Ãëàâà 16
Îñòàòêè âñïûøåê ñâåðõíîâûõ — èñòî÷íèêè ðåíòãåíîâñêîãî è ðàäèîèçëó÷åíèÿ

 ðåçóëüòàòå âçðûâà çâåçäû, êîòîðûé íàáëþäàåòñÿ êàê ÿâëåíèå ñâåðõíîâîé, âîêðóã íåå îáðàçóåòñÿ òóìàííîñòü, ðàñøèðÿþùàÿñÿ ñ îãðîìíîé ñêîðîñòüþ: êàê ïðàâèëî, ïîðÿäêà 10 000 êì/ñ. Áîëüøàÿ ñêîðîñòü ðàñøèðåíèÿ åñòü ãëàâíûé ïðèçíàê, ïî êîòîðîìó îñòàòêè âñïûøåê ñâåðõíîâûõ îòëè÷àþòñÿ îò äðóãèõ òóìàííîñòåé, íàïðèìåð, ïëàíåòàðíûõ. Ïîñëåäíèå ðàñøèðÿþòñÿ ñ äîâîëüíî óìåðåííîé ñêîðîñòüþ, ïîðÿäêà íåìíîãèõ äåñÿòêîâ êì/ñ, ò. å. ïðèìåðíî ñ òîé æå ñêîðîñòüþ, êîòîðóþ ñëåäóåò îæèäàòü ïðè ðàñøèðåíèè ãîðÿ÷åãî ãàçà â ïóñòîòå (ñì. § 13). Èíîå äåëî îñòàòêè ñâåðõíîâûõ: çäåñü âñå ãîâîðèò î âçðûâå îãðîìíîé ìîùíîñòè, ðàçìåòàâøåì íàðóæíûå ñëîè çâåçäû â ðàçíûå ñòîðîíû è ñîîáùèâøåì îòäåëüíûì êóñêàì âûáðîøåííîé îáîëî÷êè îãðîìíûå ñêîðîñòè. Ïîòîì, ñïóñòÿ ìíîãî ñîòåí è òûñÿ÷ ëåò, âûáðîøåííûå ïðè âçðûâå îáëàêà ãàçà íà÷íóò òîðìîçèòüñÿ îêðóæàþùåé ñðåäîé, ñ êîòîðîé îíè âçàèìîäåéñòâóþò, èõ ñêîðîñòè íà÷íóò ïàäàòü è ñíèçÿòñÿ äî ñîòåí è äàæå äåñÿòêîâ êèëîìåòðîâ â ñåêóíäó. Åùå çàäîëãî äî ýòîãî íå îñòàíåòñÿ íèêàêèõ âèäèìûõ (ò. å. íàáëþäàåìûõ â îïòè÷åñêîì äèàïàçîíå) ñëåäîâ âçîðâàâøåéñÿ çâåçäû. Íî åùå äîëãèå òûñÿ÷åëåòèÿ è äåñÿòêè òûñÿ÷ ëåò áóäåò ñóùåñòâîâàòü âåñüìà ñâîåîáðàçíàÿ òóìàííîñòü, îáðàçîâàâøàÿñÿ ïðè ãèãàíòñêîé êîñìè÷åñêîé êàòàñòðîôå — âçðûâå çâåçäû. Ïðîéäåò, îäíàêî, ñîòíÿ òûñÿ÷ ëåò, è ñëåäû òàêîé êàòàñòðîôû â ìåæçâåçäíîé ñðåäå ïî÷òè ñîòðóòñÿ: îñòàòêè ñâåðõíîâîé ïîëíîñòüþ ðàñòâîðÿòñÿ â ýòîé ñðåäå. È òîëüêî âî ìíîãîì åùå çàãàäî÷íûå ïóëüñàðû, â êîòîðûå ïðåâðàùàåòñÿ ñóùåñòâåííàÿ ÷àñòü âçîðâàâøèõñÿ çâåçä (ñì. ñëåäóþùóþ ÷àñòü), åùå ìíîãèå ìèëëèîíû ëåò áóäóò èçëó÷àòü ðàäèîâîëíû.

Ìû ìîæåì ðàññìàòðèâàòü âñïûøêó ñâåðõíîâîé çâåçäû êàê ñèëüíåéøåå ëîêàëüíîå âîçìóùåíèå îêðóæàþùåé åå ìåæçâåçäíîé ñðåäû. Äëÿ ýòîãî ñîâåðøåííî íåîáÿçàòåëüíî çíàòü, êàêîâû áûëè ïðè÷èíû âçðûâà çâåçäû è êàêîâû êîíêðåòíûå îñîáåííîñòè âçðûâà. Íàäî òîëüêî çíàòü ïîëíîå êîëè÷åñòâî ýíåðãèè, âûäåëèâøååñÿ âî âðåìÿ âçðûâà â ôîðìå êèíåòè÷åñêîé ýíåðãèè âûáðîøåííîé ãàçîâîé îáîëî÷êè. Êðîìå òîãî, íåîáõîäèìî çíàòü ïëîòíîñòü îêðóæàþùåé ìåæçâåçäíîé ñðåäû. Àíàëîãè÷íóþ çàäà÷ó äëÿ ñèëüíûõ âçðûâîâ â çåìíîé àòìîñôåðå (íûíå, ê ñ÷àñòüþ, çàïðåùåííûõ áîëüøèíñòâîì ñòðàí) ðåøèë àêàäåìèê Ë. È. Ñåäîâ åùå â 1945 ã. Àâòîð ýòîé êíèãè ïðèìåíèë â 1960 ã. ðåøåíèå Ñåäîâà ê çàäà÷å âñïûøêè ñâåðõíîâîé çâåçäû. Áóäåì ñ÷èòàòü îêðóæàþùóþ ìåæçâåçäíóþ ñðåäó îäíîðîäíîé ñ ïîñòîÿííîé ïëîòíîñòüþ ãàçà n1 àòîìîâ â 1 ñì3. Òåîðèÿ Ñåäîâà ïðåäïîëàãàåò, ÷òî âçðûâ ÿâëÿåòñÿ àäèàáàòè÷åñêèì, ò. å. ýíåðãèÿ íå ïîêèäàåò îáëàñòü âçðûâà ÷åðåç ïîñðåäñòâî èçëó÷åíèÿ. Âñïûøêó ñâåðõíîâîé ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê ìãíîâåííîå âûäåëåíèå òåïëîâîé ýíåðãèè E â òî÷êå, êîòîðóþ ìû ïðèìåì çà íà÷àëî êîîðäèíàò â ìîìåíò âðåìåíè t = 0.  íåêîòîðûé ìîìåíò âðåìåíè t âîçìóùåíèåì îò âçðûâà áóäåò îõâà÷åíà ìåæçâåçäíàÿ ñðåäà, íàõîäÿùàÿñÿ âíóòðè ñôåðû ðàäèóñà R2. Âíóòðè ýòîé ñôåðû òåìïåðàòóðà ìåæçâåçäíîãî ãàçà, ïî êîòîðîìó ðàñïðîñòðàíÿåòñÿ âûçâàííàÿ âçðûâîì óäàðíàÿ âîëíà, áóäåò î÷åíü âåëèêà. Çà ïðåäåëàìè ñðåäû îíà ñêà÷êîì ïàäàåò äî íîðìàëüíîãî (ò. å. «íåâîçìóùåííîãî») çíà÷åíèÿ. Íà ñàìîé ãðàíèöå ñôåðû, ò. å. ïðè R = R2, ïëîòíîñòü ìåæçâåçäíîãî ãàçà â ÷åòûðå ðàçà ïðåâûøàåò íåâîçìóùåííóþ ïëîòíîñòü. Ñàìî ïðèìåíåíèå òåîðèè Ñåäîâà ê íàøåé ïðîáëåìå ïðåäïîëàãàåò, ÷òî ìåæçâåçäíóþ ñðåäó ìîæíî ñ÷èòàòü ñïëîøíûì ñæèìàåìûì êîíòèíóóìîì. Òàêîå ïðåäïîëîæåíèå âïîëíå çàêîííî, òàê êàê äëèíà ñâîáîäíîãî ïðîáåãà àòîìîâ è èîíîâ â ìåæçâåçäíîé ñðåäå, íåñìîòðÿ íà îãðîìíóþ ðàçðåæåííîñòü, âñå-òàêè ãîðàçäî ìåíüøå, ÷åì R2. Ñîãëàñíî òåîðèè Ñåäîâà áóäóò âûïîëíÿòüñÿ ñëåäóþùèå îñíîâíûå ñîîòíîøåíèÿ:

 (2,2E )1/5 2/5 15 ( E )1/5 2/5 R2 = --1- t = 10 E0n1 t , } 3 (2,2E ) -3 21( E )2/5 -6/5 T2 = 25 kn1- R 2 = 1,44 Å 10 n1E0 t , 2 = 4 1,
(16.1)

ãäå E0 = 7,5 Å 1050 ýðã, k — ïîñòîÿííàÿ Áîëüöìàíà, à ïëîòíîñòü ìåæçâåçäíîé ñðåäû 1 = mHn1. Âòîðîå èç ýòèõ óðàâíåíèé èìååò ïðîñòîé ñìûñë: âñÿ âûäåëèâøàÿñÿ ïðè âçðûâå ýíåðãèÿ E ðàñïðåäåëÿåòñÿ ìåæäó ÷àñòèöàìè ãàçà, íàõîäÿùåãîñÿ âíóòðè ñôåðû ðàäèóñà R2, íàãðåâàÿ åãî äî òåìïåðàòóðû T2. Áîëåå äåòàëüíûå ðàñ÷åòû ïîçâîëÿþò ïîëó÷èòü ðàñïðåäåëåíèå ïëîòíîñòè è òåìïåðàòóðû âíóòðè ñôåðû, îõâà÷åííîé âîçìóùåíèåì îò âçîðâàâøåéñÿ çâåçäû. Ýòî ðàñïðåäåëåíèå ïðèâåäåíî íà ðèñ. 16.1. Èç ýòîãî ðèñóíêà âèäíî, ÷òî â öåíòðàëüíîé îáëàñòè ñôåðû ïëîòíîñòü ãàçà î÷åíü ìàëà. Ãàç îáðàçóåò êàê áû ñëîé ñ òîëùèíîþ îêîëî 1/10R2, Òåìïåðàòóðà ýòîãî ãàçà ðàñòåò ïî íàïðàâëåíèþ ê öåíòðó ñôåðû.


pict

Ðèñ. 16.1: Ñõåìà ðàñïðåäåëåíèÿ òåìïåðàòóðû (1) è ïëîòíîñòè (2) â óäàðíîé âîëíå.

Èç óðàâíåíèé (16.1) ìîæíî ïîëó÷èòü ñêîðîñòü óâåëè÷åíèÿ R2, ò. å. ñêîðîñòü ðàñøèðåíèÿ ôðîíòà óäàðíîé âîëíû:

 ( )1/5 2- 2,2E-- -3/5 3 = 5 t . 1
(16.2)

Îòñþäà ñëåäóåò ïðîñòîå îòíîøåíèå:

R = 53t. 2 2
(16.3)

Ïðàêòè÷åñêîå çíà÷åíèå ýòîé ôîðìóëû î÷åíü âåëèêî, òàê êàê îíà ïîçâîëÿåò ïî èçìåðåííîé ñêîðîñòè ðàñøèðåíèÿ îñòàòêîâ âñïûøêè ñâåðõíîâîé (à ýòî ìîæíî ñäåëàòü, ñì. íèæå), çíàÿ R2, íàéòè âîçðàñò îñòàòêîâ, ò. å. âðåìÿ, ïðîøåäøåå ïîñëå âçðûâà.

Íåîáõîäèìî ïîä÷åðêíóòü, ÷òî òåîðèÿ Ñåäîâà íåïðèìåíèìà ê ñðàâíèòåëüíî ðàííåé ñòàäèè âîçìóùåíèÿ ìåæçâåçäíîé ñðåäû âçðûâîì. Íà áîëåå ïîçäíèõ ñòàäèÿõ, êîòîðûå âïîëíå óäîâëåòâîðèòåëüíî îïèñûâàþòñÿ ýòîé òåîðèåé, âñÿêèå ñëåäû îáëàêîâ ãàçà, âûáðîøåííûõ ñ îãðîìíîé ñêîðîñòüþ âî âðåìÿ âçðûâà, óæå èñ÷åçëè. Îíè «ðàñòâîðèëèñü» â îêðóæàþùåì ìåæçâåçäíîì ãàçå, ïåðåäàâ èì ñâîþ ýíåðãèþ. Ìàññà ãàçà çàêëþ÷åííîãî âíóòðè ñôåðû ðàäèóñà R2, â äåñÿòêè è ñîòíè ðàç ïðåâîñõîäèò ìàññó ãàçà, âûáðîøåííóþ âî âðåìÿ âçðûâà. Ýòî â îñíîâíîì ìàññà ìåæçâåçäíîé ñðåäû, âîçìóùåííîé âçðûâîì.  òî æå âðåìÿ èçëó÷åííàÿ ãîðÿ÷èì ãàçîì çà ôðîíòîì óäàðíîé âîëíû ýíåðãèÿ âñå åùå çíà÷èòåëüíî ìåíüøå E, ïåðâîíà÷àëüíîé ýíåðãèè âçðûâà. Íà åùå áîëåå ïîçäíåé ôàçå ðàñøèðåíèÿ òóìàííîñòè âçðûâ óæå íåëüçÿ ðàññìàòðèâàòü êàê àäèàáàòè÷åñêèé è òåîðèþ Ñåäîâà îïÿòü íåëüçÿ ïðèìåíÿòü. Çà ôðîíòîì óäàðíîé âîëíû ãàç óñïåâàåò ñðàâíèòåëüíî áûñòðî îñòûòü. Ïðè òàêèõ óñëîâèÿõ ñîõðàíÿåòñÿ óæå íå ýíåðãèÿ äâèæóùåãîñÿ ãàçà (êàê â ñëó÷àå àäèàáàòè÷åñêîãî âçðûâà), à åãî èìïóëüñ: 4/3R2313 = const. Çàâèñèìîñòü ðàäèóñà îò âðåìåíè áóäåò î÷åíü ñëàáàÿ: R2  t1/4. Áîëüøèíñòâî ðàäèîòóìàííîñòåé — îñòàòêîâ âñïûøåê ñâåðõíîâûõ — íàõîäÿòñÿ ëèáî íà àäèàáàòè÷åñêîé ñòàäèè ðàñøèðåíèÿ, ëèáî íà «ïåðåõîäíîé», êîãäà íà÷èíàþò èãðàòü ðîëü ïðîöåññû èçëó÷åíèÿ. Ïîýòîìó â ïåðâîì ïðèáëèæåíèè òåîðèÿ Ñåäîâà ê îñòàòêàì âñïûøåê ñâåðõíîâûõ ïðèìåíèìà.


pict

Ðèñ. 16.2: Ôîòîãðàôèÿ òîíêîâîëîêíèñòûõ òóìàííîñòåé — îñòàòêîâ âñïûøêè ñâåðõíîâîé â ñîçâåçäèè Ëåáåäÿ.

Êàê ìû óæå ïîä÷åðêèâàëè âûøå, çàäà÷à âîçìóùåíèÿ ìåæçâåçäíîé ñðåäû âçðûâîì ñâåðõíîâîé ðàññìàòðèâàëàñü íàìè èäåàëèçèðîâàííî. Íàïðèìåð, íå ó÷èòûâàëîñü ìàãíèòíîå ïîëå, íàõîäÿùååñÿ â ìåæçâåçäíîé ñðåäå, à òàêæå äàâëåíèå ðåëÿòèâèñòñêèõ ÷àñòèö, íàõîäÿùèõñÿ âíóòðè ðàñøèðÿþùåéñÿ òóìàííîñòè (ñì. íèæå). Ìîæíî, îäíàêî, ïîêàçàòü, ÷òî íà àäèàáàòè÷åñêîé ñòàäèè ðàñøèðåíèÿ çíà÷åíèå ýòèõ ôàêòîðîâ íå ÿâëÿåòñÿ îïðåäåëÿþùèì. Ãîðàçäî áîëüøåå çíà÷åíèå èìååò òî îáñòîÿòåëüñòâî, ÷òî, â îòëè÷èå îò íàøåé èäåàëèçèðîâàííîé ñõåìû, ìåæçâåçäíàÿ ñðåäà íå ÿâëÿåòñÿ îäíîðîäíîé. Ýòî ïðèâîäèò ê òîìó, ÷òî íàõîäÿùèåñÿ â íåé óïëîòíåíèÿ áóäóò «îáæèìàòüñÿ» ðàñïðîñòðàíÿþùåéñÿ îò âçðûâà óäàðíîé âîëíîé. Îò ýòîãî áóäóò îáðàçîâûâàòüñÿ ïëîòíûå ãàçîâûå ñãóñòêè, çà÷àñòóþ âûòÿíóòîé, «íèòåâèäíîé» ôîðìû. Èç-çà âûñîêîé ïëîòíîñòè ãàçà â òàêèõ «íèòÿõ» îíè áóäóò áûñòðî îõëàæäàòüñÿ äî òåìïåðàòóðû â íåñêîëüêî äåñÿòêîâ òûñÿ÷ ãðàäóñîâ è ïðè ýòîì ñòàíóò íàáëþäàåìû ìåòîäàìè îïòè÷åñêîé àñòðîíîìèè. Òàêèì îáðàçîì, îáëàñòü âçðûâà áóäåò îêàéìëåíà ñèñòåìîé òîíêîâîëîêíèñòûõ òóìàííîñòåé. Ýòè òóìàííîñòè ðàñïðåäåëåíû âîêðóã î÷àãà âçðûâà âåñüìà íåðàâíîìåðíî, îòðàæàÿ ïåðâîíà÷àëüíîå ðàñïðåäåëåíèå íåîäíîðîäíîñòåé â ìåæçâåçäíîé ñðåäå, îêðóæàþùåé âçîðâàâøóþñÿ çâåçäó. Îáíàðóæåííûå íåñêîëüêî äåñÿòèëåòèé íàçàä îïòè÷åñêèìè àñòðîíîìàìè ñèñòåìû òîíêîâîëîêíèñòûõ òóìàííîñòåé â ñîçâåçäèè Ëåáåäÿ áûëè ïåðâûì ñâèäåòåëüñòâîì î ñóùåñòâîâàíèè îãðîìíûõ âîçìóùåíèé ìåæçâåçäíîé ñðåäû, îáóñëîâëåííûõ âçðûâàìè çâåçä. Òàêóþ èíòåðïðåòàöèþ òîíêîâîëîêíèñòûõ òóìàííîñòåé âïåðâûå ïðåäëîæèë èçâåñòíûé ãîëëàíäñêèé àñòðîíîì Îîðò, îáðàòèâøèìè âíèìàíèå íà îòñóòñòâèå ãîðÿ÷èõ çâåçä, ñïîñîáíûõ âîçáóäèòü ê ñâå÷åíèþ ýòè òóìàííîñòè «íîðìàëüíûì» îáðàçîì, ò. å. ïóòåì óëüòðàôèîëåòîâîãî èçëó÷åíèÿ. Íà ðèñ. 16.2 è 16.3 ïðèâåäåíî íåñêîëüêî íàèáîëåå èññëåäîâàííûõ òîíêîâîëîêíèñòûõ òóìàííîñòåé. Ñèñòåìà òàêèõ òóìàííîñòåé â ñîçâåçäèè Ëåáåäÿ (ðèñ. 16.2) èìååò îãðîìíûå óãëîâûå ðàçìåðû — îêîëî 3°. Òàê êàê ðàññòîÿíèå äî ýòèõ òóìàííîñòåé èçâåñòíî (îêîëî 800 ïñ), ëèíåéíûé äèàìåòð 2R2 ñèñòåìû ñîñòàâëÿåò îêîëî 40 ïñ — âåëè÷èíà âåñüìà áîëüøàÿ. Âåäü â ñôåðå ðàäèóñîì â 20 ïñ íàõîäèòñÿ íåñêîëüêî òûñÿ÷ çâåçä! Íà ýòîì ïðèìåðå ìû âèäèì, êàêèì áîëüøèì ÿâëÿåòñÿ âîçìóùåíèå, êîòîðîå ñâÿçàíî ñî âñïûøêîé ñâåðõíîâîé. Ñïåêòð âîëîêîí ñîñòîèò èç ðÿäà ëèíèé èçëó÷åíèÿ âîäîðîäà, èîíèçîâàííûõ êèñëîðîäà, àçîòà, ñåðû è äðóãèõ ýëåìåíòîâ. Àíàëèç ñìåùåíèé äëèí âîëí ýòèõ ëèíèé, îáóñëîâëåííûõ ýôôåêòîì Äîïëåðà, ïîçâîëèë ñäåëàòü âûâîä, ÷òî âñÿ ñèñòåìà âîëîêîí, èçîáðàæåííàÿ íà ðèñ. 16.2, ðàñøèðÿåòñÿ ñî ñêîðîñòüþ äî 400 êì/ñ. Îòñþäà, îòîæäåñòâëÿÿ ýòó ñêîðîñòü ñî ñêîðîñòüþ ôðîíòà óäàðíîé âîëíû, ïî ôîðìóëå (16.3) ìîæíî íàéòè âîçðàñò ýòîé ñèñòåìû âîëîêîí, êîòîðûé îêàçûâàåòñÿ îêîëî 20 000 ëåò. Ó äðóãîé òóìàííîñòè, èçîáðàæåííîé íà ðèñ. 16.3, âîçðàñò ïîëó÷àåòñÿ ïðèìåðíî òàêîé æå.


pict

Ðèñ. 16.3: Òóìàííîñòü IÑ 443 (ñîçâåçäèå Áëèçíåöîâ) — îñòàòîê âñïûøêè ñâåðõíîâîé. Ââåðõó — ÿðêàÿ çâåçäà Áëèçíåöîâ.

