7 років тому
Немає коментарів

Sorry, this entry is only available in
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.

Астрофизикам второй половины XX в. необычайно повезло. Технический прогресс позволил расширить то окно, через которое человечество и астрофизики в пер­вую очередь смотрят на окружающий их мир. Каждые два-три года появлялись неожиданные результаты на­блюдений в радио-, инфракрасном, ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах, они будоражили воображе­ние ученых, не укладываясь в рамки сложившихся пред­ставлений. Проходило несколько лет, прежде чем сти­хали горячие споры на страницах научных журналов, семинарах и просто там, где встречалось больше двух астрофизиков.

С легкой руки известного советского астрофизика И. С. Шкловского этот период времени (60—70-е годы) принято характеризовать как вторую революцию в аст­рономии, изменившую лицо современной астрофизики. Дело не только в том, что были открыты такие новые явления и объекты, как реликтовое излучение, рентге­новские источники и аккреция, барстеры, квазары, пуль­сары и нейтронные звезды. «Астрономия, — по выраже­нию И. С. Шкловского, — стала насквозь эволюцион­ной: стало понятным место большинства астрофизиче­ских объектов в общей картине эволюционирующей Все­ленной».

Основные исследования, определившие лицо произо­шедшей революции, хорошо отражены в популярной ли­тературе. Однако ряд проблем обойдены вниманием, и, в частности, это случилось с темой нашей брошюры. Поговорим сначала о звездах вообще. Свет, идущий к нам от звезд, исходит из весьма тонкой оболочки звезд­ной атмосферы, называемой «сферой света» или фото­сферой. Излучение фотосферы беспрепятственно проходит через лежащие выше слои — внешнюю атмосферу звезды, и эти слои, практически никак не проявляющие себя в оптическом спектре, долгое время оставались не­исследованными. Лишь с внешними слоями атмосферы одной звезды мы знакомы со школьной скамьи. Это, ко­нечно, Солнце. Во время коротких моментов полных солнечных затмений фотосферное излучение экранирует­ся Луной и появляется серебристое свечение солнечной короны.

Внешние слои солнечной атмосферы изучены весьма подробно. И как только появилась техническая возмож­ность изучать внешние атмосферы других звезд, возник­ла задача по проверке одной из существовавших рабо­чих гипотез: «У всех ли звезд внешние атмосферы уст­роены по единственно известному нам образцу?» Очень скоро, однако, оказалось, что изучение вместо одного объекта примерно сотни ему подобных позволило ре­шить не только эту узкую задачу, но и продвинуться в понимании гораздо более общих астрофизических про­блем.

За последнее десятилетие наблюдалось излучение внешних атмосфер почти у 200 звезд. Температура плаз­мы в этих слоях, как и на Солнце, заключена в преде­лах от 104 до 106 К, и поэтому основное излучение здесь сосредоточено в коротковолновом и рентгеновском диа­пазонах спектра. Земная атмосфера не позволяет реги­стрировать излучение в этих диапазонах на поверхности Земли, и поэтому большинство наблюдений этого излу­чения, представляющих собой основу дальнейшего изло­жения, было проведено с помощью аппаратуры, разме­щенной на спутниках и ракетах. Разумеется, в первых таких спутниковых и ракетных экспериментах исследо­вались либо наиболее яркие, либо ближайшие объекты, легко доступные приборам, поднимаемым на большие высоты.

В настоящее время собрано достаточное количество астрофизических данных, содержащих потоки излучения и спектры звезд в коротковолновом и рентгеновском диа­пазонах. Если очень приближенно оценить содержащую­ся в них информацию, то только около 10% ее было очевидной, т. е. ожидаемой на основе предыдущих ис­следований, и ученым чуть-чуть не хватило фантазии для предсказания новых эффектов, выяснившихся по хо­ду дела.

Что же оказалось неожиданным?

Были обнаружены внешние атмосферы у звезд, более горячих, чем Солнце, а этого согласно теоретическим воззрениям не должно было бы быть. Выяснилось, что их природа весьма необычна: это истечение газа с очень высокими скоростями, которое возникает, по-видимому, под действием давления излучения горячих звезд на частицы внешних слоев атмосферы.

