Загадки для знатоков: История открытия и исследования пульсаров.

_{Глава первая} Свидетели вспышек. Новые обычные и необычные. Вспышка в туманности Андромеды. Первые гипотезы. Метод проб и ошибок

Явление звезды-гостьи в 1054 году было далеко не единственным явлением подобного рода. Одно из древнейших свидетельств относится к 185 году новой эры:

«В период Чжун-Цин, во второй год, в десятую луну, в день Квей-Хао появилась необыкновенная звезда посредине Нан-Мана… Она была величиной с бамбуковую циновку и последовательно показывала пять цветов. Постепенно она уменьшила свой блеск к шестой луне следующего года, когда она исчезла».

Нан-Ман — это созвездие Центавра. Нужно пояснить и сравнение с бамбуковой циновкой. Конечно, вовсе не о геометрических размерах звезды идет речь. В такой образной форме говорилось о яркости звезды. Уже в XX веке путем анализа многих летописей удалось докопаться до смысла фразы. Американский астроном К. Лундмарк считает, например, что яркость этой звезды-гостьи соответствовала минус шестой звездной величине, то есть была в десять раз ярче Венеры! Не удивительно, что звезда могла быть видна и а дневное время.

А вот переводы подлинных текстов китайских летописей, где говорится о явлении звезды-гостьи в 1054 году:

«В двадцать второй день седьмой луны первого года периода Ши-Хо Янг Вэй-Тэ сказал: «Простираю свою персону ниц: я наблюдал явление звезды-гостьи Она была слегка радужного цвета. Согласно распоряжению императора я почтительно сделал предсказание, сводящееся к следующему: звезда-гостья не нарушит Альдебарана; это указывает на то, что… страна обретет великую силу. Я прошу, чтобы это предсказание было передано на хранение в управление историографии».

«Первоначально эта звезда стала видимой в пятую луну первого года периода Ши-Хо на восточном небе в созвездии Тьен-Куан. Она была видна днем, подобно Венере, направляя лучи в разные стороны. Цвет ее был красно-белый. В общем, она была видна днем двадцать три дня».

«В день Син-Вэй, в третью луну первого года периода Чья-Ю начальник астрономического управления докладывал, что появившаяся утром на восточном небе в пятую луну первого года периода Ши-Хо звезда-гостья, оставаясь все время в Тьен-Куане, только теперь перестала быть видимой».

Так написано в китайских хрониках Сун-Ши и Сун Хай-Яо династии Сун. В XIII веке в Китае вышла энциклопедия Ма Туан-Лина. В ней, как в копилке, были собраны все наблюдения китайских астрономов от II века до нашей эры вплоть до 1203 года. В 1846 году эту энциклопедию перевел на французский язык астроном Био — он собирал в ту пору все сведения о звездах-гостьях, но оказалось, что в хрониках есть упоминание и о кометах, которые ведь тоже наблюдались лишь короткое время. Отличить звезду-гостью от кометы подчас довольно трудно. Астрономы средневековья, для которых каждое новое явление на небе было божественным предзнаменованием, не всегда улавливали разницу. Они, конечно, видели, что некоторые звезды-гостьи двигаются, а некоторые нет. Чаще всего это в хрониках отмечалось, но не всегда. В 1054 году на небе была видна не комета: «Звезда-гостья все время находилась в созвездии Тьен-Куан». Это созвездие Тельца. Звезда была видна на одном и том же месте полтора года — это не могла быть комета. Существуют и многочисленные современные доказательства (о них мы поговорим ниже) того, что звезда-гостья 1054 года — одна из самых ярких за всю историю человечества.

Есть указание на эту вспышку и в японских хрониках «Мэй Гэтсуки» и «Ишидао Йоки». Но японцы что-то напутали с датами. Они уверяют, что наблюдали звезду-гостью с 20 по 30 мая 1054 года (если перевести даты с японского календаря). Однако в это время созвездие Тельца слишком уж близко к солнцу. Тут, видимо, ошибка.

А вот в Европе и на Ближнем Востоке никто, судя по всему, эту звезду-гостью не наблюдал. О ней нет упоминаний ни в европейских, ни в арабских хрониках, ни в летописях Древней Руси. История странная. В 1054 году в Европе происходили немаловажные события. Церковь разделилась на католическую и православную. В Киеве умер князь Ярослав Мудрый, и Русь оказалась раздробленной на пять частей. Вильгельм-завоеватель готовил войско для похода в Британию. В каждом случае явление звезды-гостьи могло быть истолковано как предзнаменование. Это обязательно отразилось бы в хрониках и летописях. Ведь описана же в хрониках вспышка звезды-гостьи в 1006 году. Вот что писал Ибн Аль-Тир: «В этом году в новолуние, в месяц Шабан появилась большая звезда, подобная Венере… На земле ее лучи были подобны Луне, и она оставалась на небе до середины месяца Дсул-Каада, после чего исчезла».

Впрочем, это уже загадка для историков, а не для астрономов. Для нашего расследования важно одно: время от времени совершенно неожиданно на небе появлялись звезды-гостьи, которые светили несколько месяцев, а то и год-два. Медленно угасали и исчезали. Император Чжао Чжень в нашем рассказе назвал это убийством, но популярнее было другое мнение — звезда родилась. Поэтому в средние века звезды-гостьи получили название «новых звезд». Название не очень удачное, лучше все же говорить «звезда-гостья». Однако термин «новая звезда» прижился в астрономии, им пользуются и сейчас. Вспышки ярких новых звезд наблюдали и после 1054 года. В 1572 и 1604 годах звезды-гостьи были видны в Европе. В 1572 году наблюдения проводил сам великий Тихо Браге. Новая так и была названа — звезда Тихо. Спустя тридцать два года яркую вспышку в созвездии Змееносца наблюдал Иоганн Кеплер.