Òåìïåðàòóðà ãàçà íà ïåðèôåðèè ñèñòåìû òîíêîâîëîêíèñòûõ òóìàííîñòåé â ñîçâåçäèè Ëåáåäÿ ñîãëàñíî ôîðìóëå (16.1) äîëæíà áûòü îêîëî 3 ìèëëèîíîâ êåëüâèíîâ. Ñëåäóåò ïðåäñòàâèòü ñåáå îãðîìíóþ ðàäèóñîì â 20 ïñ îáîëî÷êó, ãäå ìåæçâåçäíûé ãàç íàãðåò äî òàêîé âûñîêîé òåìïåðàòóðû, à â íåé çàêëþ÷åíû ñðàâíèòåëüíî õîëîäíûå, ïëîòíûå íèòåâèäíûå âîëîêíà, èçîáðàæåííûå íà ðèñ. 16.2. Îñíîâíàÿ ìàññà ãàçà â îáîëî÷êå ðàäèóñîì R2 = 20 ïñ èìååò âûñîêóþ òåìïåðàòóðó, à õîëîäíûå íèòè — ýòî òîëüêî íåáîëüøèå «âêðàïëåíèÿ». Àíàëîãè÷íóþ ñòðóêòóðó èìåþò è äðóãèå îñòàòêè ñâåðõíîâûõ. Òàêèì îáðàçîì, âïëîòü äî ñðàâíèòåëüíî íåäàâíåãî âðåìåíè îñíîâíàÿ ÷àñòü ãàçà, íàõîäÿùåãîñÿ â îñòàòêàõ âñïûøåê ñâåðõíîâûõ, áûëà íåíàáëþäàåìà, òàê êàê îïòè÷åñêîå èçëó÷åíèå âåñüìà ðàçðåæåííîãî, î÷åíü ãîðÿ÷åãî ãàçà íè÷òîæíî ìàëî.

Ðàçâèòèå ðåíòãåíîâñêîé àñòðîíîìèè êîðåííûì îáðàçîì èçìåíèëî ýòó ñèòóàöèþ.  1970 ã. áûë îáíàðóæåí èñòî÷íèê ìÿãêîãî ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ íà ìåñòå ñèñòåìû âîëîêíèñòûõ òóìàííîñòåé â ñîçâåçäèè Ëåáåäÿ. Ýòîò èñòî÷íèê èìååò óãëîâûå ðàçìåðû, áëèçêèå ê óãëîâûì ðàçìåðàì ñèñòåìû òóìàííîñòåé. Èç âèäà ðåíòãåíîâñêîãî ñïåêòðà ñëåäóåò, ÷òî èçëó÷àþùèé ãàç èìååò òåìïåðàòóðó íåñêîëüêî ìèëëèîíîâ êåëüâèíîâ. Ëþáîïûòíî, ÷òî ïëàçìà ñ òàêîé òåìïåðàòóðîé è õèìè÷åñêèì ñîñòàâîì, ïîäîáíûì õèìè÷åñêîìó ñîñòàâó ìåæçâåçäíîé ñðåäû, äîëæíà èçëó÷àòü èíòåíñèâíûå ñïåêòðàëüíûå ëèíèè èçëó÷åíèÿ, ãëàâíûì îáðàçîì ñèëüíî èîíèçîâàííûõ àòîìîâ êèñëîðîäà, ó êîòîðûõ îñòàëîñü òîëüêî 1—2 âíóòðåííèõ ýëåêòðîíà. Ýòè ëèíèè íàõîäÿòñÿ â ìÿãêîé ðåíòãåíîâñêîé îáëàñòè ñïåêòðà è èìåþò äëèíó îêîëî 20 Å. Îíè äåéñòâèòåëüíî îáíàðóæåíû â ðåíòãåíîâñêîì ñïåêòðå âîëîêíèñòûõ òóìàííîñòåé â ñîçâåçäèè Ëåáåäÿ (ñì. ðèñ. 16.2).  áëèçêîì áóäóùåì ðåíòãåíîâñêàÿ ñïåêòðîñêîïèÿ òàêèõ îáúåêòîâ ïîçâîëèò ïîëó÷èòü âåñüìà öåííóþ èíôîðìàöèþ î ôèçè÷åñêèõ óñëîâèÿõ â îñòàòêàõ âñïûøåê ñâåðõíîâûõ.

Õîòÿ ðàçðåøàþùàÿ ñïîñîáíîñòü ñîâðåìåííûõ äåòåêòîðîâ êîñìè÷åñêîãî ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ åùå íèçêà (åì. ââåäåíèå), î÷åíü áîëüøèå óãëîâûå ðàçìåðû ñèñòåìû âîëîêíèñòûõ òóìàííîñòåé â Ëåáåäå ïîçâîëÿþò ïîëó÷èòü õîòÿ è ãðóáîå, íî âñå æå âïîëíå ðåàëüíîå ðåíòãåíîâñêîå èçîáðàæåíèå ýòîãî èñòî÷íèêà. Îíî ïðèâåäåíî íà ðèñ. 16.4. Èç ýòîãî ðèñóíêà ïðåæäå âñåãî îò÷åòëèâî âèäíà îáîëî÷å÷íàÿ ñòðóêòóðà èçëó÷àþùåé îáëàñòè, ÷òî íàõîäèòñÿ â ïîëíîì ñîãëàñèè ñ îïèñàííîé âûøå òåîðèåé. Èçëó÷àþùåå âåùåñòâî íàõîäèòñÿ íà ïåðèôåðèè îãðîìíîé, êâàçèñôåðè÷åñêîé îáëàñòè, õîòÿ ðàñïðåäåëåíèå åãî âåñüìà íåðåãóëÿðíî.

Ýòî îáúÿñíÿåòñÿ, êàê ìû óæå ãîâîðèëè âûøå, íåîäíîðîäíûì ðàñïðåäåëåíèåì ïëîòíîñòè â îêðóæàþùåé âçîðâàâøóþñÿ çâåçäó ìåæçâåçäíîé ñðåäå. Ìîæíî çàìåòèòü òàêæå ãðóáîå ñîîòâåòñòâèå ìåæäó ðàñïðåäåëåíèåì ðåíòãåíîâñêîãî è îïòè÷åñêîãî èçëó÷åíèé.

Ìû óæå óïîìèíàëè î ðåíòãåíîâñêîì òåëåñêîïå, óñòàíîâëåííîì íà îáñåðâàòîðèè «Ýéíøòåéí». Ýòîò ïðèáîð ðàáîòàë â ìÿãêîì ðåíòãåíîâñêîì äèàïàçîíå, ðåãèñòðèðóÿ êâàíòû ñ ýíåðãèåé â èíòåðâàëå 0,1—4,5 êýÂ. Îí îáëàäàë íåñëûõàííîé äî ýòèõ ïîð ÷óâñòâèòåëüíîñòüþ — äî 3 Å 10-14 ýðã/ñì2 Å ñ (ïðè âðåìåíè íàêîïëåíèÿ êâàíòîâ îò èñòî÷íèêà îêîëî ñóòîê).

Ñ ïîìîùüþ ýòîãî ðåíòãåíîâñêîãî òåëåñêîïà áûë âûïîëíåí ðÿä âûäàþùèõñÿ ïî ñâîåìó çíà÷åíèþ íàáëþäåíèé.  ÷àñòíîñòè, ïðîâîäèëîñü ñèñòåìàòè÷åñêîå èññëåäîâàíèå îñòàòêîâ âñïûøåê ñâåðõíîâûõ. Âñåãî áûëî ïîëó÷åíî ñâûøå 100 ðåíòãåíîâñêèõ èçîáðàæåíèé òàêèõ îáúåêòîâ. Äðóãèìè ñëîâàìè, áûëè èññëåäîâàíû âñå èçâåñòíûå îñòàòêè ñâåðõíîâûõ â íàøåé Ãàëàêòèêå è â Ìàãåëëàíîâûõ Îáëàêàõ. Ýòî äàëî âîçìîæíîñòü ïîñòðîèòü ýâîëþöèîííóþ ïîñëåäîâàòåëüíîñòü òàêèõ îáúåêòîâ, îêàçàâøóþñÿ â ïîëíîì ñîãëàñèè ñ ðàçâèòîé íàìè òåîðèåé, îñíîâûâàþùåéñÿ íà ôîðìóëå Ñåäîâà (16.1).


pict

Ðèñ. 16.4: Ðåíòãåíîâñêèå èçîáðàæåíèÿ òîíêîâîëîêíèñòûõ òóìàííîñòåé â ñîçâåçäèè Ëåáåäÿ â äâóõ ñïåêòðàëüíûõ ó÷àñòêàõ.

Äî ñèõ ïîð ðå÷ü øëà îá îïòè÷åñêîì è ðåíòãåíîâñêîì èçëó÷åíèè òóìàííîñòåé, îáðàçîâàâøèõñÿ ïîñëå âñïûøåê ñâåðõíîâûõ. Îáà ýòè âèäà èçëó÷åíèÿ ÿâëÿþòñÿ ïðîñòûì ñëåäñòâèåì âûñîêîé òåìïåðàòóðû â ïëàçìå, îáðàçóþùåéñÿ çà ôðîíòîì ðàñïðîñòðàíÿþùåéñÿ îò î÷àãà âçðûâà óäàðíîé âîëíû â ìåæçâåçäíîé ñðåäå. Îäíàêî óæå íà çàðå ðàäèîàñòðîíîìèè áûëî îáíàðóæåíî, ÷òî îñòàòêè âñïûøåê ñâåðõíîâûõ ÿâëÿþòñÿ ìîùíûìè èñòî÷íèêàìè ðàäèîèçëó÷åíèÿ ñîâåðøåííî îñîáîé ïðèðîäû. Îáíàðóæåíèå ðàäèîèçëó÷åíèÿ îò îñòàòêîâ âñïûøåê ñâåðõíîâûõ, áåññïîðíî, ÿâëÿåòñÿ âàæíåéøèì ýòàïîì â èñòîðèè èçó÷åíèÿ ýòèõ îáúåêòîâ. Êàê ìû óâèäèì äàëüøå, èññëåäîâàíèå ðàäèîèçëó÷åíèÿ ÿâëÿåòñÿ âåñüìà ýôôåêòèâíûì ìåòîäîì àíàëèçà ôèçè÷åñêèõ óñëîâèé â ðàñøèðÿþùèõñÿ îáîëî÷êàõ — îñòàòêàõ âçîðâàâøèõñÿ çâåçä. À ýòî â ñâîþ î÷åðåäü ïðèáëèæàåò íàñ ê ïîíèìàíèþ ñàìîãî ïðîöåññà âçðûâà çâåçä. Îñîáûé èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿåò åùå è òî îáñòîÿòåëüñòâî, ÷òî îòêðûâàåòñÿ âîçìîæíîñòü ÷èñòî ðàäèîàñòðîíîìè÷åñêèì ìåòîäîì îïðåäåëèòü ðàññòîÿíèå äî èñòî÷íèêîâ, ÷òî èìååò, êîíå÷íî, î÷åíü âàæíîå çíà÷åíèå äëÿ ïîíèìàíèÿ èõ ïðèðîäû. Ïåðåéäåì òåïåðü ê èçëîæåíèþ îñíîâíûõ ðåçóëüòàòîâ íàáëþäåíèé ðàäèîèçëó÷åíèÿ îñòàòêîâ âñïûøåê ñâåðõíîâûõ.

 1948 ã. àíãëèéñêèå ðàäèîàñòðîíîìû Ðàéë è Ñìèò îáíàðóæèëè íà ñåâåðíîì íåáå â ñîçâåçäèè Êàññèîïåè íåîáûêíîâåííî ÿðêèé èñòî÷íèê ðàäèîèçëó÷åíèÿ, íàçâàííûé èìè «Êàññèîïåÿ À».  òî âðåìÿ ðàäèîàñòðîíîìèÿ ïåðåæèâàëà íà÷àëüíûé, «ãåðîè÷åñêèé» ïåðèîä ñâîåãî ðàçâèòèÿ. Âûäàþùèåñÿ îòêðûòèÿ, ñîâåðøàåìûå áûâøèìè îôèöåðàìè ðàäèîëîêàöèîííîé ñëóæáû, ñëåäîâàëè îäíî çà äðóãèì. Çà äâà ãîäà äî îòêðûòèÿ Êàññèîïåè À äðóãàÿ ãðóïïà àíãëèéñêèõ ðàäèîàñòðîíîìîâ îòêðûëà ïåðâûé «äèñêðåòíûé» èñòî÷íèê ðàäèîèçëó÷åíèÿ íà íåáå — çíàìåíèòûé «Ëåáåäü À», êîòîðûé, êàê âûÿñíèëîñü ÷åðåç 5 ëåò, ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé óäàëåííóþ ãàëàêòèêó. Ýòî áûëà ïåðâàÿ ðàäèîãàëàêòèêà! Íà ìåòðîâûõ âîëíàõ ïîòîê ðàäèîèçëó÷åíèÿ îò Êàññèîïåè À ïî÷òè â äâà ðàçà ïðåâûøàåò ïîòîê îò Ëåáåäÿ À è äîâîëüíî áëèçîê ê ïîòîêó ðàäèîèçëó÷åíèÿ îò «ñïîêîéíîãî» Ñîëíöà (ò. å. â ïåðèîäû, êîãäà íåò ïÿòåí, âñïûøåê è äðóãèõ ïðîÿâëåíèé àêòèâíîñòè). Òîò ôàêò, ÷òî âåñüìà óäàëåííûé îò íàñ êîñìè÷åñêèé îáúåêò ïîñûëàåò ïîòîê ïî÷òè òàêîé æå, êàê è «ðÿäîì» íàõîäÿùååñÿ Ñîëíöå, ñàì ïî ñåáå ïîðàçèòåëåí. Îí ãîâîðèò î íåîáû÷íîñòè êîñìè÷åñêèõ ÿâëåíèé â ðàäèîäèàïàçîíå è î êîðåííîì îòëè÷èè ýòèõ ÿâëåíèé îò îïòè÷åñêèõ. Ñåé÷àñ, ñïóñòÿ 35 ëåò ïîñëå îòêðûòèÿ Êàññèîïåè À, ðàäèîàñòðîíîìèÿ øàãíóëà äàëåêî âïåðåä. Íà ïðåäåëå ñâîèõ âîçìîæíîñòåé îíà ìîæåò çàðåãèñòðèðîâàòü ïîòîêè ðàäèîèçëó÷åíèÿ, â ìèëëèîíû ðàç ìåíüøèå, ÷åì îò Êàññèîïåè À. Ïîäàâëÿþùåå áîëüøèíñòâî ñëàáûõ èñòî÷íèêîâ ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ìåòàãàëàêòè÷åñêèå îáúåêòû. Òîëüêî ìàëàÿ ÷àñòü ñðàâíèòåëüíî ÿðêèõ èçâåñòíûõ èñòî÷íèêîâ îòîæäåñòâëÿåòñÿ ñ îñòàòêàìè âñïûøåê ñâåðõíîâûõ. Âåðíåìñÿ, îäíàêî, ê Êàññèîïåå À.

Ñðàçó æå ïîñëå îòêðûòèÿ ýòîãî ÿð÷àéøåãî ðàäèîèñòî÷íèêà íåâîëüíî ïîðàçèëî òî îáñòîÿòåëüñòâî, ÷òî íà åãî ìåñòå ðåøèòåëüíî íè÷åãî ïðèìå÷àòåëüíîãî â îïòè÷åñêèõ ëó÷àõ íå íàáëþäàåòñÿ. Ñîçäàâàëîñü âïå÷àòëåíèå, ÷òî ìîùíåéøèé ïîòîê ðàäèîèçëó÷åíèÿ ïðèõîäèò ê íàì, ÷òî íàçûâàåòñÿ, «èç ïóñòîãî ìåñòà». Îäíàêî ÷åðåç òðè ãîäà, â 1951 ã., Ñìèò ñóùåñòâåííî óòî÷íèë êîîðäèíàòû ýòîãî ðàäèîèñòî÷íèêà, ÷òî ïîçâîëèëî àìåðèêàíñêèì àñòðîíîìàì Áààäå è Ìèíêîâñêîìó îáíàðóæèòü íà ýòîì ìåñòå î÷åíü ñëàáóþ, ñîâåðøåííî íåîáû÷íóþ òóìàííîñòü, íåñîìíåííî, ñâÿçàííóþ ñ èñòî÷íèêîì ðàäèîèçëó÷åíèÿ. Äàëüíåéøèå èññëåäîâàíèÿ ïîêàçàëè, ÷òî ýòîò èñòî÷íèê èìååò õîòÿ è íåáîëüøèå, íî âïîëíå îïðåäåëåííûå óãëîâûå ðàçìåðû — îêîëî 5 ìèíóò äóãè. Êëî÷üÿ è îáðûâêè ñëàáîé îïòè÷åñêîé òóìàííîñòè êàê ðàç çàïîëíÿþò âñþ îáëàñòü, çàíèìàåìóþ èñòî÷íèêîì ðàäèîèçëó÷åíèÿ.

