Это случилось совсем недавно, в 1963 году. Казалось бы, что нового можно найти на звездном небе после стольких лет наблюдений? И тем не менее…
Голландский астроном Маартен Шмидт, работая на американских обсерваториях Маунт-Вилсон и Маунт-Паломар, открыл небесный объект необъяснимой природы.
Наблюдатели уже давно целились радиотелескопами в звезды, пытаясь установить, испускают ли они радиосигналы. Увы, единственная звезда, радиоголос которой удалось отчетливо услышать, — Солнце. Да и то его излучение оказалось настолько слабым, что с расстояния, хотя бы равного пути до Проксимы Центавра — ближайшей к нам звезды, — его не удалось бы поймать даже самой чувствительной аппаратурой. Выручила близость Солнца к Земле. Из удаленных же космических объектов отчетливыми радиоголосами обладали только гигантские «хоры» звезд — галактики да туманности, образовавшиеся либо на местах вспышек сверхновых, либо других каких-то космических катастроф, но только не отдельные звезды. И вдруг Шмидт устанавливает, что загадочный источник радиоизлучения, обозначенный в Кембриджском каталоге как 3с273, точно совпадает со слабой звездочкой светимостью не более тринадцатой звездной величины.
Это было совершенно невероятно!
Скоро огромные чаши антенн отыскали еще четыре таких же загадочных небесных объекта, ранее считавшихся «слабыми звездочками нашей Галактики». Все они оказались настоящими вулканами радиоизлучений. Трудно себе представить, какими должны быть там электромагнитные бури, чтобы отголоски их преодолели звездные расстояния и добрались до крошечной Земли.
Следующий сюрприз миру преподнесли ветераны астрономии — оптики. Они прикинули расстояния до «голосистых» объектов и объявили, что «слабые звездочки нашей Галактики» вообще едва ли не самые удаленные объекты вселенной. Свет от них миллиарды лет находится в пути, прежде чем попасть в земные телескопы. Таким образом, радиокрикуны ничего общего не могли иметь ни с нашей, ни с какой другой отдаленной галактикой. Они сами по себе.
Но если они находятся так далеко, а мы все-таки улавливаем их свет, то яркость этих объектов должна быть колоссальной! По меньшей мере в 100 раз больше, чем яркость всех 100 миллиардов звезд нашей Галактики!
Снова невероятные факты. Может быть, это тоже галактики, только сверх-сверхдальние? Но для этого они слишком малы по размерам. Пока все хватались за головы, математики, чуждые эмоций, считали. И получилось, что если предположить время существования этих объектов хотя бы в один миллион лет — срок для звездных масштабов пустяковый, — то за это время для поддержания энергии в них должны были полностью «сгореть» по 100 миллионов Солнц в каждом! То есть по сотне наших светил в год! Или два с половиной Солнца за сутки!!! Солнца, которое светит уже четыре с половиной миллиарда лет и, мы хотели бы надеяться, посветит еще…
Нет, удивительные объекты — это и не звезды! По существующим теориям масса даже самой большой звезды не может отличаться от солнечной более чем в 100 раз. А здесь?
Как исхитрились астрофизики измерить диаметры столь удаленных объектов, сказать трудно. Вернее, можно было бы, конечно, описать сложнейший метод и скрупулезную, невероятно тонкую работу, связанную с вычислениями фантастической изворотливости. Но это долго и снимает сенсационную напряженность. Поэтому автор ограничится тем, что приведет готовую цифру поперечника одного из таких таинственных объектов — 16 тысяч световых лет! Мало это или много?
Мало для того, чтобы считать объект галактикой, но много для звезды!
Объекты срочно назвали сверхзвездами или квазарами — квазизвездными источниками радиоизлучений. Но назвать, как мы уже не раз отмечали с вами, легче, чем понять.
Сенсации на этом не кончились. Изучение спектров квазаров показало огромное красное смещение спектральных линий. Если по отношению к ним эффект Допплера — Физо справедлив, то радиомонстры бегут от нас со скоростями, вполне сравнимыми со световыми. Так что же такое квазар?
