Люди науки

Свидетельство В.Бааде еще об одном открытии Г.Гамова

А.В.Миpонов

Во втором номере альманаха 'Вселенная и мы' наши читатели могли познакомиться со статьей В.Я.Френкеля и А.Д.Чернина 'Три "гола" Георгия Гамова'. В ней подробно описывалась история трех важнейших открытий Гамова: объяснения альфа-распада, теории горячей Вселенной и теории триплетного генетического кода.

Однако исследователи звездной эволюции с уверенностью могут считать, что на снайперском счету Гамова еще один гол: первая правильная интерпретация диаграммы Герцшпрунга-Рессела и первая правильная (с точностью до фактора 2-3) оценка возраста населения гало Галактики.

'Свидетелем' этого 'гола' выступил знаменитый астрофизик Вальтер Бааде, первооткрыватель (одновременно с советским астрономом Б.В.Кукаркиным) двух основных типов звездного населения.

Очень многие астрономы Советского Союза получили истинное удовольствие, читая вышедшую в 1966 году на русском языке книгу В.Бааде 'Эволюция звезд и галактик'. Живой язык автора, свидетеля и участника многих открытий в астрономии и астрофизике, сделанных в первой половине XX века, масса интересных фактов и свидетельств, ставших теперь достоянием новейшей истории астрономии, прекрасный перевод, выполненный Ю.Н.Ефремовым, сделали эту книгу астрономическим бестселлером конца 60-х.

Среди многочисленных рассказов В.Бааде есть замечательный штрих, проливающий свет на приоритет Г.Гамова на одном важнейшем астрофизическом направлении: оценке возраста старейших объектов Галактики - шаровых звездных скоплений.

Вот что пишет Бааде: 'Я полагаю, что Гамов был первым, кто предложил принятую ныне интерпретацию диаграммы (Герцшпрунга-Рессела - А.Миронов). Вскоре после появления моей статьи о двух звездных населениях, я получил характерное послание от Гамова, написанное на открытке: 'Пожалуйста, скажите мне, где нижняя ветвь диаграммы 'цвет - величина' соединяется с главной последовательностью, и я скажу вам возраст ваших звезд населения II'. Я мог лишь ответить, что пока об этом ничего не известно, что мы намерены определить это как можно скорее и что тем временем он может экстраполировать, как ему нравится. Незамедлительно я получил вторую открытку от Гамова: 'С должным уважением к Шeнбергу и Чандрасекхару я проэкстраполировал нижнюю ветвь вот так (здесь был рисунок, на котором он отметил точку, где субгиганты отходили наверх). ОТкей - от четырех до пяти миллиардов лет'.

(Цитируется по книге: В.Бааде 'Эволюция звезд и галактик'. Глава 7. Изд-во Миp, Москва, 1966, стp. 84.)

Это была первая оценка, с которой началось понимание того факта, что шаровые скопления являются старейшим населением Галактики, свидетелями достаточно ранних стадий ее развития. Современные определения возраста Галактики, также как и шаровых скоплений, дают значения от 12 до 18 миллиардов лет.

Попробуем домыслить, как выглядела та почтовая открытка, о которой сообщает нам Бааде. В процитированном выше абзаце речь идет о статье Бааде, опубликованной в 100-м томе Astrophysical Journal за 1944 год. Эта статья была написана по итогам большой фотографической программы, в результате которой были разрешены на звезды центральные части Туманности Андромеды и ее спутников. Ярчайшие гиганты в этих галактиках оказались по абсолютной звездной величине сходными с гигантами шаровых скоплений нашей Галактики. Этот факт, в совокупности с последними для того времени данными о диаграммах 'цвет - звездная величина' шаровых скоплений нашей Галактики, привели Бааде к выводу о существовании двух типов звездного населения.

В статье был замечательный рисунок, схематически показывающий положение звезд обоих населений на диаграмме 'спектр - абсолютная звездная величина'. Судя по всему, именно этот рисунок был перед глазами Гамова, когда он писал Бааде первую открытку.

Рисунок из статьи Бааде мы воспроизводим ниже вместе с предполагаемой экстраполяцией последовательности субгигантов, сделанной Гамовым. На рисунке сплошной полосой изображены последовательности населения I типа, а заштрихованной полосой - II типа.

Тут, однако, нужно сделать еще одно важное замечание. К середине 40-х годов Гамов был автором ряда статей по теории звездной эволюции. В 1938-39 годах были опубликованы пионерские работы Бете и Вейцзеккера, в которых доказывалось, что источником энергии, излучаемой звездами главной последовательности является превращение водорода в гелий в ходе так называемого 'углеродного цикла'. На базе этого вывода Гамов сделал набросок сценария звездной эволюции. Теоретические соображения Гамова основывались на трех упрощающих предположениях. Во-первых, принималось, что в ходе эволюции звезды проходят последовательность равновесных состояний, во-вторых, что в устойчивых состояниях звезды однородны и в-третьих, что ядерные реакции продолжаются до тех пор, пока не будет истощен весь водород в звезде. Хотя ясно, что перечисленные предположения являются весьма грубыми, и в действительности физика явлений гораздо сложнее, факт выхода в свет гамовских статей с изложением такого эволюционного сценария (это три статьи в 1938 и 1939 годах в журналах Physical Review и Nature) свидетельствует о его глубоком интересе к проблеме и значительном вкладе в разработку теории эволюции звезд.

Следующий шаг в развитии теории сделали Шенберг и Чандрасекар, знаменитая статья которых 'Об эволюции звезд главной последовательности' появилась в Astrophysical Journal в сентябре 1942 года. Отталкиваясь от теории Гамова, они произвели новые расчеты, заменив гамовские упрощенные предположения на более реальные, учитывающие неоднородность строения звезды, факт наличия ядерных реакций только в ядре звезд и ряд других эффектов. В их работе впервые был показан эволюционный трек звезды главной последовательности: путь, по которому в процессе эволюции движется положение звезды на диаграмме Герцшпрунга-Рессела. Именно 'с должным уважением' к этой работе, продолжающей и развивающей его собственные идеи, рассмотрел Гамов диаграмму Бааде и смог угадать ход последовательностей на ней, еще до получения соответствующих наблюдательных данных. По-видимому, Бааде получил открытку, на которой был воспроизведен его рисунок из статьи 44 года, а также была новая линия, проведенная рукой Гамова. Представляется, что линия эта, экстраполирующая последовательность гигантов и субгигантов, лежала примерно так, как изображено на рисунке.

В результате было положено начало правильной трактовке диаграммы Герцшпрунга-Рессела и впервые получена правдоподобная оценка возраста старейшего населения Млечного Пути.

Итак, 4:0

в пользу Большой Науки и Георгия Гамова!