На главную Статьи Книги Гостевая Для авторов

 

Сесилия Пейн-Гапошкина, 30 лет после жизни

Cecilia Payne-Gaposchkin

10.5.1900г. - 7.12.1979г.

7 декабря 2009 года исполняется 30 лет ухода из земной жизни этой замечательной женщины. Но ее жизнь в астрофизике по большому счету еще не начиналась.

Великая труженица, честный ученый, первопроходец в одной из самых сложных и спорных областях астрофизики, она заслужила право на долгую память о себе в истории мировой науки. При этом она не стала культовой фигурой американской астрофизики, эту роль отвели Э. Хабблу. Причина тому - ее безграничная скромность и постоянное подчеркивание своих сомнений по поводу полученных результатов. Она была очень молодым человеком, всего 25 лет, почти ребенок, когда защитила диссертацию и при этом получила ошеломляющие результаты сложнейших исследований. Даже много позже в книге «Рождение и развитие звезд» она пишет: « Я могу изобразить историю звезд лишь такой, какой она мне представляется. Я могла неверно понять некоторые из картин. Быть может, не хватает некоторых критических ситуаций. Все же, несмотря на огромный размер сцены и на медленность развертывания действия, я, кажется, уловила основную нить истории. И я, по крайней мере, сделала грубую попытку придерживаться действительности и стремилась избежать влияния необъективной школы ученых, которая более полагается на то, что должно быть по теории, чем на то, что есть, согласно наблюдениям». О жизни и научном творчестве нашей героини в общих чертах написано в книге Алисы Тоточавы «Дочери Урании» и великое ей за это спасибо от истории астрономии. Я постараюсь, не повторяя Алису, рассказать, что сделала Сесилия Пейн-Гапошкина в астрофизике, и что должно было перевернуть все астрофизические догмы, но ей не во всем поверили, ни в 1925 году, когда она защитила диссертацию, ни даже теперь. Внешне все было хорошо, основной акцент был сделан на связь спектрального класса с эффективной температурой звездной атмосферы и преимущество водорода в ее химическом составе,которое сохраняется до конца жизни звезды. Она считала, что «вероятнее всего, лишь около 1/10 всех атомов водорода может быть использовано для питания (звезды) ввиду еще непонятных причин, зависящих от таинственных подробностей внутреннего строения звезды». Это было принято, хотя и не сразу, поддержано метрами астрофизики и сегодня ни у кого не должно вызывать сомнений. Однако, когда речь заходит о составе Вселенной, в учебниках просто говорится, что самым распространенным атомом во Вселенной является водород. Никто не задается вопросом откуда мы это знаем. Ею были заложены основы спектральной классификации звезд. Позже появились системы классификации МК и МКК, но о Пейн-Гапошкиной там уже никто не вспоминал.

Но были еще другие выводы, о которых сегодня предпочитают также не вспоминать.

Наиболее значимым является ее вывод о химическом составе Вселенной.

В книге Пейн-Гапошкиной «Рождение и развитие звезд» о химическом составе Вселенной сказано следующее: "Все углубляющееся знание физики спектров дает возможность не только распознать атомы, находящиеся над поверхность Солнца, но и сосчитать их. Солнце, как нам удалось установить, в основном состоит из водорода… Следующим по порядку идет второй легчайший элемент – гелий, тогда как содержание более тяжелых, более сложных элементов, за некоторым исключением, постепенно убывает в порядке сложности их строения.

Такой химический состав характерен не только для Солнца, он характерен для всей Вселенной, и не только для звезд, но и для разреженных газа и пыли в межзвездном пространстве. Правда в отдельных звездах встречаются отклонения от этого состава( а различия, как бы они не были незначительны, могут иметь большое значение), но общая однородность поразительна, и трудно было бы с уверенность указать какое-нибудь космическое тело, основной составляющей которого был бы не водород." И дале «…по поводу солнечного спектра есть аналогичное определение неоднородности его атмосферы. Слоистость температуры в атмосфере Солнца - не исключительное явление. Она наблюдается и у других звезд, причем у некоторых это различие значительно больше. Если бы мы не знали с достоверностью, что Солнце – одиночная звезда, разнообразие его спектра могло бы вызвать у нас сомнение в этом; действительно, у некоторых звезд спектр так сложен, как-будто они состоят из нескольких тел."

Вот этому не поверили. Вся современная астрофизика нафарширована работами по определению химсостава всевозможных видов звезд. «Нашли» звезды с избытком и с дефицитом различных элементов и даже вообще без водорода, которые определили в кандидаты на черные дыры. Математики даже попытались рассчитать, как взорвется железная звезда, правда честно сознались, что ничего не получилось.

Выводы о химсоставе звездных атмосфер сегодня делаются очень просто, если в спектре поглощения звезды усилены линии металлов, значит звезда металлическая, ослаблены,- значит металлы в атмосфере звезды в дефиците. Услужливая модель это подтвердит численно, благо, что там можно как угодно играть на выборе эффективной температуры и сил осцилляторов.

Доктор Пейн-Гапошкина объясняет ситуацию на примере усиленных линий ионизованного кальция в спектрах солнечных пятен следующим образом: «… он объясняется различием в свойствах атомов водорода и кальция (потенциал ионизации кальция значительно ниже, чем у водорода). При температуре Солнца почти все атомы кальция в состоянии испускать свет, тогда как атомы водорода более упорны; при температуре 6000К их способность излучать свет в миллион раз меньше, чем у атомов кальция. Атомы водорода встречаются в десять тысяч раз чаще, чем атомы кальция, но интенсивность линий, которые они образуют в спектре Солнца, в сто раз меньше интенсивности линий кальция».

