Глава 1 -
Вселенная
Тропа
Астрофизическая
Энергетика
звезд
Когда-то давно в наших мешочках мелькнул вопрос «а что же горит в звездах?». Путь к ответу на этот вопрос оказался очень долгим — и он не пройден доныне.
В те далекие времена ЧЧ (звездами они вообще-то не занимались) открыли Великий Закон — закон сохранения и превращения энергии. В 1748 году один из них — М.В.Ломоносов — в письме к Л.Эйлеру изложил его главную идею — пока только идею «всеобщего естественного закона, охватывающего все перемены, в Натуре случаю-щиеся».
Румфорд (Benjamin Thompson, 1753-1814)
родился в Америке, командовал баварской армией в Мюнхене, основал институт в Лондоне, а умер в Париже. Был личным другом Наполеона и Лафайета и вторым мужем мадам Лавуазье — жены того самого французского химика. Имя Румфорд он выбрал по родному городку его первой жены… Одно время он работал на заводе, где делали пушки. Дуло для них сверлили — и при этом выделялась куча тепла. И захотелось ему сравнить работу “сверления” с выделяемой теплотой. Сравнил. И обнаружил, что чем больше работа, тем больше теплоты. Нам-то, нынешним, кажется — вот невидаль, это и ежу понятно. Потому и понятно, что ему это показалось интересным, он увлекся… и заложил основы теории превращения энергии, не говоря уже о многих изобретениях в области горения.
Сади Карно прожил всего 36 лет (1796-1832) и оставил после себя рукопись. Нашли ее и опубликовали лишь через 50 лет — и в результате она не повлияла на ход мыслей. А жаль. В ней он вычислил, что подъем 1 м3 воды на высоту 1 м требует такой же энергии, какая нужна для нагревания 1 кг воды на 2.7о (сейчас уточнено: 2.3о).
В 1842 врач(!) Юлиус Майер (Julius Robert von Mayer, 1814-1878), будучи 28 лет от роду, в фармацевтическом(!) журнале опубликовал статью «Замечания о силах неживой природы», в которой тщательно обосновал (умозрительно) обязательность сохранения энергии (он различал три вида — тепловую, потенциальную — тяготения и энергию движения) и вычислил, что нагревание 1 кг воды на 1 градус равноценно поднятию 1 кг на высоту 365 метров. Через три года он добавил к списку еще магнитную, электрическую и химическую энергии, а сам принцип провозгласил применимым к вопросам химии, биологии и космическим. А ведь начинал — представить только! — с наблюдения за изменениями в крови моряков, будучи судовым врачом в рейсе на Яву и обратно в 1840 году...
Джеймс Джоуль (James Prescott Joule, 1818-1889), пивовар из Сальфорда в Англии, к умозрительным заключениям склонен не был, о работах Майера не знал, а свои выводы основывал исключительно на экспериментах, причем исключительно тщательно поставленных. Некоторые из таковых получили даже собственное имя, например эксперимент Джоуля-Томсона (это лорд Кельвин) по вытеканию газов через малые отверстия-поры. В 1843 году (этому было тогда 24 года) он доложил результаты других экспериментов: нагревание воды на 1 градус равноценно подъему 1 кг на 460 метров. Но отчетливой формулировки результата он не дал.
А в 1846 году Уильям Гров (чуть больше 30 лет, адвокат по образованию — воистину неисповедимы извилины ЧЧ!) обработал все известные к тому времени результаты работ по различным видам энергии и доказал, что при определенных условиях они могут переходить друг в друга без потерь.
В 1847 году Герман Гельмгольц (26 лет от роду) добавил сюда еще принцип причинности «всякое изменение в природе должно иметь достаточное основание» и 23 июля на заседании берлинского физического общества в своем докладе сформулировал закон сохранения энергии.
Закон родился. Закон есть закон — и он требовал, чтобы энергия (в том числе и Солнца) откуда-то бралась и чтобы у этого “откуда-то” была причина создавать такую энергию. Тут уж не помогало ничто другое — даже “божественная квинтэссенция”.
Надо было придумывать источник и механизм рождения энергии звезд.
Но прежде чем перейти к размышлениям на эту тему, нужно еще разок — и поподробнее — вспомнить об атомах, потому как именно из них родилась “подходящая” энергия.
В 1897 году сэр Дж.Дж.Томсон предположил, что атом все-таки не неделимый шарик, а состоит из чего-то поменьше (он придумал такой образ: положительно заряженный атом, в котором там и сям натыканы, подобно изюму в булке, отрицательные частички — как раз столько, чтобы компенсировать положительный заряд атома), и его опыты с катодным излучением показали, что отрицательные заряды передаются какими-то действительно крошечными частицами, гораздо меньшими, чем атом — позднее таковую назвали электрон.
В 1906-1908 годах физик Эрнст Резерфорд
[Ernest Rutherford, 1871-1937; родился он в Новой Зеландии, туда его дед Джордж Резерфорд, колесный мастер из Шотландии (профессия очень уважаемая и нужная в те времена) отбыл в поисках лучших заработков; и в школе, и в тамошнем Кентерберийском университете, с самого начала Эрнст был первым, причем по всем предметам, и это в конце концов привело к «стипендии 1851 года» - она позволяла 2-3 года стажироваться в любом университете метрополии, то есть Англии, и он выбрал Кембриджский, и проделал обратно весь путь, когда-то проделанный дедом]
бомбардировал тоненькие металлические листы быстрыми частицами, вылетающими из радиоактивных элементов — и почти все они (частицы) проходили насквозь без помех, только изредка одна-другая отскакивала, столкнувшись с препятствием, что привело его к мысли: атом состоит в основном из пустоты. Пришлось изменить “образ Томсона” и Резерфорд придумал новый: положительный заряд сосредоточен в крошечном объеме в самом центре — в ядре, он назвал эту положительно заряженную частичку протоном. А крошечные электроны болтаются по всему остальному объему атома вокруг этого ядра.
Через пять лет (1913) физик Нильс Бор (Niels Bohr, 1885-1962) еще подправил образ: предложил считать, что электроны в атоме не заполняют весь его объем, а могут существовать лишь на разных “энергетических уровнях-орбитах” и когда атом поглощает энергию, электрон перескакивает с низшего уровня на более высокий, а когда излучает — наоборот. Уровни имеют строго определенные значения и потому как поглощение, так и излучение может осуществляться только строго определенными порциями. Этот образ так много объяснял в области спектроскопии, что химики, астрономы и все прочие, пользующиеся оной, приняли образ на-ура.