Искушенный читатель понимает, что, когда в мировой науке возникает животрепещущий вопрос, вряд ли следует готовиться к долгому ожиданию ответа. Скорее следует поспешить вооружиться против скоропалительных ответов.
В 1964 году у нас появилась первая сногсшибательная гипотеза. Московский астроном Н. С. Кардашев смело выдвинул утверждение, что если, дескать, будут открыты колебания потоков радиоизлучения квазаров СТА-102 и СТА-21, то они не что иное, как сверхгигантские радиостанции сверхудаленных сверхцивилизаций. Только таких сверхразвитых, по сравнению с которыми человечество — амебы со своими жалкими полурефлекторными теориями относительности и квантовой механики…
Впрочем, читатель и сам легко убедится в этом, познакомившись со взглядами московского ученого поподробнее. Статью Н. С. Кардашева можно прочесть в «Астрономическом журнале» за 1964 год. Называется она: «Передача информации внеземными цивилизациями». Автор приводит расчеты, не оставляющие места для возражений. Судите сами: известно, что уже сейчас человечество, населяющее нашу планету, расходует каждую секунду примерно 40 000 000 000 000 000 000 эргов энергии. И с каждым годом ее количество все возрастает. Если предположить, что прирост не сократится и в будущем, то через три тысячелетия в наших руках окажутся мощности, превосходящие солнечную. А если построить радиостанцию с выходом всего в полтора раза больше этой мощности, то ее сигналы можно будет обнаружить во вселенной практически с любого расстояния.
В том же духе смелой гипотезы автор предлагает разделить все типы возможного развития технических цивилизаций по количеству освоенной энергии на три группы.
1. Технологический уровень, близкий к современному на Земле, то есть примерно 4•1019 эрг/сек. Это самый низший уровень цивилизации, способный только принимать чужие сигналы и грызть локти от невозможности самим заявить что-то на всю вселенную. В этом состоянии находимся мы с вами.
2. Цивилизация, овладевшая всей энергией, излучаемой своей центральной звездой (Солнцем). Для нас этот этап наступит примерно с построением сферы Дайсона. В это время энергопотребление должно приблизиться к числу, равному 4•1033 эрг/сек. Это средний уровень.
3. Цивилизация, овладевшая энергией в масштабах своей Галактики. При этом в ее руках оказываются практически безграничные возможности. На этом этапе энергопотребление цивилизации должно вырасти до 4•1044 эрг/сек.
Московский радиоастроном не сомневается, что такие цивилизации существуют, надо только хорошенько поискать. При этом он намечает и наиболее благоприятные направления для таких поисков. Прежде всего это направление на центр Галактики. Интересно бы также исследовать «на цивилизацию» ближайшую туманность в созвездии Андромеды. Действительно интересно, ибо ждать, пока вернется экспедиция, посланная писателем И. А. Ефремовым, слишком долго.
Все это очень интересно, несмотря на то, что звучит «очень фантастично». Занятие фантастикой за последнее время стало признанным хобби людей науки. Хотя в XX веке наука сама по себе настолько фантастична, что вряд ли нуждается в фантастике научной.
Не кажется ли вам, что в приведенной гипотезе есть и что-то чрезвычайно заманчивое? Нечто вроде идеи святочного рассказа о вновь обретенном умном и всесильном отце или легенды о добром боге?
Со времени выхода в свет «Астрономического журнала», на который мы ссылались, прошел год, и 14 апреля 1965 года читатели «Правды» прочли интервью, которое дал заведующий отделом радиоастрономии Государственного астрономического института имени Штернберга — профессор, ныне член-корреспондент Академии наук СССР И. С. Шкловский.
Оказалось, что совсем недавно молодой радиоастроном Г. Шоломицкий «со товарищи» высмотрел-таки, что квазар СТА-102 подмигивает! Поток его радиоизлучения действительно периодически меняется наподобие телеграфного сигнала.
