Михаил Герштейн - Заблудившиеся во времени
V. КОСМИЧЕСКИЙ ПОИСК
1. Потенциал Вселенной.
Мне иногда бывает жаль горожан. Живущие в городах, застилающих небо дымной пеленой, оторвавшиеся от природы люди лишили себя одного из красивейших в мире зрелищ - звездного неба. Они забыли, что люди неотделимы от космоса и что наша Земля - всего лишь небольшой шарик, вращающийся вокруг рядовой желтой звезды. Но если выехать далеко за город и ясной ночью взглянуть вверх, то перед вами откроется необъятная черная глубина космических далей, усеянная точками звезд - далеких, невообразимо далеких светил. Зияющая бездна перерезана бело-серебристой туманной полосой. Это - знаменитый Via Lactea, Млечный Путь. Это тоже звезды, миллиарды звезд. Наша Галактика, если представить ее себе со стороны, имеет форму двояковыпуклого диска, состоящего из чудовищного количества звезд. 150 миллиардов пылающих светил - таково их самое приблизительное количество. Но мы-то смотрим изнутри и в разных направлениях натыкаемся на разное количество звезд. Взгляд в сторону "ребер" диска Галактики кажется нам полосой Млечного Пути.
Поперечник нашего диска-Галактики около 100000 световых лет. Мы находимся не то что бы у самого края, но и не у центра: до него- 23500 световых лет. Невероятное расстояние. Ведь свет за 1 секунду проходит 300000 километров. А за год - 10 в 13-й степени километров! Перемножьте это на 23500 и оцените это расстояние. Если со скоростью света отправить сообщение в центр галактики, то ответ оттуда, посланный с той же скоростью, придет только через 47000 лет. Если же это сообщение отправить реактивным самолетом, то ответ пришлось бы ждать 70 миллиардов лет...
Но Вселенная не кончается у рубежей нашей Галактики. На расстоянии менее 200000 световых лет расположены небольшие галактики Большое и Малое Магеллановы Облака. Долгое время ближайшей к нам галактикой считали Туманность Андромеды, но это не так: она находится на расстоянии 2,3 миллиона световых лет. Еще дальше простираются другие галактики, тоже состоящие из миллиардов звезд.
Хотя космос вмещает в себя миллиарды галактик, им совсем не тесно: Вселенная достаточно огромна, может быть, даже бесконечна. А в бесконечности может поместиться бесконечное количество галактик и при этом еще останется масса свободного места. И действительно, типичное расстояние между яркими галактиками составляет около 5-10 миллионов световых лет. Правда, если принять во внимание их колоссальные размеры, то оказывается, что галактики относительно гораздо ближе друг к другу, чем звезды внутри типичной галактики. Диаметр звезды пренебрежительно мал по сравнению с расстоянием до ближайшей соседней звезды. Диаметр Солнца всего около полутора миллиона километров, в то время как расстояние до ближайшей к нам звезды в созвездии Центавра в 50 миллионов раз больше.
И среди огромного, невыразимого цифрами количества звезд в толь же огромном количестве галактик наше Солнце не выделяется ровным счетом ничем. Кроме одного. На третьей планете появилась, выжила и окрепла разумная жизнь. Выжила, окрепла и всерьез задумалась: одинока ли она во Вселенной?
До недавних пор мыслители, ученые и философы особо не ломали над этим голову. Метродор (150-70 гг. до н.э.) заявил, что "считать Землю единственным населенным миром в беспредельном пространстве было бы такой же вопиющей нелепостью, как утверждать, что на громадном засеянном поле мог бы вырасти только один пшеничный колос". Через две тысячи лет почти то же самое повторил К. Э. Циолковский.
"Какой бы смысл имела Вселенная,- писал он в своей "Космической философии",- если бы не была заполнена органическим, разумным, чувствующим миром? Зачем были бы бесконечные пылающие солнца? К чему их энергия?.. Как же в этой безграничности отрицать жизнь?" (1)
Видя перед собой только один пример - нашу Землю - мы привыкли считать, что жизнь возможна только на планетах, укрывающих ее от леденящего холода межзвездных пространств атмосферой. И похоже, что во Вселенной такое же множество планет, как и звезд.
Хотя мы пока не можем увидеть в телескоп планеты у других звезд, они могут быть обнаружены другим образом. Не только звезда притягивает к себе планеты, но и они, в свою очередь, притягивают звезду к себе. Поэтому траектории полета в пространстве двух звезд, из которых одна лишена планет, а другая обладает ими, будут различны. Звезда без планет будет лететь прямо и равномерно. Во втором же случае притяжение планет искривляет путь звезды, и траектория ее полета будет представлять из себя сложную волнообразную кривую. На этом принципе основан динамический метод обнаружения планетных систем. По степени же искривления траектории звезды можно вычислить, тело (или тела) какой массы воздействуют на нее.