А потом наступило затишье. Новые звезды перестали вспыхивать. Будто назло. Когда астрономия была в зачаточном состоянии, вспыхивали ярчайшие новые, их видели даже днем, а после изобретения телескопа звезды-гостьи исчезли. За два с половиной века вспыхнули всего две звезды, да и то одна из них даже в максимуме яркости была едва заметна невооруженным глазом. Тайна гибели звезды, если звезда погибала, или ее рождения, если во вспышке звезда рождалась, оставалась запертой за семью замками.

В XIX веке — очередной сюрприз, уже к радости астрономов. С 1843 по 1942 год — за век — новые вспыхивали восемь раз. Яркая новая звезда появилась в 1866 году в созвездии Северной Короны, она была лишь вдвое слабее Беги. Звезда разгорелась всего за несколько часов!

Три дня спустя после того как новая Северной Короны достигла максимальной яркости, английский спектроскопист У. Хеггинс впервые исследовал спектр звездной вспышки. Фотографировать спектры Хеггинс не мог — астрофотография родилась четвертью века позднее. Но на экране спектроскопа в темной камере он видел линии химических элементов, которые излучаются там. А в 1891 году новая звезда была впервые сфотографирована — эта новая вспыхнула в созвездии Возничего.

Вот тогда-то — впервые за тысячу лет — было получено доказательство: при вспышке новой звезда не рождается и не умирает. Новая Возничего была сфотографирована в нескольких фазах: сразу после максимума, потом через каждые две-три недели, и наконец, в ее стационарном состоянии, через много недель после вспышки, когда яркость практически уже перестала меняться.

Оказалось, что при вспышке звезда лишь сильно увеличивает яркость, а затем она слабеет. Блеск возрастает в десятки тысяч раз — на 10^—12 звездных величин (разница в одну звездную величину соответствует изменению блеска звезды в 2,52 раза). И во столько же раз слабеет после вспышки. На фотографиях, сделанных после вспышки и до нее, — нашлись и такие в стеклянных библиотеках обсерваторий — видна одна и та же слабенькая звездочка.

Итак, трагедии в летнем небе 1054 года вроде бы не произошло, звезда не погибла. Но что-то с ней, конечно, приключилось, пусть не трагедия, но драма. К тому же в описываемой истории можно заметить даже невооруженным глазом одно очевидное противоречие.

Звезды-гостьи 1006, 1054 годов, звезды Тихо и Кеплера — это очень яркие новые. В минимуме они должны были стать слабее на 10^—12 звездных величин, то есть выглядеть звездочками примерно пятой-шестой величины» Такие звезды и без телескопа можно увидеть, а в телескоп — пусть и небольшой — подавно. Конечно, чтобы увидеть, нужно знать, где искать, а по старым китайским хроникам точных координат не определишь. Но Тихо Браге был отличным наблюдателем. Он вычислил координаты звезды-гостьи 1572 года с точностью до половины дуговой минуты. Звезду Тихо обязательно должны были видеть и после вспышки. А ее не видели. В кружочке диаметром в дуговую минуту на фотографиях, сделанных даже с хорошими телескопами, не видно никаких звезд.

Вот противоречие. Новая в Северной Короне была слабее Веги в максимуме, но ее удалось обнаружить после вспышки. А звезда Тихо была ярче в сотни раз, но после вспышки исчезла, словно призрак…

Как объяснить это противоречие? Самое простое — предположить, что не все новые одинаковы. Одни увеличивают блеск в сотни раз, другие — в сотни тысяч. Одни вспышки мощнее, другие — слабее. Очень просто.

Но почему именно самые яркие звезды-гостьи имели и самые большие амплитуды вспышек?

Может быть, случались вспышки и других странных новых звезд? Может быть, класс новых значительно шире, чем думали астрономы в то время, когда возникла астрономическая фотография, а с ней противоречие, о котором сказано выше?

В 1885 году астроном Гартвиг, работавший в обсерватории города Дерпта (Тарту), обнаружил вспышку новой звезды в спиральной туманности, расположенной в созвездии Андромеды. Новая была не очень яркой, без телескопов на нее никто бы и внимания не обратил. В максимуме блеска она едва достигала шестой звездной величины, была на пределе видимости невооруженным глазом. Новую звезду назвали S Андромеды. Наблюдали ее Гюлли во Франции, Вольф в Германии, баронесса Подменицки в Венгрии, но никто, кроме Гартвига, не понял, какое значение для астрономии имела именно эта вспышка.

А действительно, почему именно эта — довольно слабая? Дело в том, что звезда вспыхнула в туманности. Еще в 1755 году Иммануил Кант предложил так называемую небулярную гипотезу (от слова «nebula» — туманность) происхождения звезд и планетных систем. В 1796 году аналогичную идею предложил Лаплас, и вплоть до начала XX века небулярная гипотеза была единственной, которую признавали все астрономы. Суть ее в том, что звезда возникает вместе с планетной системой из плотного вращающегося газового облака — туманности. В туманности образуются сгустки, эти сгустки растут и спустя миллионы лет превращаются в звезду (самый большой сгусток) и планеты (сгустки поменьше).

А теперь вернемся к S Андромеды. Звезда вспыхнула в туманности — разве нужно еще какое-нибудь доказательство того, что звезды рождаются так, как писал Кант? Для астрономов конца XIX века вспышка S Андромеды была веским аргументом в пользу небулярной гипотезы. Аргументом, но все же не доказательством. Строго говоря, нужно ведь было еще доказать, что туманность Андромеды — действительно газовая туманность, а не скопление звезд: ведь до Галилея и Млечный Путь выглядел туманной полосой, а вовсе не звездным океаном.

