Юрий Шахбазян - Амбарцумян

• Название: Амбарцумян
• Автор: Юрий Шахбазян
• Издательство: Молодая гвардия
• Жанр: Биографии и Мемуары
• Год: 2011
• ISBN: 978-5-235-03437-2

Астрофизик Виктор Амазаспович Амбарцумян (1908–1996) относится к числу тех выдающихся умов, кому оказалось под силу изменить мировоззрение человечества. Его научные концепции совершили революцию в астрономии XX века и признаны учеными всей планеты. Он — основоположник отечественной теоретической астрофизики и национальный герой Армении.

Автор — член Международного астрономического союза, кандидат физико-математических наук Юрий Левонович Шахбазян, долго проработавший в Пулковской астрономической и Бюраканской астрофизической обсерваториях и тесно общавшийся с Амбарцумяном, сделал попытку вникнуть в уникальный творческий мир ученого и, по мере возможности, доступно рассказать о жизни и научных достижениях Амбарцумяна и его научной школы.

---

CI = mpg — mpv.

Следовательно, у красной звезды показатель цвета CI положительный, а у голубых звёзд — отрицательный. По показателю цвета можно приближённо определить спектральный класс и температуру звезды.

Исследования Крабовидной туманности

А теперь перейдём к изложению замечательной истории возникновения и развития Крабовидной туманности. Эта туманность в астрономической науке играет исключительную роль. Недаром среди астрономов бытует шутка, что современную астрофизику можно разделить на физику Крабовидной гуманности и… всё остальное.

Дело в том, что Крабовидная туманность возникла и развивалась на глазах у астрономов — уникальный случай! — и, более того, в ней был обнаружен весь спектр загадочных астрономических явлений, которые присутствуют во многих объектах Вселенной.

В 1054 году, тогда, когда ещё не было ни телескопов, ни фотографии, китайские и японские астрономы[18], каждую ночь внимательно наблюдая за изменениями, происходящими в звёздном мире, обнаружили в созвездии Тельца новую звезду, назвали её «звездой — гостьей», срисовали её, установили её координаты и продолжали за ней наблюдать.

На глазах у ошеломлённых наблюдателей эта звезда, с каждым днём увеличивая свой блеск, превзошла по яркости Венеру — самое яркое светило неба после Солнца и Луны — и была видна даже днём.

Это было всего 950 лет тому назад и, как выяснилось в дальнейшем, это был, выражаясь современным языком, мощный взрыв сверхновой[19].

С тех пор астрономы не переставали следить за «звездой — гостьей». Дальнейшие наблюдения показали, что в окрестности этой звезды начала образовываться расползающаяся туманность, а яркость звезды начала убывать. Поскольку туманность расположена от нас далеко — на расстоянии 1000 парсек, то заметное, хотя и медленное, увеличение туманности означало, что скорость удаления образующих её газов огромна. Последние точные измерения установили, что газы от центральной звезды выбрасываются со скоростью свыше 1000 км/с.

Так «на наших глазах», всего за 950 лет, в результате вспышки сверхновой звезды образовалась Крабовидная туманность, которая теперь уже досконально изучена.

Чем же она замечательна?

В первую очередь, конечно, тем, что туманность, бесспорно, образовалась в результате мощного взрыва звезды. Кстати, гипотеза о том, что туманности образуются из активной звезды, а не наоборот, была высказана в начале XX века замечательным математиком, физиком и астрономом Анри Пуанкаре[20]. Очень интересно то, что нигде в современной астрономической литературе этот факт не упоминается. Единственную ссылку на эту гипотезу можно обнаружить только у Амбарцумяна.

Затем астрономы заметили в центральной части Крабовидной туманности две близко расположенные друг к другу слабые звёздочки 16-й величины. И вот оказалось, что южная из этих звёзд — отнюдь не обычная звезда, а нечто совершенно особенное. Это был пятый «кембриджский» пульсар[21].

Пульсары

Оказалось, что период колебания излучения «кембриджского» пульсара рекордно мал — 0,033 секунды. Первым объяснением, которое пришло в голову, была идея, что эти импульсы — искусственные сигналы, посылаемые внеземными цивилизациями. Их регулярность и казавшиеся закономерными модуляции наводили на мысль о сверхмощных радиомаяках, передающих межзвёздную навигационную информацию. Против этого выдвигался, в частности, следующий аргумент: если маяк посылает свои сигналы во всех направлениях, то и излучаемая мощность должна быть невероятно велика — 1020 ватт, что более чем в миллион миллиардов (1015) раз превышает мощность обычной радиостанции. Для того чтобы выработать такую энергию, космическая станция должна была бы сжигать в виде топлива целые планеты. Но если это радиоизлучение имеет направленное действие (работает, как грандиозный параболоид), то почему узкий пучок направлен именно на нас? Если же пульсары нацелены на нас случайно, и имеются другие такие же, действующие в разных других направлениях, то можно сделать вывод, что их общее число в Галактике невообразимо велико — в таком случае Галактика должна кишеть сверхцивилизациями. Есть и другие аргументы, исключающие отождествление пульсаров с внеземной цивилизацией.

