КРАСНЫЙ СИРИУС.

"Знаете ли вы, какого цвета Сириус? Правильно, белого. Но не так давно он был красного цвета! Этот удивительный факт описывается в статье профессора Д.Я. Мартынова, которую мы и предлагаем вашему вниманию. Впервые статья была опубликована в журнале "Земля и Вселенная" №1 за 1976 год."

Профессор, Д. Я. МАРТЫНОВ

КРАСНЫЙ СИРИУС.

Читатель, привлеченный странным заглавием этой статьи, наверно, изу- мится, а возможно, и воскликнет: "Не может быть!". Да, "острый Си- риус", по выражению И. А. Бунина, белый, даже голубоватый Сириус был красным. По крайней мере так утверждал знаменитый астроном древности Птолемей. В своем не ме- нее знаменитом "Альмагесте" он по- местил Сириус в небольшую группу действительно красных звезд - Бе- телыейзе, Антарес, Арктур, Альде- баран, Поллукс...

Столь необычное соседство отме- тил еще в 1760 году английский аст- роном Баркер, но лишь в 1874 году к этому факту вернулся известный датский астроном Шэллеруп, когда он опубликовал в Петербурге свой перевод замечательного сочинения персидского астронома Х века Аль- Суфи. Это был звездный каталог, со- держащий оценки блеска и цвета звезд, доступных невооруженному глазу. Разные звезды отмечены у Аль-Суфи как окрашенные, но Си- риуса среди них не было: Аль-Суфи видел его таким же, каким видим его мы. Шэллеруп счел, что причина столь разительного расхождения между очень авторитетными астро- номами II и Х веков кроется в ошибке переписчика "Альмагеста", который не понял слово Сириус - и заменил его на огненно-красный, хотя Птолемей сравнивает Сириус скорее сМарсом, чем с такими красными звездами, как Бетельгейзе или Анта- рес. Быть может, Аль-Суфи пользо- вался тем экземпляром "Альмаге- ста", который не содержал указан- ной ошибки, а может быть, авторитет Птолемея у средневековых арабских ученых был так высок, что, даже видя свое расхождение с ним, Аль- Суфи ' не решается высказаться открыто и обходит вопрос молча- нием.

В начале нашего летосчисления авторитетные ученые отмечали Сириус в числе красных звезд. Астрономы конца прошлого столетия и начала нынешнего в большинстве отвергали этот факт на основе современных им представлений об эволюции звезд. Нынешние представле- ния не исключают возможно- сти, что спутник Сириуса - белый карлик-был красным гигантом. Только времени на такое превращение не хва- тает - тысячелетие слишком короткий срок. Как выйти из затруднения!

Однако в 90-х годах прошлого сто- летия против объяснения, данного Шэллерупом, решительно выступил американский астроном Си. Наобо- рот, крупнейший среди астрономов знаток античной и доантичной астро- номии и астрологии, открыватель ка- налов на Марсе Дж. Скиапарелли высказался за то, что Сириус и в на- чале нашего летосчисления выглядел таким же, каким мы видим его сей- час. В спор вмешались другие астро- номы. Шайнер из Потсдамской об- серватории заявил, что изменение цвета Сириуса от красного к белому невозможно; директор той же об- серватории, спектроскопист Фогель, напротив, дипломатично утверждал, что "в небесах все возможно". Авто- ритетнейший в конце прошлого и в начале нынешнего века астроном С. Ньюком в своей известной книге "Звезды" соглашался со Скиапарел- ли, а венский профессор Холечек в 1918 году развивает дальше аргу- ментацию Скиапарелли.

Во всех этих высказываниях, кро- ме соображений исторического ха- рактера, в скрытой или явной форме проявляется чисто астрономический подход к вопросу о звездной эволю- ции и, в частности, распространен- ная в начале нашего столетия идея о развитии звезды от горячей стадии к холодной (вспомните рассказ "Пу- тешественника" в "Машине време- ни" Г. Уэллса). Фогель-чистый экс- периментатор - не убежден в истин- ности этой идеи, но и не может ее опровергнуть.

Между тем теория звездной эво- люции прогрессировала, и в середи- не 20-х годов нашего столетия воз- можность обратного направления в развитии звезды-от красной к бе- лой - уже признавалась реальной. Кроме того, стало совершенно яс- ным, что спутник Сириуса, Си- риус В-звезда весьма своеобраз- ная. Будучи очень малых размеров (порядка размеров Земли), он имеет массу Солнца и, следовательно, не- померно большую плотность. А тем- пература его поверхности высока - не меньше, чем главной звезды, Си- риуса А. Это был первый открытый белый карлик.