Казалось бы, какая разница для нашего расследования— является туманность Андромеды звездным скоплением или газовой туманностью? Нас ведь интересует вспышка звезды — рождение это или смерть? Однако давайте рассуждать иначе. Если туманность Андромеды — газовая, то расстояние до нее невелико, с большого расстояния мы газовую туманность не разглядели бы. И тогда S Андромеды ничем от обычных новых не отличается.

Но если туманность Андромеды не туманность, а очень далекое звездное скопление, то S Андромеды становится звездой из ряда вон выходящей, сродни звезде Кеплера или более яркой звезде-гостье 1054 года. Значит, действительно загадки S Андромеды не решить, не ответив на вопрос: что же такое туманность Андромеды?

Именно так и стояла проблема в начале XX века. Это была грандиозная мировоззренческая проблема. Если туманность Андромеды — далекая звездная система, то Млечный Путь, наша Галактика не единственная во Вселенной. Существуют и другие галактики, другие звездные острова, скопления десятков миллиардов звезд…

История выяснения физической природы туманности Андромеды была полна драматизма, ошибок и неожиданных прозрений. Мы остановимся на этом более подробно.

В конце XIX века общее мнение (точнее, общее заблуждение) было таково: все многочисленные спиральные туманности, наблюдаемые на небе, в том числе и туманность под номером 31 из каталога Шарля Мессье (М 31), расположенная в созвездии Андромеды, — это обычные газовые туманности, и находятся они в нашей Галактике не очень далеко от Солнца.

Вот, к примеру, что писала американский астроном миссис Кларк в 1890 году: «Вопрос о том, являются ли туманности внешними галактиками, едва ли нуждается в дальнейшем обсуждении. На него дан ответ самим прогрессом исследований. Можно с уверенностью сказать, что ни один компетентный ученый, располагающий всеми имеющимися доказательствами, не станет придерживаться мнения, что хотя бы одна туманность является звездной системой, сравнимой по размерам с Млечным Путем. Практически установлено, что все объекты, наблюдаемые на небе (как звезды, так и туманности), принадлежат к одному огромному агрегату…»

Заметьте, какие слова говорились в поддержку идеи, провалившейся четверть века спустя: «едва ли нуждается в обсуждении», «можно с уверенностью сказать», «практически установлено». Попробуйте возражать, если вам говорят, что это «практически установлено». Такая уверенность в неправильных представлениях встречалась и раньше, и потом, встречается и в наши дни, и не только в астрономии, но и в других науках, однако не слишком ли часто астрономы бывают уверены в том, в чем уверенными быть нельзя?

Астрономические явления зачастую лишь видимость, поверхность чего-то, что сможет быть открыто и познано, когда вступят в строй новые, более совершенные телескопы, появятся новые методы исследований. Приведем аналогичный пример. На самом рубеже XIX и XX веков американский астроном Дж. Шейнер получил спектр туманности Андромеды, оказавшийся очень похожим на спектр Солнца. Шейнер сделал из этого совершенно правильный вывод: туманность М 31 — колоссальное звездное скопление, подобное Млечному Пути, состоящее из таких же звезд, как Солнце. Идея ясная — казалось бы, против нее нечего возразить. Тем более что год спустя голландский ученый К. Истон предложил гипотезу о том, что и Млечный Путь — спиральная галактика, центр которой находится далеко от Солнца. Солнце — всего лишь рядовая звезда этой звездной карусели, расположенная в одном из неблизких к центру спиральных рукавов. Вот две правильные идеи, основанные на истолковании наблюдаемых явлений.

Но… Несколько лет спустя американский астроном В. Слайфер исследовал спектры туманностей, расположенных в звездном скоплении Плеяды. Скопление Плеяды невелико и находится, без сомнения, в нашей Галактике. А туманности связаны со скоплением и, значит, никак не могут быть «островными Вселенными». Так вот, В. Слайфер показал, что спектры этих туманностей тоже похожи на спектр Солнца! Легко представить, что именно сказал В. Слайфер по поводу своего открытия. Процитируем журнал «Популярная астрономия» (1913 год):

«Это наблюдение туманности в Плеядах навело меня на мысль, что туманность Андромеды и подобные спиральные туманности могут состоять из центральной звезды, окруженной и затемненной клочковатой и разреженной материей, которая сияет отраженным светом центрального солнца. Эта концепция согласуется со спектрограммами туманности Андромеды, а также оценкой ее параллакса, сделанной Болиным».

Вот так из двух правильных наблюдений были сделаны совершенно противоположные заключения о природе спиралей. И только из-за того, что двум разным, но одинаково выглядящим явлениям была приписана одна и та же причина. А измерение параллакса туманности Андромеды, о котором писал Слайфер, было попросту ошибочно — ни о каком параллаксе здесь говорить не приходится, слишком уж далеко туманность Андромеды.

Часто решение фундаментальных, мировоззренческих проблем зависит от какой-то частной задачи, которая на определенном этапе развития науки становится краеугольным камнем. Законы Кеплера сконструированы из-за того, что в расчетах движения планеты Марс оказалась ошибка в восемь угловых минут. Коперник передвинул Солнце в центр мироздания, потому что за тысячу лет накопились ошибки в пред-вычислении положений планет. А решение фундаментальной проблемы единственности нашей Галактики во Вселенной неожиданно затормозилось, поскольку не было известно расстояние до туманности Андромеды…

Может показаться, что сам факт вспышки новой звезды в туманности Андромеды дает возможность оценить расстояние до нее. Если считать, конечно, что обычные новые звезды и S Андромеды — явления одного типа. Звезда S Андромеды была слабее новой Персея, вспыхнувшей в 1901 году, на три звездные величины, то есть в 12 раз. Допустим, что в максимуме блеска на самом деле обе звезды были одинаково яркими. Тогда получается, что туманность Андромеды должна быть удалена от Солнца на расстояние в 3,5 раза большее, чем новая Персея. Именно так и рассуждал в 1911 году американский физик Ф. Бери, получивший из своих рассуждений, что расстояние до М 31 всего 5 тысяч световых лет, или около 1600 парсек. Это означает, что туманность Андромеды — близкий объект, расположенный внутри нашей Галактики.

