книги / Эволюция звёзд и галактик
..pdfВ. БААДЕ
*ЭВОЛЮЦИЯ
*ЗВЕЗД
; И ГАЛАНТИН
КУРС ЛЕКЦИЙ,
прочит анных
в Гарвардской обсерватории.
Подгот овлен к печати
Ц.П Е Й Н-Г А П О Ш К И Н О Й
Перевод с английского
Ю.Н. Е Ф Р Е М О В А
Под редакцией
А.С. Ш А Р О В А
ИЗДАТЕЛЬСТВО «МИР»
М о с к в а 1 9 6 6
ИЗДАТЕЛЬСТВО
«М И Р»
WALTER BAADE
EVOLUTION
OF STARS
AND GALAXIES
EDITED BY CECILIA PAYNE-GAPOSCHKIN
HARVARD UNIVERSITY PRESS
CAMBRIDGE, MASSACHUSETTS
1963
УДК 523 2 - 6 - 4
Книга представляет собой курс лекций, прочитан ных В: Бааде студентам Гарвардского университета и сотрудникам Гарвардской обсерватории (СШ А). Тема лекций — свойства и эволюционное развитие звезд и гигантских звездных систем — галактик. Автор книги — создатель современных представлений о составе и строе нии звездных систем. Он в течение многих лет работал на крупнейших телескопах мира, приобрел в этом ог ромный опыт и собрал богатейший наблюдательный материал о звездах различных типов и строении га лактик. В своих лекциях автор широко использовал полученные им результаты; часть из них еще не была им опубликована, и это придает книге особую ценность.
Книга написана на высоком научном уровне и в то же время достаточно простым языком. Она будет по лезна как астрономам — спеииалистам и студентам, —
так и читателям, серьезно интересующимся астроно мией, в особенности физикам, занимающимся пробле мами астрофизики и космологии.
Редакция космических исследований, астрономии и геофизики
ПР Е Д И С Л О В И Е
КР У С С К О М У
ИЗ Д А Н И Ю
Эту книгу можно назвать итогом сорокалетней ра боты одного из крупнейших астрономов нашего вре мени — Вальтера Бааде. Про нее нельзя, однако, ска зать, что она принадлежит перу Бааде, — это дословная запись лекций, прочитанных им в Гарвардской обсервато рии в 1958 г. и изданных Ц. Пейн-Гапошкиной в 1963 г.
Содержание этих лекций и сейчас, спустя более семи лет, не утратило своей ценности и актуальности. Бааде посчастливилось работать на крупнейших телескопах и получить фундаментальные результаты. Он разрешил на звезды центральную часть туманности Андромеды, открыл два основных типа звездного населения, устано вил связь пыли и газа со спиральными рукавами галак тик, пришел к заключению о необходимости удвоения шкалы расстояний во вселенной. Бааде рассказывает в книге об этих открытиях и результатах других своих
работ. Некоторые |
из них |
публикуются здесь впервые, |
и не удивительно, |
что эта |
книга часто цитируется в спе |
циальной литературе. Вместе с тем она дает система тическое и достаточно доступное изложение всей сово купности современных наблюдательных данных о мире звезд и их эволюционной интерпретации.
Бааде вводит читателя в лабораторию научного твор чества, подробно рассказывая об ошибках и заблужде ниях, удерживавшихся иногда десятилетиями, о том, как новые наблюдения и соображения шаг за шагом при ближают нас к цели — пониманию истинного строения и эволюции звездных систем. Вся его работа убедитель но показывает, как много дают фотометрические иссле дования при помощи больших телескопов в избранных областях нашей Галактики и других звездных систем. Бааде подробно описывает искусную методику, при по мощи которой он «выжимал» все возможное из своих инструментов, и эти страницы могут пригодиться наблюдателям, в частности тем из них, которые будут работать на новых больших телескопах, вступающих в строй в нашей стране.
