ОЛ ВЗМШ при МГУ: Отделение математики

Проблемы современной космогонии - выдержки из книги (академик В.А. Амбарцумян)

Туманность Андромеды

В развитии современной астрономии есть одна характерная особенность, заслуживающая большого внимания. Если до конца ХIХ в. астрономия имела дело, главным образом, с объектами, изменения которых во времени столь медленны, что не обнаруживались тогдашними наблюдательными средствами, то современная астрономия открыла много типов космических тел, в которых происходят относительно быстрые изменения, иногда носящие катастрофический характер.

Первые открытия нестационарных объектов во вселенной.

В конце ХIХ в. уже обращалось много внимания на физические изменения в состоянии звезд. Производились многочисленные наблюдения блеска звезд, в том числе переменных, начались исследования изменений в их спектрах. Однако главное внимание уделялось периодическим переменным, таким, как цефеиды и звезды типа Миры Кита, у которых каждый период заканчивается возвращением приблизительно к первоначальному состоянию. Периодический характер изменений, наблюдаемых у этих объектов, сам по себе, еще ничего не говорит о направлении общего процесса развития.

Единственными известными тогда объектами, нестационарными в современном смысле слова (т.е. подверженными таким изменениям, которые сильно преобразуют состояние объекта, исключая возможность его возврата к прежним состояниям) были Новые звезды в Галактике. Что касается еще более глубоких изменений крупного масштаба, то, пожалуй, единственным, но имеющим фунда,ментальное значение, открытием была обнаруженная дерптским астрономом Гартвигом в 1885г. вспышка Сверхновой вблизи ядра туманности Андромеды.

Нестационарные объекты в Галактике.

Начало ХХ в. ознаменовалось открытием вспышки Новой звезды в созвездии Персея. Было выявлено, что при этой вспышке, так и при вспышках других Новых возникали небольшие расширяющиеся газовые туманности; их вещество было выброшено из звезд в результате взрывов.

Развитие теоретической астрофизики позволило количественно оценить масштаб этих выбросов. Так, в случае звезд типа Вольфа-Райе, обнаружено такое интенсивное, непрерывное истечение вещества (одна миллионная массы Солнца в год), что за несколько десятков тысяч лет, т.е. за короткий по космическим масштабам промежуток времени, может произойти существенная убыль массы звезды, что приведет ее в состояние, резко отличное от первоначального.

Многочисленные примеры распада и рассеяния объектов показали общую направленность процессов в нашей Галактике и, как оказалось впоследствии, также в других галактиках.

Факты доказывают, что возникновение туманностей из звезд - довольно распространенное явление. Наоборот, мы не знаем пока ни одного случая, когда из диффузной материи возникал бы плотный объект, хотя такие переходы, допускавшиеся в старых космогонических гипотезах, берутся за основу и во многих распространенных до сих пор космогонических теориях.

Бюраканскими астрономами установлено существование нового типа звездных систем, звездных ассоциаций - недавно возникших групп, распадающихся непосредственно после своего рождения. Тем самым оказалась нестационарной и наша Галактика, поскольку процесс возникновения молодых звезд (в виде звездных ассоциаций) продолжается в ней и в современную эпоху.

Шаровое скопление 47 Тукана

Наиболее молодыми из всех изучаемых в настоящее время звездных объектов являются так называемые объекты Хербига - Аро. Они способны за кротчайшее время вспыхнуть а затем долго (по крайней мере, много лет) оставаться в состоянии максимальной яркости. Звезды, претерпевающие подобное изменение, получили название Фуоров. Эти факты доказывают, что чем более ранний этап формирования молодых звезд мы рассматриваем, тем более "неожиданным" и удивительным является поведение звезды. Эта "неожиданность" связана с недостаточностью всех существующих теорий эволюции звезд.

Нестационарные процессы в других галактиках. Космогоническая активность ядер галактик.

50-60 лет назад все астрономы считали, что ядра галактик состоят из обычных звезд. Поверхностное исследование оптического излучения ядер действительно может легко привести к такому заключению.