Âåñüìà õàðàêòåðåí ðàäèîñïåêòð Êàññèîïåè À. Îí õîðîøî ïðåäñòàâëÿåòñÿ ñòåïåííûì çàêîíîì (ñì. ðèñ. 16.8 íà ñòð. 459)

F  - ,
(16.4)

ãäå  — ÷àñòîòà, à H 0,8 âî âñåì äèàïàçîíå ÷àñòîò îò ìåòðîâûõ äî ñàíòèìåòðîâûõ âîëí. Âåëè÷èíà íàçûâàåòñÿ «ñïåêòðàëüíûì èíäåêñîì», a F — «ñïåêòðàëüíàÿ ïëîòíîñòü ïîòîêà», îïðåäåëÿåìàÿ êàê êîëè÷åñòâî ýíåðãèè, ïðîõîäÿùåå ÷åðåç åäèíèöó ïîâåðõíîñòè çà åäèíèöó âðåìåíè â åäèíè÷íîì èíòåðâàëå ÷àñòîò. Çàìåòèì, ÷òî ñòåïåííîé ñïåêòð ÿâëÿåòñÿ òèïè÷íûì äëÿ áîëüøèíñòâà èñòî÷íèêîâ êîñìè÷åñêîãî ðàäèîèçëó÷åíèÿ. Ðàçëè÷íûå èñòî÷íèêè îòëè÷àþòñÿ çíà÷åíèÿìè ñïåêòðàëüíîãî èíäåêñà , êîòîðûé, âïðî÷åì, êàê ïðàâèëî, ìåíÿåòñÿ â íå ñëèøêîì øèðîêèõ ïðåäåëàõ. Òàêîé õàðàêòåð ñïåêòðà òåñíî ñâÿçàí ñ ìåõàíèçìîì ðàäèîèçëó÷åíèÿ, î ÷åì ðå÷ü áóäåò èäòè íèæå.

Ïîñëå 1948 ã. â íàøåé Ãàëàêòèêå áûëî îòêðûòî íåñêîëüêî èñòî÷íèêîâ ðàäèîèçëó÷åíèÿ, ñâÿçàííûõ ñ îñòàòêàìè âñïûøåê ñâåðõíîâûõ.  ñëåäóþùåì, 1949 ã. àâñòðàëèéñêèìè ðàäèîàñòðîíîìàìè áûëî îáíàðóæåíî ðàäèîèçëó÷åíèå îò Êðàáîâèäíîé òóìàííîñòè — îñòàòêà âñïûøêè ñâåðõíîâîé 1054 ã. ×åðåç 3 ãîäà áûëî îáíàðóæåíî ðàäèîèçëó÷åíèå îò îñòàòêîâ âñïûøåê ñâåðõíîâûõ 1572 ã. (Òèõî) è 1604 ã. (Êåïëåð). Ïîñëå ýòîãî áûë îáíàðóæåí ïðîòÿæåííûé (óãëîâûå ðàçìåðû < 3°) ðàäèîèñòî÷íèê íà ìåñòå ñèñòåìû âîëîêíèñòûõ òóìàííîñòåé â ñîçâåçäèè Ëåáåäÿ. Ïî÷òè îäíîâðåìåííî áûë îáíàðóæåí òàêæå ïðîòÿæåííûé èñòî÷íèê ðàäèîèçëó÷åíèÿ â ñîçâåçäèè Áëèçíåöîâ, íà ìåñòå âîëîêíèñòîé òóìàííîñòè IÑ 443. Ýòî îòêðûòèå è äàëî îñíîâàíèå ñ÷èòàòü ýòó òóìàííîñòü îñòàòêîì âñïûøêè ñâåðõíîâîé.  ïîñëåäóþùèå ãîäû áûëî îòêðûòî äîâîëüíî ìíîãî òàêèõ îáúåêòîâ. Âñå îíè íàõîäÿòñÿ îêîëî ãàëàêòè÷åñêîãî ýêâàòîðà, ÷òî óêàçûâàåò íà èõ âåñüìà âûñîêóþ êîíöåíòðàöèþ ê ãàëàêòè÷åñêîé ïëîñêîñòè.

Êàê ïðàâèëî, îñòàòêè âñïûøåê ñâåðõíîâûõ ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé â ðåíòãåíîâñêèõ è ðàäèîëó÷àõ íåïðàâèëüíûå, ÷àñòî «íåïîëíûå» îáîëî÷êè ñ çàíèæåííîé èíòåíñèâíîñòüþ â öåíòðàëüíîé ÷àñòè (ñì. ðèñ. 16.5). Îêîëî 10 ëåò òîìó íàçàä ó îñòàòêîâ âñïûøåê ñâåðõíîâûõ áûë âûäåëåí íîâûé êëàññ îáúåêòîâ, ïîëó÷èâøèõ íàçâàíèå «ïëåðèîíû». Ýòî òàêèå îñòàòêè, ó êîòîðûõ ÿðêîñòü êîíöåíòðèðóåòñÿ ê öåíòðàëüíîé ÷àñòè. Êëàññè÷åñêèì îáúåêòîì ýòîãî òèïà ÿâëÿåòñÿ çíàìåíèòàÿ Êðàáîâèäíàÿ òóìàííîñòü (ñì. ðèñ. 17.2), êîòîðîé áóäåò ïîñâÿùåí ñëåäóþùèé ïàðàãðàô. Âñåãî â íàñòîÿùåå âðåìÿ â Ãàëàêòèêå èçâåñòíî îêîëî äåñÿòêà ïëåðèîíîâ. Íàðÿäó ñ Êðàáîâèäíîé òóìàííîñòüþ, áîëüøîé èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿåò îáúåêò 3C 58, îòîæäåñòâëÿåìûé ñî âñïûøêîé ñâåðõíîâîé, íàáëþäàâøåéñÿ â êà÷åñòâå «çâåçäû-ãîñòüè» â 1181 ã. Íåäàâíî íà îáñåðâàòîðèè «Ýéíøòåéí» â öåíòðå ýòîãî îáúåêòà êàê áóäòî áû íàáëþäàëñÿ òî÷å÷íûé èñòî÷íèê.


pict

Ðèñ. 16.5: Ðåíòãåíîâñêîå èçîáðàæåíèå èñòî÷íèêà Êàññèîïåÿ À. Ïîëó÷åíî íà îáñåðâàòîðèè «Ýéíøòåéí».

Âñòðå÷àþòñÿ òàêæå «ãèáðèäíûå» êîìáèíàöèè ïëåðèîíîâ è îáîëî÷å÷íûõ èñòî÷íèêîâ. Õîðîøèì ïðèìåðîì òàêîé ìîðôîëîãèè ÿâëÿåòñÿ îáúåêò Ïàðóñà X. Ïîõîæå íà òî, ÷òî ó ïëåðèîíîâ ðàäèîñïåêòð çíà÷èòåëüíî áîëåå «ïëîñêèé», ÷åì ó «îáîëî÷å÷íûõ» èñòî÷íèêîâ. Çíà÷åíèå ïëåðèîíîâ äëÿ ðàäèîàñòðîíîìèè îïðåäåëÿåòñÿ èõ íåñîìíåííîé ñâÿçüþ ñ ïóëüñàðàìè (ñì. § 20).


pict

Ðèñ. 16.6: Ôîòîãðàôèÿ òóìàííîñòè Êàññèîïåÿ À â êðàñíûõ ëó÷àõ.

Ñðåäè äîâîëüíî ïðîòÿæåííûõ, ñ íèçêîé ïîâåðõíîñòíîé ÿðêîñòüþ ðàäèîèñòî÷íèêîâ,— îñòàòêîâ âñïûøåê ñâåðõíîâûõ — ðåçêî âûäåëÿåòñÿ Êàññèîïåÿ À. Ýòîò êîìïàêòíûé îáúåêò èìååò îãðîìíóþ ïîâåðõíîñòíóþ ÿðêîñòü (â ðàäèîëó÷àõ, ðàçóìååòñÿ), à ñâÿçàííàÿ ñ íèì îïòè÷åñêàÿ òóìàííîñòü ðåçêî îòëè÷àåòñÿ îò òîíêîâîëîêíèñòûõ òóìàííîñòåé, íàáëþäàåìûõ â «ñòàðûõ» îñòàòêàõ ñâåðõíîâûõ çâåçä. Ýòà òóìàííîñòü èìååò íàñòîëüêî íåîáû÷íûé âèä, ÷òî ïåðâîå âðåìÿ îòêðûâøèå åå èññëåäîâàòåëè óïîðíî íå æåëàëè ñ÷èòàòü åå îñòàòêîì âñïûøêè ñâåðõíîâîé. Äåéñòâèòåëüíî, âèä ýòîé òóìàííîñòè è åå ñïåêòð ñîâåðøåííî íå ïîõîæè íè íà Êðàáîâèäíóþ òóìàííîñòü è åå ñïåêòð, íè íà èçîáðàæåííûå íà ðèñ. 16.2 è 16.3 ñèñòåìû òîíêîâîëîêíèñòûõ òóìàííîñòåé â Ëåáåäå è Áëèçíåöàõ. Íà ðèñ. 16.6 ïðèâåäåíà ôîòîãðàôèÿ òóìàííîñòè Êàññèîïåÿ À, ïîëó÷åííàÿ â êðàñíûõ ëó÷àõ. Âèäíî äîâîëüíî âûòÿíóòîå âîëîêíî (ïðîòÿæåííîñòü åãî îêîëî 32) íà ðàññòîÿíèè 22 îò öåíòðà òóìàííîñòè è áîëüøîå êîëè÷åñòâî «çâåçäîîáðàçíûõ» ïÿòíûøåê, ïîêðûâàþùèõ âñþ ïëîùàäü, çàíÿòóþ ðàäèîèñòî÷íèêîì. Îäíàêî ýòè ïÿòíûøêè îòíþäü íå çâåçäû, à ãàçîîáðàçíûå äîâîëüíî ïëîòíûå êîíäåíñàöèè. Êðîìå ïÿòíûøåê èìåþòñÿ òàêæå ìàëåíüêèå (äî 2022) âûòÿíóòûå âîëîêíà. Íåêîòîðûå èç íèõ äîâîëüíî ÿðêè, äðóãèå åäâà ðàçëè÷èìû. Âñå ýòè «îáðûâêè» òóìàííîñòè ðàñïîëàãàþòñÿ â ïðåäåëàõ îêðóæíîñòè ñ äèàìåòðîì íåìíîãî áîëüøå 62. Îñîáåííî èíòåðåñíû ñïåêòðû îòäåëüíûõ êîíäåíñàöèé âîëîêîí. Ëèíèè èçëó÷åíèÿ âîëîêîí «äèôôóçíîãî» âèäà ïîêàçûâàþò îãðîìíûå ëó÷åâûå ñêîðîñòè, äîõîäÿùèå ïî÷òè äî 8000 êì/ñ Íàîáîðîò, çâåçäîîáðàçíûå ïÿòíà ñêîëüêî-íèáóäü çíà÷èòåëüíûõ ëó÷åâûõ ñêîðîñòåé íå îáíàðóæèâàþò. Âñÿ íàáëþäàåìàÿ êàðòèíà îïòè÷åñêîé òóìàííîñòè Êàññèîïåÿ À ìîæåò áûòü îáúÿñíåíà ñëåäóþùèì îáðàçîì. Äèôôóçíûå òóìàííîñòè ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé âûáðîøåííûå âî âðåìÿ âçðûâà çâåçäû îáëàêà ãàçà, äâèæóùèåñÿ ñ îãðîìíîé ñêîðîñòüþ ÷åðåç îêðóæàþùóþ èõ ìåæçâåçäíóþ ñðåäó. Âàæíî ïîä÷åðêíóòü, ÷òî õèìè÷åñêèé ñîñòàâ áûñòðî äâèæóùèõñÿ âîëîêîí ðåçêî îòëè÷àåòñÿ îò õèìè÷åñêîãî ñîñòàâà ìåæçâåçäíîé ñðåäû. Òàêèå ýëåìåíòû, êàê êèñëîðîä, ñåðà è àðãîí â ýòèõ âîëîêíàõ â äåñÿòêè ðàç áîëåå îáèëüíû (ïî îòíîøåíèþ ê âîäîðîäó), ÷åì â ìåæçâåçäíîé ñðåäå. Ýòî îáñòîÿòåëüñòâî îçíà÷àåò, ÷òî âûáðîøåííûé âî âðåìÿ âçðûâà ìàòåðèàë äî ýòîãî ïðåòåðïåë ñëîæíóþ õèìè÷åñêóþ òðàíñôîðìàöèþ, îáóñëîâëåííóþ ÿäåðíûìè ðåàêöèÿìè. Íàáëþäåíèÿ ïîñëåäíèõ 20 ëåò ïîêàçàëè, ÷òî ýòè âîëîêíà âåñüìà íåñòàáèëüíû: îíè ïîÿâëÿþòñÿ êàê áû â «ïóñòîì» ïðîñòðàíñòâå, ñóùåñòâóþò äåñÿòîê ëåò è èñ÷åçàþò. Áîëüøèå âîëîêíà èíîãäà ðàñïàäàþòñÿ íà ìàëûå, ïðè÷åì îòíîñèòåëüíûå ñêîðîñòè îòäåëüíûõ ÷àñòåé êðóïíûõ âîëîêîí âåñüìà âåëèêè. Âîîáùå, ìíîãîå â ïðèðîäå ôèçè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, ïðîèñõîäÿùèõ â âîëîêíàõ Êàññèîïåè À, ïîêà îñòàåòñÿ åùå íå ÿñíûì.

Èç íàáëþäàåìîé ñêîðîñòè ðàñøèðåíèÿ ñèñòåì âîëîêîí Êàññèîïåè À ìîæíî ïîëó÷èòü âîçðàñò ýòîãî îáúåêòà. Îêàçûâàåòñÿ, ÷òî âçðûâ çâåçäû, ÿâèâøèéñÿ ïðè÷èíîé îáðàçîâàíèÿ Êàññèîïåè À, ïðîèçîøåë îêîëî 1667 ã. (ïðèìåðíî ìåæäó 1659 è 1675 ã.). Ïðåäñòàâëÿåòñÿ óäèâèòåëüíûì, ïî÷åìó åâðîïåéñêèå àñòðîíîìû, êîòîðûå òàê óñïåøíî íàáëþäàëè ïî÷òè çà ñòîëåòèå äî ýòîãî Íîâûå Òèõî è Êåïëåðà, ðåøèòåëüíî íè÷åãî íå çàìåòèëè â ñîçâåçäèè Êàññèîïåè. Ïî÷åìó æå ýòî òàê ïîëó÷èëîñü? Ïî÷åìó «ïðîçåâàëè» âñïûøêó ýòîé ñâåðõíîâîé â ýïîõó, êîãäà â Åâðîïå óæå áûëè îáñåðâàòîðèè? Êîíå÷íî, âèäèìàÿ ÿðêîñòü çâåçäû çàâèñèò íå òîëüêî îò ìîùíîñòè åå èçëó÷åíèÿ, íî è îò ðàññòîÿíèÿ äî íåå. Êàêîâî æå ðàññòîÿíèå äî Êàññèîïåè À?

Ïåðâàÿ íàäåæíàÿ îöåíêà ðàññòîÿíèÿ äî ýòîãî èñòî÷íèêà áûëà ïîëó÷åíà ðàäèîàñòðîíîìè÷åñêèì ìåòîäîì. Ìåòîä îñíîâûâàåòñÿ íà èçó÷åíèè ëèíèè ïîãëîùåíèÿ â ðàäèîñïåêòðå èñòî÷íèêà íà âîëíå 21 ñì. Ýòà ëèíèÿ îáðàçóåòñÿ â ðåçóëüòàòå ïîãëîùåíèÿ ðàäèîèçëó÷åíèÿ ìåæçâåçäíûìè àòîìàìè âîäîðîäà. Òàê êàê ïîñëåäíèå êîíöåíòðèðóþòñÿ ïðåèìóùåñòâåííî â ñïèðàëüíûõ ðóêàâàõ Ãàëàêòèêè, êîòîðûå èìåþò äðóã îòíîñèòåëüíî äðóãà ðàçíûå ñêîðîñòè, òî ýòî îòðàçèòñÿ íà «ïðîôèëå» ëèíèè, êîòîðàÿ ðàçîáüåòñÿ íà íåñêîëüêî êîìïîíåíò, ñîîòâåòñòâóþùèõ âîäîðîäíîìó ïîãëîùåíèþ â ðàçëè÷íûõ ðóêàâàõ. Òàê êàê â íàïðàâëåíèè íà Êàññèîïåþ À ñóùåñòâóþò òðè ñïèðàëüíûõ ðóêàâà, à ïðîôèëü ëèíèè ïîãëîùåíèÿ ñîñòîèò èç äâóõ ðåçêî âûðàæåííûõ ïðîâàëîâ èíòåíñèâíîñòè, òî ñðàçó æå ìîæíî ñäåëàòü âûâîä, ÷òî èñòî÷íèê ðàäèîèçëó÷åíèÿ ðàñïîëîæåí ãäå-òî ìåæäó âòîðûì è òðåòüèì ðóêàâîì ñïèðàëüíîé ñòðóêòóðû (ðèñ. 16.7), îòêóäà ñëåäóåò, ÷òî ðàññòîÿíèå äî íåãî îêîëî òðåõ òûñÿ÷ ïàðñåê (ò. å. îêîëî äåñÿòè òûñÿ÷ ñâåòîâûõ ëåò). Òàêîå æå ðàññòîÿíèå ïîëó÷àåòñÿ èç ñðàâíåíèÿ íàáëþäàåìîé ñêîðîñòè «ðàñïîëçàíèÿ» âîëîêîí òóìàííîñòè ïî íåáåñíîé ñôåðå (îíè, åñòåñòâåííî, îïðåäåëÿþòñÿ â óãëîâûõ åäèíèöàõ, íàïðèìåð, ñåêóíäàõ äóãè â ãîä) ñî ñêîðîñòüþ âîëîêîí ïî ëó÷ó çðåíèÿ, îïðåäåëÿåìîé èç èçìåðåííîãî äîïëåðîâñêîãî ñìåùåíèÿ ñïåêòðàëüíûõ ëèíèé.


pict

Ðèñ. 16.7: Ñõåìà, ïîÿñíÿþùàÿ ðàäèîàñòðîíîìè÷åñêèé ìåòîä îïðåäåëåíèÿ ðàññòîÿíèÿ äî òóìàííîñòè Êàññèîïåÿ À.