В 1927 году в авторитетнейшем журнале "Азтгопоггиэспе МасппсЬтеп" появляется новая работа Си. Вопрос о Сириусе в ней рассматривается с тех же позиций, что и в 90-х годах, но обстоятельнее и с еще большей настойчивостью автор утверждает, что во времена Птолемея Сириус был красным.

Не менее уверенно высказывает то же мнение пять лет спустя крупней- ший шведский астрофизик К. Лунд- марк. Он основывается почти ис- ключительно на астрономических со- ображениях. Идея невозможности эволюции звезды от красной к бе- лой совсем не тяготеет над ним. Лундмарк очень хорошо знает, что Сириус В-необычная звезда. Уже много накоплено сведений об изме- нениях физического состояния звезд и взрывным, и консервативным пу- тем. Уже установлено, что звезда может менять свой блеск в добрую тысячу раз на протяжении столетия, как это случилось со звездой эта Киля. А вот каким образом? - начинает проясняться лишь в середине XX века. Но вернемся ненадолго ко време- нам античности.

Сириус, как самая яркая звезда на небе, играл заметную роль и в идео- логии, и в обрядах Древней Греции, Египта, Рима. У египтян на протя- жении тысячелетий первый заме- ченный в данном году восход Сириу- са на фоне утренней зари, почти в лучах восходящего Солнца (гелиаки- ческий восход) обещал наступление половодья на Ниле. Сириус полуобо- жествляли, считая, что он-Сотис, слеза Изиды; слеза эта, упав, пере- полняет верховья реки. В то же вре- мя и в Греции и в Риме появление Сириуса на небе знаменовало на- ступление изнуряющей жары. Древ- ние астрономы помещали его в мор- де Большого Пса-Саш; Маюг, и от- того эти дни назывались "каникула- ми". У нас же, у северян, наступают "собачьи холода", когда Сириус ца- рит на зимнем звездном небе. По- нятно, что он был предметом при- стального внимания и философов, и астрологов, и простого люда.

Само название Сириус греческого происхождения. Но употребляется оно редко, гораздо чаще говорят о Псе, Собаке, видя в главной звезде представителя всего созвездия. Под таким именем Сириус встречается у многих писателей, начиная с Гомера и кончая римскими авторами II века н. э. В эту же пору жил и Птолемей. Он тоже избегает названия Сириус, а говорит о самой яркой звезде в пасти Пса, "называемой собачьей звездой и красной". Красной же ее называют и многие писатели. Между тем для ублаготворения небесного Пса в пору каникул древние греки еще в III веке до н. э. приносили в жертву рыжую собаку-обычай, пе- решедший позже в Рим и процветав- ший в эпоху Антонимов (II век н. э.).

Пожалуй, наиболее серьезным подтверждением оценки цвета Си- риуса Птолемеем служит утвержде- ние Сенеки, сделанное им за столе- тие до Птолемея; "...но краснота Со- бачьей звезды глубже, Марса-мяг- че, ее нет совсем у Юпитера, вели- колепие которого обращается к чис- тому свету...". Итак, мы имеем основания считать, что Сириус в начале 1 тысячелетия н. э. был красным, а в конце его (ок. 980) белым. Когда произошло из- менение, неизвестно. И было ли оно внезапным или постепенным, тоже не- известно. Уже в III веке н. э. элли- нистическая наука клонится к закату. Даже более крупные явления прохо- дят незамеченными, и только в IX ве- ке астрономия возрождается у ара- бов (в их числе и Аль-Суфи).

Но может ли астрономия XX века объяснить происшедшую с Сириу- сом метаморфозу, и если - да, то не поможет ли эта метаморфоза вы- яснить некоторые вопросы эволюции звезд?

Сириус - одна из очень близких к нам звезд. Он лишь в 2 разе дальше от нас, чем самая близкая к нам система трех звезд а Центавра. Его расстояние от Солнца состав- ляет всего 2,7 пс - меньше 9 све- товых лет. Это - нормальная звезда спектрального класса А1 и умерен- ной температуры, около 10 тыс. гра- дусов. Ее радиус равен 1,7 радиуса Солнца, а абсолютная звездная ве- личина 1,4-такой блеск имел бы Сириус на расстоянии 10 пс.

Уже более столетия Сириус изве- стен как двойная звезда. Его спут- ник, Сириус В, обращается вокруг об- щего центра масс системы с периодом 50 лет на среднем расстоянии от главной звезды-Сириуса А- 18,5 а. е. Сириус В имеет абсолют- ную звездную величину 10,92, то есть слабее Сириуса А более чем в 6 тыс. раз, будучи горячее Сириу- са А-по последним измерениям температура Сириуса В 24 тыс. гра- дусов. Такое может быть только при очень малом радиусе. Вычисления приводят к радиусу Сириуса В по- рядка радиуса Земли. В двойной си- стеме можно определить массы звезд. У Сириуса А она равна 2,31 солнечной, у Сириуса В-0,98, чуть меньше массы Солнца. По всем этим характеристикам Сириус В относится к белым карликам. Белые карлики нельзя считать нормальными звезда- ми, но они не так уж малочисленны в мире звезд.