Метод имеет только один, но весьма существенный недостаток, на который еще в 1951 году обратил внимание Б. В. Кукаркин. Представьте, что мы наблюдаем движение Солнца с какой-нибудь из ближайших звезд. Притяжение Юпитера и Сатурна (воздействие остальных планет ничтожно мало) отклоняет Солнце от прямолинейного пути. Один раз в 59 лет, когда Юпитер и Сатурн находятся одновременно по одну сторону от Солнца, эти отклонения становятся наибольшими. Изучая движение Солнца, например, с Альфа Центавра, мы придем к выводу, что вокруг Солнца с периодом в 59 лет обращается крупная планета или даже небольшая темная звезда, масса которой равна сумме масс Юпитера и Сатурна. Таким образом, динамический метод "близорук" и, вероятно, весьма часто фиксирует совместное воздействие многих планет на звезды, а отсюда - завышенные массы тел.
К чему это может привести, видно на примере знаменитой Летящей звезды Барнарда (Проксимы Змееносца). Она прославилась не яркостью, а своим удивительно быстрым движением - звезда перемещается за год по нашему небу на 10,61''. До нее 5,9 световых лет. Открыл ее американский астроном Эдвард Эмерсон Барнард при сравнении фотографий Млечного Пути, сделанных в 1894 и 1916 годах.
Другой американский астроном, Ван де Камп, долгие годы изучал фотоснимки Летящей. Оказалось, что эта звезда летит по волнообразной траектории, отклоняемая чем-то невидимым. Но чем?
Масса, воздействующая на Летящую звезду, равна примерно 0,0016 солнечной с периодом обращения 25 лет. Это почти две массы Юпитера, по сравнению с нашей Землей - чудовищный объем материи. Жизнь, по крайней мере в формах, близких к земным, на таком теле искать бесполезно. Но не принимаем ли мы опять совместное действие нескольких планет за одно тело?
В 1974 году после особо тщательного анализа движений Летящей звезды ученые пришли к выводу, что на нее воздействует по меньшей мере две планеты, одна из которых тяжелее Юпитера, другая - значительно легче. Некоторые ученые считают, что на нее воздействует еще и третья планета, обращающаяся вокруг Летящей за семь лет. А где есть тяжелые планеты-гиганты, там логично предположить и наличие небольших планет типа Земли, как в нашей Солнечной системе.
Список звезд, имеющих планетные системы или, по крайней мере планетоподобные спутники, начал стремительно расширяться. Это Эпсилон Эридана, 61 Лебедя А, Цинциннати 18,2354, Лаланда 21185*, ВD +43о4305 А, Гамма Цефея, 70 Девы, 47 Большой Медведицы, Эпсилон Андромеды, Тау Волопаса, 51 Пегаса, Rho Рака, под сомнением Крюгера 60 А и 70 Змееносца** (2)
Увы, динамический метод пригоден лишь для близких звезд - ничтожные отклонения в движениях далеких звезд неуловимы. Однако здесь на помощь приходят другие методы.
Астрофизики уже давно изучают пульсары - нейтронные звезды, которы, быстро вращаясь, как бы "мигают" нам радиолучом, посылая нам одинаковые импульсы через доли секунды. И если взять запись этих радиоимпульсов от одного пульсара за большой промежуток времени, скажем, несколько лет, то в их колебаниях можно усмотреть влияние тяготения невидимого спутника - планеты.
Первая планета близ пульсара была не столько открыта, сколько вычислена в 1992 году, о чем сообщил журнал "Nature". Как полагают, она вращается вокруг пульсара PSR 1257+12.
Об открытии второй такой планеты у другого пульсара рассказала отечественный астрофизик Т. В. Шабанова в выступлении на Научной сессии Отделения общей физики и астрономии РАН в марте 1994 года. Оказывается, пульсар PSR 0329+54 уже давно привлекает внимание ученых. В разных странах его радиоимпульсы регулярно записывались, начиная с 1968 года. Наша исследовательница впервые занялась подозрительным пульсаром в 1979 году и получила непрерывный ряд данных вплоть до января 1994 года.
Когда все данные, свои и опубликованные зарубежные, она наложила на одну кривую, то получился объединенный массив наблюдений из 790 наблюдений за 25 лет. Математическая обработка данных позволила определить конкретные параметры далекой планеты. Она всего лишь вдвое превышает по массе Землю, обращаясь вокруг пульсара за 16,8 лет. И это еще не все. Есть основания подозревать, что гораздо ближе к пульсару вращается еще одна планета, совершая оборот примерно за три наших года. Вырисовываются контуры еще одной планетной системы...