Èòàê, ðàññòîÿíèå äî Êàññèîïåè À îêîëî 3000 ïñ. Åñëè áû íå áûëî ìåæçâåçäíîãî ïîãëîùåíèÿ ñâåòà, âèäèìàÿ âåëè÷èíà âñïûõíóâøåé ñâåðõíîâîé (àáñîëþòíàÿ âåëè÷èíà êîòîðîé, êàê ìîæíî ïîëàãàòü, áûëà îêîëî -20m; ñì. § 15) áûëà áû -7m, ò. å. îíà äîëæíà áûëà êàçàòüñÿ, ïîæàëóé, äàæå ÿð÷å, ÷åì ñâåðõíîâàÿ 1054 ã., òàê ïîðàçèâøàÿ êèòàéöåâ, ÿïîíöåâ è, âîçìîæíî àáîðèãåíîâ Ñåâåðíîé Àìåðèêè. ×òîáû òàêîå óäèâèòåëüíîå ÿâëåíèå, ñëó÷èâøååñÿ â îáëàñòè íåáà, êîòîðàÿ íèêîãäà íå îïóñêàåòñÿ ïîä ãîðèçîíò, áûëî áû íå çàìå÷åíî, ñëåäóåò ïðèíÿòü, ÷òî ïîãëîùåíèå ñâåòà äîëæíî áûòü êàê ìèíèìóì 7—8 âåëè÷èí (ò. å. áîëüøå, ÷åì â 1000 ðàç), è åùå äîïîëíèòåëüíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî â òî âðåìÿ íàä âñåé Åâðîïîé ñòîÿëà íåñêîëüêî íåäåëü ïîäðÿä íåíàñòíàÿ ïîãîäà, êîòîðàÿ êàê ðàç ñëó÷èëàñü òîãäà, êîãäà ñâåðõíîâàÿ áûëà â ìàêñèìóìå ñâîåãî áëåñêà... Êîíå÷íî, â ïðèíöèïå ýòî ìîæåò áûòü. Íî ïîãëîùåíèå ñâåòà â íàïðàâëåíèè Êàññèîïåè À õîòÿ è âåëèêî, íî íå íàñòîëüêî: îêîëî 4,3 çâåçäíîé âåëè÷èíû. Î âîçìîæíîé ïðè÷èíå íåíàáëþäàåìîñòè ýòîé ñâåðõíîâîé ñì. § 18.

Âûøå óæå óïîìèíàëîñü, ÷òî, êðîìå áûñòðî äâèæóùèõñÿ âîëîêîí, â Êàññèîïåå À íàáëþäàþòñÿ ïî÷òè ñòàöèîíàðíûå êîíäåíñàöèè. Ñêîðåå âñåãî, ýòè êîíäåíñàöèè ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ñæàòûé óäàðíîé âîëíîé ìåæçâåçäíûé ãàç. Ïîõîæå, îäíàêî, íà òî, ÷òî õèìè÷åñêèé ñîñòàâ ýòèõ êîíäåíñàöèé íå ñîâñåì îáû÷åí: àçîò òàì àíîìàëüíî îáèëåí ïî îòíîøåíèþ ê êèñëîðîäó. Åñëè ýòî òàê, òî îñòàåòñÿ òîëüêî ñ÷èòàòü, ÷òî óäàðíàÿ âîëíà îò âçðûâà ðàñïðîñòðàíÿëàñü óæå íå ïî ìåæçâåçäíîé ñðåäå, à ïî îáîëî÷êå, «âûòåêøåé» èç çâåçäû, êîòîðàÿ âçîðâàëàñü êàê ñâåðõíîâàÿ. Òàêèì îáðàçîì, âñå îñîáåííîñòè âåñüìà ñâîåîáðàçíîãî îñòàòêà ñâåðõíîâîé Êàññèîïåè À îáúÿñíÿþòñÿ ìîëîäîñòüþ ýòîãî îáúåêòà.

 1966 ã. áûëî îáíàðóæåíî ðåíòãåíîâñêîå èçëó÷åíèå îò Êàññèîïåè À.  îòëè÷èå îò ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ îò äðóãèõ, ãîðàçäî áîëåå «ñòàðûõ» îñòàòêîâ ñâåðõíîâûõ, ðåíòãåíîâñêîå èçëó÷åíèå îò Êàññèîïåè À çíà÷èòåëüíî æåñò÷å. Êàê ìîùíîñòü, òàê è ñïåêòð ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ Êàññèîïåè À åñòåñòâåííî îáúÿñíÿåòñÿ òåîðèåé, ðàçâèòîé âûøå. Çàìåòèì â ýòîé ñâÿçè, ÷òî â îêðåñòíîñòÿõ Êàññèîïåè À ïëîòíîñòü ìåæçâåçäíîãî ãàçà ïîâûøåíà (Ne H 1020 ñì-3), ÷òî îáåñïå÷èâàåò íåîáõîäèìóþ ìîùíîñòü ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ, êîòîðàÿ ïðîïîðöèîíàëüíà Ne2R3, ãäå R — ðàäèóñ òóìàííîñòè. Áîëüøàÿ æåñòêîñòü òåïëîâîãî ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ îò Êàññèîïåè À îáúÿñíÿåòñÿ îãðîìíîé òåìïåðàòóðîé (< 3 Å 107 Ê) ïëàçìû çà ôðîíòîì âîëíû, ÷òî â ñâîþ î÷åðåäü îáúÿñíÿåòñÿ áîëüøîé ñêîðîñòüþ ðàñøèðåíèÿ ýòîé òóìàííîñòè, ò. å. â êîíå÷íîì ðåçóëüòàòå — åå ìîëîäîñòüþ.

Ïåðåéä¸ì òåïåðü ê îñíîâíîìó âîïðîñó î ïðèðîäå ðàäèîèçëó÷åíèÿ îò îñòàòêîâ âñïûøåê ñâåðõíîâûõ.  íàñòîÿùåå âðåìÿ îáíàðóæåíî ðàäèîèçëó÷åíèå ïðàêòè÷åñêè îò âñåõ èîíèçîâàííûõ ãàçîâûõ òóìàííîñòåé, êàê «äèôôóçíûõ», òàê è ïëàíåòàðíûõ. Îäíàêî ýòî èçëó÷åíèå, åñëè ìîæíî òàê âûðàçèòüñÿ, íîñèò òðèâèàëüíûé õàðàêòåð. Îíî ÿâëÿåòñÿ ÷èñòî òåïëîâûì, è åãî èíòåíñèâíîñòü è ñïåêòð îïðåäåëÿþòñÿ èçâåñòíûì çàêîíîì Êèðõãîôà:

I = B (1 - e- l),
(16.5)

ãäå I — íàáëþäàåìàÿ èíòåíñèâíîñòü, B(T) = 2kT/2 — èíòåíñèâíîñòü èçëó÷åíèÿ àáñîëþòíî ÷åðíîãî òåëà,  — êîýôôèöèåíò ïîãëîùåíèÿ íà äàííîé ÷àñòîòå, l — ïðîòÿæåííîñòü èñòî÷íèêà â íàïðàâëåíèè ëó÷à çðåíèÿ. Âåëè÷èíà l íîñèò íàçâàíèå «îïòè÷åñêîé òîëùè». Ïðè äîñòàòî÷íî áîëüøîé îïòè÷åñêîé òîëùå

 2kT 2 I = B (T) = --c2--,
(16.6)

ò. å. âíå çàâèñèìîñòè îò ôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâ èñòî÷íèêà îíà áóäåò èìåòü íåêîòîðîå ñîâåðøåííî îïðåäåëåííîå çíà÷åíèå, çàâèñÿùåå òîëüêî îò ÷àñòîòû è òåìïåðàòóðû èçëó÷àþùåãî èîíèçîâàííîãî ãàçà. Åñëè j 1, òî ôîðìóëà (16.5) ïðèìåò âèä

I = B  N 2T -1/2l, e
(16.7)

òàê êàê  Ne2T-1/2. Õàðàêòåðíî, ÷òî â ýòîì ñëó÷àå èíòåíñèâíîñòü èçëó÷åíèÿ íå çàâèñèò îò ÷àñòîòû. Ñàì ýëåìåíòàðíûé àêò èçëó÷åíèÿ ñâîäèòñÿ ê «ñòîëêíîâåíèÿì» ìåæäó ýëåêòðîíàìè è èîíàìè, äâèæóùèìèñÿ ñ òåïëîâûìè ñêîðîñòÿìè. Òåïëîâîå ðàäèîèçëó÷åíèå îò îáëàñòåé Í II ìåæçâåçäíîé ñðåäû, î êîòîðîì ðå÷ü øëà â § 2, îáúÿñíÿåòñÿ èìåííî òàêèì ñïîñîáîì.

Óæå îäèí âçãëÿä íà ñïåêòð òóìàííîñòåé — îñòàòêîâ âñïûøåê ñâåðõíîâûõ, íàïðèìåð, Êàññèîïåè À, ãîâîðèò î òîì, ÷òî èõ èçëó÷åíèå íè÷åãî îáùåãî ñ òåïëîâûì íå èìååò. Ïîñëåäíåå íà îãðàíè÷åííîì èíòåðâàëå èçìåíåíèÿ ìîæíî òàêæå ïðåäñòàâèòü ñòåïåííûì çàêîíîì F -, ãäå ìåíÿåòñÿ â ïðåäåëàõ îò 0 äî -2, ìåæäó òåì êàê ó îñòàòêîâ ñâåðõíîâûõ ñïåêòðàëüíûé èíäåêñ ïîëîæèòåëåí ( < 0,5 ÷ 1,0) íà áîëüøîì èíòåðâàëå èçìåíåíèÿ ÷àñòîò (ðèñ. 16.8). Äàëåå, ñàìà âåëè÷èíà èíòåíñèâíîñòè ðàäèîèçëó÷åíèÿ, îñîáåííî íà íèçêèõ ÷àñòîòàõ, äîñòèãàåò îãðîìíîãî çíà÷åíèÿ. Ïî ôîðìóëå (16.6) ìû âñåãäà ìîæåì ëþáîé èíòåíñèâíîñòè ïðèâåñòè â ñîîòâåòñòâèå íåêîòîðóþ òåìïåðàòóðó. Ïîñëåäíÿÿ íîñèò íàçâàíèå «ÿðêîñòíîé òåìïåðàòóðû» (ñì. § 4). Îêàçûâàåòñÿ, ÷òî íà ìåòðîâûõ âîëíàõ èíòåíñèâíîñòè Êàññèîïåè À ñîîòâåòñòâóåò ÿðêîñòíàÿ òåìïåðàòóðà â ñîòíè ìèëëèîíîâ êåëüâèíîâ. Ìåæäó òåì, êàê ýòî ñëåäóåò èç ôîðìóëû (16.6), â ñëó÷àå òåïëîâîãî èçëó÷åíèÿ ÿðêîñòíàÿ òåìïåðàòóðà ïðîñòî ðàâíà òåìïåðàòóðå ãàçà, êîòîðàÿ, êàê ïðàâèëî, ïîðÿäêà äåñÿòè òûñÿ÷ êåëüâèíîâ. Íåëüçÿ òàêæå ñ÷èòàòü íàáëþäàåìîå ðàäèîèçëó÷åíèå òåïëîâûì èçëó÷åíèåì âåñüìà ãîðÿ÷åãî ãàçà çà ôðîíòîì óäàðíîé âîëíû, ðàñïðîñòðàíÿþùåéñÿ â îñòàòêàõ ñâåðõíîâûõ (ñì. § 15). Âû÷èñëåííàÿ íà îñíîâå íàáëþäàåìîãî ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèÿ (êîòîðîå ÿâëÿåòñÿ òåïëîâûì) èíòåíñèâíîñòü ðàäèîèçëó÷åíèÿ, îêàçûâàåòñÿ, èìååò íè÷òîæíî ìàëóþ èíòåíñèâíîñòü. Êðîìå òîãî, íå ñëåäóåò çàáûâàòü î ïîëíîì íåñîîòâåòñòâèè íàáëþäàåìûõ ðàäèîñïåêòðîâ îñòàòêîâ ñâåðõíîâûõ ñïåêòðàì èñòî÷íèêîâ òåïëîâîãî ðàäèîèçëó÷åíèÿ.


pict

Ðèñ. 16.8: Ðàäèîñïåêòð òóìàííîñòè Êàññèîïåÿ À.

Ïðàâèëüíàÿ èäåÿ, îáúÿñíÿþùàÿ ðàäèîèçëó÷åíèå îñòàòêîâ ñâåðõíîâûõ (òàê æå êàê è áîëüøèíñòâà äðóãèõ èñòî÷íèêîâ êîñìè÷åñêîãî ðàäèîèçëó÷åíèÿ), áûëà ïðåäëîæåíà â 1950 ã. øâåäñêèìè ôèçèêàìè Àëüâåíîì è Õåðëîôñîíîì è, íåçàâèñèìî, íåìåöêèì àñòðîôèçèêîì Êèïåíõîéåðîì.  ïîñëåäóþùèå ãîäû ýòà èäåÿ âî âñåõ äåòàëÿõ áûëà ðàçðàáîòàíà ãëàâíûì îáðàçîì â ÑÑÑÐ è äîâåäåíà äî óðîâíÿ âåñüìà ñîâåðøåííîé òåîðèè. Åå ïðèìåíåíèå ê êîíêðåòíûì àñòðîíîìè÷åñêèì îáúåêòàì, â ÷àñòíîñòè, ê îñòàòêàì ñâåðõíîâûõ, îêàçàëîñü î÷åíü ïëîäîòâîðíûì. Íà îñíîâå íîâîé òåîðèè óäàëîñü îáúÿñíèòü áîëüøîå êîëè÷åñòâî àñòðîíîìè÷åñêèõ íàáëþäàåìûõ ôàêòîâ è ïðåäñêàçàòü ðÿä íîâûõ, êîòîðûå ïîëíîñòüþ ïîäòâåðæäàëèñü ñïåöèàëüíî ïîñòàâëåííûìè íàáëþäåíèÿìè. ×òî æå ýòî çà òåîðèÿ?

Èç ôèçèêè óæå äàâíî èçâåñòíî, ÷òî åñëè ýëåêòðîí äâèæåòñÿ âî âíåøíåì ìàãíèòíîì ïîëå H, òî îí èçëó÷àåò õàðàêòåðíóþ ÷àñòîòó H = eH/2mec, ãäå e — çàðÿä ýëåêòðîíà, me — åãî ìàññà. Ýòî òà ÷àñòîòà, ñ êîòîðîé ýëåêòðîí âðàùàåòñÿ âîêðóã ïåðïåíäèêóëÿðíûõ ê íàïðàâëåíèþ åãî ñêîðîñòè ñèëîâûõ ëèíèé ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Åñëè ýíåðãèÿ ýëåêòðîíà E î÷åíü âåëèêà è ïðåâîñõîäèò åãî ýíåðãèþ ïîêîÿ mec2 (òàêîé ýëåêòðîí íàçûâàåòñÿ «ðåëÿòèâèñòñêèì»), òî õàðàêòåð èçëó÷åíèÿ ïðåòåðïåâàåò êà÷åñòâåííûå èçìåíåíèÿ. Ïðåæäå âñåãî òàêîé ýëåêòðîí áóäåò èçëó÷àòü íå îäíó îïðåäåëåííóþ ÷àñòîòó, à íåïðåðûâíûé ñïåêòð, ò. å. îãðîìíîå êîëè÷åñòâî òåñíî ïðèìûêàþùèõ äðóã ê äðóãó ÷àñòîò, ïðè÷åì ìàêñèìàëüíàÿ èíòåíñèâíîñòü åãî èçëó÷åíèÿ áóäåò ïðèõîäèòüñÿ íà ÷àñòîòó

 eH ( E )2 m = ------- ----2 . 4 mec mec
(16.8)

Ñî ñòîðîíû íèçêèõ ÷àñòîò, ò. å. äëÿ jm, èíòåíñèâíîñòü áóäåò ìåäëåííî ðàñòè ñ ÷àñòîòîé êàê 1/3, à äëÿ km êðóòî îáðûâàòüñÿ. Äðóãîé âàæíîé îñîáåííîñòüþ èçëó÷åíèÿ ðåëÿòèâèñòñêèõ ýëåêòðîíîâ ÿâëÿåòñÿ åãî íàïðàâëåííîñòü. Ïî÷òè âñå èçëó÷åíèå ðåëÿòèâèñòñêîãî ýëåêòðîíà áóäåò ñîñðåäîòî÷åíî âíóòðè êîíóñà, îñü êîòîðîãî ñîâïàäàåò ñ íàïðàâëåíèåì ìãíîâåííîé ñêîðîñòè åãî äâèæåíèÿ, à óãîë ðàñòâîðà ˜ = mec2/E. Èçëó÷åíèå òàêîãî òèïà äàâíî èçâåñòíî ôèçèêàì, ðàáîòàþùèì íà óñêîðèòåëÿõ. Îíî ïîëó÷èëî óäà÷íîå íàçâàíèå «ñèíõðîòðîííîãî».

Äëÿ òîãî ÷òîáû «ïî÷óâñòâîâàòü» ïîðÿäîê âõîäÿùèõ â ôîðìóëû ñèíõðîòðîííîãî èçëó÷åíèÿ âåëè÷èí, íàïîìíèì, ÷òî ýíåðãèÿ ïîêîÿ ýëåêòðîíà mec2 = 5 Å 105 ýÂ, H = eH/2mec = 2,8 Å 106H. Ïóñòü â ìàãíèòíîì ïîëå äâèæåòñÿ ýëåêòðîí ñ ýíåðãèåé E = 109 ýÂ, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò ýíåðãèè ìÿãêèõ êîñìè÷åñêèõ ëó÷åé. Òîãäà îí áóäåò èçëó÷àòü íåïðåðûâíûé ñïåêòð, ìàêñèìàëüíàÿ èíòåíñèâíîñòü êîòîðîãî áóäåò ïðèõîäèòüñÿ íà ÷àñòîòó m = 1,4 Å 106( ) -E-- mec22H = 1013H. Åñëè íàïðÿæåííîñòü ìàãíèòíîãî ïîëÿ ïîðÿäêà íàïðÿæåííîñòè ìåæçâåçäíûõ ïîëåé, ò. å. H < 10-5, òî m < 108 Ãö, ÷åìó ñîîòâåòñòâóåò äëèíà âîëíû = 3 ì. Ýòî õàðàêòåðíûé äèàïàçîí ðàäèîèçëó÷åíèÿ Ãàëàêòèêè. Åñëè áû ýëåêòðîí áûë íåðåëÿòèâèñòñêèì, îí èçëó÷àë áû òîëüêî îäíó ÷àñòîòó H < 30 Ãö, ÷åìó ñîîòâåòñòâóåò äëèíà âîëíû îêîëî 10 000 êì. Òàêîå èçëó÷åíèå ñ ïîìîùüþ íàçåìíûõ ðàäèîòåëåñêîïîâ íàáëþäàòü íåëüçÿ — âñïîìíèì, ÷òî èîíîñôåðà ïðîïóñêàåò òîëüêî ðàäèîâîëíû áîëåå êîðîòêèå, ÷åì < 30 ì. Äà è êîñìè÷åñêèå ðàäèîòåëåñêîïû, êîòîðûå, êàê ìîæíî ïîëàãàòü, â íåäàëåêîì áóäóùåì áóäóò óñòàíîâëåíû íà ñïåöèàëüíûõ ñïóòíèêàõ, òàêîå «ñâåðõäëèííîâîëíîâîå» ðàäèîèçëó÷åíèå îò íåðåëÿòèâèñòñêèõ ýëåêòðîíîâ âðÿä ëè ñìîãóò çàðåãèñòðèðîâàòü. Èòàê, ñàìîé «ïîëåçíîé» îñîáåííîñòüþ ðåëÿòèâèñòñêèõ ýëåêòðîíîâ ÿâëÿåòñÿ èõ ñïîñîáíîñòü èçëó÷àòü ñðàâíèòåëüíî âûñîêèå, äîñòóïíûå íàáëþäåíèÿì ÷àñòîòû â î÷åíü ñëàáûõ ìàãíèòíûõ ïîëÿõ.