Но ведь на самом деле нужно было рассуждать наоборот! Сначала определить расстояние до М 31 каким-то независимым способом, после этого вычислить светимость S Андромеды и лишь тогда сравнивать S Андромеды с другими новыми звездами. Бери поставил проблему с ног на голову.

Нужны были дополнительные наблюдения, и они появились в 1917 году, когда Дж. Ричи на обсерватории Маунт Вилсон совершенно случайно открыл новую звезду в другой спиральной туманности NGC 6946. Новая была очень слабенькой, в максимуме блеска достигала всего 15-й звездной величины! Ее и видно-то было только в крупный телескоп. Но главная характеристика — ход изменения блеска — была подобна изменению блеска обычных новых звезд. Раньше никому и в голову не приходило, что новые звезды могут быть такими слабыми. Их ведь трудно заметить с первого взгляда, просматривая фотографии туманностей. Не исключено, что были и другие аналогичные вспышки, оставшиеся незамеченными. Ричи начал изучать прежние фотографии спиральных туманностей, особенно туманности Андромеды. И нашел две новые звезды, на которые раньше не обратил внимания. Две очень слабые новые звезды, не шедшие ни в какое сравнение с S Андромеды. Поистине, S Андромеды оказалась выродком, монстром в мире звезд.

Случай с Ричи очень типичен. Исследователь случайно обратил внимание на слабенькую вспышку в NGC 6946. Но эту случайность скорее можно назвать шорами целеустремленности. Исследователь видит прежде всего то, что хочет видеть. Он ищет новые звезды и знает, что вспышка бывает яркой. Если кто-то скажет ему, что в данном конкретном случае новая может быть слабее в тысячи раз, он отмахнется. Хотя потом, когда исследователь случайно обратит внимание на такую очень слабую новую, объяснение возникнет легко. Ведь ясно: чем дальше от нас вспыхивает новая, тем она слабее. И если она настолько слаба, то какие же бездны пространства нас разделяют!..

Если бы Ричи с самого начала искал все возможные вспышки, а не только самые яркие, он нашел бы новые звезды в туманности М 31 на несколько лет раньше.

После сообщения Ричи ученые стали просматривать стеклянные библиотеки обсерваторий и нашли слабые вспышки новых звезд не только в туманности Андромеды. Через два месяца астрономы знали уже об одиннадцати вспышках новых звезд в семи спиральных туманностях. Из них четыре — в туманности Андромеды. Не считая знаменитой и ни на что не похожей S Андромеды. Однако даже после этого случая никто не обратил внимания на разительное отличие вспышек новых от S Андромеды. Пользуясь языком детектива, можно сказать, что показания свидетелей по-прежнему оставались противоречивыми. Все наблюдали одно и то же, но… видели разное.

Лишь в 1924 году Э. Хаббл и Дж. Ричи получили прекрасные фотографии туманности Андромеды, на которых было видно, что ее спирали состоят из россыпи звезд. Более того, Хаббл даже обнаружил среди этих звезд обычные переменные звезды цефеиды, каких много в нашей Галактике. Яркость цефеид строго связана с периодом пульсаций их излучения. По цефеидам — звездным маякам — и удалось наконец установить, что расстояние до туманности Андромеды составляет 1,5 миллиона световых лет, в 300 раз больше, чем полагал Ф. Бери! Потому и вспышки новых звезд в этой туманности выглядели такими слабыми.

В конце двадцатых годов нашего века астрономам стало ясно, что вспышка новой — не свидетельство смерти звезды. Конечно, эта вспышка для звезды совершенно бесследно не проходит. От звезды с большой скоростью — до нескольких тысяч километров в секунду — отделяется оболочка и уносится в межзвездное пространство. Удалось даже оценить, сколько именно вещества выбрасывает звезда. Оказалось, что немного — всего одну стотысячную долю массы Солнца. Какая уж тут гибель звезды — так, небольшая встряска…

А что же S Андромеды? Исключение, подтверждающее правило. Американский астроном X. Кертис, один из сторонников идеи «островных Вселенных», писал, что не все новые звезды обязаны иметь в максимуме одинаковую яркость. Природа разнообразна, одна вспышка ярче, другая слабее. A S Андромеды отличалась от обычной новой, как луч прожектора от слабого пламени свечи. В галактике М 31 насчитываются десятки миллиардов звезд, и все же S Андромеды светила всего в несколько раз слабее, чем все эти звезды вместе!

Вспомним: ведь и звезда Тихо была очень яркой новой, и звезда Кеплера, и звезды-гостьи 1006 и 1054 годов… Возможно, Кертиса заинтересовала бы эта аналогия, но он просто не знал об этих вспышках. В 1919 году древними новыми занялся другой американский астроном К. Лундмарк.

Легко видеть, как постановка задачи определяет и подход к ее решению. Кертис исследовал далекие туманности, и S Андромеды была для него досадным исключением. А Лундмарк перелопачивал исторические хроники, составляя список ярких вспышек, зафиксированных летописцами. В списке Лундмарка такие яркие новые, как звезды Тихо и Кеплера, и им подобные явления, были не исключением, а правилом. В 1921 году Лундмарк опубликовал свой список новых звезд, в котором было 60 объектов.