«Но ведь это значит!..» — воскликнет обрадованный и простодушный читатель.
Профессор Шкловский был осторожнее. Рассказывая о работах своих молодых коллег, он прежде всего рекомендовал подождать подтверждения переменности характера квазара СТА-102. Подтвердится — хорошо: тогда это будет одним из крупнейших открытий в радиоастрономии. Не подтвердится — жалко. Но что поделаешь! Понятно, что после выпуска в свет прекрасной научно-популярной книжки, посвященной заслуженному, не потерявшему актуальности вопросу о множественности обитаемых миров, профессор не мог, оценивая причины загадочного мерцания квазара, исключить из рассмотрения «волнующую гипотезу Н. С. Кардашева».
Примерно в то же время за рубежом астрономы Сэндейдж и Мэтьюс подвергли радиоисточник Зс48 (по Кембриджскому каталогу) фотоэлектрическим измерениям. Оказалось, что интенсивность его оптического излучения в течение земного года тоже меняется процентов на тридцать. Если бы источник Зс48 был обыкновенной звездой, такое «легкомысленное подмигивание» объяснить труда бы не представляло. Но это квазар (!) с такими размерами, что даже свету, чтобы добраться от одного его края до другого, нужно несколько тысяч лет. Кто же может командовать таким согласованным подмигиванием?
Феномен пока не объясним! Пока вообще многое не объяснимо. Положено только начало изучению квазаров. Астрономы и физики с удовольствием выдвигают гипотезы, большая часть которых наверняка пойдет на слом, меньшая — в качестве строительного материала для фундамента будущей теории. Трудно даже сказать, во что выльется изучение этих удивительных небесных объектов, настолько многообещающим кажется начало.
Пульсары — сенсация № 2
Началось все обычно. Группа кембриджских радиоастрономов, обшаривая небо на частоте 81,5 мегагерц, в июне 1967 года наткнулась на четыре необычных импульсных источника космического радиоизлучения. Респектабельный «Nature» не без удовольствия привел английские имена первооткрывателей: А. Хьюиш, Ф. Белл, Дж. Пилкингтон, П. Скотт и Р. Коллинз — и сообщил, что один из источников, расположенный в созвездии Лисички, скорее всего принадлежит нашей Галактике. Во всяком случае, расстояние до него не должно превышать 65 парсеков.
Самое удивительное свойство нового объекта заключалось в том, что импульсы его радиоизлучения повторялись каждые 1,337279 секунды со стабильностью, превышающей кварцевый генератор. Таинственный передатчик излучал импульсы сериями. Через минуту работы наступал обязательный перерыв.
Излучение пульсара, как поспешили назвать новый объект, захватывало широкий диапазон частот от 40 до 1670 мегагерц. Вскоре после опубликования кембриджское открытие было подтверждено радиоастрономическими обсерваториями разных стран. А потом пришло известие об отождествлении его со звездочкой восемнадцатой звездной величины.
Советские радиоастрономы на Крымской обсерватории исследовали цвет звезды, и он оказался неожиданно более голубым, чем у всех соседок, расположенных поблизости. Сравнивая пульсары из созвездия Лисички с тремя другими (два из которых находятся в созвездии Льва и один — в созвездии Гидры), астрономы нашли много общих свойств. Странные объекты изучаются. Сказать что-нибудь об их природе пока трудно. Хотя тщательный анализ излучаемых импульсов наводит на мысли, что диаметры излучающих областей не могут превышать 3300 километров. Для обычных звезд маловато. Даже размеры известных белых карликов значительно больше. И вот первая робкая гипотеза: не голос ли это все еще гипотетических нейтронных звезд? Ну и, конечно, внеземных цивилизаций. Проблема, которую доказать пока так же невозможно, как и опровергнуть.
