Тайны открытий XX века - Александр Волков

Полное покорение Луны — крохотного, соседнего нам участка Космоса, — дело грядущих столетий. Нам же остается лишь мечтать, делать первые шаги и… шутить в ожидании будущих побед. Так, Фоинг фантазировал недавно, как будут проходить Олимпийские игры на Луне. Сила притяжения там в шесть раз ниже, чем на Земле. Поэтому ядро или молот на соревнованиях по легкой атлетике пулей полетят вдаль. В прыжках с шестом спортсмены упорхнут в поднебесье, а штанга станет длиннее на пару метров (так много придется насаживать на нее «блинов») — и все равно толкать ее будут играючи.

Многое из того, о чем рассказано здесь, — кроме лунных олимпиад, разумеется, — большинство читателей наверняка увидит еще на своем веку. Взоры ученых и политиков после десятилетий затишья вновь обращены к Луне. Под ее неуютными желтыми лучами золотится громадье их планов. Со временем мы станем свидетелями того, как они начнут сбываться. Нам остается с надеждой следить за первыми, пока еще робкими попытками коммерческого освоения Космоса. Ведь только прямая выгода позволит продолжать и даже расширять исследования. Иначе первый же мировой экономический кризис заставит нас на какое-то время отказаться от полетов в Космос, как климатический кризис позднего средневековья — вековое похолодание — помешал викингам осваивать Америку.

В начале семидесятых годов многие верили, что Луна скоро будет заселена. Но этого не произошло. Последнее десятилетие и вовсе прошло под знаком Марса, и лишь теперь человек возвращается на Луну

Какой знак поставить в конце этой фразы? Вопросительный? Точку? Многоточие? Что возобладает? Скепсис? Уверенность? Или сознание того, что гонку космических инвестиций пока рано начинать, даже если на этом настаивают «многие ученые», готовые внести коррективы в Федеральную космическую программу?

2.3. МЕЖДУ ЗВЕЗДАМИ И ПЛАНЕТАМИ

Их называли «черными звездами», «инфракрасными звездами». Их зовут «бурыми карликами». Что это? На рубеже XXI века ученые восстанавливают пропущенное «звено в цепи» астрономических объектов.

Столетиями астрономическая классификация казалась незыблемой: кометы, планеты, звезды… Между планетами и звездами зияла пропасть. Они слишком разнились по своим размерам. Астрономы не раз задавались вопросом: «Какие законы запрещают появление небесных тел, больших, чем планеты, но меньших, чем звезды?» Не было никаких логических объяснений этой зияющей пустоте. И несколько десятилетий назад астрономы начали поиск объектов, которые могли бы заполнить непонятную лакуну.

Наконец, их нашли. Это были бурые карлики. Они занимают промежуточное положение между звездами и планетами. Вероятно, они встречаются так же часто, как звезды, но нам известны лишь несколько сотен подобных объектов. Их существование предсказывали еще 40 лет назад. Однако астрономы обнаружили их лишь в 1995 году. С помощью новых больших телескопов, а также чувствительных инфракрасных камер можно исследовать этот класс космических объектов. Их предстоит изучить астрономам XXI века.

Инопланетянин оказался карликом

Более тридцати лет эти загадочные объекты оставались лишь плодом воображения ученых, результатом их расчетов. Ни один не спешил воплотиться в точку на ночном небосводе. Одно время ученые даже подумывали, а не вкралась ли в их расчеты ошибка. От конференции к конференции неуловимая точка все больше вытягивалась, превращаясь в вопросительный знак.

А начиналось все в 1963 году, когда астроном Шив Кумар из Виргинского университета, анализируя теорию рождения звезд, задался вопросом, который почему-то никто еще не успел задать.

Теория эта предполагает, что звезды рождаются из газопылевого облака, которое постепенно сжимается. Температура и давление внутри этого сгустка возрастают. В какой-то момент, когда температура достигнет нескольких тысяч градусов, молекулы облака распадаются на отдельные атомы, а при температуре около 10 тысяч градусов разрушаются электронные оболочки атомов. Происходит их ионизация. При дальнейшем росте температуры, когда центральная часть звезды прогреется до трех миллионов градусов, атомные ядра водорода начнут сливаться друг с другом. Термоядерная реакция! Сжатие прекращается. Вспыхивает звезда.