И все же и Кертис, и Лундмарк путали и сваливали вместе два разных явления. Более того, такая путаница была неизбежна. Ведь то, что наблюдали летописцы и астрономы невооруженным глазом и в телескопы или видели на спектрограммах, само по себе еще ничего не означает. Это книга, написанная каждый раз иначе. Даже если на одном языке, то всегда на разных диалектах. Если невозможно познание без наблюдений, то оно равно невозможно и без интерпретации. Правильная интерпретация порой может оказаться важнее наблюдений. К примеру, взять ту же туманность Андромеды. Ее спектр подобен спектру Солнца. Но ведь такой спектр имеет и Луна! Два разных природных феномена, предстающих неискушенному наблюдателю как одинаковые явления! Без дополнительных независимых аргументов (в данном случае таким аргументом стало разложение туманности Андромеды на звезды) нельзя сделать правильных выводов.

То же и с новыми. Звезда ярко вспыхивает и гаснет. Это можно сказать и о звезде Тихо, и о новой Персея. Разница в мощности вспышки? А так ли это существенно? В мире звезд и не такие отличия случаются. К примеру, обычные звезды — Солнце и Бетельгейзе. Бетельгейзе светит в сотни тысяч раз ярче Солнца, вся орбита Земли может уместиться в разреженных недрах этой гигантской звезды. А между тем и Солнце, и Бетельгейзе светят за счет ядерных реакций. Между ними нет качественных различий, как, скажем, между звездой и планетой. Стоит ли удивляться тому, что в мире новых звезд оказались свои карлики и свои гиганты?

Удивляться, конечно, стоит. И разнице между Солнцем и Бетельгейзе тоже нужно удивляться. Потому что на все есть причина, а не удивившись, не задавшись вопросом, вы никогда этой причины не нащупаете. Это во-первых. А во-вторых, между новой Персея и звездой Тихо есть и качественные различия. Если обычные новые видны и после вспышки, то там, где вспыхивали звезды Тихо или Кеплера, не видно ничего. Напрашивается вопрос, задача для астрономов-наблюдателей: так ли уж ничего не остается после вспышек аномально ярких новых?

Оставим поиск ответа на этот вопрос до следующей главы, а пока попробуем поработать с уже имеющимися фактами, понять, почему же так трудно рождается истина? Почему никогда путь к ней не бывает прямым? Можно сказать: такова сущность науки. Но в природе нет науки, а есть лишь явления, факты. Наука создана людьми, она продукт разума. И если, пользуясь методами науки, ученый вынужден переворачивать горы материала в поисках крупицы истины, то не следует ли из этого, что есть дефект в самих методах? А может, наука ни при чем, а виновата психология ученых? Ведь и Кертис, считавший, что внешние галактики существуют, и Шепли, отрицавший это, пользовались одними и теми же фактами, одними и теми же научными методами. А выводы делали разные. Потому что заранее стали сторонниками различных отправных идей. Пока не найдено однозначного наблюдательного доказательства (в данном случае доказательства того, что туманность Андромеды состоит из множества звезд), основную роль играет не метод исследований, а психология ученого. Например, то, к какой школе он принадлежит.

Если нет такого однозначного наблюдательного доказательства, истина может в конце концов родиться и в споре, но тогда, когда будут исчерпаны все возможные аргументы против новой гипотезы. Все, что может быть сказано против идеи, должно быть сказано. Но и тогда в эту идею не будут верить до конца, пока опять-таки не будет получено то самое единственное доказательное наблюдение. Ведь сколько копий было поломано в споре об «островных Вселенных». А все доказало наблюдение.

Астрономия — наука наблюдательная, и все же она не может развиваться без предположений, без споров, то есть без психологии тех ученых, которые обсуждают проблему.

Система Аристотеля больше тысячи лет считалась единственно верной. Сам стиль мышления был таким, что важно было: кто сказал. Фалес задолго до Аристотеля поставил Солнце в центр мироздания и заставил шарообразную Землю вращаться вокруг него. Но кто был Фалес перед Аристотелем, утверждавшим, что Земля неподвижна! И ведь исходил-то Аристотель из, казалось бы, верной посылки — из наблюдений, из того, что солнце встает каждое утро и движется по небу! Но не все наблюдения использовал философ. Можно было и возразить. Круглая тень Земли на лунном диске во время затмения, например, свидетельствовала о том, что Земля — шар. Если бы шли споры, если бы рождались гипотезы, истина, возможно, восторжествовала бы задолго до Коперника. Но психология людей была такова, что привычно было склоняться перед авторитетом. В моде были не ученые, а схоласты. Ценилось не воображение, не умение мыслить, но знания и память.

О психологии научных споров, о психологии ученых сейчас известно гораздо больше, чем о методологии науки. Это естественно. Поведение ученого, его поступки видны. А вот о ходе размышлений можно узнать только по рассказам авторов гипотез. Реально же идея зачастую развивается в подсознании, и возникновение ее зависит от многих причин, о которых сам исследователь и не подозревает. Значит, и не расскажет. А ведь познание объективного мира не может быть в принципе только субъективным процессом, оно должно происходить по объективным законам развития идей и понятий. По законам, познать которые труднее, чем законы психологии творчества. Труднее, но важнее. Вот, что говорил Г. Лейбниц: «На свете есть вещи поважнее самых прекрасных открытий — это знание метода, которым они были сделаны».

Речь здесь идет не о тех общих методах познания, которые изучает философия. Как известно, мышление от чувственного восприятия переходит к абстракции, а затем вновь возвращается к опыту. Это общий принцип. Мы же говорим о конкретных методах, о том, как, скажем, должен рассуждать ученый, чтобы, исходя из данной совокупности явлений, заведомо точно прийти к верному решению, не отвлекаясь на ложные ходы мысли. Природа объективна, решение научной проблемы всегда единственно, как единственна конкретная истина. Значит, и ход решения научной задачи должен отражать объективные законы поиска научной истины вообще.