В 1914 году физик Генри Мосли (Henry G.-J. Moseley), изучая излучение различных элементов, пришел к выводу, что в разных атомах количество протонов в ядре “персональное”: в водороде, к примеру, протон один, а в уране – 92 штуки.
В 1927 году обнаружились волновые свойства частиц. И физик Эрвин Шредингер (Erwin Schrodinger) создал новый образ атома: в нем все составляющие его частички были крохотными пакетами волн.
В 1932 году физик сэр Джеймс Чедвик (James Chadwick) обнаружил субатомную частицу без электрического заряда, он назвал ее нейтроном. Протон и нейтрон оказались примерно одинаковой массы — и в 1800 с лишком раз тяжелее электрона…
Каков же образ теперь? Теперь наглядного и понятного — нет. Есть только уравнения — и ЧЧ, между прочим, с их помощью умудряются довольно точно рассчитывать что и как произойдет. А картину можно с большой-пребольшой натяжкой представить так: атом состоит из крошечного ядра в виде некоего облачка, в котором витают протоны и нейтроны (которых на самом деле нет, а есть пакетики волн), окруженного облачками-уровнями для малюсеньких электронов (которых на самом деле тоже нет, а есть другие пакетики волн), а все это вместе одето в шубу из виртуальных частиц, которыми обмениваются «законные», то есть невиртуальные протон, нейтрон и электрон (и этих «обменных» частиц на самом деле тоже нет, оттого они и виртуальные).
Непонятно. Но здорово, правда?
И вот, когда с одной стороны прояснилась картина атома, а с другой благодаря Эйнштейну стало ясно, что масса — это концентрированная форма энергии, начал вырисовываться и путь выделения части такой энергии. Суть процесса не так уж и сложна. К примеру, атом кислорода содержит в себе 4 протона и 4 нейтрона. Если их массы сложить “по-отдельности”, должно быть 16.137, на самом деле масса атома кислорода 15.9994 — то есть 0.1376 массы уходит в виде энергии (дефект массы). Но чтобы эти протоны и нейтроны “сложить” в атом, нужно затратить гораздо больше энергии, чем потом выйдет…
Ситуация изменилась в 1939 году, когда Энрико Ферми (Enrico Fermi) и Отто Ган (Otto Hahn) обнаружили, что атом урана-235 (редкий изотоп урана, один атом на 140 обычных атомов) при поглощении нейтрона расщепляется и испускает 2 или 3 новых нейтрона. Возникает цепная реакция: новые нейтроны расщепляют другие атомы и процесс нарастает лавинообразно. Правда, она не может возникнуть в малом объеме: нейтроны успевают улететь во-вне, не расщепив по пути другие атомы. Но если масса достаточна — больше “критической”, то…
Рождается новый вид оружия. Страшный.
Но и новый источник энергии. Мощный.
Что ж, с прогрессом всегда так — к кому в руки попадет: ведь и топором — можно рубить деревья, а можно головы…
Так что же все-таки горит в звездах?
Разумеется, эту тему извилины ЧЧ распахивали долго — и процесс продолжается. Начинали, естественно, с Солнца — и для начала попытались определить сколько же оно “тратит” энергии. Измерили (давно уже), получилось 0.135 вт (1.35*106 эрг/сек) на каждый квадратный сантиметр площадки, нормальной к лучам Солнца у поверхности Земли – назвали это солнечной постоянной. Подсчитали всю поверхность Земли, обращенную к Солнцу, отсюда — сколько солнечной энергии падает на Землю (1.7*1014 квт). Земля на “небе” Солнца занимает одну двухмиллиардную долю сферы (радиуса земной орбиты), откуда нетрудно посчитать сколько Солнце излучает всего — получилось 3.8*1023 квт.
Посчитали — ужаснулись: это так много, что не с чем и сравнить даже.
А тут как раз родился закон сохранения и превращения энергии… Пришлось снова засучивать рукава, и начал это уже упоминавшийся Майер (сдается мне, в это время он уже окончательно переродился из врача в физика — интересно, у этого тоже есть какая-то причина?) — в 1848 году он изложил первую из длинного ряда гипотез на эту тему в своем сочинении «Динамика неба». В качестве источника он предложил энергию падающих на Солнце метеоритов — «метеорная гипотеза». Увы, она почти сразу же была снята как неудовлетворительная по трем основным причинам: uдля обеспечения наблюдаемого излучения метеоров должно падать на Солнце слишком уж много: за 5 миллиардов лет в 150 раз больше массы самого Солнца, с чем трудно согласиться; vв этом случае и на Землю должно падать гораздо больше метеоритов — в миллион раз больше, чего на самом деле нет; wпри этом механизме Солнце должно разогреваться снаружи, а все астрофизические наблюдения склоняли к мысли, что оно греется изнутри…
В 1854 году Гельмгольц предложил в качестве источника энергию сжатия солнечного шара по причине притяжения частиц, его составляющих — «контракционная гипотеза». После подсчетов и обдумывания получилось, что в этом случае Солнце не может быть старше 20 миллионов лет. Некоторые сочли, что это приемлемо. Но геологи и биологи были неудовлетворены: только для развития органической жизни по Дарвину требовалось не менее 500 миллионов… Уильям Томсон (будущий лорд Кельвин) очень старался модернизировать гипотезу, но смог “дотянуть” возраст Солнца в модели Гельмгольца только до 100 миллионов лет… Пришлось отбросить и эту модель — правда, только на время: в XX веке она возродилась, превратилась в теорию и заняла достойное место в миропонимании — но уже только как его часть, а не как единственно объясняющая все.
В 1896 году Анри Беккерель открыл естественную радиоактивность урана — распад с выделением энергии. Через 2 года Мария Склодовская-Кюри обнаружила ее у тория, а позже супруги Кюри открыли радий, самый интенсивный из радиоактивных элементов. Началась “радиоактивная” эра — и в целом в жизни ЧР, и в области энергетики звезд. Во-первых, ЧЧ от геологии и геофизики довольно скоро изобрели «урановые часы»: сравнивая количества содержащегося в породе урана и конечного продукта его распада — свинца-206 — можно было рассчитать, сколько времени прошло от образования этой породы. И хотя метод не позволял определять “дату” слишком уж точно, но совершенно однозначно показал, что возраст Земли измеряется миллиардами лет, а вовсе не 20 и даже не 500 миллионами. И Солнце, ясное дело, уж никак не моложе… Во-вторых, ЧЧ от космологии тут же попытались пристроить вновь обнаруженный способ рождения энергии к родимому объекту – звездам. Но… у радия был слишком короткий период полураспада — 2800 лет, у урана и тория этот период подходящ (4.5*109 лет и 14*109 лет соответственно), но выход энергии у такого Солнца совершенно недостаточен…
Ничего не оставалось английскому астрофизику Джемсу Джинсу, как предположить в отчаяньи (в 1904 году) мысль совершенно уж крамольную: энергия может возникать за счет уничтожения материи. Но основания у этой мысли все же были: другие ЧЧ уже определили, что при радиоактивном распаде сумма масс продуктов деления чуть-чуть меньше массы первоначального атома.
