Бездны звезд полны. Часть 2.

Когда музыка сфер режет слух

Вспомним историю. Не прошло и 100 лет после изобретения телескопа, а ученым уже казалось, что им в общем-то понятно устройство солнечной системы. Никто уже не рисковал говорить о каком-либо первородстве матушки Земли. В центре, как открыли Аристарх Самосский и Коперник, горит солнечный костер, а вокруг него хоровод планет. Все они расположены в одной плоскости, приблизительно совпадающей с плоскостью солнечного экватора, все они движутся и вращаются в одну сторону по круговым или эллиптическим орбитам, подчиняясь законам Кеплера и Ньютона.

Поэтому астрономы XVIII века были абсолютно уверены, что наше светило всегда господствовало на небесах. Именно оно породило свою планетную свиту. Спорили только о том, какой космогонический механизм предпочтительнее. Одни вслед за Сведенборгом, Кантом и Лапласом придерживались небулярной гипотезы о совместном образовании и сгущении Солнца и планет из одного и того же исходного газопылевого облака. Другие предпочитали катастрофическую гипотезу Бюффона об активном вмешательстве в процесс рождения планет постороннего силового центра — например, блуждающей звезды. Тогда планеты — это сгустки Солнца, брызнувшие при таране его небесным странником.

Ныне сторонники обеих классических космогонических гипотез, по-видимому, оказались в полном тупике. Они совершенно не способны объяснить ряд странных фактов, большая часть которых обнаружена сравнительно недавно.

Действительно, взглянем на солнечную систему со стороны. Сбоку ее модель с шариками планет и обручами орбит похожа на исполинский, чрезвычайно тонкий диск. Если представить Солнце футбольным мячом диаметром 30 сантиметров, то Земля в виде зернышка размером 2—3 миллиметра расположится от него на расстоянии 30 метров. Юпитер в 5 раз дальше отстоит от Солнца, Сатурн — в 10, Уран — в 20, Нептун — в 30, Плутон — в 40 раз, то есть более чем за километр от мяча.
Если Солнце внезапно провалится под пространство и вынырнет где-нибудь в районе Юпитера или Сатурна, то «конца света» не наступит. Всего-навсего перераспределятся орбиты планет, а свободного места в системе хватит с избытком.

Посмотрим теперь на диск сверху. Прежде всего бросается в глаза разница между четырьмя плотными внутренними карликами (Меркурием, Венерой, Землей и Марсом) и четырьмя внешними «рыхлыми» гигантами (Юпитером, Сатурном, Ураном и, Нептуном). Внутренние планеты словно сделаны из «земного» материала, а внешние, далеко разнесенные друг от друга, — из «солнечного». Аналогия между внешними планетами и нашим светилом прослеживается очень далеко — и по размеру, и по химическому составу, и по плотности. Гиганты вообще похожи на самостоятельные солнца, ибо окружены собственными планетными системами. Двенадцать спутников вращаются вокруг Юпитера, десять лун водят хоровод около окольцованного Сатурна, не менее пяти закреплены за Ураном, не менее двух — за Нептуном. Некоторые из спутников-гигантов, в свою очередь, схожи с карлика¬ми. Невольно напрашивается вывод: генерировать мини-планеты могут или могли несколько членов семьи. Нет монополии Солнца!

Как говорится, в семье не бел урода. Некоторые небесные тела, оказывается, движутся задом наперед, против обычного хода вращения системы. Четыре спутника Юпитера, одна луна Сатурна и крупнейший компаньон Нептуна кружатся в направлении, противоположном направлению вращения этих гигантов. О Венере мы уже говорили...

Но самую трудную головоломку задал Уран. Он вращается вокруг оси, как бы лежа на боку, при¬чем также вспять. Поэтому орбиты его спутников, вращающихся вспять, почти перпендикулярны общей плоскости всех остальных светил. Маленький диск Урановой системы будто закручен в обратную сторону и вставлен торчком в большой диск солнечной системы.