В 50-х годах ХХ столетия было опровергнуто представление Хаббла о равномерном распределении галактик во Вселенной и установлено существование среди галактик, их групп и скоплений значительного количества явно нестационарных, неустойчивых, распадающихся систем.

Новые возможности изучения нестационарных явлений в галактиках открыла радиоастрономия. Например, две интенсивные радиотуманности, Кссиопея А и Крабовидная туманность возникли в результате вспышек Сверхновых. Возраст каждого из этих объектов не превосходит 1000 лет.

Изучение радиогалактик привело к обоснованию идеи о гигантских взрывных процессах, происходящих в ядрах галактик: радиовспышка галактики является результатом гигантского взрыва в ее ядре.

В противовес о взрывах в ядрах галактик многие астрономы - сторонники гипотезы коллапса, продолжали считать, что космическая эволюция заключается прежде всего в концентрации (конденсации) дифузного вещества (газо - пылевой туманности), а взрывы объяснялись столкновением галактик. Понадобились десятки лет, чтобы эти необоснованные и неплодотворные гипотезы потеряли научный кредит.

Дальнейшее подтверждение космогонической активности ядер галактик получили благодаря изучению околоядерных областей сейфертовских галактик, рентгеновских источников, пульсаров и галактик с аномально интенсивным ультрафиолетовым излучением - галактик Маркаряна. В самое последнее время удалось наблюдать в галактике Маркарян 6 выброс, происшедший буквально на наших глазах.

Крабовидная туманность

Эти процессы свидетельствуют о возможности коцентрации колосальных масс в относительно малых объемах. Речь идет о массах свыше миллиардов солнечных масс, сосредоточенных в объемах, во много раз меньших, чем объем какого-либо звездного скопления. У нас нет и не может быть никакой гарантии, что известные нам законы физики соблюдаются и в этих условиях.

Стоит отметить любопытный с точки зрения истории науки курьез: те астрономы, которые не понимают роли нестационарных объектов в космической эволюции, обычно склонны закрывать глаза на трудности, связанные с их истолкованием, рассматривая их как "уродов", выходящих за рамки общих закономерностей развития.

Сегодня вся астрофизика оказалась буквально пронизанной идеей эволюции звезд,звездных скоплений и галактик.

Об авторе

Амбарцумян Виктор Амазаспович Амбарцумян В.А. (1908-1996), выдающийся русский и армянский астрофизик. Родился 18 сентября 1908 в Тифлисе в семье известного филолога и писателя А.А.Амбарцумяна. В 1924 поступил на физико-математический факультет Ленинградского педагогического института, спустя год перевелся в Ленинградский университет. В 1926 опубликовал первую научную работу (совместно с Н.А.Козыревым) о солнечных факелах. А всего за годы учебы появилось 16 его работ по астрономии. В 1939-1941 был директором обсерватории Ленинградского университета, в 1941-1943 - заведующим филиалом этого университета в Елабуге (ТатАССР). В 1943 переехал в Ереван, работал в АН Армении, был профессором Ереванского университета. В 1946 основал и возглавил Бюроканскую астрофизическую обсерваторию. Научный кругозор ученого был чрезвычайно широк. Его работы охватывают многие области астрономии, в частности, они посвящены физике звезд и газовых туманностей, статистической механике звездных систем, внегалактической астрономии и космогонии. Амбарцумян создал основополагающую (базовую) количественную модель процессов, протекающих в газовых туманностях под воздействием излучения звезд, построил теорию лучистого равновесия, включающую в себя важные случаи образования метастабильных состояний в туманностях (существование т.н. запрещенных линий поглощения). Исследования Амбарцумяна положили начало статистической механике звездных систем - двойных и кратных звезд, звездных скоплений. В.А. Амбарцумян был действительным членом Академии наук СССР и Президентом АН Армянской ССР.   Основываясь на экспериментальных данных - результатах астрономических наблюдений - В.А. Амбарцумян не только дал верную интерпритацию ряда процессов во Вселенной, но и предвидел многие явления, которые удалось обнаружить уже после его смерти в 1996 году.