Айзек Азимов - Взрывающиеся солнца. Тайны сверхновых

Если мысленно удалить Солнце на расстояние 10 парсек, что бы оно оказалось бы от нас в 2 млн. раз дальше, чем теперь, то его яркость в соответствии с обратной зависимостью от квадрата расстояния уменьшилась бы на 2 000 000 X 2 000 000, или в 4 000 000 000 000 раз. Уменьшив звездную величину Солнца делением его яркости на 2,512 (значение каждого уменьшения яркости на одну величину), мы бы нашли, что звездная величина Солнца, учитывая сокращение его яркости в четыре триллиона раз, составляет 4,69. Таким образом, на расстоянии 10 парсек Солнце имело бы величину 4,69. Это и есть его «абсолютная звездная величина». На таком расстоянии наше Солнце казалось бы маленькой звездочкой пятой величины, весьма скромным членом небесного сообщества.

Что касается Сириуса, находящегося на расстоянии 2,65 парсека, то при удалении его от нас на 10 парсек он уменьшился бы всего в 3 3/4 раза. Его яркость снизилась бы, но не очень, и на десяти парсеках он все-таки имел бы абсолютную величину 1,3. На этом расстоянии Сириус по-прежнему оставался бы звездой первой величины, хотя уже не из самых ярких.

Когда мы говорим о «яркости», мы имеем в виду то, как та или иная звезда выглядит в небе. Если мы хотим сравнить блеск двух звезд, каким он был бы при равном от нас удалении, другими словами, их абсолютные величины, то мы говорим о «светимости».

Сравнение яркости двух объектов зависит среди прочего от их удаленности. Спичка, которую мы держим в руке, ярче Сириуса. Сравнение светимости — вещь реальная: оно показывает, какой из объектов излучает больше света и на сколько больше. При равных расстояниях Сириус на 3,4 звездной величины ярче Солнца, а это значит, что его светимость в 23 раза выше солнечной.

Где же на этой шкале располагаться нашим новым? Ведь не всегда удается правильно оценить расстояние до них, часто они находятся слишком далеко. Но из суммарной информации, полученной от нескольких новых, их средняя абсолютная звездная величина до того, как, вспыхнув, они превратились в новую, будет равна третьей величине. Другими словами, первоначальная их светимость, как правило, примерно в пять раз выше, чем у Солнца. В максимуме блеска средняя абсолютная величина их -8, так что при полном своем «накале» новая будет светить примерно в 150 000 раз ярче, чем наше Солнце. Разумеется, это лишь средняя величина.

Некоторые астрономы различают два вида новых — «быстрые» и «медленные». «Быстрые» в течении считанных дней повышают свою светимость в сотни тысяч и более раз. Пик блеска удерживается в них менее недели, а затем — ровное умеренное быстрое угасание. «Медленная» увеличивает свой блеск исподволь и неровно, как бы толчками, и в целом в гораздо меньшей степени, чем «быстрая». После этого она так же медленно и неровно в отличие от «быстрой» идет на убыль. Примеры «быстрых» новых — Новая Персея и Новая Лебедя. Новые Возничего и Геркулеса — «медленные». Повторные новые, по крайней мере те, которые «возвращаются» через каждые несколько десятилетий, дают, как правило, меньшее приращение светимости, чем обыкновенные новые, даже включая «медленные». А как часто появляются новые?

До 1900 г. их почти и не видели, но сейчас их наблюдают гораздо чаще. Это не потому, что число их увеличилось, а потому, что больше людей стали интересоваться небом, да и техника, которой располагает ныне астрономия, стала лучше. И даже несмотря на это, те новые, что мы видим, отнюдь не исчерпывают полного их наличия. Чтобы понять это, зададимся вопросом: а сколько вообще на свете звезд? Невооруженным глазом мы видим около 6000, с помощью телескопа — многие миллионы.

Бесконечно ли их число, как думал Николай Кузанский? В данном случае против их бесконечности свидетельствует наша Галактика Млечный Путь, опоясавшая небо необъятной полосой звездного света, которая при взгляде в телескоп оказывается громадным скоплением чуть видных звезд. Общая масса Галактики — это 100 млрд. масс Солнца. Однако большинство отдельных звезд Галактики значительно меньше Солнца по размерам и массе. Вполне возможно, что в Галактике насчитывается 250 млрд. отдельных звезд.

Астрономы утверждают, что в среднем в пределах всей Галактики за год появляется 25 новых. Если сравнить это с полным числом галактических звезд, лишь одна из 10 млрд. звезд в год превращается в новую.

Тот факт, что в Галактике в течение года может появиться 25 новых, отнюдь не означает, что мы увидим их все; этого не случится, как бы мы ни старались. Пылевые облака, скрывающие от нас центральные области Галактики, делают невозможным наблюдение новых, вспыхивающих близ ее центра (где сосредоточено большинство звезд) или в дальней половине Галактики.

По этой причине мы можем в лучшем случае увидеть в год две-три новые, узнаваемые по свету, который они излучают и который сумеет дойти до нас.

Если мы представим себе новую звезду, увеличивающую свою светимость в считанные дни в 100 000 раз, мы легко поймем, сколь грандиозны масштабы излучаемой ею в космос энергии. Новая средних размеров в пике своего блеска излучает в день столько энергии, сколько наше Солнце за полгода.

Откуда же берется эта энергия?

Прежде чем ответить на это, мы должны задаться вопросом: а откуда получает энергию наше Солнце? Солнце светит уже в течение 4,6 млрд. лет почти в том же режиме, что и теперь. За это время оно истратило неимоверное количество энергии, однако все еще светит и будет светить на нынешнем уровне еще 5–6 млрд. лет. Где же источник всей этой энергии?

Раньше XIX в. этот вопрос особенно никого не беспокоил. В древности и в средние века люди думали, что Солнце сделано из особого небесного материала, обладающего способностью сиять. Оно не могло прекратить свое сияние точно так же, как земные предметы не могли прекратить разрушение от времени. К тому же, по мнению тех людей, Солнце было не так уж старо. Считалось, что оно светит каких-то несколько тысяч лет.

К середине прошлого века, однако, ученые стали испытывать некоторое беспокойство. Они понимали, что небесные тела существенно отличаются от Земли по химическому составу, что возраст Земли не тысячи лет, а миллионы, и стали настойчиво изучать природу энергии.

В 1847 г. немецкий физик Герман фон Гельмгольц (1821–1894) в результате тщательного исследования процессов, связанных с изменениями энергии, обосновал закон сохранения энергии. Согласно этому закону, энергия не может возникать из ничего или исчезать бесследно, она может лишь менять свою форму. В сущности, эта идея пришла к физикам еще в начале 40-х годов XIX в., но Гельмгольц выдвинул самые убедительные и законченные аргументы и честь открытия данного закона приписывается именно ему.