Подробно исследовались внешние слои атмосфер массивных холодных звезд-гигантов и сверхгигантов. Очень слабый нагрев газа в этих слоях при малой силе тяжести на этих звездах, в десятки и сотни раз превос­ходящих Солнце по своим размерам, обусловливает до­вольно медленное истечение всей звездной атмосферы наружу. Эти расширяющиеся оболочки в несколько раз больше фотосфер звезд, и их разреженный газ нагре­вается в истекающих потоках до температур 104—105 К. Наблюдаемое в настоящее время его излучение в корот­коволновом диапазоне и послужило источником инфор­мации об этих расширяющихся атмосферах.

Наиболее интересные результаты получены для ря­да звезд-карликов, к которым, собственно говоря, при­надлежит и Солнце. Оказалось, что на некоторых звез­дах, имеющих массу, близкую или несколько меньшую солнечной (для краткости будем их называть звездами типа Солнца), явления активности необычайно мощны и охватывают не малую долю поверхности, а практиче­ски всю звезду. Эти явления связаны с возникновением, выходом на поверхность, развитием и исчезновением магнитных полей.

Наиболее сильно явления активности выражены именно в разреженных внешних слоях, т. е. во внешней атмосфере звезд типа Солнца. Поэтому изучение звезд­ной активности и внешних атмосфер оказалось пересе­кающимся, тесно связанным друг с другом. В частности, это относится и к обнаруженному новому классу объек­тов, наблюдаемых в рентгеновском диапазоне, — двой­ным системам типа RS CVn, один или оба компонента которых обладают активными внешними атмосферами.

Исследования, о которых пойдет речь, начались с бо­лее глубокого изучения физики Солнца, с поисков явле­ний, известных специалистам-солнечникам, на разных похожих на Солнце звездах. Так, на звездах обнаружи­лась почти полная номенклатура подобных явлений, в том числе даже и недавно найденные на Солнце. Одна­ко все эти исследования бумерангом вернулись к Солн­цу. Некоторые гипотезы, столь привычные для гелиофи­зики, не выдержали проверки на сотне примеров и кану-, ли в Лету. Другие же остались справедливыми и вопре­ки ожиданиям оказались широко распространенными в мире звезд. С этим связан прогресс в наших знаниях о физике Солнца; например, неожиданно изменились на­ши представления о механизмах нагрева солнечной ко­роны.

Далее мы подробнее рассмотрим конкретные новые открытия, появившиеся проблемы и их решения, но об одном — основном — из этих открытий нельзя не ска­зать уже сейчас. Обладателями активных внешних ат­мосфер оказались звезды, почти ничем не отличающиеся от других звезд малых масс (типа Солнца). Решение загадки пришло с необычной для исследователей, но с житейски такой понятной стороны: «активный» — про­сто значит «молодой»!

В последнее время, в основном благодаря успехам радиоастрономии, удалось выявить очаги звездообразо­вания — протозвезды, а из классических, оптических ис­следований нам многое сейчас известно о мире звезд, имеющих, например, возраст несколько миллиардов лет (для звезд небольшой массы). Новая же, т. е. обсуждае­мая здесь информация, касается промежуточной ста­дии — молодости звезд с возрастом свыше 1 млн. лет. Иначе говоря, теперь получены сведения о недостающем звене, и уже ясен (хотя бы в общих чертах) весь эво­люционный путь звезд от рождения до их смерти.

Важно подчеркнуть, что все это касается не только теоретических расчетов, каждая теоретическая стадия эволюции уже проверяется на основе астрофизических наблюдений. Ну а применительно к Солнцу предостави­лась уникальная возможность заглянуть в его прошлое и выяснить, каковы были активность и другие его свой­ства в тот момент, например, когда планеты еще только зарождались.

Таким образом, речь дальше пойдет о молодости звезд — очень интересном и активном периоде их жиз­ни. А поскольку звездный магнетизм играет в эту эпоху, очень важную роль, то вольно или невольно будут за­трагиваться и проблемы, касающиеся его природы.