Ìû ðàññìàòðèâàëè ñèíõðîòðîííîå èçëó÷åíèå òîëüêî îäíîãî ðåëÿòèâèñòñêîãî ýëåêòðîíà ñ äàííîé ýíåðãèåé.  äåéñòâèòåëüíîñòè, êàê ïîêàçûâàþò ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé ïåðâè÷íûõ êîñìè÷åñêèõ ëó÷åé, ñîñòîÿùèõ òàêæå èç ðåëÿòèâèñòñêèõ ÷àñòèö, ïîñëåäíèå ðàñïðåäåëåíû ïî ýíåðãèÿì ïî íåêîòîðîìó ñòåïåííîìó çàêîíó. Ýòîò çàêîí èìååò âèä

N (E > E0) = -K---E10- , - 1
(16.9)

ãäå N(E > E0) îçíà÷àåò ÷èñëî ÷àñòèö â åäèíèöå îáúåìà, ýíåðãèÿ êîòîðûõ áîëüøå E0. Âåëè÷èíà õàðàêòåðèçóåò ýíåðãåòè÷åñêèé ñïåêòð ðåëÿòèâèñòñêèõ ÷àñòèö.  ïðåäïîëîæåíèè, ÷òî ñêîðîñòè ðåëÿòèâèñòñêèõ ýëåêòðîíîâ îðèåíòèðîâàíû ïî îòíîøåíèþ ê ìàãíèòíîìó ïîëþ ñëó÷àéíûì îáðàçîì, òåîðåòè÷åñêèì ïóòåì ìîæíî ïîëó÷èòü ôîðìóëó, äàþùóþ çíà÷åíèå èíòåíñèâíîñòè è ñïåêòð ñèíõðîòðîííîãî èçëó÷åíèÿ îò ìíîæåñòâà ðåëÿòèâèñòñêèõ ÷àñòèö, ýíåðãåòè÷åñêèé ñïåêòð êîòîðûõ äàåòñÿ âûðàæåíèåì (16.9). Ýòà âàæíàÿ ôîðìóëà èìååò âèä

I = 1,3 Å 10-22(2,8 Å 108)--21u( )KH +21l --21,
(16.10)

ãäå u() — ÷èñëîâîé ìíîæèòåëü ïîðÿäêà åäèíèöû, l, êàê è ðàíüøå, îçíà÷àåò ïðîòÿæåííîñòü îáëàñòè, ãäå äâèæóòñÿ ðåëÿòèâèñòñêèå ýëåêòðîíû, ïî ëó÷ó çðåíèÿ;  — äëèíà âîëíû èçëó÷åíèÿ. Åñëè ïîäñòàâèòü âìåñòî ïîñëåäíåé ÷àñòîòó, âîñïîëüçîâàâøèñü ñîîòíîøåíèåì = c/, òî ìû ñðàçó æå óâèäèì, ÷òî ôîðìóëà (16.10) äàåò ñòåïåííîé ñïåêòð ñèíõðîòðîííîãî èçëó÷åíèÿ â ïîëíîì ñîãëàñèè ñ íàáëþäåíèÿìè. Ñïåêòðàëüíûé èíäåêñ (ñì. (16.4)) îêàçûâàåòñÿ ðàâíûì

= ----1- 2
(16.11)

Ôîðìóëà (16.11), âïåðâûå ïîëó÷åííàÿ ñîâåòñêèì ðàäèîàñòðîíîìîì À. À. Êîð÷àêîì, ñâÿçûâàåò ïîêàçàòåëü ñòåïåííîãî ýíåðãåòè÷åñêîãî ñïåêòðà ðåëÿòèâèñòñêèõ ýëåêòðîíîâ ñî ñïåêòðàëüíûì èíäåêñîì èõ ñèíõðîòðîííîãî èçëó÷åíèÿ. Òàê, íàïðèìåð, â ñëó÷àå Êàññèîïåè À = 0,8, ñëåäîâàòåëüíî, = 2,6 — âåëè÷èíà, òèïè÷íàÿ äëÿ êîñìè÷åñêèõ ëó÷åé. Ìîæíî ñêàçàòü, ÷òî ñòåïåííîé ñïåêòð ðàäèîèçëó÷åíèÿ îñòàòêîâ âñïûøåê ñâåðõíîâûõ îòðàæàåò ñòåïåííîé ýíåðãåòè÷åñêèé ñïåêòð ðåëÿòèâèñòñêèõ ÷àñòèö, îòâåòñòâåííûõ çà íàáëþäàåìîå ðàäèîèçëó÷åíèå.

Òàêèì îáðàçîì, ìû ïîäîøëè ê âàæíåéøåìó âûâîäó: â ðàñøèðÿþùèõñÿ òóìàííîñòÿõ — îñòàòêàõ âñïûøåê ñâåðõíîâûõ çâåçä — ñîäåðæèòñÿ îãðîìíîå êîëè÷åñòâî ðåëÿòèâèñòñêèõ ÷àñòèö, ò. å., äðóãèìè ñëîâàìè, êîñìè÷åñêèõ ëó÷åé! Âïåðâûå îòêðûëàñü âîçìîæíîñòü íàáëþäàòü ïåðâè÷íûå êîñìè÷åñêèå ëó÷è (òî÷íåå, èõ ýëåêòðîííóþ êîìïîíåíòó) íå ó ïîâåðõíîñòè Çåìëè, à â ãëóáèíàõ Ãàëàêòèêè è äàæå Âñåëåííîé, èáî ðàäèîèçëó÷åíèå ãàëàêòèê è îòêðûòûõ â 1963 ã. êâàçàðîâ èìååò ñèíõðîòðîííóþ ïðèðîäó. Óñòàíîâëåíèå ýòîé âîçìîæíîñòè, îòêðûâøåé íîâóþ ýðó â èçó÷åíèè êîñìè÷åñêèõ ëó÷åé, ïîæàëóé ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç âàæíåéøèõ äîñòèæåíèé ðàäèîàñòðîíîìèè.

Ïðèìåíÿÿ òåîðèþ ñèíõðîòðîííîãî èçëó÷åíèÿ ê ðåàëüíûì èñòî÷íèêàì (íàïðèìåð, îñòàòêàì âñïûøåê ñâåðõíîâûõ), ìîæíî íàéòè ïîëíîå êîëè÷åñòâî íàõîäÿùèõñÿ òàì ðåëÿòèâèñòñêèõ ýëåêòðîíîâ è èõ ýíåðãèþ, à òàêæå íàïðÿæåííîñòü ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Ïðè ýòîì ïîñòóïàþò ñëåäóþùèì îáðàçîì. Ïðåæäå âñåãî íàäî èìåòü â âèäó, ÷òî â èñòî÷íèêàõ ðàäèîèçëó÷åíèÿ íàðÿäó ñ ýëåêòðîíàìè äîëæíû áûòü è äðóãèå ðåëÿòèâèñòñêèå ÷àñòèöû, ãëàâíûì îáðàçîì ïðîòîíû1. Òÿæåëûå ðåëÿòèâèñòñêèå ÷àñòèöû, îäíàêî, ïðàêòè÷åñêè íå èçëó÷àþò, òàê êàê èõ ìàññà ñëèøêîì âåëèêà. Ïîýòîìó â ðàäèîèñòî÷íèêàõ ñîçäàëàñü ñâîåîáðàçíàÿ ñèòóàöèÿ: èç âñåõ èìåþùèõñÿ òàì ðåëÿòèâèñòñêèõ ÷àñòèö áëàãîäàðÿ èõ ñèíõðîòðîííîìó èçëó÷åíèþ ìîæíî áûëî íàáëþäàòü òîëüêî ýëåêòðîíû. Îäíàêî â ïîñëåäíèå ãîäû, áëàãîäàðÿ óñïåõàì âíåàòìîñôåðíîé ãàììà-àñòðîíîìèè, âûÿâèëàñü âîçìîæíîñòü íàáëþäàòü è ïðîòîííóþ êîìïîíåíòó êîñìè÷åñêèõ ëó÷åé. Ïðîãðåññ â ýòîé âàæíîé îáëàñòè ñâÿçàí ñ óñïåøíîé ðàáîòîé ñïåöèàëèçèðîâàííûõ ñïóòíèêîâ «SAS-2» è «Cos-B», íà êîòîðûõ äåòàëüíî èññëåäîâàëîñü îáíàðóæåííîå íåçàäîëãî äî ýòîãî íà ðàêåòàõ æåñòêîå êîñìè÷åñêîå ãàììà-èçëó÷åíèå ñ ýíåðãèåé êâàíòîâ E > 15 ÌýÂ. Îêàçàëîñü, ÷òî ýòî èçëó÷åíèå ðàñïðåäåëåíî ïî íåáó â âèäå ïîëîñû øèðèíîé îêîëî 3°, òÿíóùåéñÿ âäîëü ãàëàêòè÷åñêîãî ýêâàòîðà íà ðàññòîÿíèå ±60°îò ãàëàêòè÷åñêîãî öåíòðà, íàõîäÿùåãîñÿ â Ñòðåëüöå. Èç ñïåêòðà ýòîãî æåñòêîãî èçëó÷åíèÿÈçëó÷åíèå!æåñòêîå@«æåñòêîå» ñëåäóåò, ÷òî ñóùåñòâåííàÿ åãî ÷àñòü îáóñëîâëåíà ðàñïàäîì «ïè-íîëü» (0) ìåçîíîâ íà äâà ãàììà-êâàíòà, ïðè÷åì ñàìè 0-ìåçîíû îáðàçóþòñÿ â ðåçóëüòàòå ñòîëêíîâåíèÿ ðåëÿòèâèñòñêèõ ïðîòîíîâ, âõîäÿùèõ â ñîñòàâ ïåðâè÷íûõ êîñìè÷åñêèõ ëó÷åé, ñ ÿäðàìè àòîìîâ ìåæçâåçäíîãî ãàçà. Ýòî êàê ðàç è îçíà÷àåò, ÷òî ãàììà-àñòðîíîìèÿ, íàðÿäó ñ ðàäèîàñòðîíîìèåé, ÿâëÿåòñÿ âåñüìà ýôôåêòèâíûì ìåòîäîì èçó÷åíèÿ ïåðâè÷íûõ êîñìè÷åñêèõ ëó÷åé â ìåñòàõ èõ ëîêàëèçàöèè (ò. å. â Ãàëàêòèêå).

Àíàëèç ðàñïðåäåëåíèÿ èíòåíñèâíîñòè êîñìè÷åñêîãî ãàììà-èçëó÷åíèÿ ïî íåáó ïîçâîëÿåò ñäåëàòü âûâîä, ÷òî ïåðâè÷íûå êîñìè÷åñêèå ëó÷è êîíöåíòðèðóþòñÿ ê ðóêàâàì ñïèðàëüíîé ñòðóêòóðû Ãàëàêòèêè, ãäå èõ ïëîòíîñòü ïî÷òè â òðè ðàçà áîëüøå, ÷åì â îêðåñòíîñòÿõ Ñîëíöà (ðàñïîëîæåííîãî, êàê èçâåñòíî, ìåæäó ðóêàâàìè). Èíòåðåñíî, ÷òî íà ãàììà-ñïóòíèêàõ áûëî îáíàðóæåíî çíà÷èòåëüíîå ïîâûøåíèå èíòåíñèâíîñòè êîñìè÷åñêîãî ãàììà-èçëó÷åíèÿ â îáëàñòè ãàëàêòè÷åñêèõ äîëãîò 260°—270°. Âàæíî îòìåòèòü, ÷òî â ýòîé îáëàñòè íåáà íàõîäèòñÿ îäèí èç áëèæàéøèõ ê íàì (r = 450 ïñ) îñòàòêîâ âñïûøêè ñâåðõíîâîé. Ñåé÷àñ óæå äîêàçàíî, ÷òî óïîìÿíóòàÿ äåòàëü ðàñïðåäåëåíèÿ èíòåíñèâíîñòè êîñìè÷åñêîãî ãàììà-èçëó÷åíèÿ ñâÿçàíà ñ ýòèì îñòàòêîì, õîòÿ ïðè òàêîì îòîæäåñòâëåíèè áûëè îïðåäåëåííûå òðóäíîñòè. Ãàììà-àñòðîíîìèÿ òîëüêî íà÷èíàåò ðàçâèâàòüñÿ, è, íåñîìíåííî, ìû áóäåì ñâèäåòåëÿìè íîâûõ âûäàþùèõñÿ îòêðûòèé â ýòîé îáëàñòè.

Îáîçíà÷èì ýíåðãèþ âñåõ ðåëÿòèâèñòñêèõ ÷àñòèö, ñîäåðæàùèõñÿ â åäèíèöå îáúåìà (ò. å. ïëîòíîñòü ýíåðãèè ýòèõ ÷àñòèö) ÷åðåç Wp. Òîãäà ïëîòíîñòü ýíåðãèè ðåëÿòèâèñòñêèõ ýëåêòðîíîâ ìîæíî ïðåäñòàâèòü êàê We = kWp, ãäå âåëè÷èíà k ìåíüøå åäèíèöû. Òðóäíîñòü ïðîáëåìû ñîñòîèò â òîì, ÷òî çíà÷åíèå k, êàê ïðàâèëî, âåñüìà íåîïðåäåëåííî. Èç àíàëèçà ñîñòàâà ïåðâè÷íûõ êîñìè÷åñêèõ ëó÷åé, íàáëþäàåìûõ â íåïîñðåäñòâåííîé áëèçîñòè îò Çåìëè, ñëåäóåò, ÷òî k < 0,01. Çàìåòèì, â ýòîé ñâÿçè, ÷òî ïîèñêè ðåëÿòèâèñòñêèõ ýëåêòðîíîâ â êîñìè÷åñêèõ ëó÷àõ áûëè ïðåäïðèíÿòû êàê ðàç â ñâÿçè ñ óñïåõàìè ïðèëîæåíèÿ ñèíõðîòðîííîé òåîðèè ê ðàäèîàñòðîíîìèè. Îäíàêî íèîòêóäà íå ñëåäóåò, ÷òî âåëè÷èíà k âî âñåõ èñòî÷íèêàõ, â ÷àñòíîñòè, â îñòàòêàõ âñïûøåê ñâåðõíîâûõ, äîëæíà áûòü òàêàÿ æå, êàê è â îêðåñòíîñòÿõ Çåìëè. Áîëåå òîãî, â § 17 ìû ïðèâåäåì àðãóìåíòû â ïîëüçó òîãî, ÷òî â Êðàáîâèäíîé òóìàííîñòè îñíîâíóþ ÷àñòü ðåëÿòèâèñòñêèõ ÷àñòèö äîëæíû ñîñòàâëÿòü ýëåêòðîíû è ïîçèòðîíû. Ïðè ðàñ÷åòàõ, çà íåèìåíèåì ëó÷øåãî, îáû÷íî äåëàþòñÿ äâà ïðåäïîëîæåíèÿ: k = 0,01 è k = 1. Ê ñ÷àñòüþ, íà îñíîâíûõ âûâîäàõ, êàñàþùèõñÿ ïðèðîäû îñòàòêîâ ñâåðõíîâûõ, òàêàÿ íåîïðåäåëåííîñòü â çíà÷åíèè k îòðàæàåòñÿ íå î÷åíü ñèëüíî.


pict

Ðèñ. 16.9: Ðàäèîèçîáðàæåíèå òóìàííîñòè Êàññèîïåÿ À.

Ñóùåñòâåííûì ÿâëÿåòñÿ òî îáñòîÿòåëüñòâî, ÷òî ïëîòíîñòü ýíåðãèè ðåëÿòèâèñòñêèõ ÷àñòèö Wp íå ìîæåò ïðåâûøàòü ïëîòíîñòü ýíåðãèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ Wì, êîòîðàÿ, êàê èçâåñòíî, ðàâíà H2/8.  ïðîòèâíîì ñëó÷àå ìàãíèòíîå ïîëå íå ñìîæåò óäåðæèâàòü ðåëÿòèâèñòñêèå ÷àñòèöû äëèòåëüíîå âðåìÿ è îíè ñî ñêîðîñòüþ, áëèçêîé ê ñêîðîñòè ñâåòà, ðàçëåòÿòñÿ ïî âñåì íàïðàâëåíèÿì. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, âïîëíå ìîæåò áûòü òàêàÿ ñèòóàöèÿ, êîãäà Wì > Wp. Ìàòåìàòè÷åñêè óñëîâèå óäåðæàíèÿ ðåëÿòèâèñòñêèõ ÷àñòèö ìàãíèòíûì ïîëåì çàïèøåòñÿ òàê:

 H2- We- W ì= 8 >= Wp = k .
(16.12)

Ìîæíî ïîêàçàòü, ÷òî åñëè Wì < Wp, òî ïîëíàÿ ýíåðãèÿ ðåëÿòèâèñòñêèõ ÷àñòèö âìåñòå ñ ýíåðãèåé ìàãíèòíîãî ïîëÿ äîñòèãàåò ìèíèìóìà. Ïîýòîìó ïðè ðàñ÷åòàõ, êàê ïðàâèëî, ïðèìåíÿþò äîïîëíèòåëüíîå óñëîâèå (16.12) è, òàêèì îáðàçîì, íàõîäÿò íèæíþþ ãðàíèöó ýíåðãèé ðåëÿòèâèñòñêèõ ÷àñòèö è ïîëÿ â èñòî÷íèêå. Ïîõîæå íà òî, ÷òî äëÿ áîëüøèíñòâà ðàäèîèñòî÷íèêîâ âûïîëíÿåòñÿ óñëîâèå H2/8 = Wp.


pict
pict

Ðèñ. 16.10: Ðàäèîèçîáðàæåíèå äâóõ îñòàòêîâ ñâåðõíîâûõ.