Вообще-то в то время ясности во взаимоотношениях между материей и энергией не было. Правда, в 1900 году П.Н.Лебедев экспериментально установил наличие давления света, что однозначно подтверждало материальность излучений, но и это окончательной ясности не давало.
Только в 1905 году еще один ярчайший представитель ЧЧ Альберт Эйнштейн доказал, что масса и энергия вообще эквивалентны, то есть это одно и то же: E=mc2. Джемс Джинс было воспрянул, но… нужных элементов, могущих дать необходимую энергию распада, так и не находилось… Всю жизнь он пытался понять откуда все же берется звездная энергия… бросался из одной крайности в другую, ловил всякую, хоть на первый взгляд совсем не относящуюся к делу мысль… В 1923 году Г.Крамерс из Копенгагена опубликовал работу, где вывел формулы расчета коэффициента поглощения рентгеновских лучей атомами водорода и других элементов. Нам, обыкновенным ЧР, казалось бы — ну и что? Но не Джинсу: он ухватился за эти формулы мертвой хваткой, прикидывая, что в звезде-то как раз такие температуры, что излучаться должно нечто вроде рентгеновских лучей — очень коротковолновое. И, значит, можно посчитать коэффициент поглощения излучения, а он входит в формулы, связывающие светимость и массу звезды, а массу звезды можно посчитать (правда, только для двойных звезд, но не беда!) по законам Кеплера-Ньютона… и понять в результате что за элементы поглощают излучение, причем на экспериментальных данных! Три года он считал, как проклятый, и закончил в 1926 году. Результаты были поразительны: большинство значений соответствовало элементам тяжелее урана — трансурановым элементам, как назовут их позднее — вот они-то и дают звездную энергию…
Но и это построение не выдержало проверки временем: в 1939 году астрофизик Р.Вильдт доказал, что основным поглощающим агентом являются отрицательные ионы водорода (т.е. протоны с двумя электронами вместо одного), а не трансураны…
Когда Томсон открыл свой электрон, тут же начали витать мысли о существовании такой же частицы, но с положительным зарядом — позитрона (Пол Дирак докажет необходимость его существования только в 1928 году, а обнаружат его еще через 4 года).
В 1900 году Джозеф Лармор в книге «Эфир и материя» хоть и очень осторожно, но высказал мысль, что эта парочка могла бы взаимоуничтожаться с выделением энергии — аннигилировать. Так получила развитие идея Джемса Джинса об уничтожении материи… правда, только в 1925-26 годах она была более или менее последовательно изложена в качестве гипотезы сразу двумя учеными: астрономом Генри Норрисом Ресселом и астрофизиком Артуром Стенли Эддингтоном. Но и эта гипотеза так гипотезой и осталась. Во всяком случае пока…
Многие ЧЧ, в том числе и все упомянутые выше, рассматривали и возможность синтеза элементов (в первую очередь синтеза гелия из водорода) в качестве источника энергии. В 1918 году Френсис Астон (Кембридж) сконструировал новый прибор — масс-спектрометр — и смог определить (очень точно) атомный вес водорода и гелия. Оказалось, что атом гелия “весит” только 3.97 масс атома водорода, а не ровно 4.00, как следовало бы ожидать. “Дефект массы” составил около 1/130 массы самого атома — повидимому, эта доля вещества и превратилась в излучение, когда из 4 атомов водорода рождался в муках атом гелия. Подумали, перемножили, поделили, сложили… получилось, что на Солнце каждую секунду 7*1014 граммов водорода должно перерабатываться в гелий. По энергии излучения все хорошо совпадало. Но кто столкнет 4 атома водорода с такой силой, чтобы они слились в экстазе в атом гелия? Увы, и температура, и плотность Солнца по тогдашним представлениям были для этого малы (представления основывались на законе Кулона: ядро и протон или два ядра должны отталкиваться со страшной силой, — так называемый потенциальный барьер)...
«К несчастью, факты до сих пор не укладываются в удовлетворительную схему, и до сих пор мы ищем ключ.» — заявил в 1926 году Артур Эддингтон. Он отстаивал возможность образования гелия из водорода в недрах звезд, но доказать этого не мог, за что подвергался насмешкам физиков, считавших недра Солнца недостаточно горячими. В истории осталась его грустно-отчаянная, но крылатая фраза: «Гелий, который мы имеем, должен был где-то и когда-то образоваться. Мы не спорим с критиком, который говорит, что звезды недостаточно горячи для этого процесса, мы говорим ему: найдите место погорячее!».
В 1929 году американцы Р.Аткинсон и Ф.Хоутерменс нашли такое место: с развитием квантовой физики оказалось, что есть некоторая вероятность для частицы преодолеть потенциальный барьер, даже обладая меньшей энергией, чем требуется для его “перепрыгивания” — и эта вероятность оказалась пропорциональна 20-й степени температуры! Явление назвали «туннельным эффектом», поскольку частица проходит как бы “под” барьером. И все бы хорошо, но это дело было рассчитано теоретически, а экспериментального подтверждения пока не было…
В 1938 году Георгий Гамов и Эдвард Теллер пересмотрели теорию Аткинсона-Хоутерменса с учетом уже экспериментальных данных (такие реакции к тому времени стали называть термоядерными) и в апреле на небольшой конференции в Вашингтоне (на нее специально пригласили физиков) астрономы доложили физикам свои мысли — и попросили посмотреть на возможность таких реакций “поближе”. Среди прочих на конференции были и два немецких физика — Курт Вейцзеккер и Ганс Бете.