Будь у астрономов начала XX века общий метод решения научных проблем, не было бы и неверного шага в расследовании «дела о гибели звезды». Уже тогда было создано немало гипотез для объяснения вспышек новых звезд. Об очень ярких новых, таких, как звезда Кеплера, мы пока говорить не будем (тем более что астрономы начала века и не знали, что это другой класс явлений!). Поговорим пока об обычных новых звездах, какие десятками вспыхивают в туманности Андромеды, каких сейчас в нашей Галактике насчитывается около двухсот. Ежегодно астрономы замечают одну-две вспышки в нашей Галактике. Конечно, их значительно больше, ведь новые обычно вспыхивают близко от галактической плоскости, где много газа и пыли, поглощающей свет. Новых звезд много, но и гипотез было ненамного меньше. Так же как сами новые, гипотезы эти вспыхивали и гасли. Шел обычный в науке перебор вариантов, поиск истины методом проб и ошибок.

Казалось бы, вот он, истинно научный метод. Наука действительно пользуется им много веков. Но это вовсе не тот метод, который соответствует объективному ходу развития системы научных знаний. Это лишь констатация того, что в течение веков да и сейчас истина достигается путем проб и ошибок…

Итак, какие же гипотезы предлагались для объяснения феномена новых звезд? Почему мы можем утверждать, что работал метод проб и ошибок?

Видимо, первой гипотезой была гипотеза Кеплера. Объясняя вспышку 1604 года, Кеплер исходил не из конкретного факта, а как было принято — из общих мировоззренческих позиций. Кеплер был сторонником гармонии небесных сфер, он даже одушевлял материальный мир. Причиной небесных явлений он полагал побуждения, владевшие звездами и планетами. А поскольку побуждения у звезд и планет, конечно, всегда были гармоничными, то, к примеру, и двигаться они могли по законченным в своей красоте круговым орбитам. Сколько душевных сил пришлось затратить Кеплеру, чтобы отказаться в конце концов от кругов и сфер! Аналогично рассуждал Кеплер и о вспышке звезды-гостьи. По его мнению, это было проявление некоей «анима мунди» — покоящейся в мировой субстанции алхимической мировой души…

Это была идея, о которой трудно спорить. Никто и не спорил. Двести лет с тех пор звезды-гостьи не являлись. Поэтому и следующая гипотеза (будем считать ее первой в нашем списке), положившая начало эпохе споров о природе новых звезд, первая проба сил и первая ошибка, возникла лишь в конце прошлого века. Автор гипотезы, немецкий астроном Г. Зеелигер знал уже, что в одной из туманностей (в туманности Андромеды) вспыхнула новая звезда. Он сказал: звезда, двигаясь по своему пути, влетает в газовую туманность и нагревается. Так, как нагревается летящая в воздухе пуля. Конечно, горячей становится не только пуля, но и воздух. Разогревается и туманность, которую пронзает звезда. Это суммарное излучение нагретых от трения звезды и туманности мы видим.

Вторая гипотеза тоже принадлежала к серии «небесные катастрофы». Предложил ее английский астроном Н. Локиер. Звезды в этой гипотезе не фигурировали вовсе, остались только столкновения. По Локиеру, друг с другом сталкивались два летящих навстречу метеорных потока. Какими же должны быть потоки, чтобы свечение столкнувшихся метеоров продолжалось месяцы!

Третью гипотезу из той же серии предложил шведский ученый С. Аррениус. Сталкиваются две звезды. Точнее, две бывшие звезды. Обе успели остыть и погаснуть, потому и не видны, но вот произошло столкновение «в лоб», энергия движения перешла в тепло. Взрыв!

Все три гипотезы обладают общей особенностью: в тепло переходит механическая энергия движения. А в движении участвуют объекты двух типов: звезды и среда. Первая гипотеза: столкновение звезды со средой. Вторая гипотеза: столкновение двух сред. Третья гипотеза: столкновение двух звезд. Испытаны все комбинации из двух элементов. На этом серия гипотез «столкновения» себя, естественно, исчерпала.

Вторая серия гипотез может быть названа «почти столкновения». Ведь драматические события на поверхности звезды могут вызываться и не прямыми столкновениями, а близкими прохождениями другого тела. Вызывает же приливы на Земле наша соседка Луна! Но до Луны довольно далеко, а звезды могут проходить друг около друга, почти соприкасаясь.

Четвертая гипотеза принадлежит советскому астрофизику А. А. Белопольскому, который систематически наблюдал новые звезды в течение трех десятилетий. Он был прекрасным знатоком их спектров и потому своей гипотезой прежде всего пытался объяснить особенности спектров новых звезд. По мнению А. А. Бело-польского, в направлении наблюдателя движется холодная звезда большой массы с плотной водородной атмосферой. А навстречу ей — горячая звезда, масса которой меньше. Горячая звезда огибает холодную по параболе, разогревая своим движением ее атмосферу. После этого звезды вновь расходятся, но теперь обе движутся к нам. Блеск уменьшается, новая гаснет…

Пятая гипотеза. Предложил ее английский астроном У. Хеггинс. Здесь тоже близкое прохождение двух звезд. Возникают мощные приливы, вспышки, извержения. Их-то мы и наблюдаем.

Во всех этих гипотезах фигурируют две случайно проходящие друг около друга звезды. Как избавиться от элемента случайности? Что если сделать так, чтобы звезды всегда находились друг около друга? Что же, бывает и так — в двойной системе.

Немецкий астроном В. Клинкерфус и предложил гипотезу, согласно которой две звезды обращаются друг около друга по очень вытянутым орбитам. В тот момент, когда расстояние между звездами минимально (звезды находятся в периастре, как говорят астрономы), возникают мощные приливы, выбросы, извержения, как и в гипотезе Хеггинса. Вспыхивает новая.

