Александр Гордон - Диалоги (июль 2003 г.)
А.Г. Понятно.
В.С. У нас практически нет шансов ожидать передачу, точно направленную в сторону Земли. Кто мы такие на фоне миллиардов других звёзд Галактики? Единственный шанс для нас услышать радиопередачу иного разума – это случайно подслушать её. А откуда мы можем ожидать сигнал для подслушивания? Оттуда, где идут интенсивные радиопереговоры между звёздами. Так вот, шаровое звёздное скопление – прекрасное место для межзвёздной связи. Если расстояние от Солнца до Альфы Центавры – ближайшей к нам звезды – световые годы, то межзвёздные расстояния в шаровом скоплении – световые недели. Задав вопрос, вы через неделю получаете ответ. Именно так можно наладить по настоящему активный диалог. Моя идея в том, что именно внутри шаровых скоплений, где среди миллионов звёзд наверняка должны найтись миры, населённые разумными существами, именно там идёт интенсивный радиообмен. Поэтому, направляя антенны именно на шаровые скопления, надо пытаться получить разумный сигнал. Может быть, мы слишком сильно забежали вперёд?
А.Г. Давайте вернёмся назад.
В.С. Давайте вернёмся назад, чтобы обсудить шаровые скопления, как совершенно необычные объекты на фоне других звёздных скоплений. Представьте себе, диск Галактики населён десятками тысяч рассеянных скоплений, которые на наших глазах рождаются и почти на наших глазах же умирают через какие-то сотни миллионов лет. И вот, на фоне этих быстро рождающихся и умирающих звёздных скоплений астрономы уже давно заметили около полутора сотен – всего около полутора сотен! – очень старых шаровых скоплений, населяющих не только галактический диск, но и весь объём Галактики, который гораздо больше, чем её газопылевой диск. По многим свойствам шаровые скопления отличаются от современных звёздных скоплений. Прежде всего – возраст. Шаровые скопления даже на первый взгляд столь же стары, как наша Галактика в целом, но не исключено, что они ещё старше. Есть указание на то, что шаровые скопления родились до формирования Галактики.
А.Р. Мы с тобой пытались найти наблюдательные факты против этой гипотезы. И ничего не нашли.
В.С. Да, не удалось, и это очень интересно. То есть, в составе нашей Галактики, кажется, есть звёздные системы, которые должны помнить о том, как Галактика рождалась, и не только наша, но и соседние. В этом направлении мы проводим сейчас большую работу, пытаясь выявить эти воспоминания, вытащить их из динамики движения, из «памяти», которая осталась у шаровых скоплений. Да и сама по себе эволюция шарового скопления – замечательная астрономическая проблема. Дело в том, что с возрастом скопление становится всё более центрально концентрированным. Обмениваясь энергиями, одни звёзды получают большие скорости и уходят на периферию скопления, а другие – тормозятся и падают к его центру. Постепенно у скопления всё более и более возрастает плотность ядра. В конце концов, как показывают расчёты, происходит катастрофа. Кстати, впервые это заметил наш петербургский астроном Вадим Антонов, который теоретически показал, что ядро звёздного скопления должно приобрести за конечное время бесконечную плотность. Это чисто математический результат, который, конечно, нельзя воспринимать буквально…
А.Р. Он верен в теоретическом приближении, когда звёзды рассматриваются как тяготеющие материальные точки.
В.С. Конечно, это идеализация. Бесконечных плотностей не бывает в физической Вселенной. Значит, какой-то процесс должен привести к чему-то особенному в центре шарового скопления. Многие годы астрономы считали, что звёзды станут так близко, контактно подходить друг к другу, что начнут сливаться и превращаться в одну «сверхзвезду». Были попытки найти в центрах шаровых скоплений гигантские звездообразные ядра. Они не увенчались успехом. Тогда идея эволюционировала на следующую стадию: сверхзвезда должна сколлапсировать и стать чёрной дырой. Давление действительно может привести к её сильному сжатию. Эта идея, кажется, получила первое подтверждение буквально в конце прошлого года, когда в ядре одного шарового скопления нашей Галактики и второго скопления в Туманности Андромеды – это соседняя с нами спиральная галактика – были найдены, если не сами чёрные дыры, то очень ясные индикаторы присутствия массивных чёрных дыр. Возможно, это очень редкий этап, редкий эпизод в жизни скопления, потому что в других мы чёрных дыр не находим. Но, во всяком случае, в этих двух, скорее всего, они есть. Причём, это не рядовые чёрные дыры: их масса в тысячи раз больше, чем масса нашего Солнца. Это сверхмассивные чёрные дыры, рядом с ними должны наблюдаться удивительные процессы.