Они-то и взялись посмотреть поближе. И открыли удивительные вещи. Во-первых, оказалось совсем необязательным сводить в одну точку пространства четыре протона одновременно — они собираются постепенно, по одному. Во-вторых, температуры в звезде оказалось вполне достаточно: при 16 млн градусов и меньше идут главным образом протон-протонные реакции, если побольше — углеродно-азотный цикл. А с учетом предположения Бенгта Стремгрена (1937) о водородном (в основном) составе звезд все и вовсе неплохо сошлось…
Теорию Вейцзеккера-Бете впоследствии уточняли и совершенствовали, процесс продолжается и ныне — и желающие без особого труда найдут соответствующую литературу. А мы давайте оглядимся — куда же это мы прибыли.
Итак, в начале XXI века мы считаем, что в звездах горит вещество: одни элементы превращаются в другие и выделяют при этом энергию. Схема этих процессов разработана достаточно подробно, имеются и некоторые экспериментальные подтверждения. А потому мы можем отложить в наш
Чулан:
энергия звезд берется из термоядерных реакций.
Однако такой механизм энергетики звезд не может объяснить некоторых явлений, в частности вспышки новых и сверхновых, особенно повторяющиеся вспышки…
Эволюция
звезд
На астрофизической тропке впереди замаячила полянка, где толкутся современные ЧЧ. Остается чуть подробнее поговорить о жителях нашего теремка и их эволюции.
Над рождением и жизнью звезд размышляли, разумеется, очень многие. И вначале это были — с неизбежностью — лишь «умозрительные» размышления, однако все же считаю необходимым привести беглый обзор оных: 1572, Тихо Браге: из сгущения туманообразной материи; 1755, Иммануил Кант: из холодной пылевой туманности; 1791, Вильям Гершель: из сгущения холодной материи; 1796, Симон Лаплас: (Солнце) из газовой туманности за счет сжатия в ходе вращения (здесь впервые — механизм); 1887, Норман Локиер: из метеорной материи; 1919, Джемс Джинс: из газовой туманности по принципу гравитационной неустойчивости.
Однако 1931 Воронцов-Вельяминов (его статья была опубликована в английском журнале Observatory) сообщил: туманности выбрасываются некоторыми типами звезд…
Так звезды из туманностей или туманности из звезд?
В 1947 Барт Бок и Э.Рейли обнаружили в светлых туманностях темные округлые объекты — они назвали их глобулами, а в 1954 Дж.Хербиг и Г.Аро обнаружили светлые сгущения, очень быстро растущие.
Для желающих — чуть подробнее. Первая попытка осмыслить (в современном смысле слова — то есть вывести уравнения) жизненный путь звезды была предпринята Гельмгольцем - Кельвином в гипотезе гравитационного сжатия протозвезды. Из нее следовало, что путь состоит из 2 ветвей: восходящей и нисходящей.
17 ноября 1887 года Локиер доложил Королевскому Обществу свою гипотезу происхождения и эволюции звезд, основанную на уравнениях Лейна и Риттера и на анализе спектров. Выглядела она так. Процесс начинается от конденсации “метеорной материи”, в результате которой сначала образуется красный гигант типа Антареса (класс М), затем звезда проходит стадии оранжевого гиганта (Альдебаран, М5), желтого гиганта (Полярная, F8), белого гиганта (Денеб, А2). Наконец, вершина эволюции — самые горячие голубые звезды (γ Парусов, О), после чего нисходящая ветвь — бело-голубые (Ахернар, В5), белые (Сириус, А0), бело-желтые (Процион, F5), желтые (Солнце, G), красные карлики (19 Рыб, N) и дальше звезда угасает и становится темной. Слабыми местами в ней были “метеорная материя” и предположение о составе химических элементов — они в тогдашнем представлении состояли из “протоэлементов”, разных для различных элементов.
13 июня 1913 года Рессел доложил тому же Обществу свою гипотезу — улучшенный вариант схемы Локиера, уже без “метеорной материи” и протоэлементов. Она получила всеобщее признание, но всего через 12 лет ее пришлось пересматривать — и начал это сам автор. Причина — обнаружились две вещи: основным источником энергии звезды является не гравитационное сжатие, а какой-то иной механизм (выяснили Джинс, Эддингтон и сам Рессел); ионизованный газ в недрах звезды обладает неограниченной сжимаемостью и ведет себя при любых плотностях как идеальный газ (выяснил Эддингтон в 1924 году).
Пересмотр вылился в длительный спор между сторонниками разных точек зрения (основные представители — Эддингтон, Ресселл и Джинс), а сам спор уперся в оценку продолжительности жизни звезды: живет она миллиарды (109) или триллионы (1012) лет: только ответ на этот вопрос мог прояснить ситуацию (спор иногда так и называют “длинная или короткая шкала?”).
В 1932 году Л.Д.Ландау (ему тогда было 25 лет) проанализировал устойчивость большой массы холодного газа при его гравитационном сжатии и получил результат: если масса больше критической (примерно равной солнечной по его расчетам), возможен коллапс — катастрофическое сжатие, при котором плотность стремится к бесконечности. В 1935 году С.Чандрасекар продолжил этот анализ и уточнил критическую массу - 1.44 массы Солнца (предел Чандрасекара). У него тоже плотность стремилась к бесконечности. В 1949 году С.А.Каплан ввел релятивистские поправки в решение Чандрасекара и получил результат: плотность стремится не к бесконечности, а конечному пределу 3*1010 г/см3. В 1964 году Чандрасекар (независимо) получил тот же результат, а предел Чандрасекара снизился до 1.2 солнечных масс.
8 марта 1935 года стены Королевского Общества снова услышали голоса Эддингтона и Джинса — первый отстаивал короткую шкалу, второй — длинную; участвовал еще и Эдуард Милн — один из авторов теории расширяющейся Вселенной.
Но воз остался на месте...
Эволюционный путь звезды с самого начала “осмысления” привязывался к диаграмме Герцшпрунга-Ресселла — и интуитивно все причастные считали, что звезда проходит через всю главную последовательность, или даже две последовательности, то есть включая и ветвь гигантов.
В 1942 году С.Чандрасекар и М.Шенберг, развивая теорию двухслойной модели звезды (из конвективного ядра и лучистой оболочки) установили, что относительная масса ядра имеет некоторое максимальное значение — если оно превышено, не будет плавного перехода (это называется предел Шенберга-Чандрасекара).
Однако в 1947 году В.А.Амбарцумян сообщил об открытии звездных ассоциаций — групп звезд одного физического класса и имеющих общее происхождение. В эти ассоциации входили звезды разных типов — и гиганты, и карлики… И Амбарцумян сделал логичный вывод: значит, звезды могут вступать на главную последовательность в разных ее точках, а не проходить ее обязательно всю.