Гипотеза Клинкерфуса (шестая в нашем списке) появилась раньше идей Белолольского и Хеггинса, хотя логически должна была бы возникнуть после них, чтобы разрешить связанные с этими гипотезами противоречия. А то что она появилась раньше, как раз и говорит о том, что шел перебор вариантов (метод проб и ошибок!), и идея двойной системы выглядела ничем не лучше прочих. А между тем у нее было неоспоримое достоинство: она избавляла вспышки от элемента случайности, делала их явлением закономерным и даже повторяющимся. Более полувека спустя было доказано, что новые звезды действительно вспыхивают в двойных системах. Доказано наблюдениями. Но даже во времена Клинкерфуса идея двойственности новых звезд могла и не быть случайной идеей, если бы удалось нащупать ее методологические достоинства. Гипотеза Клинкерфуса была лишь очередным звеном в цепочке «а если…». Случайно Клинкерфус попал в девятку (все же не в яблочко). О том, что идея двойных систем — богатая идея, имеющая далеко идущие последствия, не догадывались ни Клинкерфус, ни другие астрономы, не обратившие на гипотезу особого внимания В последовавших затем работах Белопольского и Хеггинса уже не говорилось о двойных системах Да и вся серия «столкновений» и «почти столкновений» на том и кончилась, исчерпав все варианты.

Следующая серия гипотез возникла уже после того как в 1924 году Э. Хаббл и Дж. Ричи доказали, что туманность Андромеды — далекая галактика. После того как и в М 31 были обнаружены вспышки новых звезд. Всем было ясно, что случайные столкновения звезд — явление очень и очень редкое, почти невероятное. Столкновениями не объяснишь, почему в туманности Андромеды происходит так много вспышек. Об идее Клинкерфуса не вспомнили, хотя она снимала это противоречие. Ученые обратились к разработке новой серии гипотез — вспышки новых как следствие внутренних процессов в самих звездах. Тому была объективная причина: в двадцатых годах появились первые исследования по внутреннему строению звезд, попытки объяснить (например, аннигиляцией вещества и антивещества), почему звезды светят, почему они так горячи. Естественно было применить новые теоретические идеи и для объяснения звездных вспышек.

Первую гипотезу этой серии (седьмую в нашем списке) предложил английский астроном Э. Милн. Любая звезда может вспыхнуть как новая, утверждал он, это не случайность, а закономерность. Внутренние силы вызывают взрыв, со звезды срывается и с большой скоростью уносится ее внешняя оболочка. А сама звезда при этом сжимается, превращаясь в белый карлик. Происходит это на закате звездной эволюции, поэтому можно считать, что вспышка новой действительно свидетельствует о гибели звезды…

Последнее обстоятельство и погубило идею Милна. Ведь новые звезды видны и до, и после вспышки! Из-за этого не прошли и другие аналогичные гипотезы, выдвинутые независимо друг от друга Г. А. Гамовым (гипотеза № 8) и немецким астрономом В. Гротрианом (гипотеза № 9). Речь шла о том, что вспышку вызывают термоядерные процессы, протекающие в центральной части звезды. Однако центральный взрыв должен вызвать слишком большие изменения в структуре звезды. По Милну, такой взрыв способен превратить даже обычную звезду в белый карлик, размеры которого порядка размеров Земли, а плотность достигает тонны в одном кубическом сантиметре! На самом деле при центральном взрыве (это мы знаем сегодня!) может произойти нечто более страшное для звезды, чем вспышка новой. Как в свое время Клинкерфус случайно подошел вплотную к правильной идее о причине вспышек новых звезд, так и Милн, сам того не подозревая, решал совсем другую, и тоже очень важную задачу, но связанную не с новыми звездами, а со звездами-гостьями. И тоже не довел решение до конца…

Итак, центральный взрыв не объяснил вспышек новых звезд. Настал черед следующего «а если». А если взрыв происходит не в центральной части звезды, а на периферии, неглубоко под поверхностью? Эту гипотезу (десятую в нашем списке) предложили в 1933 году советские астрофизики В. А. Амбарцумян и Н. А. Козырев, а численно она была разработана лишь 14 лет спустя другими советскими учеными А. И. Лебединским и Л. Э. Гуревичем. В этой идее тоже оказалось рациональное зерно. Взрыв действительно происходит на периферии, так говорит современная теория. Но откуда поступает горючее для взрыва? Лебединский и Гуревич считали, что изнутри звезды, в результате перестройки ее структур.

В начале пятидесятых годов одновременно существовали несколько «а если». Советский ученый Б. А. Воронцов-Вельяминов считал, что новая звезда — это промежуточный этап в звездной эволюции, когда горячий голубой гигант, сбрасывая излишек массы, превращается в голубой или белый карлик. Это уже одиннадцатая гипотеза, она похожа на идею Милна, но обладает одним отличием — она оптимистичнее. По Милну, любая звезда может вспыхнуть, в том числе и наше Солнце. Даже ставился вопрос, не должно ли человечество готовиться к катастрофе? В соответствии с гипотезой Воронцова-Вельяминова Солнце не может взрываться — ведь оно не горячий гигант, а всего лишь желтый карлик, терять массу ему ни к чему, ибо избытка массы у него нет.

Недостатки у гипотез Милна и Воронцова-Вельяминова одинаковы. В обоих случаях звезда после взрыва меняется. А наблюдения показывали, что и до и после вспышки звезда практически такая же.

В 1954 году советский астрофизик И. М. Копылов выдвинул еще одну гипотезу. А если это молодые звезды? — предположил он. При возникновении молодая звезда может оказаться неустойчивой, может вспыхнуть один или несколько раз, но потом успокаивается, становится обычной звездой, расположенной на так называемой главной последовательности.

Мы перечислили дюжину «а если». На деле их было, конечно, больше. И все неправильные, хотя в некоторых и содержалось зерно истины. Десятки ошибочных проб существенно не приблизили разгадки тайны новых звезд — зерен в этих пробах не разглядели, а когда появилось единственное, решающее загадку наблюдение, то о старых гипотезах забыли и сами авторы. Забыли и о зернах. Перечисленные гипотезы — это плоды мысли, которые сами авторы сочли достаточно зрелыми, чтобы вынести на суд коллег. А сколько проб и ошибок так и осталось невысказанными, погибло в тиши кабинетов! Таков этот естественный метод научного поиска — пробы и ошибки.