Ðàñïðåäåëåíèå èíòåíñèâíîñòè ó ïðîòÿæåííûõ ðàäèîèñòî÷íèêîâ — îñòàòêîâ âñïûøåê ñâåðõíîâûõ, äîâîëüíî ñëîæíî. Íà ðèñ. 16.9 ïðèâåäåíî «ðàäèîèçîáðàæåíèå» òóìàííîñòè Êàññèîïåÿ À, ïîëó÷åííîå ñ ïîìîùüþ ðàäèîèíòåðôåðîìåòðà ñ õîðîøåé ðàçðåøàþùåé ñïîñîáíîñòüþ. Õîòÿ ñòðóêòóðà ðàäèîèçîáðàæåíèÿ, ïðèâåäåííàÿ íà ðèñ. 16.9, äîâîëüíî ñëîæíà è èçîáèëóåò áîëüøèì êîëè÷åñòâîì äåòàëåé (òàì âèäíî ïî êðàéíåé ìåðå 10 ìàëåíüêèõ êîíäåíñàöèé), â öåëîì îíà èìååò ÿâíî âûðàæåííûé «îáîëî÷å÷íûé» õàðàêòåð. Ðàäèîèçëó÷åíèå ñîñðåäîòî÷åíî íà ïåðèôåðèè íåêîòîðîãî ñôåðîèäàëüíîãî îáúåìà, ïðè÷åì òîëùèíà ðàäèîèçëó÷àþùåãî ñëîÿ ñîñòàâëÿåò íåñêîëüêî äåñÿòûõ åãî ðàäèóñà. Ïîñëåäíèé ëåãêî îöåíèòü èç èçìåðåííîãî óãëîâîãî ðàäèóñà (îêîëî 222,5) è ðàññòîÿíèÿ äî Êàññèîïåè À, êîòîðîå, êàê ìû âèäåëè, ñîñòàâëÿåò îêîëî 3000 ïñ. Îêàçûâàåòñÿ, ÷òî ðàäèóñ ñôåðîèäàëüíîãî îáúåìà, çàïîëíåííîãî ïî ïåðèôåðèè ðåëÿòèâèñòñêèìè ÷àñòèöàìè, íåìíîãî ïðåâîñõîäèò 2 ïñ. Íà ðèñ. 16.10 ïðèâåäåíû áîëåå ãðóáûå ðàäèîèçîáðàæåíèÿ «ñòàðûõ» îñòàòêîâ ñâåðõíîâûõ, ïîëó÷åííûå ñ ìåíüøåé ðàçðåøàþùåé ñïîñîáíîñòüþ. È â ýòîì ñëó÷àå îò÷åòëèâî âèäíà îáîëî÷å÷íàÿ ñòðóêòóðà ðàäèîèñòî÷íèêîâ. Ñëåäóåò, îäíàêî, ïîä÷åðêíóòü, ÷òî âñå ýòè îáîëî÷êè èìåþò âåñüìà íåïðàâèëüíóþ ñòðóêòóðó. Ëèíåéíûå ðàçìåðû îáîëî÷åê ìîæíî îïðåäåëèòü ïî èõ èçâåñòíûì óãëîâûì ðàçìåðàì, åñëè çíàòü ðàññòîÿíèÿ äî íèõ.  ñëó÷àå ñèñòåìû âîëîêíèñòûõ òóìàííîñòåé â Ëåáåäå (ñì. ðèñ. 16.2) ðàññòîÿíèå íàäåæíî îïðåäåëÿåòñÿ ïî èçìåðåííûì ëó÷åâûì ñêîðîñòÿì âîëîêîí è ñêîðîñòè èõ «ðàñïîëçàíèÿ» ïî íåáó, âûðàæåííîé â ñåêóíäàõ äóãè çà ãîä (ñì. § 15). Îòñþäà ñëåäóåò, ÷òî ðàäèóñ ýòîãî èñòî÷íèêà îêîëî 20 ïñ, ò. å. â äåñÿòü ðàç áîëüøå, ÷åì ðàäèóñ Êàññèîïåè À. Ó äðóãèõ èñòî÷íèêîâ, ðàäèîèçîáðàæåíèÿ êîòîðûõ ïðèâåäåíû íà ðèñ. 16.6, ðàäèóñû ïîëó÷àëèñü ïî ðàññòîÿíèÿì, íàéäåííûì ðàäèîàñòðîíîìè÷åñêèì ìåòîäîì, î êîòîðîì ðå÷ü áóäåò èäòè íèæå. Äëÿ áîëüøèíñòâà òàêèõ èñòî÷íèêîâ ðàäèóñû áëèçêè ê 10 ïñ.

Òåïåðü â íàøåì ðàñïîðÿæåíèè èìåþòñÿ âñå íåîáõîäèìûå äàííûå, ÷òîáû îïðåäåëèòü ýíåðãèþ ðåëÿòèâèñòñêèõ ÷àñòèö â îñòàòêàõ âñïûøåê ñâåðõíîâûõ è âåëè÷èíó èìåþùåãîñÿ òàì ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Íåîáõîäèìàÿ äëÿ ðàñ÷åòîâ èíòåíñèâíîñòü ðàäèîèçëó÷åíèÿ ìîæåò áûòü ïîëó÷åíà èç èçìåðåííîãî çíà÷åíèÿ ïîòîêà è óãëîâûõ ðàçìåðîâ. Åñëè â ïðåäåëàõ äàííûõ óãëîâûõ ðàçìåðîâ èíòåíñèâíîñòü (ò. å. ÿðêîñòü) îñòàåòñÿ ïîñòîÿííîé, òî ïðèáëèæåííî áóäåì èìåòü

I = F /©,
(16.13)

ãäå © — òåëåñíûé óãîë, ïîä êîòîðûì âèäíà äàííàÿ äåòàëü èñòî÷íèêà, F — ïîòîê îò ýòîé äåòàëè. Çíàÿ F äëÿ âñåõ äåòàëåé, ìîæíî íàéòè I äëÿ êàæäîé èç íèõ, à ïîòîì, ïîñëå ñóììèðîâàíèÿ,— ïîëíóþ ýíåðãèþ ðåëÿòèâèñòñêèõ ÷àñòèö â èñòî÷íèêå. Îäíîâðåìåííî ïîëó÷àåòñÿ ðàñïðåäåëåíèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ â åãî ïðåäåëàõ. Äëÿ ãðóáûõ ðàñ÷åòîâ ìîæíî äàæå ñîâñåì íå îáðàùàòü âíèìàíèå íà ñòðóêòóðó èçîáðàæåíèÿ èñòî÷íèêà, ñ÷èòàÿ åãî îáúåêòîì ïîñòîÿííîé èíòåíñèâíîñòè, êîòîðóþ â ýòîì ñëó÷àå ìîæíî îïðåäåëèòü òàêæå ïî ôîðìóëå (16.13).  ýòîì ñëó÷àå F îçíà÷àåò èçìåðåííûé ïîòîê îò âñåãî èñòî÷íèêà, à © — òåëåñíûé óãîë, ïîä êîòîðûì îí âèäåí.

 ñëó÷àå Êàññèîïåè À ïðè k = 1 âû÷èñëåíèÿ äàþò çíà÷åíèå We = 2 Å 1048 ýðã. Ýòîé æå âåëè÷èíå ðàâíà, ïî óñëîâèþ, ýíåðãèÿ WH ìàãíèòíîãî ïîëÿ â èñòî÷íèêå, îòêóäà H = 2,5 Å 10-4 ýðñòåä. Åñëè æå, â îêðåñòíîñòÿõ Çåìëè èëè â èñòî÷íèêå Ïàðóñà X, ðåëÿòèâèñòñêèå ýëåêòðîíû ñîñòàâëÿþò òîëüêî îäèí ïðîöåíò îò ïîëíîé ýíåðãèè ðåëÿòèâèñòñêèõ ÷àñòèö, ò. å. k = 0,01, òî çíà÷åíèå Wp óâåëè÷èâàåòñÿ, ñîãëàñíî ðàñ÷åòàì, â ñåìü ðàç, â òî âðåìÿ êàê íàïðÿæåííîñòü ìàãíèòíîãî ïîëÿ âûðàñòåò â 2,7 ðàçà. Ñëåäîâàòåëüíî, â ýòîì ñëó÷àå Wp < 1049 ýðã, à H < 7 Å 10-4 Ý. Îáðàòèì âíèìàíèå íà îãðîìíóþ âåëè÷èíó ýíåðãèè ðåëÿòèâèñòñêèõ ÷àñòèö, çàêëþ÷åííûõ â îáëàñòè îñòàòêîâ âñïûøêè ñâåðõíîâîé. Îíà ïî÷òè ðàâíà âñåé ýíåðãèè, êîòîðàÿ áûëà èçëó÷åíà çà âðåìÿ âñïûøêè çâåçäû. Çíà÷åíèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ â îáîëî÷êå ñâåðõíîâîé òàêæå äîâîëüíî âåëèêî: îíî â ñîòíþ ðàç ïðåâûøàåò âåëè÷èíó ìåæçâåçäíîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ.

Àíàëîãè÷íûå âû÷èñëåíèÿ, âûïîëíåííûå äëÿ äðóãèõ, áîëåå «ñòàðûõ» îñòàòêîâ âñïûøåê ñâåðõíîâûõ, äàþò ñõîäíûå çíà÷åíèÿ Wp < 1048 ýðã è çàìåòíî ìåíüøèå çíà÷åíèÿ íàïðÿæåííîñòè ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Òàê, ó èñòî÷íèêà, ñâÿçàííîãî ñ âîëîêíèñòûìè òóìàííîñòÿìè â Ëåáåäå, ïðè k = 1 We = Wp = 2,5 Å 1048 ýðã, H < 2 Å 10-5 Ý, à ïðè k = 0,01 We = 1,7 Å 1049 ýðã, H = 5 Å 10-5 Ý. Èòàê, ðåëÿòèâèñòñêèå ÷àñòèöû è ìàãíèòíûå ïîëÿ ÿâëÿþòñÿ âåñüìà ñóùåñòâåííûì àòðèáóòîì îñòàòêîâ âñïûøåê ñâåðõíîâûõ, âî ìíîãèõ îòíîøåíèÿõ îïðåäåëÿþùèì ýâîëþöèþ ýòèõ îáúåêòîâ. Ýòî, â ÷àñòíîñòè, ñâÿçàíî ñ áîëüøîé ðîëüþ, êîòîðóþ èãðàåò â äèíàìèêå îñòàòêîâ äàâëåíèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ è ðåëÿòèâèñòñêèõ ÷àñòèö. Âçàèìîäåéñòâèå ïîñëåäíèõ ñ ïëàçìîé, ïðèñóòñòâóþùåé â îñòàòêàõ âñïûøåê, îñóùåñòâëÿåòñÿ ÷åðåç ìàãíèòíîå ïîëå: ðåëÿòèâèñòñêèå ÷àñòèöû îêàçûâàþò äàâëåíèå íà ñèëîâûå ëèíèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ, à ïîñëåäíåå óïðàâëÿåò äâèæåíèåì ïëàçìû.

Ìû âèäèì, ÷òî ôèçè÷åñêèå óñëîâèÿ â îáîëî÷êàõ — îñòàòêàõ âñïûøåê ñâåðõíîâûõ îïðåäåëÿþòñÿ ñëîæíûì ïåðåïëåòåíèåì âçàèìîäåéñòâèé êîñìè÷åñêèõ ëó÷åé, ìàãíèòíûõ ïîëåé, î÷åíü ãîðÿ÷åé ïëàçìû, îáðàçóþùåéñÿ çà ôðîíòîì óäàðíîé âîëíû, è ïîãðóæåííûõ â ýòó ïëàçìó ïëîòíûõ, ñðàâíèòåëüíî õîëîäíûõ ãàçîâûõ âîëîêîí. Òàêèì îáðàçîì, ñèíõðîòðîííàÿ òåîðèÿ ïîëíîñòüþ îáúÿñíèëà âñå îñîáåííîñòè ðàäèîèçëó÷åíèÿ îñòàòêîâ ñâåðõíîâûõ.  ÷àñòíîñòè, ñòàëà ïîíÿòíîé íàáëþäàåìàÿ ëèíåéíàÿ ïîëÿðèçàöèÿ ðàäèîèçëó÷åíèÿ îò Êàññèîïåè À, âîëîêíèñòûõ òóìàííîñòåé â Ëåáåäå è ðîäñòâåííûõ îáúåêòîâ — îñòàòêîâ âñïûøåê ñâåðõíîâûõ. Ýòà ïîëÿðèçàöèÿ äîñòèãàåò çíà÷èòåëüíîé âåëè÷èíû, äîõîäÿ â îòäåëüíûõ äåòàëÿõ äî äåñÿòêà ïðîöåíòîâ. Çàìåòèì, ÷òî òåïëîâîå ðàäèîèçëó÷åíèå â óñëîâèÿõ ñðàâíèòåëüíî ñëàáûõ ìàãíèòíûõ ïîëåé íå ìîæåò áûòü ñêîëüêî-íèáóäü çàìåòíî ïîëÿðèçîâàíî. Ìåæäó òåì ñèíõðîòðîííîå èçëó÷åíèå, êàê ìîæíî ïîíÿòü, ïî÷òè âñåãäà äîëæíî áûòü ïîëÿðèçîâàíî, òàê êàê â èçëó÷àþùåì îáúåêòå âñåãäà èìååòñÿ ôèçè÷åñêè âûäåëåííîå ïðåèìóùåñòâåííîå íàïðàâëåíèå, ñâÿçàííîå ñ ìàãíèòíûì ïîëåì! Òîëüêî â òåõ ñëó÷àÿõ, êîãäà ìàãíèòíûå ïîëÿ â èñòî÷íèêå ðàñïðåäåëåíû õàîòè÷íî, ïðè÷åì ìàñøòàá îäíîðîäíîñòåé ïîëÿ íàìíîãî ìåíüøå ðàçìåðîâ èñòî÷íèêà, ïîòîê ñèíõðîòðîííîãî èçëó÷åíèÿ îò ïîñëåäíåãî ïî÷òè íå áóäåò ïîëÿðèçîâàí. Îáúÿñíåíèå ïîëÿðèçàöèè èñòî÷íèêîâ êîñìè÷åñêîãî ðàäèîèçëó÷åíèÿ åñòü áîëüøîå äîñòèæåíèå ñèíõðîòðîííîé òåîðèè.

Îäíàêî ëþáàÿ òåîðèÿ òîëüêî òîãäà ìîæåò áûòü ïðèçíàíà ïðàâèëüíîé, êîãäà èñõîäÿ èç íåå ìîæíî ïðåäñêàçàòü ñîâåðøåííî íîâîå ÿâëåíèå, êîòîðîå ïîñëå ýòîãî íàáëþäàåòñÿ.  èñòîðèè àñòðîôèçèêè è ðàäèîàñòðîíîìèè áîëüøóþ ðîëü ñûãðàëî ïðåäñêàçàíèå ïîëÿðèçàöèè îïòè÷åñêîãî èçëó÷åíèÿ Êðàáîâèäíîé òóìàííîñòè, êîòîðîå áëåñòÿùå ïîäòâåðäèëîñü íàáëþäåíèÿìè. Ýòî ïðåäñêàçàíèå áûëî ñäåëàíî íà îñíîâå èñòîëêîâàíèÿ äàâíî èçâåñòíîãî îïòè÷åñêîãî èçëó÷åíèÿ ýòîé òóìàííîñòè êàê ñèíõðîòðîííîãî, î ÷åì ïîäðîáíî ðå÷ü áóäåò èäòè â ñëåäóþùåì ïàðàãðàôå. Ñåé÷àñ ìû ðàññìîòðèì äðóãîå ñëåäñòâèå ñèíõðîòðîííîé òåîðèè, ïîçâîëÿþùåå ñäåëàòü âàæíîå ïðåäñêàçàíèå, êîòîðîå áûëî ïîäòâåðæäåíî íà îïûòå.

Îñòàòêè âñïûøåê ñâåðõíîâûõ ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé íåîãðàíè÷åííî ðàñøèðÿþùèåñÿ îáúåêòû, â êîíöå êîíöîâ ðàññåèâàþùèåñÿ â ìåæçâåçäíîé ñðåäå. Òóìàííîñòü Êàññèîïåÿ À, êîòîðàÿ äîñòàòî÷íî ïîäðîáíî îïèñûâàëàñü âûøå, ÿâëÿåòñÿ ìîëîäûì îáúåêòîì. Îáëàêà ãàçà, âûáðîøåííûå ïðè âñïûøêå ñâåðõíîâîé, òîëüêî åäâà íà÷èíàþò òîðìîçèòüñÿ ìåæçâåçäíîé ñðåäîé. Îíè ïî÷òè ïîëíîñòüþ ñîõðàíèëè ñâîþ ïåðâîíà÷àëüíóþ ñêîðîñòü, ïðèîáðåòåííóþ, âî âðåìÿ âçðûâà. Íàîáîðîò, òàêèå îáúåêòû, êàê âîëîêíèñòûå òóìàííîñòè â ñîçâåçäèè Ëåáåäÿ, IÑ 443 è àíàëîãè÷íûå èì, ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé äîñòàòî÷íî ñòàðûå îñòàòêè âñïûøåê ñâåðõíîâûõ. Èõ ëèíåéíûå ðàçìåðû â 5—10 ðàç ïðåâûøàþò ëèíåéíûå ðàçìåðû Êàññèîïåè À. Ñêîðîñòü èõ ðàñøèðåíèÿ ñèëüíî óïàëà. Íàêîíåö, è ýòî, ïîæàëóé, ñàìîå èíòåðåñíîå — ìîùíîñòü èõ ðàäèîèçëó÷åíèÿ çíà÷èòåëüíî ìåíüøå, ÷åì ìîùíîñòü ðàäèîèçëó÷åíèÿ Êàññèîïåè À. Ìîùíîñòü èñòî÷íèêà ïðîïîðöèîíàëüíà ïðîèçâåäåíèþ êâàäðàòà ðàññòîÿíèÿ äî íåãî íà âåëè÷èíó ïîòîêà. Òàê êàê ðàññòîÿíèå äî âîëîêíèñòûõ òóìàííîñòåé â Ëåáåäå ïî÷òè â ÷åòûðå ðàçà ìåíüøå, ÷åì äî Êàññèîïåè À, à ïîòîê ðàäèîèçëó÷åíèÿ ïî÷òè â ñòî ðàç ìåíüøå, òî ìîùíîñòü ðàäèîèçëó÷åíèÿ Êàññèîïåè À îêàçûâàåòñÿ â ïîëòîðû òûñÿ÷è ðàç áîëüøå, ÷åì ó òàêîãî «ñòàðîãî» îáúåêòà, êàê âîëîêíèñòûå òóìàííîñòè â Ëåáåäå! Òàêèì îáðàçîì, ìû ïðèõîäèì ê ÷èñòî ýìïèðè÷åñêîìó âûâîäó, ÷òî ïî ìåðå ðàñøèðåíèÿ îñòàòêà âñïûøêè ñâåðõíîâîé ìîùíîñòü åãî ðàäèîèçëó÷åíèÿ ñèëüíî óìåíüøàåòñÿ. Åùå â áîëüøåé ñòåïåíè óìåíüøàåòñÿ ïîâåðõíîñòíàÿ ÿðêîñòü «ñòàðûõ» îñòàòêîâ. Íàïðèìåð, ïîâåðõíîñòíàÿ ÿðêîñòü ðàäèîèñòî÷íèêà, ñâÿçàííîãî ñ âîëîêíèñòûìè òóìàííîñòÿìè, â ñîòíþ òûñÿ÷ ðàç ìåíüøå, ÷åì Êàññèîïåè À.

Ìåæäó òåì êîëè÷åñòâî ðåëÿòèâèñòñêèõ ýëåêòðîíîâ, îòâåòñòâåííûõ çà ñèíõðîòðîííîå èçëó÷åíèå ýòèõ îáúåêòîâ, ïðàêòè÷åñêè íå óìåíüøàåòñÿ â òå÷åíèå èõ ýâîëþöèè. Âåäü ðåëÿòèâèñòñêèå ÷àñòèöû êàê áû «çàïåðòû» â ñäåðæèâàþùåì èõ çàïóòàííîì ìàãíèòíîì ïîëå, íàêðåïêî ïðèâÿçàííîì ê ðàñøèðÿþùèìñÿ ãàçîâûì âîëîêíàì. Ïî êàêîé æå ïðè÷èíå ïðîèñõîäèò ñòîëü ðàçèòåëüíîå óìåíüøåíèå ìîùíîñòè è èíòåíñèâíîñòè ðàäèîèçëó÷åíèÿ îñòàòêîâ âñïûøåê ñâåðõíîâûõ ïî ìåðå èõ ýâîëþöèè?