Но оказалось, что у большинства шаровых скоплений эволюция, дойдя до определённого этапа, как бы начинает прокручивать плёнку назад. Ядро скопления, достигнув определённой критической плотности, вдруг начинает вновь расширяться и редеть. В чём дело, разве могут звёзды отталкиваться друг от друга, ведь работает только притяжение. Оказывается, могут, и довольно эффективно. Дело в том, что при близком пролёте двух звёзд они могут образовать двойную систему. Приливные силы заставляют звёзды связываться друг с другом и образовывать очень плотные двойные системы. А когда мимо такой двойной звезды пролетает третья звезда, между ними происходит активное взаимодействие. Третье светило, пролетая мимо двух звёзд, объединённых в систему, получает большую скорость и «выстреливается», как из рогатки, покидая место встречи с удвоенной, иногда – с утроенной скоростью. Порой происходят обмены: когда к системе из двух лёгких звёзд подлетает более массивная звезда, двойная система может «поменять партнёра». Она выбрасывает из своего состава лёгкую звезду, а на её место захватывает более тяжёлую. Естественно, лёгкая звезда получает большую скорость, используя ту энергию, которая принесла с собой подлетевшая тяжёлая звезда. Таким образом, в центре шарового скопления возникает своеобразный источник энергии. Звёзды, пролетая через плотное ядро, вылетают оттуда с большими скоростями. И этот источник энергии заставляет расширяться ядро, то есть, коллапс сменяется расширением. Похоже, что такая судьба ожидает большинство шаровых скоплений; быть может, через этот этап эволюции уже прошли многие скопления…
А.Р. Но он может быть и повторяющимся. Такие циклы сжатия и расширения. По крайней мере, расчёты это дают.
А.Г. Пульсация такая, да?
В.С. Это интересный вопрос. Скажу два слова о расчётах, потому что здесь в последние годы произошёл большой прогресс. Ещё недавно исследовать динамику миллиона взаимодействующих тел было невозможно, наши компьютеры не позволяли это делать. Буквально в конце 1990-х годов астрономы Токийского университета создали специальный компьютер, который не умеет почти ничего: на нём нельзя играть в электронные игры, скажем, в шахматы. Он умеет только изучать взаимодействия звёзд друг с другом. Но это он делает с колоссальной скоростью и с высокой эффективностью. Это специализированная машина, на ней можно смоделировать миллиарднолетнюю эволюцию скопления из миллиона звёзд, причём, не идеализируя их как математические точки, а приписав им размер, массу, вращение, и посмотрев, как они физически общаются друг с другом, обмениваются массой, объединяются в двойные системы. Чрезвычайно интересно наблюдать, как этот компьютер прокручивает перед нами жизнь звёздного скопления, упаковав в несколько часов расчётного времени миллиарды лет от рождения до полного развала этой системы. И вот как раз в этих расчётах проявляется нестабильность ядра. Ядро шарового скопления может сжаться, потом расшириться, затем опять сжаться. И так происходит несколько раз, может быть, даже десятки раз в его жизни. Таким образом, мы его видим то похожим на молодое скопление, то состарившимся, то, через несколько миллиардов лет, опять как бы омолодившимися. В этом смысле возраст скопления трудно понять, трудно измерить.
А.Г. Есть гипотезы возникновения шаровых звёздных скоплений?
В.С. О, к сожалению, их много.
А.Г. Но вы каких придерживаетесь?
В.С. Мы пытаемся понять, какие из них более соответствуют действительности. Дело в том, что на самом раннем этапе эволюции Вселенная была чрезвычайно однородна. Это не гипотеза. Это абсолютно надёжный факт, который следует из наблюдения реликтового излучения, а оно приходит к нам с колоссального расстояния, а значит, с огромным запаздыванием во времени. При красных смещениях около тысячи, то есть, скоростях удаления от нас, очень близких к скорости света, Вселенная была чрезвычайно однородна. Сегодня она очень неоднородна. Всё вещество Вселенной разделено на галактики, скопления галактик, внутри себя галактики разделены на звёзды, и так далее. Как произошло это деление вещества на отдельные фрагменты – до сих пор загадка. Теория показывает, что первыми должны были рождаться объекты, чрезвычайно похожие на шаровые скопления. Именно в этом и состоит одна из гипотез их происхождения. Она утверждает, что первый этап деления космического вещества, разбиения его на части, привёл к рождению объектов, похожих на шаровые скопления. Затем они, как изюминки в тесте, рассеялись в довольно однородном веществе, которое продолжало дробиться на всё более и более крупные фрагменты. И как хозяйка делает булочки из теста с изюмом, так же природа делала из вещества Вселенной галактики, в состав которых уже входили «изюминки» – звёздные скопления. Казалось бы, чем больше получилась булочка, тем больше изюминок должно в неё попасть. Чем больше галактика, тем больше должно быть в ней шаровых скоплений. Если это подтвердится, то гипотеза исходного рождения шаровых скоплений получит право на жизнь.