вПредисловие к русскому изданию
Вальтер Бааде скончался в 1960 г., не успев обрабо тать записи своих лекций, и не удивительно, что с точки зрения строгого критика книга грешит множеством не дочетов—здесь и повторения, и неточные, иногда даже малопонятные формулировки, жаргонные выражения, вполне допустимые в эмоциональной устной речи. Ни Ц. Пейн-Гапошкина, ни тем более переводчик и редак тор русского издания не сочли возможным улучшать и «приглаживать» текст Бааде. Тем не менее мы всегда стремились понять, что именно хотел он сказать, и пояс нить это в примечаниях. В примечаниях даны также не которые поправки и уточнения, вытекающие из резуль татов новейших работЛишь в двух-трех местах нам пришлось опустить неясные фразы, не влияющие, од нако, на ход изложения. Иногда мы отступали от буквы оригинала, стремясь как можно точнее передать его дух. Разумеется, за прошедшие годы некоторые главы не сколько устарели, но и в них читатель найдет ряд глу боких мыслей, свидетельствующих о блестящей интуи ции большого ученого. Сильнее других устарела не сколько схематичная глава о теории звездной эволюции, в которой Бааде не был специалистом; ее содержания, впрочем, достаточно для понимания других глав, а чи тателю, особенно интересующемуся вопросами теории, можно рекомендовать обратиться к другим изданиям.
Замечательной особенностью книги является конк ретная формулировка ряда важнейших наблюдательных
итеоретических задач, большинство которых и по сей день остаются нерешенными.
Мы надеемся, что книга Бааде окажется интересной
иполезной для специалистов-астрономов и вместе с тем будет доступной всем, серьезно интересующимся астро номией. Она будет особенно ценной и поучительной для тех, кто только начинает астрономические исследования. Для них в первую очередь и предназначал свои лекции
Вальтер Бааде.
Ю. Ефремов,
А. Шаров
П Р Е Д И С Л О В И Е
КА М Е Р И К А Н С К О М У И З Д А Н И Ю
Когда осенью 1958 г. Вальтер Бааде читал цикл лек ций иа Гарвардской обсерватории, он надеялся перера ботать их в отдельную монографию. Из-за его загру женности и общеизвестного нежелания публиковаться мы договорились с ним, что лекции будут записаны на пленку. Эта запись и ее расшифровка должны были по служить ему в качестве первого наброска. Расшифровка представляла собой дословную запись лекций, включая вопросы и комментарии студентов и сотрудников обсер ватории, которые часто приводили к оживленной дискус сии, когда никаких ограничений не ставилось. По требо ванию лектора копии записи распространялись только среди присутствовавших на лекциях.
Ко времени неожиданной смерти Бааде работа над книгой ничуть не продвинулась, а со всех концов света поступали запросы иа копии записи его лекций. В своем первоначальном виде эта запись была непригодна для публикации. Разговорные выражения, хорошо звучащие в устной речи, не дают того же эффекта на бумаге. Но по существу лекции содержат нечто неизменное и не заменимое — последние мысли великого наблюдателя о предмете, которому он посвятил четыре десятилетия ис следований.
Подготовляя к печати книгу на основе этих лекций, я взяла иа себя большую ответственность. У меня были два преимущества: я сама прослушала все лекции и проблемами, обсуждаемыми в них, занималась почти столь же долго, как и Бааде. Обрабатывая текст, я стремилась точно выразить то, что, как я полагаю, на меревался сказать лектор, опуская повторения и исправ ляя случайные оговорки. Я не могла надеяться передать неподражаемый характерный стиль лектора, но те, кто знал Бааде, заметят проблески его научной страст ности.
8Предисловие к американскому изданию
Яне пыталась воспроизвести здесь дискуссию, но не которые замечания лектора, возникшие в дискуссии, включены в текст. Замечания, сделанные с мест, были,
так сказать, неофициальными; многие не относились к делу, авторы других могут не пожелать их увековечить. Эта книга предназначена для того, чтобы изложить мысли Бааде, а не его слушателей.