Гиганты стремительно крутятся — их сутки вдвое короче земных. Солнце же неповоротливо — оборот за целый месяц! Оно будет крутиться так же быстро, как Юпитер, если сожмется до его размеров! Почему же быстро вращаются Земля и Марс, совершенно непонят¬но. Нет никакой закономерности и в ориентации осей вращения планет. На Земле, экватор которой наклонен к общей плоскости системы под углом около 24 градусов, стрелка полюса указывает на Полярную звезду; на Марсе, Сатурне и Нептуне — в тот же район неба. Зато оси вращения Юпитера и Венеры почти перпендикулярны к диску солнечной системы, их экваторы лежат в плоскости их орбит. Экватор Солнца, как и экватор Меркурия, наклонен к этому диску под углом семи с лишним градусов.

А теперь подумайте: вращающиеся светила, по сути дела, гироскопы, огромные волчки. И ось вращения волчка чрезвычайно устойчиво сохраняет свое на¬правление, наклонить ее не так-то просто. Какая же сила смогла заставить Уран лечь набок, какой рычаг способен повернуть планеты и само Солнце?

Астрофизики в отчаянии

Развивая небулярную гипотезу, очень авторитетные зарубежные космогонисты Ф. Хойл, Г. Альфен, Дж. Койпер и многие другие стараются проследить, как может сформироваться солнечная система при гравитационном сжатии газопылевого облака с непосредственным участием магнитных, ионизационных, вихревых и прочих факторов.

По их мнению, центральное сгущение своими щупальцами магнитных силовых линий стянуло оставшуюся материю в тонкий диск, причем на пылевые частички намерзали различные газы. Легкие элементы типа водорода и гелия выдувались солнечным ветром в районы далеких орбит, а тяжелые, типа железа, притягивались к магнитным полюсам и концентрировались в ближайшей от ядра Протосолнца зоне. Диск под гравитационным воздействием распадался на резонансные кольца, как у Сатурна; в кольцах образовывались вихри; в центре вихрей плотность вещества возрастала, из инея замерзших газов разрастались снежные комки — зародыши планет. Некоторые из протопланет, будущие гиганты, повторяли этот космогонический процесс (но в меньших масштабах) и по-рождали собственные системы спутников.

Сами авторы гипотезы не обольщались на ее счет, «Для системы Урана, — подчеркивали они, — удовлетворительного объяснения не дано». Да что там Уран! Не дано объяснения попятно движущимся спутникам и планетам; не укладывается в небулярную схему и распределение масс, плотностей и химических элементов во всех пяти планетных системах.

А как обстоят дела с катастрофической гипотезой? Бюффон в 1745 году предположил, что когда-то в Солнце врезалась громадная комета и выбила из него брызги планет. 135 лет спустя английский астроном А. Биккертон заменил комету странствующей звездой. О прямом столкновении звезд, как причине формирования планет, писали многие, пока в начале нашего века английские натуралисты Т. Чемберлен, Ф. Мультон и Дж. Джинс не доказали, что выброс вещества из Солнца может происходить просто так, без непосредственного контакта с пролетающей мимо звездой, за счет одних приливных сил.

Далее вступает в действие аппарат небулярной гипотезы. Из выброшенного вещества постепенно возни¬кают планетезимали (зернышки планет). Затем идет процесс конденсации, причем, с точки зрения гипотезы Бюффона—Джинса, нужны еще какие-то катастрофы для образования вторичных «планетных систем» у гигантов. Отметим, что тут не только остаются справедливыми все возражения, выдвигаемые против гипотезы Лапласа—Хойла, не и появляется ряд новых существенных возражений.

Не раз такими крупными учеными, как Б. Левин, Ф. Уиппл, У. Макари и другими, указывалось на маловероятность конденсации планет из газопылевых струй — они имеют тенденцию не прилипать друг к другу, а рассеиваться. Но космогонисты пропускают математические доводы мимо ушей и придумывают все более замысловатые сочетания многообразных условий, при которых якобы может происходить зарождение и рост планет.