В астрономии, как мы уже говорили, всякий спор обычно решают наблюдения. Проблема новых звезд не была исключением. Открытие оказалось неожиданным, тогда как при правильном ведении «следствия» оно, это открытие, могло быть предсказано заранее.

Когда спор о природе новых звезд разгорелся с особенной силой, шел 1954 год, М. Уокер на обсерватории Маунт Вилсон проводил наблюдения бывших новых, то есть тех слабых звездочек, что остались на месте вспышек. Он исследовал звезду DQ Геркулеса, вспышка которой наблюдалась двадцатью годами раньше. Уокер измерял колебания блеска и обнаружил, что они как две капли воды похожи на изменения блеска затменных двойных звезд. Каждые пол-оборота одна звезда затмевает от нас другую, и блеск системы на некоторое время уменьшается. Такая кривая блеска получилась и для DQ Геркулеса. Период, с которым следовали друг за другом затмения, оказался равным всего 4 часам и 39 минутам. Никто прежде не наблюдал такого короткого периода у затменно-двойных звезд. Если период обращения звезд друг около друга так мал, то должно быть невелико и расстояние между звездами. Значит, и сами звезды не могут быть гигантами. Уокер определил, что масса звезд в системе DQ Геркулеса должна быть в несколько раз меньше массы Солнца. Обе звезды в системе бывшей новой оказались карликами.

Прошло несколько лет, и наблюдатели обнаружили, что бывшие новые звезды в созвездиях Северной Короны и Лебедя тоже являются тесными двойными системами. И тогда французский астрофизик Э. Шацман (и независимо от него чешский астрофизик 3. Копал) высказал идею о том, что все новые звезды — двойные системы. Эту гипотезу взялся проверить Р. Крафт на обсерватории Маунт Паломар. Он исследовал десять новых и повторных новых звезд (повторные новые вспыхивали два или более раз), шесть из них оказались двойными, а одна — даже кратной системой! О трех оставшихся звездах Крафт ничего сказать не мог — недоставало наблюдательных данных. .

Гипотеза Шацмана и Копала (а не правильнее ли сказать — идея Клинкерфуса?) получила столько наблюдательных подтверждений, что стала истиной. Сейчас астрофизики нисколько не сомневаются в том, что новые звезды вспыхивают в двойных системах.

В двойственности кроется и причина вспышки. В соответствии с гипотезой о периферическом взрыве требуется приток вещества. Откуда? Изнутри, говорили Лебединский и Гуревич. Извне, сказал Шацман. Вещество поступает с поверхности второй звезды. Оно постепенно накапливается на поверхности первой компоненты — а компонентой этой является, скорее всего, белый карлик с его большим гравитационным потенциалом и плотной атмосферой, где условия благоприятствуют быстрому горению водорода. Вещество накапливается, создаются условия для ядерных реакций синтеза — и взрыв! Оболочка сбрасывается. Система возвращается к прежнему состоянию. Но вторая звезда продолжает терять вещество, и течет это вещество к белому карлику, образует около него вращающийся диск, а из диска постепенно оседает на поверхность. Накопление — и взрыв! История повторяется. Чем больше накапливается водорода в атмосфере белого карлика, тем более мощной получается вспышка.

Итак, казалось бы, с новыми все ясно. Звезда после вспышки остается «живой и здоровой». Да, но проблема новых звезд еще далека от окончательного решения. Пробы и ошибки продолжаются. Просто была отсечена очень большая область, где отныне поиски не ведутся.

Детали вспышек далеко не ясны. Почему теряет вещество вторая звезда? Ведь это, как показали наблюдения, обычный красный карлик, масса его во многих таких системах составляет примерно половину массы Солнца. Такие звезды живут очень долго, не проявляя тенденции терять вещество. Почему же это про исходит в системах, которые вспыхивают как новые звезды?

Ну хорошо, пусть красный карлик теряет вещество, но сколько его падает затем на белый карлик, а сколько и вовсе теряется из двойной системы? Как накапливается водород в атмосфере белого карлика? Точно ли, что именно атмосфера вспыхивает? А может, вспышка все же происходит в веществе красной звезды?

И вот еще: сейчас обнаружены десятки и сотни систем, состоящих из красного и белого карликов. Далеко не всегда от таких систем наблюдались вспышки новых. Гораздо чаще вспышки были небольшими (три-четыре звездные величины) и недолгими (несколько часов или дней) и повторялись через несколько месяцев. Все такие системы получили общее название «взрывных», или «катаклизмических». И возникла новая проблема, в дополнение ко всем предыдущим. Почему в ряде случаев получается небольшая вспышка, а иногда действительно происходит катаклизм?

Были гипотезы о том, что новая вспыхивает именно тогда, когда взрывается водород в атмосфере белого карлика, а прочие слабые вспышки происходят, напротив, в атмосфере красной звезды. Были гипотезы о том, что существенную роль во вспышках играет магнитное поле белого карлика — а оно действительно может быть очень большим, достигая сотен миллионов гауссов. Были и гипотезы, согласно которым главную роль играет процесс перетекания вещества, его втекание во вращающийся диск около белого карлика. В общем, как вы заметили, поле проб и ошибок продолжает разрабатываться. Оно еще не прополото полностью, и много ошибок еще будет совершено, пока не родится единственно верная идея. Или пока не будет сделано наблюдение, которое положит конец спорам о новых звездах. Точнее — переведет споры в новую плоскость. Ведь установив одну конкретную истину, мы увидим, как открывается дорога к другой, еще невидимой истине.