Возникает целый ряд теоретических проблем. И целый ряд догадок, гипотез, теорий. Мнение Амбарцумяна: сверхзвезды — это не звезды. Это результат взрыва какого-то неизвестного нам тела, бывшего в ядре галактики еще до взрыва.
Амбарцумян считает, что все свойства и все особенности галактик определяются ходом процессов, протекающих в их ядрах. До сих пор нам были известны несколько типов галактик, о которых было сказано выше. Теперь открыт новый тип. Он характеризуется необычайно мощным взрывом в области ядра галактики.
Пока неизвестно, возникают ли такие взрывы в определенный момент эволюции какого-то типа галактик или это редчайшие исключения из общих закономерностей.
Надо больше наблюдать, говорит он, строить мощные оптические и радиотелескопы, выводить их за пределы земной атмосферы. Может быть, только тогда нам удастся уточнить наши теории или заменить их новыми.
Вторым выступает Зельдович. Он напоминает о замечательном явлении гравитационного коллапса, которое является заключительной стадией эволюции звезд, масса которых превышает более чем в 1,5 раза массу Солнца. Это удивительное состояние уже погасшей звезды. Под действием сил тяготения вещество этих звезд сжимается до чрезвычайной плотности, а радиус звезды становится очень малым. При этом поле тяготения на поверхности коллапсирующей звезды в какой-то момент становится столь большим, что никакая частица, ни даже кванты света не способны преодолеть этого поля и покинуть звезду. Звезда «исчезает». Здесь нет ничего удивительного. Звезда, конечно, не перестает существовать, в ней продолжают бушевать сложные процессы, но никакие сигналы не могут вырваться оттуда, из непреодолимой гравитационной ловушки. Все это не выдумка фантаста, а следствие точных расчетов на основе теории относительности.
Далее Зельдович говорит, что сверхзвезда как раз и может быть звездой чрезвычайно большой массы в процессе гравитационного коллапса. Тогда спрашивается, откуда столь ослепительная ее яркость, если звезда исчезла? Все дело в процессах вокруг этой коллапсирующей звезды. Внутренние части ее уже могут скрыться в гравитационной ловушке, а вне ее огромные массы, например часть атмосферы, стягиваясь со скоростями, близкими к скорости света, к границам гравитационной ловушки, должны выделять огромные количества энергии. Это и свет и другие виды излучения.
Этого вполне достаточно для объяснения всех загадок сверхзвезд, однако строгая теория грандиозного явления еще не создана.
А затем Шкловский покрывает доску кружевом формул и демонстрирует оценки массы, энергии и других характеристик сверхзвезд. Он добавляет, что источники мощного излучения, названные сверхзвездами, могут не быть ни звездами, ни галактиками. Это могут быть очень сконцентрированные сгустки межгалактического вещества.
В заключение он говорит, что все сделанные им оценки и высказывания не могут считаться достоверными, так как они основаны на совершенно недостаточных наблюдательных данных. Основная задача ближайших лет — получение более полных и точных физических характеристик сверхзвезд.
Маститых ученых сменяют два совсем молодых кандидата физико-математических наук: Н. С. Кардашев — ученик Шкловского и И. Д. Новиков — сотрудник Зельдовича.
Кардашева занимает вопрос о том, какой процесс в сверхзвездах может породить энергию, большую, чем выделяющаяся в термоядерных реакциях. И он пробует исходить из гипотезы Гинзбурга, что виновником мощного излучения звезды могут быть ее магнитные поля, которые при ее вращении нарастают и усиливаются. Когда Кардашев провел расчет, оказалось, что его результаты хорошо сочетаются с той силой излучения звезды, которое наблюдается. Это говорит в пользу гипотезы, но все явление до конца не объясняет.
Сильное впечатление на присутствующих произвело выступление Новикова. Он начал с того, что напомнил, как 10 миллиардов лет назад начало расширяться первородное вещество, находившееся в состоянии огромной плотности, начало расширяться вещество всей метагалактики, которую мы видим. Представим себе, говорит он, что не все вещество начало расширяться одновременно. Отдельные сгустки, будущие ядра галактик, могли задержаться в своем развитии. Это допустимо, не правда ли? И вот задержавшееся вещество, начавшее через некоторое время тоже расширяться, вступает во взаимодействие с окружающей средой, и возникают бурные процессы, которые мы теперь и наблюдаем. Если до расширения был период сжатия, то и в этом случае все можно объяснить. В сжимающемся мире одна часть вещества сжалась быстрее, чем другая, и это тоже могло привести к наблюдаемым нами теперь очагам мощного излучения. Эта гипотеза полностью находится в рамках теории относительности, подчеркивает Новиков. Разрыв во времени между наблюдением и свершением тоже объясним. Можно выбрать такую систему отсчета времени, в которой эти два разновременных события могут считаться одновременными.