Есть теория, которая полагает, что пульсары — это быстро вращающиеся белые карлики. На одной стороне такой звезды имеется взрывающаяся область (происходит инжекция материи в одном направлении), интенсивно излучающая радиоволны, которые мы принимаем лишь тогда, когда звезда обращена к нам этой стороной. Но и у этой теории имеются свои трудности: никак нельзя представить себе обычный белый карлик, который вращался бы так быстро. Звезда размером с Землю, вращающаяся с периодом 0,033 секунды, имела бы на поверхности скорость около 1 300 000 км/с, то есть намного больше скорости света. Можно представить пульсар, как многоинжектирующую систему ситоподобной конфигурации (многопрожекторного типа) и т. д.

Пульсар интерпретируется сейчас как быстро вращающаяся намагниченная нейтронная звезда малого размера (она плотнее, чем белый карлик). Однако механизм его мощного рентгеновского и радиоизлучения до сих пор окончательно не ясен.

Установлено, что пульсар в Крабовидной туманности, инжектируя релятивистские электроны или, по некоторым гипотезам, испуская гравитационное излучение, со временем замедляется, вызывая тем самым и радио- и рентгеновское излучение туманности. Если бы пульсар «выключился», то через несколько месяцев прекратилось бы жёсткое рентгеновское излучение туманности, а через сотню лет кончилось бы её оптическое излучение.

В 1953 году И. С. Шкловский[22] предположил, что механизм оптического излучения Крабовидной туманности, по крайней мере, на 95 процентов обусловлен сверхэнергичными (релятивистскими) электронами, движущимися в магнитном поле туманности. Таким образом, было показано, что излучение Крабовидной туманности является синхротронным[23] (или, как говорят физики, магнитно-тормозным, или, как говорят «оптические» астрофизики, является нетепловой непрерывной эмиссией).

Шкловским были предсказаны наличие магнитного поля туманности и, следовательно, поляризация её излучения. Вскоре в Бюракане ленинградским астрофизиком В. А. Домбровским[24] впервые была обнаружена поляризация этой туманности, а молодым астрофизиком Э. Е. Хачикяном (ныне академиком) было исследовано распределение поляризации по туманности. В 1957 году к анализу механизмов непрерывной эмиссии Крабовидной туманности и к проблеме её нетеплового излучения обратился Виктор Амазаспович в работе «О плотных облаках релятивистских электронов».

Он подтвердил мнение Шкловского, что в Крабовидной туманности значительная и даже основная часть тормозного излучения в магнитном поле испускается в оптических частотах.

Однако Амбарцумян указал на возможность существования и другого механизма возникновения излучения. А именно, если имеется сравнительно плотное облако релятивистских электронов достаточно большого размера, то концентрация фотонов, испускаемых при тормозном излучении, увеличивается, и эффект рассеяния электронов на этих фотонах (обратный Комптон-эффект) становится весьма значительным. В результате излучение, являющееся следствием рассеяния электронов на фотонах, может во много раз превзойти тормозное излучение, особенно если при заданном магнитном поле энергия электронов велика.

Виктор Амазаспович в этой работе напоминает о том, как В. Бааде[25] в 1942 году обнаружил появляющиеся время от времени в Крабовидной туманности новые яркие сгущения и волокна, которые, вероятно, являются довольно плотными облаками релятивистских электронов.

Аналогичным примером, где можно подозревать существование сравнительно плотных облаков релятивистских электронов, являются вспышки нетепловой непрерывной эмиссии иррегулярно переменных звёзд типа Т Тельца. Светимость у отдельных звёзд типа Т Тельца становится в 20 или 30 раз больше, чем в минимуме. У этих звёзд во время вспышки возникает нетепловая непрерывная эмиссия. Изучение этих загадочных переменных объектов находится в центре внимания астрофизиков мира.

В упомянутой работе Виктора Амазасповича впервые рассматривается вопрос о том, с каким из двух возможных механизмов излучений мы имеем дело в этих явлениях: со случаем, когда преобладает тормозное излучение в магнитном поле, или со случаем, когда, наоборот, преобладает излучение из-за рассеяния на собственных фотонах облака. Решение этого вопроса существенно, так как продолжительность излучения в этих случаях оказывается совершенно разной.

В результате Виктором Амазасповичем было получено фундаментальное соотношение параметров обоих явлений — формула, позволяющая по наблюдаемым величинам получить ответ на вопрос: какой из процессов (магнитно-тормозной или обратный Комптон-эффект) является преобладающим.