Ýòîò âîïðîñ èññëåäîâàëñÿ àâòîðîì íàñòîÿùåé êíèãè â 1960 ã. Îêàçûâàåòñÿ, ÷òî ïî ìåðå ðàñøèðåíèÿ ðàäèîòóìàííîñòè äîëæíà óìåíüøàòüñÿ íàïðÿæåííîñòü ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Ìîæíî îæèäàòü, ÷òî â ïðîöåññå ðàñøèðåíèÿ ñîõðàíÿåòñÿ çíà÷åíèå ìàãíèòíîãî ïîòîêà, ò. å. ïðîèçâåäåíèå êâàäðàòà ðàäèóñà ðàäèîòóìàííîñòè íà ñðåäíþþ âåëè÷èíó ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Åñëè ýòî òàê, òî ìàãíèòíîå ïîëå òàêîãî îáúåêòà ïî ìåðå åãî ðàñøèðåíèÿ äîëæíî ìåíÿòüñÿ â ïåðâîì ïðèáëèæåíèè êàê R-2, ãäå R — ðàäèóñ ðàäèîòóìàííîñòè. Åñòü åùå äâå ïðè÷èíû, âåäóùèå ê óìåíüøåíèþ ìîùíîñòè ðàäèîèçëó÷åíèÿ. Ïåðâàÿ ñîñòîèò â òîì, ÷òî â ïðîöåññå ðàñøèðåíèÿ îáëàñòè, â êîòîðîé çàêëþ÷åíû ðåëÿòèâèñòñêèå ýëåêòðîíû, êàæäûé èç íèõ óìåíüøàåò ñâîþ ýíåðãèþ îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíî ðàäèóñó îáëàñòè. Ýòî ÿâëåíèå âïîëíå àíàëîãè÷íî îõëàæäåíèþ ãàçà ïðè åãî ðàñøèðåíèè. Êðîìå òîãî, áóäåò íåïðåðûâíî óìåíüøàòüñÿ óãîë ìåæäó íàïðàâëåíèåì äâèæåíèÿ ðåëÿòèâèñòñêèõ ýëåêòðîíîâ è ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Òàê êàê äëÿ ñèíõðîòðîííîãî èçëó÷åíèÿ èìååò çíà÷åíèå òîëüêî ñîñòàâëÿþùàÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ, ïåðïåíäèêóëÿðíàÿ ê íàïðàâëåíèþ äâèæåíèÿ ýëåêòðîíà2 (íàïðèìåð, åñëè ðåëÿòèâèñòñêèé ýëåêòðîí áóäåò äâèãàòüñÿ ñòðîãî âäîëü ïîëÿ, îí íè÷åãî èçëó÷àòü íå áóäåò), òî ýòî ÿâëåíèå ðàâíîñèëüíî äîïîëíèòåëüíîìó óìåíüøåíèþ ìàãíèòíîãî ïîëÿ, ÷òî òàêæå ïðèâåäåò ê óìåíüøåíèþ ìîùíîñòè ñèíõðîòðîííîãî èçëó÷åíèÿ îñòàòêîâ âñïûøåê ñâåðõíîâûõ.

Òàêèì îáðàçîì, åñòü íåñêîëüêî äîñòàòî÷íî ñåðüåçíûõ ïðè÷èí äëÿ íåïðåðûâíîãî óìåíüøåíèÿ ìîùíîñòè ñèíõðîòðîííîãî èçëó÷åíèÿ ðàäèîòóìàííîñòåé ïî ìåðå èõ ðàñøèðåíèÿ. Ó÷åò âñåõ ýòèõ ïðè÷èí ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü ñëåäóþùóþ ïðîñòóþ ôîðìóëó äëÿ çàâèñèìîñòè ìîùíîñòè ýâîëþöèîíèðóþùåãî èñòî÷íèêà ñèíõðîòðîííîãî èçëó÷åíèÿ îò ðàäèóñà ðàäèîòóìàííîñòè íà àäèàáàòè÷åñêîé ôàçå ðàñøèðåíèÿ ïîñëåäíåé:

 -2(2 +1) L  R ,
(16.14)

ãäå, êàê è ðàíüøå, îçíà÷àåò ñïåêòðàëüíûé èíäåêñ èñòî÷íèêà. Ñðåäíÿÿ ïîâåðõíîñòíàÿ ÿðêîñòü ðàñøèðÿþùåãîñÿ ðàäèîèñòî÷íèêà äîëæíà óáûâàòü ïî áîëåå «êðóòîìó» çàêîíó:

I  R -2(2 +2).
(16.15)

Ýòà ôîðìóëà â ïåðâîì ïðèáëèæåíèè âïîëíå óäîâëåòâîðèòåëüíî îïèñûâàåò óìåíüøåíèå ïîòîêà è ÿðêîñòè ðàäèîèçëó÷åíèÿ îò ðàñøèðÿþùèõñÿ îñòàòêîâ âñïûøåê ñâåðõíîâûõ. Èç íåå, íàïðèìåð, ñëåäóåò, ÷òî êîãäà â ïðîöåññå ðàñøèðåíèÿ ëèíåéíûå ðàçìåðû Êàññèîïåè À ñòàíóò ðàâíû ñîâðåìåííûì ðàçìåðàì ñèñòåìû âîëîêíèñòûõ òóìàííîñòåé â Ëåáåäå, ìîùíîñòü åå ñèíõðîòðîííîãî èçëó÷åíèÿ óïàäåò âî ìíîãî òûñÿ÷ ðàç. Íàîáîðîò, êîãäà îñòàòêè ñâåðõíîâîé, ñâÿçàííûå ñ òîíêîâîëîêíèñòûìè òóìàííîñòÿìè â Ëåáåäå, èìåëè ðàçìåðû ñîâðåìåííîé Êàññèîïåè À, òî ïðèíèìàÿ âî âíèìàíèå, ÷òî äëÿ ýòîãî èñòî÷íèêà = 0,47, ìîùíîñòü åãî ðàäèîèçëó÷åíèÿ äîëæíà áûëà áûòü â íåñêîëüêî ðàç áîëüøå, ÷åì ó ñîâðåìåííîé Êàññèîïåè À.

Òàêèì îáðàçîì, òåîðèÿ ïðåäñêàçûâàåò, ÷òî ïîòîêè ðàäèîèçëó÷åíèÿ îò îñòàòêîâ âñïûøåê ñâåðõíîâûõ äîëæíû íåïðåðûâíî óáûâàòü. Äîïóñòèì òåïåðü, ÷òî ðàñøèðåíèå èñòî÷íèêà ïðîèñõîäèò ñ ïîñòîÿííîé ñêîðîñòüþ, ÷òî ñïðàâåäëèâî äëÿ ìîëîäûõ, åùå íå çàòîðìîçèâøèõñÿ èñòî÷íèêîâ, ê ÷èñëó êîòîðûõ ïðèíàäëåæèò Êàññèîïåÿ À.  òàêîì ñëó÷àå ðàäèóñ èñòî÷íèêà ïðîïîðöèîíàëåí åãî âîçðàñòó è ìû ìîæåì ïåðåïèñàòü ôîðìóëó (16.14) â âèäå

 - 2(2 +1) E  t ,
(16.16)

òàê êàê ïîòîê F ïðîïîðöèîíàëåí ìîùíîñòè L, à ðàññòîÿíèå r äî èñòî÷íèêà çà âðåìÿ åãî ýâîëþöèè íå ìåíÿåòñÿ.

Îáîçíà÷èì ãîäè÷íîå óìåíüøåíèå ïîòîêà îò òàêîãî èñòî÷íèêà ÷åðåç ”F. Òîãäà íå ïðåäñòàâëÿåò òðóäà ïîëó÷èòü âûðàæåíèå äëÿ îòíîñèòåëüíîãî óìåíüøåíèÿ ïîòîêà çà ãîä:

”F--- 2(2--+-1)- F = - T ,
(16.17)

ãäå T — âîçðàñò èñòî÷íèêà, âûðàæåííûé â ãîäàõ. Äëÿ Êàññèîïåè À = 0,8, à T < 300 ëåò, îòêóäà ”F/F H 1,7% â ãîä, ò. å. îæèäàåìîå «âåêîâîå» óìåíüøåíèå ïîòîêà îò Êàññèîïåè À äîëæíî íåñêîëüêî ïðåâûøàòü 1,5% â ãîä! Ýòî î÷åíü áîëüøàÿ, à ãëàâíîå — âïîëíå èçìåðèìàÿ âåëè÷èíà. Òàêèì îáðàçîì, ïîñëåäîâàòåëüíîå ïðèìåíåíèå òåîðèè ñèíõðîòðîííîãî èçëó÷åíèÿ ê Êàññèîïåå À ïîçâîëèëî ïðåäñêàçàòü, ÷òî ýòîò ñàìûé ÿðêèé ðàäèîèñòî÷íèê íà íåáå äîëæåí êàê áû «òàÿòü» íà ãëàçàõ! Ñðàçó æå ïîñëå îïóáëèêîâàíèÿ ýòîãî ïðåäñêàçàíèÿ â 1960 ã. àíãëèéñêèå ðàäèîàñòðîíîìû ïîâòîðèëè íàáëþäåíèå Êàññèîïåè À íà òîì æå ñòàðîì òåëåñêîïå, íà êîòîðîì áûë â 1948 ã. îáíàðóæåí ýòîò çàìå÷àòåëüíûé èñòî÷íèê. Èñïîëüçîâàíèå äëÿ ðàçíîâðåìåííûõ íàáëþäåíèé îäíîãî è òîãî æå èíñòðóìåíòà è òîæäåñòâåííîé ìåòîäèêè çíà÷èòåëüíî óìåíüøàåò íåèçáåæíûå îøèáêè èçìåðåíèÿ. Ðåçóëüòàòû ýòèõ íàáëþäåíèé íåâîëüíî ïîðàçèëè âîîáðàæåíèå: çà âðåìÿ ñ 1948 ïî 1960 ã. ïîòîê îò ýòîãî ÿð÷àéøåãî èñòî÷íèêà óìåíüøèëñÿ ïî÷òè íà 15%! Ãîäè÷íîå èçìåíåíèå ïîòîêà îêàçàëîñü ðàâíûì 1,1 ± 0,14%.  ïîñëåäóþùèå ãîäû òàêèå èçìåðåíèÿ íåîäíîêðàòíî ïîâòîðÿëèñü. Ðàçíûå àâòîðû äàþò çíà÷åíèå ”F/F îò 1,1 äî 1,7% â ãîä. Ñêîðåå âñåãî, ýòà âåëè÷èíà áëèçêà ê 1,2% â ãîä, ÷òî íà 30% ìåíüøå òåîðåòè÷åñêîãî çíà÷åíèÿ, ïîëó÷åííîãî èç ôîðìóëû (16.17). Ñëåäóåò, îäíàêî, èìåòü â âèäó, ÷òî ýòà ôîðìóëà ïîëó÷åíà ïðè óïðîùàþùåì ïðåäïîëîæåíèè, ÷òî R  t, ò. å. òóìàííîñòü ñîâåðøåííî íå òîðìîçèòñÿ. Ìåæäó òåì èìåþòñÿ îïðåäåëåííûå íàáëþäàòåëüíûå äîêàçàòåëüñòâà, ÷òî òîðìîæåíèå âîëîêîí Êàññèîïåè À ìåæçâåçäíîé ñðåäîé óæå íà÷àëîñü. Òàê, íàïðèìåð, ïîëîæèòåëüíûå ëó÷åâûå ñêîðîñòè âîëîêîí ýòîé òóìàííîñòè ñèñòåìàòè÷åñêè áîëüøå îòðèöàòåëüíûõ, ÷òî îçíà÷àåò, ÷òî îáðàùåííàÿ ê íàì ÷àñòü îáîëî÷êè óæå íà÷àëà òîðìîçèòüñÿ. Ó÷åò ýòîãî îáñòîÿòåëüñòâà óìåíüøàåò âåëè÷èíó ”F/F äî íàáëþäàåìîãî çíà÷åíèÿ 1,2% â ãîä. ×åðåç 30 ëåò ïîòîê ðàäèîèçëó÷åíèÿ îò Êàññèîïåè À óìåíüøèòñÿ ïî÷òè â 1,5 ðàçà, à â ñåðåäèíå ïðîøëîãî âåêà îí ïðåâîñõîäèë ñîâðåìåííîå çíà÷åíèå ïî÷òè â 10 ðàç! Æàëêî, ïðàâäà, ÷òî òîãäà íå áûëî ðàäèîàñòðîíîìèè...

Îáíàðóæåíèå ïðåäñêàçàííîãî òåîðèåé áûñòðîãî óìåíüøåíèÿ ïîòîêà ðàäèîèçëó÷åíèÿ îò Êàññèîïåè À åñòü ïðÿìîå äîêàçàòåëüñòâî ïðàâèëüíîñòè ñèíõðîòðîííîé òåîðèè è âñåõ åå âûâîäîâ. Ó äðóãèõ, áîëåå «ñòàðûõ» ðàäèîèñòî÷íèêîâ — îñòàòêîâ âñïûøåê ñâåðõíîâûõ — âåêîâîå óìåíüøåíèå ïîòîêà îáíàðóæèòü ïîêà íåëüçÿ: ñëèøêîì ìåäëåííî ìåíÿåòñÿ èõ ðàäèóñ.


pict

Ðèñ. 16.11: Çàâèñèìîñòü ïîâåðõíîñòíîé ÿðêîñòè îñòàòêîâ ñâåðõíîâûõ îò ðàäèóñà.

Íåñêîëüêî ëåò íàçàä àìåðèêàíñêèå ðàäèîàñòðîíîìû ïîäòâåðäèëè íàáëþäåíèÿ ãîðüêîâñêèõ ðàäèîàñòðîíîìîâ Ñòàíêåâè÷à è Öåéòëèíà, óñòàíîâèâøèõ, ÷òî ïî ìåðå ðàñøèðåíèÿ Êàññèîïåè À ìåíÿåòñÿ íå òîëüêî åå ïîòîê, íî è ñïåêòð. Ïîñëåäíèé ñòàíîâèòñÿ âñå áîëåå «ïëîñêèì». Ïðè òàêîì èçìåíåíèè çà âðåìÿ < 1000 ëåò ñïåêòðàëüíûé èíäåêñ Êàññèîïåè À óìåíüøèòñÿ ïî÷òè âäâîå è ñòàíåò áëèçêèì ê ñïåêòðàëüíîìó èíäåêñó «ñòàðûõ» îñòàòêîâ. Ïðè÷èíà ýòîãî èíòåðåñíîãî ÿâëåíèÿ ïîêà íåÿñíà. Ñêîðåå âñåãî îíà ñâÿçàíà ñ ìîëîäîñòüþ èñòî÷íèêà Êàññèîïåÿ À, âñëåäñòâèå ÷åãî â íåì åùå ïðîäîëæàåòñÿ ïðîöåññ óñêîðåíèÿ ðåëÿòèâèñòñêèõ ÷àñòèö (ñì. íèæå). Íà ðèñ. 16.11 ïðèâåäåíà çàâèñèìîñòü ïîâåðõíîñòíûõ ÿðêîñòåé îñòàòêîâ îò èõ ðàäèóñîâ äëÿ âñåõ îáúåêòîâ ñ õîðîøî èçâåñòíûìè ðàññòîÿíèÿìè. Õîðîøî âèäíî, ÷òî ýòà çàâèñèìîñòü ìîæåò áûòü ïðåäñòàâëåíà ñòåïåííûì çàêîíîì, õîòÿ è áîëåå ïîëîãèì, ÷åì ïðè = 0,8. Ýìïèðè÷åñêè ïîëó÷åíà çàâèñèìîñòü

 -4 I  R .
(16.18)

Íàñ íå äîëæíî ñìóùàòü, ÷òî ýìïèðè÷åñêèé çàêîí óáûâàíèÿ ðàäèîñâåòèìîñòè ïî ìåðå ðîñòà ðàäèóñà áîëåå ïîëîãèé, ÷åì òåîðåòè÷åñêèé, îïèñûâàåìûé ôîðìóëîé (16.15). Âî-ïåðâûõ, íå âñå òóìàííîñòè íàõîäÿòñÿ íà àäèàáàòè÷åñêîé ñòàäèè ðàñøèðåíèÿ, âî-âòîðûõ, ñïåêòðàëüíûå èíäåêñû áîëüøèíñòâà òóìàííîñòåé ñðàâíèòåëüíî íåâåëèêè.

Ïîëó÷åííîé ýìïèðè÷åñêîé çàâèñèìîñòüþ (16.18) ìû âîñïîëüçóåìñÿ äëÿ òîãî, ÷òîáû ðàçâèòü íîâûé ìåòîä îïðåäåëåíèÿ ðàññòîÿíèé äî îñòàòêîâ âñïûøåê ñâåðõíîâûõ, êîòîðûå äðóãèìè ìåòîäàìè îïðåäåëèòü ëèáî íåâîçìîæíî, ëèáî âåñüìà çàòðóäíèòåëüíî. Ýòîò ìåòîä íîñèò ñòàòèñòè÷åñêèé õàðàêòåð è ïî èäåå âïîëíå àíàëîãè÷åí íàøåìó ìåòîäó îïðåäåëåíèÿ ðàññòîÿíèé äî ïëàíåòàðíûõ òóìàííîñòåé, êîòîðûé áûë ïðåäëîæåí â 1956 ã. è âñêîðå ñòàë îáùåïðèçíàííûì.  îáîèõ ñëó÷àÿõ ñâåòèìîñòü îáúåêòîâ äîâîëüíî áûñòðî óìåíüøàåòñÿ ñ ðîñòîì èõ ëèíåéíûõ ðàçìåðîâ ïî ìåðå ðàñøèðåíèÿ3. Ïîýòîìó ðàçíèöà â ðàçìåðàõ ðàçíûõ îáúåêòîâ îòíîñèòåëüíî íåâåëèêà è â ïåðâîì ïðèáëèæåíèè ðàññòîÿíèå áóäåò îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíî óãëîâûì ðàçìåðàì . Òàê æå, êàê è â ñëó÷àå ïëàíåòàðíûõ òóìàííîñòåé, ðàçëè÷èå â ëèíåéíûõ ðàçìåðàõ ðàäèîòóìàííîñòè ó÷èòûâàåòñÿ ìíîæèòåëåì, çàâèñÿùèì îò èçìåðåííîé èõ èíòåíñèâíîñòè (èëè ïîâåðõíîñòíîé ÿðêîñòè). Êðîìå òîãî, â îêîí÷àòåëüíóþ ôîðìóëó âîéäóò òàêèå õàðàêòåðèñòèêè âçðûâà ñâåðõíîâîé, êàê âûäåëèâøàÿñÿ ïîëíàÿ ýíåðãèÿ E è ïåðâîíà÷àëüíîå ìàãíèòíîå ïîëå H0 â îáîëî÷êå. Ýòè õàðàêòåðèñòèêè âïîëíå àíàëîãè÷íû ìàññå âûáðîøåííîé îáîëî÷êè ó ïëàíåòàðíûõ òóìàííîñòåé. Îêîí÷àòåëüíî ôîðìóëà äëÿ ðàññòîÿíèé äî ðàäèîòóìàííîñòåé èìååò âèä

 0,20 -0,15 -0,20 -1 r  E H0 I ,
(16.19)

ãäå ïîêàçàòåëü çàâèñèìîñòè L  R- ïðèíÿò ðàâíûì òðåì.  íàñòîÿùåå âðåìÿ ýòà ôîðìóëà (èëè åå âèäîèçìåíåíèÿ) ÿâëÿåòñÿ îñíîâíîé ïðè îïðåäåëåíèè ðàññòîÿíèé äî ðàäèîòóìàííîñòåé — îñòàòêîâ âñïûøåê ñâåðõíîâûõ, èçâåñòíîå ÷èñëî êîòîðûõ óæå ïåðåâàëèëî çà ñîòíþ.