Надо сказать, что этот пункт особенно атаковался во время последовавшей затем дискуссии. Впрочем, весь тон дискуссий на подобных академических сессиях, посвященных острым, злободневным проблемам, обычно резко отличается от докладов. Стороннему наблюдателю поначалу часто кажется, что ничего особенного не происходит, идет очередная, немного вялая конференция. Выступления академичны, аргументированны. Каждый не спеша излагает свою точку зрения. Слушатели терпеливы. Если присутствующий и не знает, что сомнения приберегаются до поры до времени, что в такой аудитории не принято перебивать докладчика, возражать, спорить, дискуссия сразу же вовлекает его в водоворот страстей.
Выступил последний докладчик, и ситуация резко меняется. Ученые тянут руки, как прилежные ученики. Получивший слово хватает мел и торопливо, боясь, что прервут, забыв о регламенте, спорит с предыдущими ораторами. Тут уж не до чинов. Аспирант не согласен с академиком. Студент проясняет запутаннейший вопрос, профессор кричит с места: «Непонятно!» Собрание очень напоминало звезду в состоянии дискуссионного коллапса.
Гинзбург: Несомненно, сверхзвезды — это неизвестное нам явление. Это перенос проблемы за пределы нам понятного. Мы пытаемся объяснить это в рамках теории относительности, а они тесны. По-моему, дело в чем-то принципиально новом. Здесь мало объяснить детали механизма, здесь явно проявляются неизвестные еще нам законы природы. Конечно, гипотезы, о которых здесь рассказывалось, интересны, но, столкнувшись с таким явлением, как сверхзвезды, мы, возможно, встретились с незнакомым нам состоянием вещества, с проявлением его свойств. Космос — это та область, где мы можем столкнуться с неизвестными нам законами природы. Будьте бдительны!
Озорной клич нравится аудитории, она встречает его одобрительным смехом.
Зельдович: Мы не будем пренебрегать деталями механизма, но с удовольствием примем и новую теорию, если таковая все объяснит.
Лебединский: По-моему, столкновение двух звезд может быть вполне подходящим процессом для объяснения яркости, подобной яркости сверхзвезд. Две звезды вполне могут столкнуться по крайней мере раз в год, и в случае перехода всей энергии в излучение может возникнуть колоссальное излучение, которое мы наблюдаем.
Пикельнер: Когда мы говорим о сверхзвездах, мы имеем в виду их колоссальную массу, равную чуть ли не 100 миллионам солнечных масс. И строим все расчеты, опираясь на эту массу. Но кто поручится, что масса именно такова и наши расчеты правильны? Это, по-моему, слабое место в наших рассуждениях. Кроме того, гипотеза Новикова меня смущает тем, что не объясняет изменения яркости сверхзвезд.
Амбарцумян: Мне кажется очень важным то, что сказал Гинзбург. Действительно, все ли возможности мы используем для объяснения явления. Возможно, что и все, но из всех известных сейчас источников энергии для «питания» сверхзвезд может хватить только гравитационной энергии. Остальные источники, в том числе и ядерная энергия, недостаточны. А в рамках гравитационных процессов есть лишь две возможности — коллапс или антиколлапс, сжатие или расширение. Итак, коллапс или антиколлапс? Сжатие или расширение? Я говорил о расширении ядра галактики, о его взрыве. Насколько это подтверждается наблюдениями? Во всяком случае, они не разрешают дискуссию. Ведь наблюдения тоже в какой-то степени направлены, подготовлены тем, что мы от них ожидаем.
Шкловский: Идея Новикова очень изящна и привлекательна. Но я с ней не согласен. Вот вопрос: можно ли дать такую систему отсчета времени, в которой наши сегодняшние будни будут одновременными с началом мира?
Новиков: Может ли сегодняшнее время совпадать с гипотетическим взрывом первоматерии? Это хочет знать Шкловский? Да, можно написать такую систему отсчета времени.
Шкловский: Я этого не понимаю.
Новиков: Но это тем не менее возможно в рамках теории относительности. Я имею в виду, что можно выбрать такую систему отсчета времени, в которой то вещество, из которого произошли мы и наша аудитория, и вещество, задержавшееся, с нашей точки зрения, в своем развитии, расширяются в одно и то же время.
Зельдович: Гинзбург ставит вопрос об отходе от теории относительности, от современной физики. Я не согласен. Теория относительности — это сбалансированная система, совершенная, красивая. А если о красоте говорит физик, он имеет к тому основания. В теории относительности все гармонично. Работа Новикова хороша тем, что она выдержана в рамках теории. Она ее не отвергает. Конечно, вселенная в целом расширяется. Но было ли это один раз или больше? Конечно, это расширение идет из облака первородной материи, но откуда появилось это исходное вещество? Масса вопросов без ответов. Проблема сверхзвезд перерастает в большую космологическую проблему.
…Как ни обескураживает некоторых ученых такая ситуация, но теория относительности пока не в состоянии распутать клубок сомнений, решить вопрос о сверхзвездах. Может быть, такое положение вещей временное