Друзья Вальтера Бааде знают, что он был категори чен и упорен, но они знают также, что он никогда не боялся изменить свое мнение. То, что он говорил в Гар варде, отражало его взгляды осенью 1958 г.; ранее он мог иметь другое мнение; некоторые из своих взглядов он определенно изменил бы ввиду появления новых ра бот. Я сочла невозможным исключить его комментарии к неопубликованным результатам, о которых ему рас сказывали другие астрономы; если даже он их неверно понял или не так запомнил, я все же надеюсь, что не заслужу упреков, опубликовав его высказывания в том виде, как я их поняла. С некоторыми взглядами, выра женными в книге, я сама несогласна, но это несуще ственно.
Ц. Пейн-Гапошкина
Глава 1
ВСТУПЛЕНИЕ.
ИСТОРИЧЕСКИЙ
ОЧЕРК
*
*
Изучение эволюции звезд и галактик находится в стадии очень быстрого развития, и мы живем еще в на чале этой стадии. Желательно сразу же увидеть контуры пашей темы, и я начну с очень краткого обзора. Резуль таты ранних работ дадут нам правильную перспективу, и мы сможем больше к ним не возвращаться.
Проблема строения Галактики — одна из наиболее трудных в астрономии и вместе с тем очень важная, по скольку, исследуя другие галактики, мы всегда должны для изучения деталей возвращаться к нашей собствен ной звездной системе. Эта проблема возникла в эпоху Вильяма Гершеля, который на основании подсчетов звезд нарисовал схематическую картину Галактики с ха рактерным раздвоением. Сегодня мы знаем, что видимое раздвоение Млечного Пути вызвано темными поглощаю щими облаками, которые простираются от созвездия Лебедя до южного полушария неба.
XIX столетие было временем накопления данных, особенно о движениях звезд. Только в 40-х годах, когда Бессель измерил первый тригонометрический парал лакс1), появилась возможность определять расстояния звезд. Однако к концу века было измерено уже так много собственных движений, что из параллактических движений могли быть получены светимости групп звезд. В это же время появились измерения лучевых скоро стей.
К началу нашего столетия стало ясно, что звезды имеют большой диапазон светимостей. В результате ис кусной работы Каптейн и другие астрономы получили
0 Первый |
звездный параллакс измерил в 1837 г. в Дерпте |
(ныне Тарту) |
Ф. Г. В. Струве. — Прим, перев. |
JO Глава 1
число звезд дайной светимости в единице объема — так называемую функцию светимости.
Новой стадией в изучении проблемы было осознание того, что при помощи интегрального уравнения функ ция светимости связана с числом звезд, видимых на данном луче зрения, — так называемой функцией плот ности. Задача определения структуры Галактики теперь включала в себя изучение распределения звезд во всех направлениях вокруг Солнца.
Новый подход требовал участия математиков, и не которые из них, как, например, Карл Шварцшильд, дали изящный способ численного решения задачи. Но с точ ки зрения астронома это был кошмар; можно было предсказать, что поколения астрономов сошли бы в мо гилу, так и не увидев каких-либо результатов; да и ре зультаты, если бы они и появились, в лучшем случае были бы туманными. Сам Каптейн построил в первом приближении картину строения Галактики: это знаме нитая «Вселенная Каптейна» с Солнцем в центре — уплощенная система звезд с отношением осей около 1:4, — концентрирующихся к плоскости Галактики и к ее центру. Малая ось составляла около 1500 световых лет и большая—-около 6000.
Сегодня никто больше не использует функцию све тимости для изучения структуры Галактики. Теперь функция светимости интересует нас совсем по другим причинам; как мы дальше увидим, она дает ценную информацию об истории образования звезд в Галак тике.
К 1900 г. уже имелось три новых достижения, кото рые явились непосредственной основой наших сегодняш них идей.
Первым из этих достижений было измерение Шле зингером параллаксов при помощи больших фотографи ческих рефракторов. Обычно эту работу рассматривают как нечто заурядное, однако она имеет фундаменталь ное значение для всей современной астрономии. Теперь у нас есть превосходные тригонометрические параллак сы для звезд, лежащих ближе 10 пс, и эти звезды яв ляются очень ценным критерием правильности наших заключений.