По современным представлениям, звезда образуется из сгущения газо- пылевой материи. При этом она ра- зогревается и, когда температура в центре ее поднимается до 10 млн. градусов, в ней включается в пол- ную силу такой термоядерный источ- ник энергии, как объединение четы- рех ядер водорода в одно гелиевое ядро. Звезда малой массы излучает мало, и ее водородный запас рас- ходуется медленно, у массивной же звезды "сгорание" водорода идет Сыстро, звезда на первых порах ра- зогревается сильно, так что даже на ее поверхности температура дости- гает 15-20 тыс. градусов. Но по мере выгорания водорода размеры звезды начинают увеличиваться, а температура падать до 4-3 тыс. гра- дусов. Звезда превращается в крас- ного гиганта. Ее масса остается той же - порядка 2-5 масс Солнца, а радиус превышает солнечный по крайней мере в 10 раз.

Ядро такого гиганта постепенно уплотняется и разогревается. Когда его температура достигает 100 млн. градусов, включается новая ядерная реакция - объединение трех ядер гелия в одно ядро углерода. Такая гелиевая вспышка длится недолго, но вызывает крупные изменения об- лика звезды, которые теория не в состоянии проследить детально и до конца. Все же наблюдательные дан- ные подсказывают, что поверхность звезды снова становится горячей, а химический состав ее - преимущест- венно гелиевый, она бедна водоро- дом. Те же наблюдательные данные свидетельствуют в пользу такой эво- люции: гелиевая звезда имеет очень уплотненное ядро, и если масса звезды велика, больше 2-3 масс Солнца, звезда сбрасывает с себя оболочку. Оставшееся ядро испыты- вает катастрофическое сжатие (кол- лапс), приобретает колоссальную плотность и начинает существовать либо в форме черной дыры, либо нейтронной звезды, либо белого карлика. Последнее-в случае, если оставшаяся масса невелика, порядка 1,0-1,5 солнечной и даже меньше.

Из сказанного ясно, что белый кар- лик много старше нормальной бе- лой звезды. Но мы убеждены, что в двойной системе обе звезды обра- зовались одновременно. Значит, одна из них, именно белый карлик, прошла свой жизненный путь быст- рее другой, так сказать, преждевре- менно состарилась. Это возможно для звезды большой массы. В систе- ме Сириуса Сириус В менее масси- вен. Поэтому, чтобы понять нынеш- нюю структуру этой системы, необ- ходимо признать, что в прошлом Си- риус В был более массивным, но сбросил значительную часть своего первоначального вещества.

Как это могло случиться? Если сбрасывание вещества проис- ходит быстро, вспыхивает сверхно- вая звезда: блеск звезды возрастает в 10-100 млн. раз, а потом медлен- но падает в течение десятилетия или дольше. Но можно представить себе и гораздо более спокойный процесс, когда под влиянием излучения из- нутри звезда освобождается от внешних частей, которые расплы- ваются в пространстве, образуя пла- нетарную туманность. Ядра таких ту- манностей - очень горячие (до 100-200 тыс. градусов) маленькие звезды, то есть белые карлики.

Известен и третий путь эволюции, специфический для двойных систем. Можно представить себе такой ход событий: Сириус В, первоначально более массивный, опередив в раз- витии своего партнера-Сириуса А, расширился, превратился в красного гиганта и его периферические части настолько приблизились к Сириусу А, что стали перетекать на него,уве- личивая массу Сириуса А и ослабляя свою, пока у Сириуса В не осталось '/з первоначальной массы. Такая пе- рекачка массы сопровождается спер- ва уменьшением взаимного расстоя- ния звезд, а потом, когда массы сравняются,- их взаимным удале- нием и, естественно, удлинением ор- битального периода. Расчеты показы- вают, что таким путем может полу- читься двойная система с периодом не больше 2,8 года. В системе же Си- риуса период равен 50 годам. Значит, эта эволюционная схема не годится. Но ей может прийти на помощь не- учитываемая до сих пор потеря мас- сы системой в целом - то, что явля- ется главным в двух других эволю- ционных моделях.

Обе они пригодны для объяснения "красного Сириуса", но обе натал- киваются на одно и то же затрудне- ние: эволюция звезды от красного гиганта до белого карлика требует миллионов лет, мы же располагаем всего лишь восемью столетиями - от II до Х века. Конечно, процесс мог начаться задолго до II века и II век застал систему Сириуса уже в стадии, близкой к заключительной, когда она еще выглядит красной или красноватой. Скажем, общий блеск системы складывался наполовину из чисто белого света Сириуса А и на- половину из красного света Сириу- са В. Это было давно. Давно-с точки зрения человеческой, а в звездной эволюции тысячелетие- очень короткий промежуток време- ни. Однако, если 18 столетий назад из массивного тогда Сириуса В шло истечение вещества (что наблюдает- ся у многих звезд-гигантов), как да- леко мог зайти этот процесс?