По пути многих солнц

Ввиду непреодолимых трудностей небулярной и катастрофической гипотез возникла мысль о принципиально ином, но в то же время синтезирующем подходе. Сначала американский физик Р. Ганн в 1932 году создал модель Протосолнца, разделившегося при быстром вращении за счет электромагнитных эффектов на две части. Но далее Ганн пошел по проторенному пути. Мол, между обеими расходящимися звездами протянулись струи газов. Из них сконденсировались планетезимали и т. д. Модель Ганна была математически опровергнута уже через полгода.

Однако идея двойного Протосолнца не умерла. В 1935 году Г. Рассел, а в 1937 году Р. Литтлтон независимо друг от друга разработали гипотезу о столкновении с солнечным напарником некоего небесного странника, то есть проходящей мимо третьей звезды. Напарник и третья звезда погибли или были вышвырнуты в бездны космоса, а Солнце осталось. Осколки столкновения превратились в огромную протопланету, спутник Солнца. Быстро вращаясь, она разделилась на Протоюпитер и Протосатурн. Перемычка, соединяющая обе эти половинки, распалась на сгустки остальных членов солнечной системы.

Кстати, Р. Литтлтону попутно удалось доказать, что планеты земной группы не могут ввиду незначительных размеров конденсироваться сами по себе, ибо для их образования необходимо промежуточное большое родительское тело. Меркурий, Венера, Земля, Марс явно планеты второго поколения. Это предположение было вполне достойно детального рассмотрения. Впрочем, оно слишком ассоциировалось с исходными постулатами Литтлтона, которые, как в 1940 году доказал индийский ученый П. Бхатнагад, математически необоснованны.

После столь сокрушительной критики Р. Литтлтон выдвинул идею о «тройной звезде», состоящей из Солнца и тесной звездной пары. Поглощая межзвездную материю, «поправляясь» и «вырастая», члены пары сближались. И вот они слились. Последовал бурный период неустойчивости, слившаяся масса распалась на две звезды, причем обе покинули тройную систему, а Солнце осталось в гордом одиночестве, захватив на память газовую перемычку между разделившимися телами. Из нее и сформировались планеты.

Математики сразу же указали, что и в этой модели, как и в любой разновидности небулярной гипотезы, маловероятна конденсация плотных тел из газовых струй. У астрофизиков на время опустились руки.
Но здесь на сцене появился неистовый Фред Хойл. С присущей ему смелостью Хойл заявил в 1944 году: а почему бы не допустить внутренне неизбежную катастрофу с одним из членов «двойного Протосолнца»? Ведь звезды большей частью в процессе внутренней эволюции рано или поздно должны взорваться, стать новыми или сверхновыми.

Предположим, напарник Солнца когда-то превратился в новую или сверхновую звезду. Сила ее грандиозного взрыва, осветившего весь Млечный Путь, разорвала гравитационные связи членов «звездного тандема». Почти все выброшенное вещество было потеряно, но Солнце ухитрилось удержать облако газа, насыщенное тяжелыми элементами, которые синтезировались при взрыве. Правда, неясно, как оно само смогло пережить этот взрыв. Но Хойл не смущался такими «мелочами». Главное, преодолены возражения космохимиков. А далее можно воспользоваться мыслью Р. Литтлтона о протопланете, в которую сконденсировались остатки сверхновой.

Взрывная модель Литтлтона—Хойла и вообще идея «двойного Протосолнца» ничем не хуже других космогонических гипотез, тем более что подавляющее число звезд, как выяснилось, рождается и существует парами. Ясно: такое небесное содружество едва ли случайно. Нет ли здесь закономерности, приоткрывающей загадку происхождения нашей солнечной семьи? Нет ли единого алгоритма, по которому возни¬кают и развиваются космические системы?

Небесные парные «дыры»

Общепризнано, что вселенная в целом расширяется из сверхплотного состояния, галактики разбегаются друг от друга, материя как бы рассеивается по космическому пространству. Поэтому разумно искать, советовал наш выдающийся астрофизик В. Амбарцумян, очень плотные сгустки материи, при «таянии» которых формируются протогалактики и протосолнца.

