на орбите. Всего за полдня он зарегистрировал около двадцати всплесков, каждый из которых длился не более секунды, а мощность излучения при этом возрастала в десятки раз. Так вслед за квазарами, пульсарами, космическими мазерами и прочими астрономическими новинками в небесных каталогах появились барстеры — источники рентгеновских вспышек.

Их тоже ученые связывают с двойными системами. На одной из двух звезд — оптической — время от времени могут происходить взрывы, аналогичные солнечным вспышкам и сопровождаемые выбросами больших масс вещества. При этом продукты взрыва падают на поверхность звезды-соседки и вызывают всплески рентгеновского излучения.

Правда, самые мощные вспышки трудно было объяснить таким образом. Слишком велика выстреливаемая из них энергия. Она лишь в несколько тысяч раз уступает полному излучению сотен миллиардов звезд, из которых состоит наша Галактика. Вот почему в местах возникновения таких вспышек принялись искать новые необычные объекты. Поиски эти вновь привели исследователей к нейтронным звездам. Однако нельзя было сбрасывать со счетов и других потенциальных кандидатов.

…В ясную ночь в созвездии Геркулеса можно увидеть в бинокль крохотное туманное пятнышко. Сильный телескоп совершенно меняет картину: это уже не одна мерцающая точка, а целое их скопление. Как будто вспыхнул фейерверк, рассыпался искрами и вдруг почему-то остановился, застыл и неподвижно повис в пространстве.

В этом необычном рое собраны сотни тысяч звезд, из которых мы видим лишь самые яркие. Сгущаясь к центру шара, они сливаются воедино, испуская сплошное сияние. Таких шаровых скоплений в галактике насчитывается немногим более двухсот. Примерно столько же, сколько открыто и рентгеновских источников. Случайное ли совпадение? А не из этих ли шаровых скоплений доносятся к нам отголоски рентгеновских бурь?

Чтобы ответить на этот вопрос, нужно было сравнивать местоположение звездных «фейерверков» и источников вспышек. Определение небесных координат замеченных со спутников объектов потребовало долгих и кропотливых расчетов. Но зато теперь тождество некоторых галактических рентгеновских источников с шаровыми звездными скоплениями не вызывает сомнений.

Интересно, что наиболее мощные вспышки наблюдаются именно в шаровых скоплениях. Колоссальные масштабы звездной активности уже никого не удивляют. И все же существует предел энергии, непрерывно излучая которую звезды еще остаются самими собой. Считалось, что за этой гранью звезду ждет гибель. Так вот, светимость рентгеновских вспышек в шаровых скоплениях в десятки, а иногда и в сотни раз превышает этот предел!

Излучаемая звездой энергия обычно тесно связана с ее массой. Генерировать рентгеновские всплески такой мощности, какие наблюдаются в скоплениях, могут только объекты огромной массы, в десятки и сотни раз превышающей солнечную. Как тут было не вспомнить о «черных дырах»?

Теоретики подсказали: «черные дыры», входящие в состав двойных звездных систем, могут сигнализировать о себе рентгеновским излучением. И причина его возникновения должна быть та же — аккреция газа. Правда, механизм в этом случае несколько другой. Оседающие в «дыру» внутренние части газового диска должны нагреться и потому стать источниками рентгена.

Рентгеновскую активность шаровых скоплений пытались объяснить наличием в них двойных систем с «обычными» нейтронными звездами, или «черными дырами». Однако слишком большая энергия возникающих там вспышек породила и другие гипотезы. Одну из них, весьма оригинальную, предложили американские астрофизики.

Переходом в нейтронную звезду заканчивают «жизнь» лишь те светила, масса которых не превышает двух с половиной — трех солнечных. Более крупные звезды чаще всего постигает участь «черной дыры». По мнению авторов гипотезы, наиболее «густые» — центральные — части некоторых шаровых скоплений тоже могут превращаться в сверхтяжелые «черные дыры». Их масса уже в сотни, а то и в тысячу раз превышает солнечную. Естественно, для рождения гигантских вспышек в них должно падать немыслимо огромное количество газа. Ну и что же? Ведь все скопления буквально купаются в межзвездном газе! Конечно, это не то, что «густая» струя в двойной системе, но зато и запасы межзвездного газа практически неограниченны. В его аккреции на сверхмассивные «черные дыры» и видят многие ученые причину грандиозных всплесков.