Поистине бесконечен мир в своем разнообразии! И сколько бы веков ни существовала астрономия, какими бы совершенными методами ни владела, бояться того, что сюрпризы иссякнут, астрономам не приходится.
7. А теперь — недоуменный вопрос…
«Позвольте, — вправе спросить читатель, — но при чем же здесь Альфа Центавра, вынесенная в название главы? Ведь о ней не было ни строки. Да и вообще после всего сказанного выше, чем она может быть знаменита? Обыкновенная звезда, карлик класса GO с температурой поверхности 6 тысяч градусов. По светимости и радиусу, по массе и плотности, то есть по основным параметрам почти не отличается от нашего Солнца — типичнейшая из звезд…»
И тут автор должен покаяться. Именно это и вывело Альфу Центавра в заголовок. Ее типичность. Альфа — звезда обыкновенная. А разве не должен быть герой обыкновенным? Ведь в этом великий принцип, проповедуемый реализмом.
И все-таки автору показалось, что название «Частная жизнь звезды обыкновенной» прозвучит не так красиво. И тогда возникла персонификация. Если мудрый читатель с названием звезды не согласен, автор не возражает против любой замены. Суть дела не пострадает.
Глава тринадцатая
За краем вселенной
Нельзя объять необъятное.
Козьма Прутков
(Но стремиться к этому нужно.)
Автор
1. Бесконечность? — Не может быть!
— Вселенная?
— Бесконечна!
— Число звезд во вселенной?
— Неисчислимо!
Тривиальные ответы. Мы к ним настолько привыкли, что даже убеждены в полном понимании, а то и в наглядном представлении бесконечности. Одни сворачивают для этого бумажную полоску в поверхность Мебиуса, другие используют гладкую поверхность бильярдного шара.
«Вселенная бесконечна в пространстве и во времени», — глубокомысленно говорил греческий мыслитель, запахивая хитон.
Прошло больше двух тысячелетий, но вряд ли есть у нас основания хвастаться большими знаниями бесконечности мира. В ответ на вопрос о бесконечности современный философ отвечает так же конкретно и с тем же знанием дела. Единственная разница заключается в том, что вместо запахивания хитона он крутит пуговицу пиджака, который непременно жмет под мышками.
Во все времена вопрос о бесконечности был обречен на чисто умозрительное существование. Так было при эллинах, так было и при Ньютоне. Разница в общем небольшая. Та же бесконечность во времени и пространстве. Сэр Исаак слишком почитал древних авторов. По его воззрениям, в бесконечной вселенной в среднем равномерно распределились звезды. И их тоже бесконечное множество.
А теперь порассуждаем о справедливости ньютонианской позиции. Каждая звезда извергает в окружающее пространство потоки света и тепла. При этом две звезды дают его больше, чем одна. А три — больше, чем две. Но если звезд бесконечное множество? Не кажется ли вам, что, распределенные в пространстве, они должны бы за бесконечное время раскалить небо до собственной яркости?
Это неизбежно, но этого нет. Стоит зайти Солнцу, как над нами появляется темное небо с холодными туманностями, негреющими огоньками далеких звезд. Парадокс?
Не волнуйтесь. Он так и был назван — «фотометрический парадокс» — еще в 1744 году швейцарским ученым — астрономом и физиком Жаном Шезо. Проникнитесь уважением. Почти современник богоподобного Ньютона, он посмел усомниться в концепциях сэра Исаака. Но лиха беда, говорят, начало.
В 1877 году немецкий физик Нейман, а в 1899 — его соотечественник астроном Зеелигер наталкиваются еще на один парадокс — гравитационный. Ведь если согласиться с Ньютоном, осторожно говорили дотошные немцы, и признать вселенную бесконечной, то в каждой ее точке должна существовать и бесконечная сила тяжести от всех бесконечных звезд… Может быть, на очень больших расстояниях закон Ньютона не совсем справедлив и сила тяжести уменьшается немножко быстрее, чем обратно пропорционально квадрату расстояния?..
Что же такое вселенная?