Наблюдения планетарных туман- ностей подсказывают нам, что в та- ком случае вокруг Сириуса В, а про- ще, вокруг системы Сириуса, должна существовать газовая туманность на угловом расстоянии до 1°. Возмож- но, мы ее увидели бы, если бы не соседство очень яркого Сириуса А. Сам он обладает слишком низкой тем- пературой, чтобы своим излучением возбудить свечение туманности. Си- риус В - более горячий, но его све- тимость слишком мала, чтобы воз- будить дальше, чем самые близкие к нему части туманности. А тут все за- ливает своим светом яркий сосед! Да и есть ли они, эти близкие части? Ведь истечение материи давне пре- кратилось! Можно надеяться обнару- жить туманность только при внеат- мосферных наблюдениях в далекой ультрафиолетовой области.

Таким образом, медленная отдача значительной доли своей массы Си- риусом В не противоречит наблюде- ниям, но и не подкрепляется ими. Не свободны мы и от сомнений, мог- ло ли перетекание вещества осу- ществиться за несколько столетий?

Вернемся к первой модели эволю- ции. Если Сириус В полтора тысяче- летия назад взорвался, то взрыв дол- жен был привести к заметному уве- личению эксцентриситета орбиты, а он сейчас действительно велик'- 0,58. Исходя из этого, а также из ны- нешнего периода обращения в си- стеме Сириуса и особенностей его движения в пространстве, можно подсчитать основные характеристики системы до взрыва. Подсчеты дают первоначальную массу Сириуса В 2,9 солнечной. Вместе со своим парт- нером он двигался вокруг общего центра масс по орбите размером 26 млн. км с периодом обращения 12 суток.

Здесь все правдоподобно, кроме самого факта взрыва. Сброс почти двух солнечных масс, конечно, дол- жен был вызвать вспышку сверхно- вой звезды, которая должна была увеличить блеск Сириуса против прежнего до -11-й или -13-й звезд- ной величины, то есть сделать его сравнимым с блеском Луны. Звезда была бы видна без труда и днем и, может быть, год-два. Мог- ло ли это пройти незамеченным?

IV-Х столетия в Европе были временем глубокого упадка всех наук, точнее, наук не существовало вовсе. Даже в XI веке в европей- ских источниках совершенно не от- ражена вспышка Сверхновой 1054 года, которую, однако, отметили ара- бы, китайцы, японцы! Правда, в VI - VIII веках не было еще и арабской культуры, именно в VII столетии арабские завоеватели Египта довели разрушение александрийской биб- лиотеки до конца. Но оставались японцы и китайцы. В их хрониках ни- чего интересного для нас не содер- жится. Или вспышка случилась пе- ред "каникулами" и была непродол- жительной?

Правда, летописцы часто отмечали появление "звезды-гостьи". Но они могли оставить без внимания увеличе- ние блеска самой яркой звезды на не- бе. И если бы блеск Сириуса возрос, скажем, на 4-5 величин, это вполне могло не найти отклика в старинных хрониках. Но тогда нужно считать, что вспышка была не такая, как у "настоящих" сверхновых, а, так ска- зать, как у "полусверхновых".

Современная астрономия знает не- мало вариантов вспышек звезд, ко- торые рождают подозрения, не есть ли это отклонившийся от стандарта, неканонический феномен сверхно- вой, растянувшийся на долгие годы или столетия. Мы называли уже звез- ду Г) Киля. В XVII столетии ее отмеча- ли звездой 3-4-й величины, в XVIII- даже 2-й, в начале XIX-4-й, а к се- редине XIX столетия она могла со- перничать в блеске с Сириусом и Канопусом, достигнут - 1-й величи- ны! К концу столетия она ослабела почти до 8-й величины, а сейчас стала раза в 2-3 ярче. Противопо- ложный процесс медленного, но не- уклонного на протяжении последних 80 лет увеличения блеска в 40-50 раз происходит у звезды РО Стрелы. "В небесах все возможно-", как ска- зал Фогель!

Красный Сириус Птолемея и Се- неки требует от теории поисков воз- можности таких процессов, которые еще не подвергались математическо- му анализу и физическому рассмот- рению,- процессов, которые позво- ляют звезде сбросить в течение од- ного-двух столетий значительную часть своей массы, не вызывая слиш- ком большого изменения блеска.

На Главную  Страница сделана 13.09.2003 Авторы  Кременчуцкий. А, Козловский. А




Hosted by uCoz