Здесь уместно вспомнить о сделанном еще раньше, в 1972 году, предположении И. Шкловского о том, что «в процессе эволюции звезд выброшенный ими газ должен стекать в самые центральные области сфероидальных галактик». Этот процесс, по мнению ученого, и приводит в конечном итоге к образованию в таких галактиках сверхмассивных «черных дыр».

Проанализировав 80 известных шаровых скоплений, американские ученые выделили из них 11 наиболее подозрительных. Оказалось, что в некоторых из этих скоплений «Космос-428» действительно зарегистрировал мощные рентгеновские всплески. Похоже, что сверхмассивные «черные дыры» и вправду существуют не только на кончике пера теоретиков.

В великом множестве рассыпанных по небу звезд есть звезды рождающиеся и умирающие. Рентгеновская астрономия поведала нам о последнем, может быть, самом бурном, этапе их развития. Благодаря ей мы узнали о мощнейших космических взрывах, о газе с температурой в десятки и сотни миллионов градусов, о возможности совершенно необычного сверхплотного состояния вещества в «черных дырах».

Рентгеновская астрономия, рожденная космическим веком, переживает свое детство. Но именно в этой области приоткрываются тайны фундаментальных краеугольных истин мироздания. А это не только абстрактные понятия. Проникая в глубины вселенной, в мир далеких звезд, человек получает новые знания. И многие открытия нередко находят свое продолжение в лабораториях, становятся источником новых прикладных разработок.

Погожим декабрьским днем 1973 года с Байконура стартовал космический корабль «Союз-13». Даже внешне он заметно отличался от своих предшественников. На его орбитальном отсеке красовался настоящий астрономический купол. В нем размещалась обсерватория «Орион-2». Ради нее, собственно говоря, и отправился на орбиту «Союз-13». Точнее, ради того, чтобы получить ультрафиолетовые спектральные снимки слабых звезд с помощью широкопольного менискового телескопа с объективной призмой обсерватории «Орион-2». Так гласило сообщение ТАСС.

В результате восьмисуточного пребывания обсерватории за пределами Земли и успешной работы космонавтов П. Климука и В. Лебедева были получены спектрограммы многих тысяч звезд. Самые слабые из них достигали 13-й величины. Для сравнения можно сказать, что они слабее звезд ковша Большой Медведицы в 10 тысяч раз. Этот предел и сегодня, спустя восемь лет, остается непревзойденным. Не случайно НАСА в своем официальном докладе, опубликованном в 1977 году, расценила вывод на орбиту «Ориона-2» как «поворотный этап в советской космической астрономии».

Надо сказать, что сама обсерватория «Орион-2», как, впрочем, и ее предшественница «Орион», которая работала в космосе на борту орбитальной научной станции «Салют», была задумана и разработана в Гарнийской лаборатории космической астрономии АН Армянской ССР. Конструкция ее весьма интересна с инженерной точки зрения. Все оптические системы телескопа, включая зеркала, были выполнены из плавленого кварца. Диаметр входного отверстия составлял 240 миллиметров, фокусное расстояние — один метр, основной рабочий диапазон — 2000–3000 ангстрем (ангстрем — это одна десятимиллиардная доля метра).

Любопытно, что создатели «Ориона-2» не устояли перед искушением проделать эксперимент, убедительно продемонстрировавший тот выигрыш, который дает астрофизике вывод телескопа за пределы атмосферы. На Земле с помощью «Ориона-2» они зафиксировали спектр хорошо им известной звезды. А позднее, уже в полете, космонавты по их просьбе сфотографировали спектр другой, но сходной по блеску звезды. Стоило положить оба снимка рядом, как отпадали всякие сомнения даже у людей, далеких от астрономии. «Земной» спектр резко обрывается на длине волны ультрафиолетового излучения 3200 ангстрем, тогда как «космический» простирается вплоть до 2000 ангстрем. Как говорится, куда уж нагляднее.