Такие сверхплотные сгустки — квазары — найдены совсем недавно. Сейчас мы видим их такими, какими они были миллиарды лет назад, в пору рождения солнечной системы. Из мощнейшего, но весьма небольшого по размеру квазара вырастает, как дерево из зернышка, сначала бешено излучающая радиогалактика, затем компактная галактика Сейферта и, наконец, нормальная звездная система типа нашего Млечного Пути или туманности Андромеды.
Исследователи обнаружили у всех небесных скоплений, как минимум, по два центра, или полюса, причем невероятно огромные массы вещества стремительно перекачиваются из одного центра в другой иногда за несколько десятков часов. Квазары, радиогалактики и галактики словно «мигают», причем более плотные и древние космические системы — они же и более молодые по возрасту — пульсируют беспрерывно.

Мало чем удивишь нынешних физиков-теоретиков. Они подозревают: здесь действуют гравитационно-магнитные качели. Материя может, скажем, концентрироваться у двух магнитных полюсов. Образовавшиеся пары особенно эффективно взаимодействуют в сверх¬плотном состоянии. Предположим, близ каждого полюса поле тяготения, этот гравитационный Голиаф, настолько сильно, что окружающее пространство скучивается и замыкается на себя. Начинается знаменитый гравитационный коллапс. Материя прорывает пространство и проваливается из данного района космоса через «дыру», но куда? Тут-то в дело и вступает например, магнитный Давид. Магнитное поле сжимается тоже и становится настолько могучим, что решительно вмешивается в ход коллапса и намертво связывает «дыры» друг с другом. Гравитационная молния пробивает пространство между обеими «дырами», под пространством мгновенно прорывается канал.

Вынырнув в другой «дыре», материя по инерции рвется из устья гравитационного «кольца» наружу, однако Голиаф начеку. Он снова притягивает к себе все окрест; близится очередной коллапс, очередная молния. Со временем колебания «качелей» затухают, подобные катастрофы случаются все реже, и парные «дыры» разных размеров постепенно расходятся и стабилизируются.

Механизм универсален, он играет, судя по всему, важнейшую роль в образовании галактик, звезд и планет. Поистине, перефразируя известные слова Ломоносова, открылись звезды — бездны полны.

Как же происходила эволюция нашей Галактики?

На ранних стадиях развития вселенной пространство напоминало взвихренную водную поверхность. Гравитационные валы не только искривляли, но и взламывали пространство, как бы прорубая «кротовые норы» (термин Дж. Уилера) под ним, с выходом в соседние и отдаленные области. Можно допустить, что подобные «норы» соединяют наше пространство, наш мир с неким другим пространством, сосуществующим миром. Из «нор», или «дыр», как из жерл вулканов, могут изливаться огромные массы вещества, но в эти же колодцы рискуют «провалиться» целые звездные системы. В первом случае перед нами «белая дыра», во втором — «черная». «Дыры», по-видимому, рождаются парами, иначе нарушались бы все законы сохранения во вселенной. Когда она была сжатой, «дыры» каждой пары интенсивно взаимодействовали друг с другом, что, в частности, проявлялось в квазипериодической взрывной перекачке вещества между ними (стадия квазара). По мере расширения вселенной и расхождения «дыр» это взаимодействие ослабевает (стадия радиогалактики). Наконец остается компактная галактика, которая активно функционирует (галактика Сейферта). Раскручиваясь и фонтанируя, ядро компактной галактики через сотни миллионов лет рождает обычную спиральную галактику наподобие нашего Млечного Пути.

Многие ученые считают: «дыры» сохранились и до наших дней.