В 1949 году В.Г.Фесенков предложил схему эволюции с учетом ранее не учитывавшегося фактора: звезда может терять массу не только за счет излучения, но и за счет прямого выброса частиц — хотя этот факт был в общем-то хорошо известен и ранее. Спустя еще два года А.Г.Масевич выполнила по схеме Фесенкова расчет эволюционного пути для Солнца и расчетный путь хорошо лег на диаграмму Г-Р, причем благодаря ее расчетам получил объяснение и разброс звезд “поперек” главной последовательности — его причиной оказалось разное содержание тяжелых элементов в звездах.
В 1952 году А.Сэндидж и М.Шварцшильд рассмотрели состояния звезды после предела Шенберга-Чандрасекара, то есть когда топливо в ядре выгорает полностью и оно приобретает одинаковую температуру по всему своему объему — становится изотермическим и тут же начинает сжиматься под действием гравитационных сил. В этом состоянии около 90% энергии вырабатывается в тонком слое (0.4% радиуса звезды) между ядром и оболочкой (остальная — за счет гравитационного сжатия ядра), что расширяет оболочку. Звезда сходит с главной последовательности и начинает быстро перемещаться вправо, поперек ее.
В 1955 году Мартин Шварцшильд и Фред Хойл проделали огромную серию расчетов для модели звезды со сжимающимся изотермическим ядром и массой чуть больше солнечной. Получилось, что при определенной степени сжатия ядра может начаться (предсказанная Э.Салпетером в 1952 году) реакция выгорания гелия — «гелиевая вспышка». Ее в 1962 году более подробно рассмотрели Шварцшильд, Херм и Зельберг — конечный этап эволюции такой звезды оказался белым карликом.
Первый такой — спутник Сириуса (наличие там какой-то массы предсказал в 1844 году Ф.Бессель) — был обнаружен в 1862 году А.Кларком. В 1896 году был открыт второй (тоже, кстати, предсказанный Бесселем) — спутник Проциона.
Конец жизненного пути любой достаточно массивной звезды — черная дыра. Став черной дырой, звезда не перестает сжиматься; до каких пределов — пока неизвестно, поскольку уравнения ОТО не могут описать ход событий при таких плотностях.
Итак, эволюционный путь звезды сейчас представляется так.
Зарождаются они в газопылевых облаках межзвездной среды — глобулах, кото-рые под действием гравитации сжимаются и ядро которых постепенно разогревается, пока не достигнет температур, достаточных для ядерных реакций превращения водорода в гелий. Время этого процесса зависит от первоначальной массы протозвезды — для звезды с M=1M оно около 30 млн лет, для звезды с M=10M — около 300 тыс. лет;
Горение водорода продолжается до истощения его запасов в ядре, а время этого процесса тоже зависит от первоначальной массы звезды: для звезды с M=1M оно около 10 млрд лет (т.е. для Солнца половина срока уже прошла), для звезды с M=3M — около 500 млн лет. Все это время звезда находится на Главной Последовательности диаграммы Г-Р;
Когда топливо в ядре кончается, инертное ядро начинает быстро сжиматься с выделением гравитационной энергии, которая нагревает внешние слои водорода снова до его возгорания, но уже не в ядре, а во внешних слоях. Вспыхнувшие слои отталкиваются от звезды, расширяются и звезда превращается в красный гигант. А гелиевое ядро тем временем продолжает сжиматься и нагреваться, пока в нем не начнутся реакции превращения гелия в углерод и кислород — начинается горение гелия;
Дальнейшая судьба звезды — после выгорания гелия — сильно зависит от ее массы. В массивных звездах каждый раз, когда выгорает очередной вид топлива, за счет дальнейшего сжатия повышается температура в ядре и начинает гореть очередное — более тяжелое — топливо. Может возникнуть ситуация, когда ядро становится железным, а вокруг него в последовательных оболочках одновременно горят кремний, кислород, углерод, гелий и водород. Когда образовалось железное ядро с массой примерно равной солнечной, новые реакции горения становятся невозможными. Сжатие ядра продолжается до тех пор, пока не произойдет катастрофический взрыв сверхновой — сброс всех оболочек. Оставшееся «голое» ядро становится нейтронной звездой.
В звездах с меньшей массой — около солнечной — до указанных процессов дело не доходит. Развивается неустойчивость и внешние слои отделяются от ядра в виде так называемой «планетарной туманности». Оставшееся ядро охлаждается и сжимается, пока не достигнет размеров Земли. Вещество вырождается в сверхплотное и звезда превращается в белый карлик, который продолжает остывать, поскольку нет внутреннего источника энергии.
Для наглядности эволюционный путь звезды типа нашего Солнца показан на схеме
Жители
Теперь — только для интересующихся (остальные могут спокойно прыгать дальше) — чуть подробнее о жителях нашего теремка.
Галактики
В 1771 году страстный искатель комет Шарль Мессье, досадуя на частые свои ошибки, когда он принимал за кометы туманные пятна, решил раз и навсегда переписать эти туманности с указанием их координат, чтобы не болтались под ногами. Так возникла первая перепись галактик, хотя Мессье занес туда по незнанию совершенно разные объекты: звездные скопления и газопылевые туманности нашей собственной Галактики, внегалактические звездные скопления (об этих тогда и не слыхивали)… Попали туда и знаменитые, например Туманность Андромеды числится там под номером М31 (“Мессье-31”).
В 1888-1908 годах этот список существенно дополнил и уточнил Дрейер (индекс каталога NGC, 13 223 объекта).
В 1925 году Эдвин Хаббл (1889-1953) ввел первую классификацию галактик — разделил их на три типа по форме: E — эллиптические, S — спиральные, J — неправильные. Тогда никто даже и не предполагал, насколько неполной окажется эта классификация… Хотя используется она и поныне — как простой способ описания формы галактики.
