Загадки космоса - Кирилл Федорович Огородников Страница 19

Но отсюда следует вывод, что если бы фотоны света при своем движении в мировом пространстве, от далеких галактик до нас, каким-нибудь образом теряли свою энергию, то мы должны были бы наблюдать в спектрах галактик такое же красное смещение, как и при разбега-нии галактик. Впервые гипотезу о старении света выдвинул еще в 1930 г. видный советский астроном академик А. А. Белопольский (1854 – 1934). В пользу гипотезы старения света говорит, между прочим, то, что вследствие однородности Вселенной старение фотонов должно быть пропорциональным расстоянию.

В физике теоретически разработаны явления столкновений квантов света с микрочастицами, при которых кванты света полностью или частично теряют свою энергию. Известно, что эти явления в лабораторных условиях наблюдать пока не удается – они происходят слишком редко. Для того чтобы квант света столкнулся с микрочастицей, он должен пролететь очень большое расстояние. Но в условиях мирового пространства, когда фотоны летят к нам сотни миллионов лет, подобные столкновения не только возможны, но и обязательны.

К сожалению, эта гипотеза наталкивается на следующую трудность. Теоретические исследования показывают, что при всяком столкновении с микрочастицами световой квант теряет не только энергию, но меняет также направление своего движения, что должно привести к размыванию фотографических изображений галактик. В действительности же этого не наблюдается и все галактики, независимо от расстояний, получаются на фотографиях всегда четко.

Но мы не можем ручаться, что сегодня знаем все законы взаимодействия фотонов с другими формами материи, например с мощными электромагнитными полями или с полями квантов света. Тогда получается очень заманчивая картина: кванты света «стареют», то есть теряют часть своей энергии, и никакого «размывания» изображений галактик пр-и этом не происходит. Но энергия, отданная квантами, не пропадает бесследно, она лишь переходит в какой-то другой, быть может, нам пока неизвестный вид энергии. За счет этой энергии во Вселенной образуются микрочастицы материи, из которых в свою очередь образуются атомы водорода – кирпичи мироздания. Ведь до сих пор мы наблюдаем лишь процессы излучения, когда за счет массы вещества образуется свет, за счет энергии микрочастиц образуется энергия фотонов. Все звезды и галактики существуют и излучают свет, подобно расточительным наследникам, за счет энергии, сконцентрированной в веществе когда-то давно, при условиях, сильно отличающихся от современных. Этот запас энергии не возобновляется в звездах, а навсегда улетает от них и теряется в бездонных глубинах мирового пространства.

Если бы удалось доказать возможность обратного превращения энергии фотонов в энергию частиц вещества, то тем самым был бы найден закономерный кругооборот энергии, и атомы водорода возникали бы, как в теории «непрерывного творения», но только без вмешательства сверхъестественных сил!

СЮРПРИЗЫ ВСЕЛЕННОЙ – СВЕРХЗВЕЗДЫ [1]

[1 В газете «Известия» 13 июля 1963 г. в разделе «Ученые отвечают читателям» опубликована статья проф. И. Шкловского «Сюрпризы Вселенной – сверхзвезды». В брошюру проф. К. Ф. Огородникова «Загадки космоса» она включена издательством и печатается с некоторыми сокращениями.]

Уже не раз радиоастрономия раскрывала людям тайны Вселенной. Какие загадки взяла сегодня на прицел эта наука? Центральной проблемой радиоастрономических исследований в последние годы была и остается проблема радиогалактик. Открытые свыше 10 лет назад радиогалактики представляют собой гигантские звездные системы, исключительно сильно излучающие в радиодиапазоне. Причина такого необычайно мощного радиоизлучения некоторых галактик – в образовании там огромного количества космических лучей. Но что же это за процессы, в результате которых образуются космические лучи, чья суммарная энергия сравнима со всеми «энергетическими ресурсами» гигантских звездных систем?

Лег десять назад большинство ученых считало, что радиогалактики образуются в результате гигантских космических катастроф – столкновений галактик. Однако сейчас уже бесспорно доказано, что причина образования огромного количества космических лучей в некоторых галактиках – некие исключительно мощные процессы, происходящие в центральных областях этих галактик, называемых «галактическими ядрами». Эти процессы протекают очень быстро (разумеется, по космическим масштабам). Недавно советским ученым Н. С. Кардашеву и другим удалось показать, что космические лучи в радиогалактике «Лебедь-А» образовались всего лишь несколько сот тысяч лет тому назад, между тем как средний возраст галактик исчисляется многими миллиардами лет. Следовательно, данная галактика – мощный источник радиоизлучения лишь на сравнительно короткое время. Впрочем, возможно, что такие «вспышки» повторяются.

Установлено, что у большинства радиогалактик облака космических лучей находятся довольно далеко за пределами соответствующих звездных систем. Обычно наблюдаются два облака, расположенных симметрично по обе стороны от галактики на расстояниях порядка сотни тысяч световых лет от ее ядра. Это означает, что мы наблюдаем последствия гигантского процесса, который произошел в ядре галактики несколько сот тысяч лет назад.

Но должны же быть и такие радиогалактики, у которых образование большого количества космических лучей в ядре либо происходит «на наших глазах», либо произошло совсем недавно. Эти объекты мы можем называть «молодыми радиогалактиками».

Крупнейшее достижение радиоастрономии последних двух-трех лет – то, что обнаружить такие объекты удалось. Заранее можно было сказать, что у «молодых» радиогалактик прежде всего должны быть сравнительно малые размеры радиоизлучающих областей, причем последние должны лежать в пределах соответствующих галактик. И действительно, размеры радиоизлучающих областей у недавно обнаруженных радиогалактик нового типа в ряде случаев не превосходят нескольких тысяч световых лет (размеры самих галактик обычно порядка десятков тысяч световых лет).

Однако самым удивительным оказалось вот что. На фотографиях, полученных оптическими телескопами, на месте радиогалактик оказались слабые звездообразные объекты, на галактики отнюдь не похожие. В начале этого года молодой голландский астрофизик Шмидт (работающий в США) исследовал спектр одной из таких звезд – ЗС-273, находящейся в созвездии Волос Вероники. Результаты оказались просто поразительными: спектральные линии излучения смещены (и при этом очень сильно) в красную сторону. Это означает, что звездный объект удаляется от нас со скоростью около 50 000 км/сек. Значит, это не звезда, а весьма удаленная от нас галактика. Ведь ни одно космическое тело в пределах нашей звездной системы не имеет скорости, превышающей несколько сот километров в секунду. По величине смещения спектральных линий можно определить расстояние до этого удивительного объекта. Оно оказалось равным 1,5 млрд. световых лет. Объект ЭС-196, согласно нашим расчетам, удаляется со скоростью, превышающей 200 000 км/сек, и находится на расстоянии больше чем 12 млрд. световых лет. Пока это самый удаленный от нас объект во Вселенной. Свет от этой галактики был излучен, когда не было еще ни Земли, ни Солнца.

Тем не менее и при таких огромных расстояниях эти «звездочки» все же можно уверенно наблюдать: они излучают огромное количество света, в несколько десятков раз большее, чем самые