Вполне возможно, что знаменитый Тунгусский метеорит представляет собой просто блуждающую «микродыру», случайно столкнувшуюся с Землей. Но, как правило, «дыры», или, точнее, потенциальные «дыры», устья которых не доходят до поверхности нашего пространства-времени, должны быть заключены в ядрах небесных тел. Достаточно мощный гравитационный вал способен обнажить устье «кротовых нор», вещество выплескивается из-под пространства в эти ядра. Звезды и планеты увеличиваются и массе и размерах. Причем один из членов каждой пары звезд и планет, связанных между собой через «дыры», разбухает значительно сильнее, чем другой. Например, в системе двойной звезды начинается перетекание вещества от большей компоненты к меньшей. Одновременно небесная пара, как и в квазаре, расходится.

То тело, которое сначала было массивнее, в конце процесса становится меньше, так что судьба пары весьма драматична, с переменой ролей. Об этом свидетельствуют уравнения эволюции тесных двойных звезд. Роли могут меняться неоднократно.

Не исключено, что подобные циклы происходили и в солнечной системе, и не раз. Так, в 1972 году японские астрономы, а вслед за ними и специалисты других стран доказали, что последний грандиознейший взрыв ядра нашей Галактики произошел сравнительно недавно, на памяти человечества, — около миллиона лег назад. Несомненно, гравитационный вал от столь мощного взрыва основательно «встряхнул» солнечную систему, как ранее не раз ее «встряхивали» другие не менее мощные взрывы. Не об этом ли грозном и по¬истине вселенском событии дошли до нас сведения в виде древних легенд и мифов? И не произошло ли и результате кратковременного «приоткрытия» «дыр» очередной драматической перемены ролей среди членов солнечной группы светил?

Трудно осознать этот факт — «дыры» могут оказаться центрами «кристаллизации» космических образований. Ведь тогда, как следует из теоретических положений Дж. Уилера, Дж. Пенроуза и других ученых, придется признать, что космические тела, вполне вероятно, мгновенно связаны друг с другом под пространством. И перетекание вещества может происходить не только обычным порядком, с поверхности первого тела; на поверхность второго за какой-то промежуток времени, но и молниеносно, от «дыры» к «дыре», от центра к центру.

Уже появились первые умозрительные модели Солнца с дырой в центре. Три года назад представить себе не просто «полое Солнце», а с «колодцем» внутри, уходящим в бездну, было вершиной фантазии. А сейчас астрофизики спокойно обсчитывают модель и прикидывают, не поможет ли она объяснить сенсационные результаты недавних опытов с солнечными нейтрино, которых наше светило испускает в десяток-другой раз меньше, чем ожидалось в привычной модели Солнца — сплошного газового раскаленного шаря. Строение небесных тел, выходит, может быть значительно интереснее.
И внутри Земли может обнаружиться «колодец» в «бездну», «дыра», связанная с той или иной «дырой»-напарницей.

Ныне эти дыры пока закрыты, но в научных журналах появляются статьи, в которых доказывается: гравитационная волна заурядной мощности способна их открыть и тем самым встряхнуть солнечную систему до основания, вызвав всевозможные астрономические и геологические катастрофы. А гравитационные волны возникают, разбегаются и морщинят пространство-время при спонтанном (самопроизвольном), как у радиоактивных ядер, распаде метайстабильных «дыр», затаившихся, например, в центрах нашей и соседних галактик. Что же касается двойных звезд, то они частное следствие универсального гравитационно-магнитного механизма объединения и раз деления материи через «дыры».

Но раз каждая звезда, возможно, рождается с близнецом, куда же делся двойник Солнца?

Метаморфозы солнечной системы

Несомненно, на ранних стадиях вселенной, когда мир был неимоверно теснее, по солнечной системе вдоволь нагулялись гравитационные волны и валы. Члены системы наверняка сложно взаимодействовали друг с другом и обменивались материей и под пространством, и обычным путем.
Что касается «роста» или «кристаллизации» небесных тел из рассеянного вещества, то иногда такой процесс тоже немало значит, например, при образовании холодных красных гигантов в Галактике нашего времени. Сомнительно, однако, образуются ли при этом и планеты? Впрочем, авторитетный астроном С. ван ден Берг недавно подчеркнул, что гипотеза об образовании звезд из рассеянного вещества пока не имеет веских свидетельств в свою пользу. Для космоса в целом преобладает, очевидно, процесс «таяния», который когда-то в прошлом определил развитие космических объектов.