В каждом конкретном случае аномальной интенсивности какой-либо линии поглощения нужно разбираться конкретно со структурой спектрообразующего слоя, химсостав тут ни при чем. Из выше сказанного у Пейн-Гапошкиной следует вывод, «что вещество, прошедшее сквозь «горнило» в качестве составной части звезды, обладает такими же свойствами и химическим составом, как и вещество, которое никогда не входило в звезды. Он подтверждается и количественными подсчетами. По своему атомному составу межзвездный газ может служить типичным образцом первичного вещества, из которого были построены звезды». Но, к сожалению и этот вывод никто не принял к сведению. В результате астрофизика с определением химсостава звездных атмосфер зашла в такие дебри, что выход видит только в черной дыре.

Sergey Gaposhkin

Прага, 1968 год. Съезд МАС (Сергей Гапошкин, Джек Тек, Юрий Медведев,
В.П.Цесевич (фото Романов Ю.С.))

Огромный интерес представляют работы Сесилии Пейн-Гапошкиной и ее помощника и супруга Сергея Гапошкина в области исследования цефеид, расположенных в Больших и Малых Магеллановых облаках. У них сделано очень интересное предположение о переходе цефеид в стадию звезд типа RR Лиры. Это вполне реально, так как RR Лиры в своем истинном минимуме очень близки к цефеидам по спектральному классу (F6-F8). А у некоторых цефеид, например U Sgr одна из компонент имеет в максимуме блеска спектральный класс А3,2 – близкий к RR Лиры. Более подробно детали можно увидеть на этом же сайте. Мне как то был брошен упрек, что А3,2 это всего одна точка. Хочу уточнить, что она получена по кривой роста, содержащей 40 линий, так что это совершенно не случайное число.

На этом эволюционном этапе ядро цефеиды имеет довольно плотную гелиевую оболочку, но она не может удерживать накапливающуюся энергию и начинаются периодические выбросы горячего вещества звезды из недр. (О подобных выбросах неоднократно упоминается в работах Пейн-Гапошкиной, они подтверждаются спектральными наблюдениямиа именно наличием эмиссии на линиях водорода в максимуме блеска). Это приводит к разрушению оболочки, и выбросы звездного вещества начинают повторяться чаще. Период пульсации становится меньше. В финале, возможно, будет планетарная туманность. По возрастному принципу эти события выстраиваются на одну прямую.

Для ищущих черную материю и черную энергию у Пейн-Гапошкиной тоже есть очень интересная информация. Она пишет: « Межзвездное вещество в «нашей» округе весит почти столько же, сколько и звезды! Дымка и звезды образуют большую систему, и их взаимодействие управляет развитием этой системы». Почему-то С.Б. Пикельнер в своей книге «Физика межзвездной среды» считает, что в галактиках ее не более 8%. По видимому, это все-таки очень мало для рождения новых звезд.

Далее у Пейн-Гапошкиной есть еще один очень важный вывод: « Желтый свет легче проникает сквозь дымку (межзвездную среду), чем голубой, красный легче, чем желтый. Свет, расположенный в спектре за пределами красного цвета и не воспринимаемый человеческим глазом проникает еще легче». Свет легко проникает через поглощающую среду только в том случае, если его энергия этой среде не нужна, то есть энергетически они равны. Итак, энергия межзвездной среды эквивалентна желтому цвету, т.е. 6000К. Теперь вернемся к галактике.

Известно, что основная масса звезд в галактике это желтые карлики, типа Солнца. Но ведь через желтый фильтр любой голубой гигант будет иметь вид желтого карлика. Возможно, что не так все и грустно и не так уж наша Вселенная стара, просто мы ее видим через желтые «очки». А какой массы при этом мы недосчитываемся, узнать невозможно. По этой же причине все галактики в пределах нашей видимости желтые. А свет от цефеид, которые имею спектральный класс G0-G2, проходит к нам беспрепятственно через межзвездные облака и даже из других галактик.

По поводу «красного смещения» Пейн-Гапошкина, высказывается так же вполне определенно: «Влияние движения источника на цвет и длину световой волны известно под названием «спектроскопического эффекта Допплера». Его не следует смешивать с совершенно иного рода покраснением, вызываемым межзвездной пылью; это покраснение объясняется изъятием голубого цвета из непрерывного спектра, излучаемого поверхность звезды. Эффект Допплера меняет длины волн линий поглощения в спектре, но не оказывает сколько-нибудь заметного влияния на цвет звезд в целом». Конечно, и здесь ей не поверили. Ведь тогда Вселенная перестает разбегаться, да еще и с ускорением.

К сожалению, эти работы у нас практически не известны. Я очень надеюсь, что они еще найдут своего «кладоискателя», когда астрофизика от письменного стола вернется к звездному небу. В свете всей этой информации Вселенная представляется большой песочницей, в которой роль песка играет энергия, а все материальные вещи от самых маленьких до самых больших это «чемоданы» с энергией.

Фенина Земфира Николаевна
кандидат физ-мат наук, астрофизик
FeninaZ@ukr.net
Facebook


На главную

Вернуться к списку статей

Написать отзыв