книги из ГПНТБ / Псковский, Ю. П. Новые и сверхновые звезды

ВВЕДЕНИЕ

Человеку свойственна жажда знаний. Трудно предста­ вить, как существовало бы человечество без этой замеча­ тельной черты, играющей не последнюю роль в прогрессе науки, техники и общества.

Неукротимой пытливости человеческого ума в значи­ тельной мере обязана своими успехами и наука о Вселен-

. пой — астрономия, которая изучает бесконечный и много­ образный мир небесных тел.

Вместе с нашей планетой мы также являемся частью Вселенной. Человек освоил поверхность и пространство около Земли, привык к ее условиям, земным представле­ ниям, понятиям. И тем большее впечатление производит на любознательного человека внешний мир — звездное небо, стройность законов движения небесных светил, ве­ личественность явлений, происходящих во Вселенной. Здесь все удивляет: и гигантские размеры, и огромные расстояния, и возраст в миллионы и миллиарды лет, и скорости в сотни тысяч километров в секунду, и гранди­ озные массы, и трудновообразимое количество выделяе­ мой энергии, и температуры — от самых низких до мил- *лиардов градусов, и плотности — чрезвычайно высокие и чрезвычайно низкие. Современная техника и экспери­ ментальная физика еще очень далеки от воссоздания условий, сходных с теми, которые наблюдаются за пре­ делами Земли, на других небесных телах. Некоторые же процессы и условия вообще недостижимы для экспери­ мента на Земле и могут изучаться только путем наблю­ дения за небесными телами.

С незапамятных времен человек изучает небесные све­ тила и свойства безграничного пространства, окружаю­ щего нашу планету. От невооруженного глаза — к теле­ скопу, от оптических телескопов — к радиотелескопам, от них — к ракетной технике — так возрастал арсенал средств

3

исследования внешнего мира, который древние греки называли космосом, а мы теперь называем Вселенной. Чем совершеннее эти средства, тем больше раздвигалась область Вселенной, доступная исследованиям, и тем бо­ лее сложным н многообразным но формам, явлениям и свойствам оказывался реальный мир.

По кругу исследуемых объектов астрономия может быть подразделена на три больших раздела: астрономия Сол­ нечной системы, звездная астрономия и внегалактическая астрономия. В таком же порядке шел и исторический процесс развития этой пауки. Сейчас активно развивается каждый из указанных разделов. Например, астрономия Солнечной системы вступила в период ракетных исследо­ ваний и завоевания планет и межпланетного простран­ ства человеком. Звездная астрономия из раздела, занимавшегося главным образом звездной статистикой и классификацией физических свойств звезд, быстро прев­ ращается в дисциплину, изучающую физическую струк­ туру звезд и туманностей и всей нашей звездной системы (Галактики), а также их эволюцию. Особенно бурное развитие происходит во внегалактической астрономии, проблемы которой тесно связаны с современной физикой: теорией относительности, ядерной физикой и радиофи­ зикой.

Не только звезды, Солнце и планеты привлекали из­ давна взоры людей к небу. В еще большей степени их пора­ жали грандиозные небесные явления, внезапно происхо­ дившие на пх глазах. Чаще всего это были яркие, иногда видимые даже днем светила. События такого характера часто отмечались в летописях, хрониках, жизнеописаниях выдающихся деятелей древности, а еще ранее — в древ­ нейших памятниках человеческой культуры: в резьбе на кости н наскальных рисунках.

Сейчас мы знаем, что такими яркими феноменами были небесные явления, совершенно несравнимые по своим размерам. Не шутка ли природы, что такие явления, как затмения Солнца Луною, падения крупных метеоритов, визиты к Солнцу комет, являющихся в сущности, даже в сравнении с любой планетой или спутником, телами ничтожной массы, — этн явления производили одинаково сильное впечатление на людей, такое же, как и действи­ тельно крупнейшие катастрофы звездного мира — вспышки звезд, называемые новыми звездами?

4

Почему же эллинская система созвездий, а не каКаялибо другая положена в основу современной? Не только потому, что эллинская наука и культура были предшест­ венницами современных. Главное заключается в том, что древнегреческие астрономы составили чрезвычайно под­ робные описания звездного неба. Так, каталог, составлен­ ный во II в. до н. э. Гиппархом, включал около 500 звезд. На его основе образовалась современная система созвездий и на протяжении многих веков велись исследо­ вания положения и блеска звезд. Каталог Гиппарха пе­ реписывали, уточняли, совершенствовали и пополняли астрономы древней Греции, древнего Рима, Арабского Востока и Европы. Так и получилось, что этот каталог и перечисляемые в нем созвездия стали интернациональ­ ной системой созвездий.

Известна причина, которая побудила Гиппарха соста­ вить звездный каталог. О ней нам поведал древнеримский историк Плиний. Около 134 г. до н. э. в созвездии Скор­ пиона наблюдалась яркая вспышка новой звезды. Заинте­ ресовавшись этим, пишет Плиний, Гиппарх и решил пе­ реписать все звезды, чтобы можно было обнаружить появление новых звезд в будущем.