В 1950-х годах Паломарская обсерватория (США) опубликовала подробнейший фотографический Атлас неба: почти 900 великолепных фотографий неба на крупнейшем телескопе. За него мертвой хваткой ухватился Б.А.Воронцов-Вельяминов (МГУ СССР): изо дня в день, из года в год разглядывал он (с небольшим коллективом) эти снимки в лупу, в микроскоп… И через пару десятков лет родился “Морфологический каталог галактик” — список 32 000 галактик (и только галактик!) с указанием цвета, скоростей, состава…
Две тысячи из них — взаимодействующие.. Многие имеют между собой перемычки в виде неких мостов, другие — подобие хвостов (и перемычки, и хвосты состоят — в нарушение всех классических представлений о звездных системах — из звезд, доказал Воронцов-Вельяминов), третьи — частично слившиеся… Приливные явления (то есть влияние тяготения) не могут объяснить столь причудливые формы. По спиральным галактикам долго шел спор “закручиваются” их ветви или “раскручиваются”. Дискуссия потеряла смысл после обнаружения Воронцовым-Вельяминовым среди пекулярных (т.е. особенных) галактик с ветвями, “закрученными” в противоположные стороны. А среди пекулярных тем временем обнаружились галактики со звездным кольцом вместо ветвей. И даже вообще кольцевые — без всякого ядра! И уж совсем ни на что не похожа пекулярная галактика NGC2685: ее главная сигарообразная часть вращается вокруг длинной оси…
Сейфертовские галактики — из ядер которых газы вытекают со скоростями в несколько тысяч км/сек. Этим нарушаются известные физические законы, считают В.А. Амбарцумян, Г.И.Наан, Б.А.Воронцов-Вельяминов (СССР) и Г.Бербидж, Ф.Хойл, И.Нарликар.
В 1972 г Арп привел пример двух — по его мнению взаимосвязанных — галактик, красное смещение одной из них в 13 раз больше, чем у другой. Есть и другие подобные феномены, что возродило попытки объяснить красное смещение не расширением Вселенной, а другими причинами (например, рассеянием энергии квантов света при их распространении в пространстве). Однако пока что эти объяснения встречают непреодолимые трудности.
В пределах Метагалактики обнаружено много «гнезд галактик», содержащих в себе много — видимо взаимосвязанных — галактик; открыты также «облака галактик» — в них галактик десятки тысяч (например, облако в Волосах Вероники содержит более 30 000 галактик)…
Есть подозрение о существовании “галактики галактик” — Сверхгалактики. По мнению астрофизика Ж.Вокулёра, она похожа на сплюснутую чечевицу диаметром около 100 миллионов световых лет. Ее центр, повидимому, в направлении созвездия Девы, а наша Галактика вращается вокруг этого центра с периодом более 100 миллиардов лет. Далеко не все согласны с этой гипотезой — слишком несовершенны пока наши возможности для изучения столь грандиозного объекта, даже если он и существует, в том числе и теоретические: известные нам теории, ОТО тоже, неизбежно имеют границы своего применения...
Наша Галактика и Туманность Андромеды — система из двух
галактик, вращающихся вокруг общего центра...
Новые
Их история началась еще на Тропе Натуральной: в июле 134 г до н.э. в Скорпионе (наблюдал Гиппарх); в 393 г н.э. в Скорпионе (китайские летописи); 11 ноября 1572 г — звезда Тихо; 1604 — звезда Кеплера; Список можно продолжать долго, кому интересно — посмотрите книгу В.А.Бронштэна «Гипотезы о звездах и Вселенной».
Новые поставили ученых в тупик. Как выразился Воронцов-Вельяминов, «число гипотез превышает число самих новых».
И они — гипотезы — сыпались, как из рога изобилия: Гуго Зеелигер «звезда встретилась с газовой туманностью, возбудила ее свечение, заодно разогрелась и сама - возможно, до взрыва»; Норман Локиер «столкновение двух метеорных потоков»; Сванте Аррениус: «столкновение двух слабых звезд»; Вильгельм Клинкерфус: «это двойные системы, спутник движется по очень вытянутой орбите и когда приближается, своим притяжением вызывает прилив — а возможно и серию взрывов-выбросов»; А.А.Белопольский (1920): «два или несколько тел, одно из них проходит временами сквозь атмосферу другого, возбуждая свечение»; У.Хёггинс: «две звезды проходят очень близко друг от друга»...
Первая четверть XX века принесла открытие: в Галактике новые стали наблюдаться один - два раза в год. Это ставило крест на гипотезах столкновений и катастроф — слишком частые встречи…
В 1934 г П.П.Паренаго и Б.В.Кукаркин нашли зависимость между периодом и амплитудой блеска переменных звезд типа U Близнецов, которые раз в несколько недель вдруг вспыхивали почти как новые. И предположили, что такая зависимость «период-амплитуда» — общий закон для всех вспыхивающих звезд. И предсказали на этой основе, что t Северной Короны 1866 года должна вспыхнуть снова через 80-100 лет (то есть в промежутке 1946-1966 годы). 8 апреля 1946 года путевой обходчик (!) А.С. Каменчук обнаружил эту вторичную вспышку t Северной Короны, через сутки наблюдение подтвердили уже многие астрономы.
В 1947 году Воронцов-Вельяминов, основываясь на этом и других известных к этому времени фактах сделал вывод, что вспыхивать может только определенная — и не слишком многочисленная — группа звезд.
Но отчего же все-таки они вспыхивают?
Э.А.Милн
(начало 30-х годов) полагал, что вспышка новой — закономерный этап в жизни почти
каждой звезды и основана на взрыве и сбрасывании оболочки, после чего звезда
становится меньше, но горячее. Но ведь это — белые карлики, уже тогда известные!
Главная трудность гипотезы — как объяснить повторные вспышки. Расчеты Гуревича и
Лебединского (1947) показали, что “центральный” взрыв не может привести к
наблюдаемым эффектам...
Сверхновые
Название (по-русски оно звучит, прямо скажем, глуповато) им дали Бааде и Цвикки в 1934 году, а открыл первую (в Туманности Андромеды) Эрнст Гартвиг (Тарту) в 1885 году — ее посчитали обычной новой, однако в 1919, когда Кнут Лундмарк определил расстояние до Туманности Андромеды, он же и выяснил, что ее светимость в максимуме превышала солнечную не в десятки тысяч раз, как обычные новые, а в 100 миллионов! (позднее, с уточнением расстояний, пришлось увеличить это еще на порядок). Его обвинили в ошибке по причине “такой светимости просто не может быть!”. Лундмарк начал собирать данные о других подобных звездах, в том числе и по китайским хроникам… Подключились и другие, и много.
Первую попытку объяснить механизм сверхновых предпринял Фриц Цвикки: превращение обычной звезды (после исчерпания источников энергии) в нейтронную.
В 1966 году И.С.Шкловский в книге «Сверхновые звезды» сформулировал «7 вопросов, требующих ответа». Если их “скомпоновать” по темам, то вот их суть:
почему их два типа, в чем различия в механизмах и энергетике взрыва сверхновых I и II типов?