В 1967 году западногерманские ученые Р. Киппенхан и А. Вайгерт рассчитали поведение двух звезд приблизительно солнечной массы, вращающихся вокруг общего центра тяжести на расстоянии примерно радиуса нынешней земной орбиты. Получилась весьма любопытная картина. Система на первых порах отличается неустойчивостью. Звезда побольше обречена, она начинает «таять». Хотя коллапса нет, вещество из нее под совокупным воздействием приливных и электромагнитных сил все равно перетекает в меньшую звезду. Одновременно увеличивается расстояние между партнерами звездного танца.

В конце концов процесс истечения вещества может остановиться, но двойная звезда уже не будет похожа сама на себя. Второй ее член станет гораздо тяжелее первого, растаявшего приблизительно до размеров Юпитера. Кстати, по подсчетам индийского ученого С. Кумара, в прошлом Юпитер был в 50 раз массивнее и играл важную роль в образовании солнечной си¬стемы.

«Так вот кто был напарником Солнца — Юпитер!» — поспешит заключить нетерпеливый читатель. На деле же все обстоит значительно сложнее и запутан¬нее. Есть масса вариантов. Многое зависит от исходных масс и других параметров «звездного тандема», их химического состава, расстояния между ними. Формирование окончательной системы почти наверняка идет квантованно, скачками, с перерывами и взрывами. Более того, английский ученый Ф. Хартвик в 1972 году показал, что в тесных двойных системах даже неизбежны взрывы сверхновых, если только масса одного из членов не превышает солнечную. На не¬которой стадии эволюции такой «легкой» звезды достаточно сравнительно малой добавки массы (например, перетекающей от другого члена системы), чтобы ее ядро сильно сжалось, нагрелось и она вспыхнула. Тем самым на новом теоретическом уровне мы возвращаемся к взрывной модели «двойного Протосолнца» Фреда Хойла.

Соответственно метаморфозы солнечной системы могут быть самыми разнообразными, в том числе и такими, о которых повествуют античные мифы. Одна из возможных последовательностей событий в солнечной системе может выглядеть в полном соответствии с древнегреческими космогоническими представлениями. Сначала из «дыры» — Протоземли (Геи) родились Уран, Солнце, Луна, Сатурн (Хронос) и некоторые другие небесные тела. Затем произошла перекачка вещества из Урана в Сатурн (в мифе это событие интерпретируется как свержение Хроносом своего отца Урана). Из взаимодействия Протоземли с Сатурном, этим новым владыкой небес, родился Юпитер (Зевс), который сумел повторить операцию со своим «отцом», Сатурном, выкачал из него вещество, как бы сверг его с небесного престола. В итоге Юпитер стал самым могучим членом системы. В следующие эпохи за счет процессов различного рода родились Венера, Марс, Плутон и Меркурий, распался Тифон, появились и другие космические объекты. Последние события в солнечной системе, связанные с рождением Венеры из головы Зевса-Юпитера, как раз и пытался детально реконструировать американский ученый И. Великовский в книгах «Сталкивающиеся миры» (1950 г.), «Смутные века» (1952 г.), «Перевертывающаяся Земля» (1955 г.). Но понять драму системы можно, лишь поняв начало ее. А в начале была Земля, на которой мы живем и из которой родились все остальные члены солнечной семьи, включая Солнце

Таким образом, можно сделать вывод, что ныне благодаря успехам релятивистской астрофизики космогония солнечной системы отошла от примитивных гипотез XVIII — XIX веков и строит все более «драматические» модели со многими действующими лицами. И поскольку в ходе грандиозной «революции и астрономии» на наших глазах рушится привычная гелиоцентрическая картина мироздания и на более высоком витке спирали познания может произойти, вероятно, возвращение к древней геоцентрической системе, мы должны больше доверять древним свидетельствам и задуматься над вопросом: кто из членов солнечной системы «повинен» в ее создании, от кого из них можно ожидать грядущих ее преобразований?