Çíàÿ ðàññòîÿíèÿ äî îñòàòêîâ ñâåðõíîâûõ, ìîæíî îöåíèòü ïîëíîå êîëè÷åñòâî òàêèõ îáúåêòîâ â Ãàëàêòèêå. Ýòî êîëè÷åñòâî îêàçûâàåòñÿ ïîðÿäêà 500, ïðè÷åì ñâûøå 100 íåïîñðåäñòâåííî íàáëþäàþòñÿ è çàíåñåíû â êàòàëîãè. Òàê êàê ñðåäíèé âîçðàñò òàêèõ îñòàòêîâ áëèçîê ê 20 000 ãîäàì (ñì. íà÷àëî ýòîãî ïàðàãðàôà), òî îòñþäà ìîæíî îöåíèòü ñðåäíþþ ÷àñòîòó âñïûøåê ñâåðõíîâûõ â Ãàëàêòèêå: ïðèìåðíî îäíà âñïûøêà çà ñîðîê ëåò.

Èç âñåõ îñòàòêîâ ñâåðõíîâûõ âûäåëÿåòñÿ îäèí çàìå÷àòåëüíûé îáúåêò, ïðèðîäà êîòîðîãî, ïðàâäà, åùå îêîí÷àòåëüíî íå óñòàíîâëåíà. Ðå÷ü èäåò î çíàìåíèòîì ãàëàêòè÷åñêîì «øïóðå». Ýòî ñìåøíîé «ïåðåâîä» íà ðóññêèé ÿçûê àíãëèéñêîãî ñëîâà «spur», ÷òî ïîïðîñòó îçíà÷àåò ... «øïîðà».

Óæå ïåðâûå ðàäèîíàáëþäåíèÿ Ãàëàêòèêè, âûïîëíåííûå íà çàðå ðàäèîàñòðîíîìèè, âûÿâèëè â ðàñïðåäåëåíèè ðàäèîÿðêîñòè ïî íåáó îäíó î÷åíü êðóïíóþ äåòàëü. Èçâåñòíî, ÷òî èíòåíñèâíîñòü êîñìè÷åñêîãî ðàäèîèçëó÷åíèÿ èìååò çíà÷èòåëüíóþ êîíöåíòðàöèþ ê ãàëàêòè÷åñêîìó ýêâàòîðó è öåíòðó. Îäíàêî â 30° îò öåíòðà èç îáëàñòè ãàëàêòè÷åñêîãî ýêâàòîðà ïî÷òè ïåðïåíäèêóëÿðíî ê íåìó îòõîäèò äîâîëüíî ÿðêàÿ, ñðàâíèòåëüíî óçêàÿ ïîëîñà ðàäèîèçëó÷åíèÿ, êîòîðàÿ òÿíåòñÿ íà îãðîìíîå ðàññòîÿíèå ïî÷òè äî ñåâåðíîãî ãàëàêòè÷åñêîãî ïîëþñà è, îïèñàâ ãèãàíòñêóþ ïåòëþ, âîçâðàùàåòñÿ îáðàòíî ê ãàëàêòè÷åñêîìó ýêâàòîðó.  öåëîì «øïóð» ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé íà íåáåñíîé ñôåðå ìàëûé êðóã äèàìåòðîì îêîëî 110°. Ñïåêòð «øïóðà» óêàçûâàåò íà òî, ÷òî åãî èçëó÷åíèå èìååò ñèíõðîòðîííóþ ïðèðîäó. Íèêàêèõ ïðîòÿæåííûõ, äàæå î÷åíü ñëàáûõ îïòè÷åñêèõ îáúåêòîâ â îáëàñòè «øïóðà» íå îáíàðóæåíî.

 ðàçíîå âðåìÿ ïðåäëàãàëîñü íåñêîëüêî ãèïîòåç, â êîòîðûõ ñîäåðæàëèñü ïîïûòêè îáúÿñíåíèÿ ïðèðîäû ýòîé âåñüìà çíà÷èòåëüíîé äåòàëè ðàäèîèçëó÷åíèÿ Ãàëàêòèêè. Íàèáîëåå èíòðèãóþùåé ÿâëÿåòñÿ ãèïîòåçà, ñîãëàñíî êîòîðîé «øïóð» — ýòî íå ÷òî èíîå, êàê îñòàòîê âñïûøêè ñâåðõíîâîé, èìåâøåé ìåñòî íåñêîëüêî äåñÿòêîâ òûñÿ÷ ëåò íàçàä. Òàê êàê ïîâåðõíîñòíàÿ ÿðêîñòü ðàäèîèçëó÷åíèÿ «øïóðà» ïðèìåðíî òàêàÿ æå, êàê .ó ðàäèîòóìàííîñòè, ñâÿçàííîé ñ âîëîêíèñòûìè òóìàííîñòÿìè â Ëåáåäå, ëèíåéíûé äèàìåòð «øïóðà» ïðè òàêîé èíòåðïðåòàöèè äîëæåí áûòü îêîëî 35—40 ïñ. Ñëåäîâàòåëüíî, âñïûøêà ñâåðõíîâîé ïðîèçîøëà î÷åíü áëèçêî îò Ñîëíöà — âñåãî ëèøü íà ðàññòîÿíèè îêîëî 25 ïñ. Ýòî ìîãëî ñëó÷èòüñÿ ïðèìåðíî 20 000 ëåò íàçàä — íà ïàìÿòè êðîìàíüîíñêîãî ÷åëîâåêà...

Ñåðüåçíûì äîâîäîì â ïîëüçó ãèïîòåçû î «ñâåðõíîâîé» ïðèðîäå «øïóðà» ÿâèëîñü óâåðåííî îáíàðóæåííîå ìÿãêîå ðåíòãåíîâñêîå èçëó÷åíèå âî âñåé åãî ïîëîñå. Ìû óæå çíàåì, ÷òî òàêîå ðåíòãåíîâñêîå èçëó÷åíèå ÿâëÿåòñÿ âàæíåéøèì àòðèáóòîì ñòàðûõ îñòàòêîâ âñïûøêè ñâåðõíîâûõ. Îòñóòñòâèå îïòè÷åñêèõ òîíêîâîëîêíèñòûõ òóìàííîñòåé â îáëàñòè «øïóðà» íå äîëæíî ðàññìàòðèâàòüñÿ êàê ñåðüåçíûé àðãóìåíò ïðîòèâ îáñóæäàåìîãî îáúÿñíåíèÿ åãî ïðèðîäû. Îïòè÷åñêèå îñòàòêè ñâåðõíîâûõ îòëè÷àþòñÿ áîëüøèì ðàçíîîáðàçèåì.  ñóùíîñòè, ìû ïîêà åùå ïëîõî ïðåäñòàâëÿåì, êàê îáðàçóþòñÿ óäèâèòåëüíî òîíêèå ãàçîâûå âîëîêíà â óäàðíîé âîëíå, ðàñïðîñòðàíÿþùåéñÿ â ìåæçâåçäíîé ñðåäå ïîñëå âñïûøêè ñâåðõíîâîé. Èìååòñÿ, îäíàêî, îäèí âàæíûé àðãóìåíò ïðîòèâ òàêîé èíòåðïðåòàöèè: íèêàêîãî ïîâûøåíèÿ èíòåíñèâíîñòè æåñòêîãî ãàììà-èçëó÷åíèÿ â îáëàñòè «øïóðà» íå îáíàðóæåíî. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ðåëÿòèâèñòñêèõ ïðîòîíîâ òàì ìàëî. È âñå æå ïðåäñòàâëÿåòñÿ âåñüìà âåðîÿòíûì, ÷òî îêîëî 20 000 ëåò íàçàä â îêðåñòíîñòÿõ Ñîëíöà ïðîèçîøëà âñïûøêà ñâåðõíîâîé. Ýòî î÷åíü ìàëîâåðîÿòíîå ñîáûòèå, òàê êàê â ñðåäíåì òàêîå ñîáûòèå äîëæíî ïðîèñõîäèòü îäèí ðàç â íåñêîëüêî ìèëëèîíîâ ëåò. Êàê æå âûãëÿäåëî ýòî ÿâëåíèå ñ òî÷êè çðåíèÿ «êðîìàíüîíñêîãî íàáëþäàòåëÿ»? Ïðåæäå âñåãî îí âèäåë íåîáûêíîâåííî ÿðêóþ çâåçäó, âèäèìàÿ âåëè÷èíà êîòîðîé îêîëî -17. Îñâåùåííîñòü, ñîçäàâàåìàÿ íà Çåìëå ýòîé çâåçäîé, â ñòî ðàç ïðåâîñõîäèëà îñâåùåííîñòü îò ïîëíîé Ëóíû, õîòÿ âñå æå áûëà â äåñÿòü òûñÿ÷ ðàç ìåíüøå, ÷åì îò Ñîëíöà. Òàê êàê âî âðåìÿ ìàêñèìóìà áëåñêà öâåòîâàÿ òåìïåðàòóðà ñâåðõíîâîé II òèïà îêîëî 40 000 Ê, òî îñíîâíîå åå èçëó÷åíèå áûëî ñîñðåäîòî÷åíî â óëüòðàôèîëåòîâîé ÷àñòè ñïåêòðà. Ïîòîê ýòîãî èçëó÷åíèÿ, ñïîñîáíîãî èîíèçîâàòü âåðõíèå ñëîè àòìîñôåðû Çåìëè, áûë < 1000 ýðã/ñì2 Å ñ, ÷òî â òûñÿ÷ó ðàç áîëüøå, ÷åì ïîòîê òàêîãî èçëó÷åíèÿ îò Ñîëíöà. Èç-çà ýòîãî èîíèçàöèÿ âåðõíèõ ñëîåâ àòìîñôåðû óâåëè÷èëàñü â äåñÿòêè ðàç. Îäíàêî ýòî ãóáèòåëüíîå äëÿ âñåãî æèâîãî èçëó÷åíèå äî ïîâåðõíîñòè Çåìëè íå äîõîäèëî. Ñëèøêîì òîëñòà «áðîíÿ» àòìîñôåðû íàøåé ïëàíåòû.

Âàæíåéøèì ýôôåêòîì îò áëèçêîé ê Ñîëíöó âñïûøêè ñâåðõíîâîé ÿâëÿåòñÿ óâåëè÷åíèå óðîâíÿ ïåðâè÷íûõ êîñìè÷åñêèõ ëó÷åé. Ýòî ïðîèçîéäåò òîãäà, êîãäà ðàñøèðÿþùàÿñÿ ðàäèîòóìàííîñòü äîéäåò äî Ñîëíå÷íîé ñèñòåìû, êîòîðàÿ òåì ñàìûì îêàæåòñÿ âíóòðè íåå. Èç ãåîìåòðèè «øïóðà» ñëåäóåò, ÷òî ïîêà ýòî åùå íå ñëó÷èëîñü. Ðàññòîÿíèå îò Ñîëíå÷íîé ñèñòåìû äî áëèæàéøåé òî÷êè ðàäèîòóìàííîñòè äîëæíî áûòü âñåãî 5—10 ïñ, ò. å. âåñüìà íåçíà÷èòåëüíî. Ïîòðåáóåòñÿ åùå íåñêîëüêî äåñÿòêîâ òûñÿ÷ ëåò, ÷òîáû ìû îêàçàëèñü âíóòðè ðàäèîòóìàííîñòè. ×òî æå ïðè ýòîì ïðîèçîéäåò? Íè÷åãî îñîáåííîãî: èíòåíñèâíîñòü ìÿãêîé êîìïîíåíòû ïåðâè÷íûõ êîñìè÷åñêèõ ëó÷åé óâåëè÷èòñÿ â íåñêîëüêî ðàç — è òîëüêî.

Çíà÷èòåëüíî áîëåå ñåðüåçíûå ïîñëåäñòâèÿ äëÿ Çåìëè èìåëè áû ìåñòî, åñëè áû âñïûøêà ñâåðõíîâîé ïðîèçîøëà áëèæå, ÷åì â 10 ïñ îò íàñ.  ýòîì ñëó÷àå ïëîòíîñòü êîñìè÷åñêèõ ëó÷åé ìîæåò âîçðàñòè â äåñÿòêè ðàç. Çàìåòèì, ÷òî òàêèå ñîáûòèÿ â èñòîðèè íàøåãî Ñîëíöà ñëó÷àëèñü î÷åíü ðåäêî: ïðèìåðíî îäèí ðàç â ñîòíþ ìèëëèîíîâ ëåò. Óâåëè÷åíèå ïëîòíîñòè êîñìè÷åñêèõ ëó÷åé â îêðåñòíîñòÿõ Ñîëíöà áóäåò äëèòüñÿ ïàðó äåñÿòêîâ òûñÿ÷ ëåò, ïîñëå ÷åãî îáîëî÷êà ðàäèîòóìàííîñòè óäàëèòñÿ è ÷åðåç ñîòíþ òûñÿ÷ ëåò «êîñìè÷åñêèé ôîí» âåðíåòñÿ ê ñâîåìó ïåðâîíà÷àëüíîìó «íåâîçìóùåííîìó» çíà÷åíèþ.

Êàêèå æå ïîñëåäñòâèÿ ìîæåò èìåòü ñòîëü çíà÷èòåëüíîå óâåëè÷åíèå ïëîòíîñòè ïåðâè÷íûõ êîñìè÷åñêèõ ëó÷åé â îêðåñòíîñòÿõ Ñîëíöà? Ïðåæäå âñåãî ýòî ìîæåò (ìîãëî áû!) èìåòü äîâîëüíî ñåðüåçíûå áèîëîãè÷åñêèå (òî÷íåå, ãåíåòè÷åñêèå), ïîñëåäñòâèÿ äëÿ ìíîãèõ âèäîâ æèâîòíûõ è ðàñòåíèé, íàñåëÿþùèõ (èëè íàñåëÿâøèõ) íàøó ïëàíåòó. Èçâåñòíî, ÷òî ýâîëþöèÿ âèäîâ ðåãóëèðóåòñÿ åñòåñòâåííûì îòáîðîì, ÿâëÿþùèìñÿ åå äâèæóùåé ñèëîé. Âìåñòå ñ òåì, åñòåñòâåííûé îòáîð îïðåäåëÿåòñÿ óñëîâèÿìè âíåøíåé ñðåäû. Íåèçáåæíî ïðîèñõîäÿùèå ìóòàöèè ñîõðàíÿþòñÿ â ïîòîìñòâå, åñëè îíè áëàãîïðèÿòíû äëÿ âûæèâàíèÿ âèäà. Íàëè÷èå ïîâûøåííîé ðàäèîàêòèâíîñòè â ïðèçåìíîì ñëîå âîçäóõà ÿâëÿåòñÿ îäíîé èç ïðè÷èí «ñïîíòàííûõ» èëè ñàìîïðîèçâîëüíûõ ìóòàöèé. Çíà÷èòåëüíîå óâåëè÷åíèå ÷àñòîòû ìóòàöèé ïî ïðè÷èíå ïîâûøåííîé ðàäèîàêòèâíîñòè âîçäóõà ìîæåò ïîâëå÷ü çà ñîáîé ñàìûå ñåðüåçíûå ïîñëåäñòâèÿ äëÿ ìíîãèõ âèäîâ. Îäíàêî ðàçëè÷íûå âèäû ïî-ðàçíîìó ðåàãèðóþò íà æåñòêîå îáëó÷åíèå. Äëÿ âèäîâ ñ êîðîòêèì öèêëîì ðàçìíîæåíèÿ äëÿ óâåëè÷åíèÿ ÷àñòîòû ìóòàöèè â äâà ðàçà òðåáóåòñÿ óâåëè÷åíèå äîçû îáëó÷åíèÿ â òûñÿ÷ó ðàç, â òî âðåìÿ êàê äëÿ äîëãîæèâóùèõ ôîðì äîñòàòî÷íî äëÿ ýòîãî óâåëè÷èòü äîçó â 3—10 ðàç.

Íàìè ñîâìåñòíî ñ Â. È. Êðàñîâñêèì äîâîëüíî äàâíî áûëà âûñêàçàíà ãèïîòåçà, îáúÿñíÿþùàÿ èçâåñòíîå âûìèðàíèå ðåïòèëèé â êîíöå ìåëîâîãî ïåðèîäà âñïûøêîé âáëèçè Ñîëíöà ñâåðõíîâîé çâåçäû.  íàñòîÿùåå âðåìÿ, îäíàêî, ñóùåñòâóþùèõ ïàëåîíòîëîãè÷åñêèõ äàííûõ íåäîñòàòî÷íî, ÷òîáû ïîäòâåðäèòü (èëè îïðîâåðãíóòü) ýòó ãèïîòåçó. Ñëåäóåò åùå çàìåòèòü, ÷òî äëÿ îòäåëüíûõ âèäîâ æèâîòíûõ è ðàñòåíèé óâåëè÷åíèå óðîâíÿ æåñòêîé ðàäèàöèè ìîãëî áûòü ôàêòîðîì, áëàãîïðèÿòñòâóþùèì èõ ýâîëþöèè. Íå ýòèì ëè îáúÿñíÿåòñÿ ïûøíûé ðàñöâåò ðàñòèòåëüíîñòè â êàìåííîóãîëüíûé ïåðèîä? Íàêîíåö, ñàìî âîçíèêíîâåíèå æèçíè íà ïåðâîáûòíîé Çåìëå ìîãëî ñòèìóëèðîâàòüñÿ âûñîêèì óðîâíåì ðàäèàöèè.

1 Èñêëþ÷åíèå ñîñòàâëÿþò ïîçèòðîíû.

2 Ïîýòîìó â ôîðìóëàõ äëÿ ñèíõðîòðîííîãî èçëó÷åíèÿ, ïðèâåäåííûõ íà ñòð. 460, âìåñòî H íàäî ïîñòàâèòü H¥ — ñîñòàâëÿþùóþ ïîëÿ, ïåðïåíäèêóëÿðíóþ ê ñêîðîñòè ðåëÿòèâèñòñêîãî ýëåêòðîíà. Îáû÷íî H¥ áëèçêî ê H, è ýòà ïîïðàâêà ïðèíöèïèàëüíîãî çíà÷åíèÿ íå èìååò.

3 Ó ïëàíåòàðíûõ òóìàííîñòåé èçëó÷åíèå åäèíèöû îáúåìà ïðîïîðöèîíàëüíî Ne2, à ñâåòèìîñòü âñåé òóìàííîñòè L  Ne2R3. Òàê êàê Ne  MR-3 (ãäå M — ìàññà òóìàííîñòè), òî L  M2R-3, à èíòåíñèâíîñòü I  M2R-5. Îòñþäà ñëåäóåò, ÷òî ðàññòîÿíèå äî òóìàííîñòè r  M2/5I-1/5-1, òàê êàê r = R/.