почему при взрывах (и того, и другого типа) возникает огромный выброс релятивистских частиц и образуется мощное магнитное поле?
как объяснить продолжающуюся активность бывшей
сверхновой 1054 (Крабовидная туманность), хотя после первого замеченного (в
1054г) взрыва прошла уже тысяча лет?
Увы,
надежных объяснений так и нет...
Дыры - черные и белые
Обычно считают, что идея существования ЧД впервые высказана французом Пьером Лапласом в труде “Изложение системы мира” (1796 г.). Однако выяснилось, что английский священник(!) и астроном-любитель Джон Майкл сообщил об этой идее Г.Кавендишу и тот зачитал его письмо на заседании Королевского Общества в ноябре 1783г. В 1784 г. в журнале Общества была опубликована статья Майкла, в ней он рассчитал, что звезда плотности Солнца, но в 500 раз массивнее, должна обладать свойством ЧД удерживать свет. Чтобы создать такое поле тяготения, создающая его масса должна сжаться до объема с радиусом меньше гравитационного радиуса (rg=2GM/c2). Для Солнца такой радиус 2.96 км., для Земли 0.8 см.
Карл Шварцшильд в 1916 году на основании только что опубликованных уравнений ОТО рассчитал сферу, обладающую свойством черной дыры (сфера Шварцшильда), радиус которой и называют с тех пор гравитационным радиусом.
Ну, о черных-то дырах широкая публика наслышана, а вот о белых, думаю, не очень. А потому давайте поговорим поподробнее.
В звезде существует сильное давление, противодействующее силам собственной гравитации, и потому она хранит свою форму. Когда термоядерное горючее — а с ним и давление — кончается, звезда начинает сжиматься до тех пор, пока субатомные частицы переходят в «дегенерированное» состояние: каждая частица занимает наименьшее пространство, разрешенное законами квантовой механики. Наступает новое равновесие — звезда становится или белым карликом, или нейтронной звездой, смотря по массе.
А если масса более чем в 2 раза превосходит солнечную, происходит коллапс, то есть сжатие в черную дыру. Для внешнего наблюдателя подобный объект исчезает, когда его радиус станет меньше гравитационного (или Шварцшильдовского), а сфера такого радиуса (сфера Шварцшильда) называется горизонтом событий. Однако наблюдатель на самом объекте мог бы отслеживать события до самого момента сингулярности — то есть до концентрации всей массы объекта в одной точке. Для внешнего наблюдателя черная дыра существует вечно, для наблюдателя на ней самой — нет, процесс сжатия объекта с размерами Солнца, например, от момента ухода под горизонт событий до сингулярности занимает всего 29 минут.
За термином сингулярность (от латинского singularus - отдельный, особый) прячется непонятность состояния материи в “нулевой” момент, с которого началось расширение Вселенной: плотность вещества бесконечна, время равно нулю. Представить это трудно, объяснить еще труднее, однако пока ни одна теория не может обойтись без сингулярности.
Теория относительности не запрещает коллапсу обратиться вспять: объект может выйти из сингулярности, пройти через горизонт событий и достичь своей нормальной формы. Такой “антиколлапсирующий” объект и называют белой дырой. Наша Вселенная может рассматриваться в качестве таковой.
Излучение коллапсирующего объекта должно иметь красное смещение за счет двух факторов: uдоплеровский эффект (поскольку излучающая поверхность удаляется от наблюдателя) vэйнштейновский эффект (поскольку длина волны возрастает для излучения, выходящего из сильного гравитационного поля). Для “антиколлапсирующего” объекта картина сложнее: доплеровский эффект должен давать голубое смещение (излучающая поверхность приближается), эйнштейновский – красное. Результирующее смещение зависит от того, какой из двух сильнее. На начальных этапах (взрыв, скорость расширения очень велика) преобладает голубое смещение (что и оправдывает термин “белая дыра”), по расчетам — до прохождения горизонта событий; позднее преобладает красное.
Таким образом, Черные дыры — это объекты, заканчивающие свою
эволюцию в сингулярности. А Белые — начинают свою эволюцию с той же
сингулярности.
Все это справедливо при двух условиях: uОТО верна вблизи сингулярности vне существует механизма, способного противостоять коллапсу.
Ни в том, ни в другом уверенности нет.
По первому пункту сказать пока нечего — альтернативы ОТО нет.
По второму профессор Нарликар (Бомбейский институт фундаментальных исследований, Джаянт Нарликар, статья в “New scientist” “Белые дыры — энергетические машины Вселенной”, 24/02/83) заявляет: если предположить, что имеется Нечто, энергия которого растет по мере сжатия объекта, причем быстрее, чем нарастает гравитация, то оно остановит коллапс. На эту роль подошло бы так называемое С-поле, существование которого предложено Д.Нарликаром и Ф.Хойлом.
В таком случае процесс должен выглядеть так: когда начинается сжатие, С-поле еще мало и начинается коллапс; затем С-поле нарастает и коллапс останавливается — начинается расширение и С-поле начинает ослабевать; потом силы гравитации берут верх и снова начинается сжатие. То есть возникает чистейшей воды колебательный процесс «Черная дыра - Белая дыра», причем он — процесс — свободен от таких неудобств, как бесконечная плотность, нулевое время и горизонт событий (поскольку до сингулярности дело не доходит). То есть идея не ведет ни к каким трудностям ни в классической, ни в квантовой физике.
Колебательные процессы возникают при наличии двух взаимосвязанных накопителей энергии — например, кинетическая энергия движущейся струны и ее упругость. В генераторе “Черная дыра - Белая дыра” один накопитель существует — гравитационная энергия. Второй пришлось придумать: С-поле Нарликара.
Но его никто еще пока не “пощупал”...
Нейтронные
звезды имеют в поперечнике 40-50 км и почти целиком состоят из нейтронов. Плотность около 100 миллионов тонн в 1 см3. Быстро вращаются (из-за малости размера) и если излучает из какой-либо своей точки (в радиодиапазоне), луч будет проходить периодически и наблюдаться как непрерывная серия радиоимпульсов (как у маяка).
