Иосиф Шкловский - Вселенная, жизнь, разум

В тридцатых годах постепенно становилась ясной несостоятельность гипотезы Джинса. Именно в это время знаменитый американский астроном, ныне покойный Г. Н. Рассел, доказал в принципе (качественно), что эта гипотеза не в состоянии объяснить одну из основных особенностей Солнечной системы — сосредоточение 98 % ее момента количества движения в орбитальном движении планет. Окончательный удар по гипотезе Джинса нанесли расчеты советского астронома Н. Н. Парийского, полностью подтвердившие вывод Рассела. Было показано, что орбиты планет, образовавшихся при катастрофическом сближении двух звезд, имеют слишком малые размеры, следовательно, момент количества движения планет получается совершенно недостаточным.

После краха космогонической гипотезы Джинса рядом исследователей были развиты новые взгляды. Большое значение имела космогоническая гипотеза О. Ю. Шмидта и развивающие ее работы А. И. Лебединского и Л. Э. Гуревича. Эти исследования приблизили нас к пониманию процесса постепенного формирования планет из некоторого первоначального газопылевого облака, окружавшего Солнце, которое уже тогда было довольно похоже на современное. Однако гипотеза Шмидта не смогла дать достаточно обоснованного ответа на главный вопрос о происхождении первоначального газопылевого облака. Различные варианты с захватом Солнцем газопылевой межзвездной среды, выдвигавшиеся О. Ю. Шмидтом и другими авторами, встречались с большими трудностями.

В настоящее время становится все более ясным, что планеты и Солнце образовались совместно из одной общей, диффузной «материнской» туманности. Таким образом, космогония сейчас в значительной степени возвращается к классическим представлениям Канта и Лапласа.

Однако теперь эти представления стоят на несравненно более высоком уровне, чем полтора века тому назад. С тех пор наши сведения о Вселенной неизмеримо выросли, исследователи широко используют выдающиеся достижения теоретической физики. Если гипотеза Канта и Лапласа носила чисто механистический характер (что для того времени было, конечно, вполне закономерно), то сейчас, при разработке современных космогонических гипотез, широко используются результаты космической электродинамики и атомной физики.

Как правило, из первоначальной газопылевой туманности образуются двойные и вообще — кратные звезды. Около 50 % всех известных звезд — кратные. Массы звезд, входящих в систему кратной звезды, могут сильно отличаться друг от друга. Существует довольно много звезд, спутники которых имеют незначительные массы, а следовательно, очень малые светимости. Такие звезды-спутники нельзя наблюдать даже в самые мощные телескопы. Их существование проявляется в ничтожных периодических изменениях положений главной звезды, обусловленных притяжением невидимого спутника. Классическим примером такого небесного тела является звезда 61 Лебедя, одна из ближайших к Солнцу звезд, подробно исследованная советским астрономом А. Н. Дейчем. Масса невидимого спутника этой звезды всего лишь в десять раз больше массы Юпитера. Таким способом, однако, можно установить существование невидимых спутников только для самых близких звезд и только тогда, когда массы спутников по крайней мере на порядок больше массы планет-гигантов. Никакими астрономическими наблюдениями нельзя обнаружить даже у ближайших звезд существование планетных систем, сходных с нашей.

Известный американский астроном О. Л. Струве следующим образом иллюстрирует это положение. Представим себе воображаемого наблюдателя, отдаленного от Солнца на расстояние 10 парсек (немного больше 30 световых лет) и находящегося в плоскости орбиты Юпитера. Мог ли бы он, располагая средствами современной наблюдательной астрономии, обнаружить около Солнца планету-гигант Юпитер? Как показывают подсчеты Струве, для решения этой задачи методами астрономии наблюдатель должен был бы уметь измерять углы на небе с точностью 0,0005", а если бы воображаемый наблюдатель применял спектроскопический метод, ему надо было бы уметь измерять лучевые скорости с точностью 10 м в секунду! Такие точности измерения современной астрономии недоступны. Заметим, однако, что приблизительно один раз в 11 лет он наблюдал бы прохождение Юпитера через диск Солнца. При этом видимая звездная величина Солнца ослабела бы на 0,01 звездной величины.

Такое измерение для современной электрофотометрии на пределе еще доступно. Следует помнить, что если направление «наблюдатель — Солнце» будет составлять всего лишь несколько угловых минут с плоскостью орбиты Юпитера, то покрытие Юпитером Солнца уже нельзя будет наблюдать. Таким образом, прямыми астрономическими наблюдениями обнаружить большие планеты даже у ближайших к нам звезд практически невозможно.

Но это, конечно, не означает, что в процессе образования звезд из туманности не могут одновременно с массивной звездой создаваться космические тела достаточно малой массы, типа планет. Китайский астроном Су Шухуанг, работающий в США, анализируя эту проблему, пришел к выводу, что должна существовать непрерывная последовательность масс космических тел, образующихся из туманностей, идущая от обычных звездных масс через массы невидимых звезд типа спутника 61 Лебедя до планетных масс типа Земли, Марса, Меркурия. Отсюда непосредственно следует, что планетные системы типа Солнечной должны быть весьма распространены в Галактике. К этому же выводу можно прийти из совершенно других соображений.

Большое значение для современной планетной космогонии имеет анализ вращения звезд различных типов. Вращение звезд было открыто спектроскопическим методом свыше тридцати лет тому назад О. Л. Струве и советским астрономом, ныне покойным Г. А. Шайном.

Оказывается, что сравнительно массивные горячие звезды характеризуются очень быстрым вращением. Самые горячие звезды (спектральные классы Oe, Be), массы которых в десятки раз больше солнечной, вращаются с экваториальной скоростью 300–500 км/с. Менее горячие и массивные, очень часто встречающиеся в Галактике звезды спектрального класса A вращаются обычно со скоростью, несколько меньшей ~ 100–200 км/с. Вплоть до спектрального класса F5 главной последовательности скорости вращения превышают несколько десятков километров в секунду. Однако скорость вращения звезд около спектрального класса F5 резко, скачком обрывается. Для звезд-карликов классов G, K, M, температура поверхности которых меньше 6500°, а масса меньше 1,2 солнечной массы, экваториальные скорости вращения очень малы — порядка немногих километров в секунду. К этой части главной последовательности звезд принадлежит и Солнце.