Звезды бывают самых разных типов: очень маленькие — они встречаются чаще всего, такие, как Солнце, то есть средних размеров, или же очень большие. «В среднем в Галактике ежегодно рождается примерно десяток звезд с общей массой около пяти масс Солнца», — отмечает российский астроном В. Г. Сурдин. Вот только масса новорожденной звезды не может быть меньше семи процентов солнечной массы — иначе в ее недрах не начнется термоядерная реакция. А какая же это звезда, если она светить не будет?

Итак, все вроде бы ясно. Из больших сгустков газа и пыли рождаются звезды; из маленьких комьев — планеты. «А что будет в пограничном случае? — таким вопросом задался Шив Кумар. — Что если масса газопылевого облака составит, например, шесть процентов от солнечной массы? Почему такого не может быть? И что родится тогда? И не звезда, и не планета… Что?»

Расчеты показали, что это небесное тело должно обладать весьма любопытными свойствами. На первых порах в недрах этой «недоношенной» звезды будет происходить превращение дейтерия в гелий-3, поскольку эта реакция протекает при более низкой температуре, чем водородная термоядерная реакция. Но запасы дейтерия ограничены, поэтому уже через несколько миллионов лет топка выгорит, и это небесное тело начнет остывать.

Так представляет себе бурых карликов калифорнийская художница Линетт Кук 

Предельные размеры нового класса небесных тел тоже определялись расчетами. Их масса не может превышать семи процентов солнечной массы, или 75 масс Юпитера — иначе объект загорится звездой, и не может быть меньше 13 масс Юпитера: все, что ниже этого предела, — планеты. Итак, этот класс небесных тел занимал пустовавшую нишу в мироздании, был промежуточным звеном между звездами и планетами. Данные тела назвали «черными», или «инфракрасными», звездами. Лишь в 1975 году американская исследовательница Джилл Тартер придумала им прозвище, под которым они и вошли в научные труды по астрономии: «бурые карлики».

Однако поиск их обернулся фиаско. Их не было. Лишь в восьмидесятые годы были замечены остывающие инфракрасные источники, которые могли быть этими гипотетическими объектами. Открытие же состоялось лет десять назад, в 1995 году, когда интерес к ним охладел так же сильно, как их недра. Наблюдая за созвездием Зайца, американские астрономы Шри Кулкарни и Тадаси Накадзима из Паломарской обсерватории обнаружили в 18,8 световых годах от звезды Gliese 229А едва приметную светлую точку. Расчеты показали, что масса этого небесного тела в 30 — 40 раз превышает массу Юпитера. Объект однозначно был бурым карликом.

Коричневые повелители планет

Поиски его собратьев продолжились с новой силой. Однако успех к астрономам пришел лишь в последние два-три года. Причины длительных неудач объяснимы. Температура поверхности бурого карлика обычно не превышает 1200° по Цельсию, поэтому их излучение наиболее заметно лишь в инфракрасном диапазоне, а соответствующая аппаратура появилась недавно. В оптическом же диапазоне они светят в сотни тысяч, а то и миллионы раз слабее Солнца.

Спектральный анализ показал, что в атмосфере бурых карликов, как и в воздушной оболочке Юпитера или Сатурна, содержится метан. Есть там и водяные пары, и, очевидно, пылевые облака (последнее можно установить по небольшим колебаниям яркости). Если облака есть, то и на бурых карликах, как у нас на Земле, должны наблюдаться погодные феномены.

В компьютерной модели, составленной группой астрономов из Вашингтонского университета во главе с Катариной Лоддерс, в атмосфере бурых карликов могут даже возникать облака и клубы тумана из жидкого железа. По крайней мере, спектральный анализ показал, что эти небесные тела содержат гидрид железа, который может конденсироваться в жидкое железо. По предположению Лоддерс, в атмосфере бурых карликов протекают конвекционные процессы и погода регулярно меняется.

Из Гейдельбергского института астрономии пришло сообщение о том, что у бурого карлика S Ori 45 наблюдаются колебания яркости. Однако независимые эксперты пока не пришли к выводу, чем это объясняется — облачной пеленой, застилающей поверхность карлика, или… пятнами на нем — такими же пятнами, как на Солнце. Можно лишь подсчитать, что примерно пятая часть поверхности этой карликовой «звезды» покрыта пятнами или затянута облаками. Более определенно можно судить лишь о молодых белых карликах. Расчеты показывают, что их атмосфера разогрета до 2000° по Цельсию, а при такой температуре в воздухе уже не будет витать пылевая взвесь.