Пульсары
Источники ипульсного космического излучения в радиодиапазоне с характерным периодом повторения импульсов от 1.56 микросекунды до 4.3 секунды. Период выдерживается очень точно — до 7 стомиллиардных долей секунды. Сам период содержит как правило не один, а несколько субимпульсов, но вся картина импульсов повторяется в каждом периоде чрезвычайно точно и характерно для каждого отдельного пульсара. Со временем период пульсара может увеличиваться — например, у пульсара в Крабовидной туманности он удваивается каждые 2000 лет. Скорость увеличения периода позволяет вычислить возраст пульсара — средний возраст пульсаров оказался близок к 10 миллионам лет. Замечены скачкообразные изменения периода, причем как в сторону увеличения, так и уменьшения. Излучение сильно анизотропно — то есть излучается в узком конусе, подобно маяку, и наблюдатель видит пульсар только тогда, когда этот конус направлен к нему.
Первый обнаружен в 1968 г и его поначалу всерьез приняли за радиопередатчик инопланетян. Потом установили, что это — быстро вращающиеся нейтронные звезды. Предсказали пульсары Бааде и Л. Ландау в 30-х годах.
В 1972 обнаружен пульсар в созвездии Лебедя (GP-1953). Необычен тем, что период не меняется — и тогда его возраст должен быть около 45 миллиардов лет, т.е. втрое старше Вселенной…
В 1982 году калифорнийские астрономы обнаружили в Лисичке необычный пульсар 1937+214, в 8150 св.лет от нас. Он вращается вокруг собственной оси со скоростью 642 оборота в секунду, при этом линейная скорость на его экваторе превышает 40 000 км/сек. В отличие от 850 известных пульсаров скорость его вращения не падает. Пока не ясно — то ли это пульсар, то ли новый вид космического объекта.
У 12 пульсаров определена скорость движения в пространстве — от 50 до 550 км/ сек. Скорости достаточны для “убегания” из Галактики. То есть пульсары — нечто вроде фотонных ракет, двигающихся за счет излучения в световом и радиодиапазоне.
Квазары
(квазизвездные радиоисточники, они нам уже встречались). Имеют очень сильное красное смещение, однако теперь предполагают, что природа его другая — не доплеровский эффект, а потому расстояние до них завышено.
Известно около 400, считаются подклассом квазизвездных объектов — радиогалактик и активных ядер. Впечатление, что в центре галактик образуется сравнительно небольшое, но гигантское по массе ядро. Светимость достигает 1048 эрг/сек — самая большая из наблюдающихся в природе. Некоторые излучают также и в рентгеновском диапазоне, у одного (3C 273) обнаружена (космической обсерваторией “Эйнштейн”) и гамма-светимость. Почему-то на некотором расстоянии от нас их сконцентрировано особенно много. Это значит, что либо в истории эволюции Вселенной был период, когда их возникало особенно много, либо скорость расширения Вселенной была разной в разные периоды.
Вначале обнаружили просто небольшие участки с повышенной интенсивностью радиоизлучения, никак не удавалось понять что это за объект. В 1962 году один (ЗС273) был перекрыт Луной и по моменту прекращения сигнала наконец удалось надежно определить его место — там оказалась двойная звезда. Долго не удавалось расшифровать спектры квазаров — ни одна из спектральных линий не соотвествовала известным. В 1963 г Мартин Шмидт предположил, что они — линии — очень сильно смещены в красную сторону, позднее это подтвердилось, красное смещение у них оказалось даже больше, чем у галактик.
Гипотез на эту тему пока две:
одна объясняет красное смещение традиционно — эффектом Доплера. Но смещения так велики, что у некоторых квазаров скорость удаления от нас достигает 0.8 световой, а расстояния до них — 2400 мегапарсек (7 миллиардов световых лет). К тому же, если они так далеки, а мы их все же видим, то они должны быть огромны и светимости у них должны быть так велики, что они должны были бы полностью “излучиться” за 100 тысяч лет — а по общепринятой космологической гипотезе они стары, как Метагалактика: около 20 млрд лет… Трудно объяснить и переменность многих из них — яркость меняется в несколько раз в течение нескольких дней, иногда часов; такой огромный по размерам объект не может менять яркость так “согласованно”…
вторая — “локальная”; по ней квазары находятся недалеко от нас, а смещение объясняется их очень сильным гравитационным полем. В этом случае у них должна быть колоссальная плотность — около 1018 кг/см3. Это по современным представлениям неправдоподобно, да и их спектр указывает на наличие разреженных газов. Еще одна трудность гравитационной природы красного смещения у квазаров — кванты излучения с разной “глубины” должны иметь разное смещение линии спектра (работу-то они проделали разную). Фактически этого нет.
Еще одна загадка обнаружена в начале 70-х годов: у двойных квазаров части, их составляющие, удаляются друг от друга со скоростью в несколько раз больше световой. Пока основная гипотеза по “обходу” этой загадки состоит в утверждении «нам так только кажется». Один из механизмов такого “кажется” подобен маяку: если у квазара есть магнитное поле, оно может сфокусировать излучение и мы будем видеть не весь свет излучения, а только острый лучик, как у маяка, и ”зайчик” этого лучика будет попадать в наш глаз периодически, создавая видимость движения.
Есть и гипотезы «это так и есть». По одной из них разбегающиеся объекты состоят из тахионов — гипотетических частиц, которые могут двигаться только со сверхсветовой скоростью (ОТО утверждает, что световую скорость “нельзя достичь”; вот тахионы тоже не могут ее достичь — только с той стороны, другой, сверхсветовых скоростей).
По второй — сам предел (т.е. фундаментальная постоянная — скорость света) может изменяться и для разных участков вселенной может быть разным. Для упомянутого квазара ЗС273 она составляет 1 200 000 км/сек — и в этом расчете нет ничего, противоречащего известным сегодня фактам, как бы фантастично это ни выглядело.
Пока предположений о том, что же такое квазар, значительно больше, чем хотелось бы (хотелось бы, естественно, одного — но четкого):
· это массовые столкновения звезд в ядрах галактик;
· это аннигиляция больших масс вещества и антивещества;
· это обычные галактики, но их излучение доходит к нам через гравитационную линзу (у этого механизма много трудностей: нужно довольно много гравитационных линз в округе, а это маловероятно; гравитационная линза не объясняет мощного красного смещения...) По этой причине ее и разрабатывать как следует не стали, даже автор — Дж.П.Барнотти.
Пока же квазары — самые дальние объекты Вселенной (Метагалактики). И то предположительно. А что же дальше? Этот вопрос остается еще со времен Тропы Натуральной. Общий же вывод мы должны сделать не очень оптимистичный:
что горит в звездах нам пока не очень ясно, хотя вероятнее всего все же именно вещество;
по этой причине не очень ясна и эволюция звезд, то есть как они зарождаются, живут и умирают.
Кому интересно — взгляните на схему «работы» гравитационной линзы.