Но для осуществления такой задачи нужно было не только описать положение звезд в созвездиях, но и ука­ зать, какая из них и насколько ярче или слабее соседних. Для этой цели Гиппарх распределил звезды па шесть классов по силе их блеска. Как мы уже говорили, самые яркие звезды получили наименование звезд 1-й величины, а самые слабые, видимые острым глазом, — 6-й. Проме­ жуточные же между ними подразделения на величины были проведены так, что звезды 2-й величины выглядели для глаза слабее звезд 1-й величины настолько же, на­ сколько звезды 2-й величины выглядели ярче звезд 3-й величины, и т. д.

Впоследствии, уже в XIX в., выяснилось, что такое подразделение звезд на классы возникло не случайно. Оно вытекает из свойства человеческого глаза: еслп блеск -звезд ослабевает в геометрической прогрессии, то глаз это ощущает как ослабление светового впечатления в арифметической прогрессии, т. е. как убывание блеска на постоянную величину. Звезда 6-й величины на пять величин слабее звезды 1-й величины, причем количество света, приходящее от них, различается в 100 раз. Из

7

этого установленного наблюдениями факта можно вычис­ лить знаменатель геометрической прогрессии, на котором

основано подразделение на звездные величины: \/100 = = 2,512. Другими словами, при уменьшении блеска в 2,512 раза мы получаем изменение на одну величину.

Звездные величины, удачно введенные когда-то Гип­ пархом, оказались удобной мерой блеска звезд. Теперь астрономы умеют измерять блеск звезд очень точно и оценка звездной величины, обычно отмечаемая значком т после целой части числа', дается с двумя десятичными знаками после запятой.

Итак, блеск в звездных величинах — это выражение в логарифмической шкале меры световой энергии звезды, принимаемой глазом в единицу времени, а математи­ чески — это величина, пропорциональная логарифму освещенности. Пусть освещенность, создаваемая первой звездой, будет Е i, а второй — Е 2. Тогда разность их блеска в звездных величинах будет выражаться так называемой формулой Погсоиа:

ni\ — т2 = —2,5 lg Е 1/Е2,

где ш\ — звездная величина первой, m2 — второй звезды. Это простое соотношение между звездными величи­ нами и освещенностями составляет основу звездной фото­ метрии, т. е. методов точного измерения блеска звезд. Как видим, звездная фотометрия — старейший метод астрономии. Она возникла более двух тысяч лет назад и связана с именем Гиппарха, которого астрономы средних

веков не случайно называли отцом астрономии.

В1609 г. Галилей впервые направил на небо телескоп.

Сэтого момента началась триумфальная эпоха телеско­ пической астрономии. До изобретения телескопа внешний мир для астрономов ограничивался пятью планетами, Солнцем, Луной, кометами и несколькими тысячами звезд, видимых простым глазом. В телескоп же астрономы увидели бесчисленное множество звезд, бывших недоступ­ ными из-за слабого блеска. Выяснилась и природа Млеч­ ного Пути. Эта светящаяся полоса, как бы поясом охва­ тывающая небо, оказалась состоящей из множества слабых звезд. Дальнейшее изучение Млечного Пути по­ казало, что наше Солнце и все видимые простым глазом звезды тоже принадлежат к этому большому облаку

8

звезд, называемому теперь Галактикой (от греческого галактос — млечный).

Около столетия назад во многих астрономических исследованиях начали применять фотографирование не­ бесных светил. Телескоп стал служить гигантским фото­ аппаратом. Оказалось, что фотографирование небесных объектов и явлений сочетает ценнейшие качества, какими не обладают даже многие новейшие средства наблюде­ ний. Оно позволяет быстро, документально точно и под­ робно зарегистрировать явление и окружающие его де­ тали. Другие новые средства наблюдений: спектроскопия, фотоэлектроиика, телевизионная и радиоастрономическая техника — наиболее успешно применяются совместно

сфотографической.

Споявлением фотографии определение блеска звезд стало проводиться более удобным и точным фотографи­

ческим способом. Правда, новый фотоэлектрический способ измерения блеска еще более точен, но если фотографиче­ ским путем можно получить фотографию тысячи звезд за какие-нибудь полчаса и затем обрабатывать полученный снимок ъ лаборатории на светоизмерительных приборах, то за полчаса у телескопа фотоэлементом удается изме­ рить блеск всего нескольких звезд. Поэтому фотоэлектри­ чески измеряется блеск нескольких звезд, полученных также и на фотоснимке, с тем, чтобы с ними можно было как можно надежнее сравнить блеск остальных звезд, за­ фиксированных фотоаппаратом. Такое комбинирование фотографического и фотоэлектрического способов снижает точность измерений блеска звезд ненамного, но дает зна­ чительный выигрыш — большую экономию времени ра­ боты телескопа.

Звезды, изменяющие блеск

Нам теперь следует оговориться, что вспышки новых звезд наблюдались и до Гиппарха. Древнейшие из дошед­ ших до нас сведений о них относятся к третьему тысяче­ летию до наш ей. эры. Это были наблюдения, выполняв­ шиеся в древнем Китае.

В древних странах Востока и Запада, а также в сред­ ние века в Европе и-на Арабском Востоке внимание к необычным явлениям было не случайным. Тогда су­ ществовало убеждение, что небесные явления — это знаки,

9