Необыкновенные звезды

Спектральный анализ позволяет открывать нам многое из того, что совсем не видно глазу. Приведем интересный пример.

Есть такие звезды, которые, если рассматривать их в телескоп, оказываются двойными, то есть каждая состоит из двух звезд. И обе они обращаются одна около другой по закону всемирного тяготения, так же как наша Земля обращается вокруг Солнца. Иногда из этих двух солнц одно бывает красным, другое — голубоватым. Представьте себе, какая поразительная игра красок, какая удивительная смена дней должна происходить на какой-нибудь планете, обращающейся около одного из этих солнц. Голубой день следует за красным, а иногда на небе одновременно сияют два цветных солнца. Природа и в мире звезд бесконечно разнообразна. Есть такие двойные звезды, которые либо очень близки одна к другой, либо находятся от нас так далеко, что их свет сливается вместе, даже если рассматривать эти звезды в самые сильные телескопы. И в этих случаях, когда телескоп никак не может нам помочь установить, что здесь — одна звезда или две, спектральный анализ безошибочно вскрывает картину, точно устанавливает истину. Поясним, как это происходит.

Свет звезд, очень близких одна к другой, сливается. В таком виде он попадает в наш спектроскоп. Но при своем взаимном обращении звезды поочередно движутся одна к нам, а другая от нас, и поэтому спектры их — один относительно другого — смещаются. Тогда в слившемся спектре двух звезд мы замечаем, что одни линии смещаются к фиолетовому концу спектра, а другие — к красному, и наоборот. Известный советский ученый А.А. Белопольский доказал на опытах, что смещение спектральных линий происходит вследствие движения источника света относительно наблюдателя. А отсюда мы заключаем, что одни линии спектра в одном случае принадлежат одной звезде, а другие — другой.

Двойные звезды настолько «выдают» себя по спектру, что мы не только узнаем о их существовании, но даже можем определить время их обращения, скорость, с которой они движутся как одна относительно другой, так и обе вместе по отношению к нам.

Спектральный анализ помог окончательно «разоблачить» истинную природу звезды, которую арабы в древности прозвали Алголем, то есть «звездой дьявола».

Дело в том, что большую часть времени яркость Алголя в созвездии Персея остается постоянной, затем в течение четырех с половиной часов его яркость начинает ослабевать и, ослабев в несколько раз, в течение следующих четырех с половиной часов снова восстанавливается. Позднее выяснилось, что такие падения блеска происходят строго периодически: через каждые 2 дня 20 часов 49 минут яркость Алголя становится наименьшей.

Было высказано такое предположение: Алголь состоит не из одной, а из двух звезд, обращающихся одна около другой. Из них одна яркая, а другая почти темная. Периодически более темная звезда проходит перед яркой и затмевает ее, так же как для жителей Земли Луна временами затмевает Солнце.

Спектральный анализ полностью подтвердил это предположение. Ученые точно установили, что яркость Алголя бывает наименьшей тогда, когда из-за звезды выглядывает только кусочек главной яркой звезды. В это время яркая звезда, как и следовало ожидать, движется по своему пути поперек того направления, по которому мы на нее смотрим. Поэтому она к нам не приближается и не удаляется, и линии ее спектра занимают нормальное положение. В остальное же время яркая звезда, несясь почти по кругу около второй звезды, либо приближается к нам, либо удаляется, и линии ее спектра оказываются смещенными.

В системе двух звезд Алголя менее яркая звезда, обращаясь вокруг более яркой, по временам частично затмевает ее (в положении А — наверху). В середине это показано в плане. Внизу — кривая, представляющая соответствующее изменение видимого блеска системы Алголя с течением времени.

Кроме Алголя, известно еще много других звезд, которые, как нам кажется, меняют свою яркость, что является следствием периодически повторяющихся затмений одной звезды другой.

Но есть еще другой тип звезд, меняющих свою яркость. Это переменные звезды, называемые цефеидами. В противоположность Алголю, цефеиды не через какой-то промежуток времени, а непрерывно изменяют свою яркость, то усиливаясь в блеске, то ослабевая. Эти изменения тоже происходят строго периодически, с правильностью часового механизма, вернее сказать — точнее, чем часовой механизм.

Спектральный анализ помог объяснить эти странные колебания блеска цефеид. Оказалось, что цефеиды — это пульсирующие звезды, которые периодически сжимаются и расширяются, как надувной резиновый шарик. Когда они расширяются, то поверхность их приближается к нам, а когда они сжимаются, то их поверхность, обращенная к нам, удаляется от нас. Наибольшей яркости эти звезды достигают, однако, не тогда, когда их размеры наибольшие, а, наоборот, тогда, когда их размеры наименьшие. Объясняется это тем, что при сжатии звезд их температура увеличивается и они излучают тогда больше света. Советские ученые имеют громадные заслуги в изучении таких звезд с переменным блеском, и они, по международному соглашению, ведут учет таких звезд, в какой бы стране эти звезды ни открывались.

По сравнению со звездами, периодически изменяющими свою яркость, еще более загадочными казались так называемые «новые» звезды. Речь идет о таких звездах, которые изредка и неожиданно вспыхивают в том месте неба, где раньше никакой звезды не было видно. Бывало, что вспышки новых звезд впервые замечались школьниками, хорошо знающими звездное небо.

Теперь установлено, что на самом деле это не возникающие вновь звезды, а звезды, внезапно и катастрофически усилившиеся в блеске. До своей вспышки такие звезды бывают очень слабыми, и так как они находятся от нас чрезвычайно далеко, то невооруженным глазом их не видно. Затем по какой-то причине блеск такой звезды за несколько десятков часов увеличивается в десятки тысяч раз. Бывает даже так, что на короткое время новая звезда становится самым ярким светилом неба после Солнца и Луны. Такое сверкание продолжается недолго: через несколько лет, постепенно угасая, новая звезда возвращается к своему прежнему состоянию. Столь яркие вспышки новых звезд наблюдаются несколько раз в столетие.

Почему же изменяется яркость так называемых новых звезд? Ответ на этот вопрос дал спектральный анализ. Он показал, что увеличение яркости новой звезды происходит оттого, что ее атмосфера внезапно и очень быстро увеличивается. Тогда, подобно мыльному пузырю, звезда расширяется во все стороны. Расширение происходит со скоростью сотен километров в секунду. А поверхность звезды, обращенная к нам, в это время приближается в нашу сторону с такой же скоростью. Увеличение светящейся поверхности и вызывает увеличение силы света звезды.

Но этим явление не ограничивается.

Все расширяющаяся газовая атмосфера новой звезды в какой-то момент становится настолько разреженной, что ее свечение ослабевает. Газы, выброшенные звездой, несутся тогда в пространство по всем направлениям, причем скорость их еще более увеличивается и доходит уже до тысячи и более километров в секунду. Через несколько лет эти газы рассеиваются в мировом пространстве, а сама звезда, претерпевшая катастрофу (которая, однако, не приводит к полному разрушению звезды), теряет большую яркость и продолжает светиться в глубинах мироздания так же слабо, как до катастрофы. Но при этом ее природа все же несколько меняется. Мы видим здесь проявление скачкообразного развития в природе, отмеченное марксистской философией.