Наблюдения сверхновых в древности
Наблюдения сверхновых в древности
Сбором сведений о старинных наблюдениях вспышек звезд, появлениях комет и других необычных явлений ученые занялись давно. Первые сводки таких данных, составленные по китайским, ближневосточным и европейским источникам, принадлежат французскому исследователю комет А.Г. Пингре, который в 1783 г. издал двухтомный труд "Кометография". Он пользовался некоторыми римскими и библейскими текстами, а также первыми переводами средневековой китайской энциклопедии "Вэньсянь тункао", составленной Ма Дуаньлинем, и некоторых других манускриптов, часть которых затем бесследно затерялась в эпоху Французской революции.
К сожалению, список Пингре был незаслуженно забыт и Гумбольдтом и Лундмарком. Полнейшее на сегодняшний день собрание всех явлений, считавшихся по тем или иным причинам вспышками звезд, составлено автором данной книги и вошло в международный "Общий каталог переменных звезд", регулярно пополняемый новыми данными.
С древнейших времен и до 1700 г. насчитывается около 200 вспышек, главным образом новых звезд, и розыски в летописях рукописях и хрониках продолжаются. Отметим, что до последнего времени считалось, что в Европе, Средиземноморье и на Ближнем Востоке наблюдалось мало вспышек: всего 5-7, а остальные видели в странах Дальнего Востока. Привлечение материалов Пингре, римских хроник показало, что на Западе было отмечено около 25 вспышек. Это уже серьезный вклад, который используется для перекрестного сравнения описаний вспышек.
Как же среди наблюдавшихся вспышек выявить сверхновые? Три яркие галактические сверхновые, о которых мы говорили на предшествующих страницах, достигали и превосходили звездную величину -3.5. И это не случайность. Чтобы вспышка звезды была легко обнаружена простым глазом, она должна быть по крайней мере 3-й звездной величины. Тогда она нарушает привычные фигуры созвездий и бросается в глаза. Такую величину в максимуме блеска будет иметь новая звезда, если она расположена от нас не далее тысячи световых лет. Зато сверхновая, вспыхнувшая в самой отдаленной части нашей Галактики, если бы межзвездное поглощение отсутствовало, была бы ярче нулевой звездной величины и наблюдалась, в зависимости от типа кривой блеска, от 3 до 8 месяцев. Таким образом, существует большая вероятность, что вспышка ярче нулевой звездной величины - это сверхновая звезда.
Вплоть до последних лет древнейшим дошедшим до нас сообщением о наблюдениях ярких светил было упоминание о комете 2296 г. до н. э., разысканное Пингре и содержащееся в записях устных преданий о первом китайском правителе Яо. Письменность в Китае возникла полутора тысячелетиями позже. Но несколько лет назад Дж. Михановским (США) была расшифрована глиняная дощечка шумеров (обитателей древней Месопотамии), на которой также была записана древнейшая устная легенда о "втором божестве-солнце", показавшемся в южной стороне неба, но вскоре померкшем и исчезнувшем. Это явление относят к 3-4 тысячелетиям до н. э. и связывают со вспышкой сверхновой, после которой остался самый близкий к нам остаток - туманность Паруса X.
Определенные и достоверные сведения мы имеем теперь о вспышке, по-видимому, сверхновой, которая была замечена в Китае 7 декабря 185 г. н. э. и была видна до июля 186 или 187 г. Вот как описывается это явление: "В период Чжун-Цин, во второй год, 10-ю луну в день Квэй-Хао появилась необыкновенная звезда посредине Нан-Мэн. Она была величиной с бамбуковые счеты и последовательно показывала пять цветов. Постепенно она уменьшала свой блеск к 6-й луне после следующего года, когда исчезла". В этом описании имеется дата явления, его длительность и место на небе, указан его характер: неподвижность среди звезд, ослабление блеска и изменение цвета. Заметим, что это единственное упоминание о явлении 185 г., другие сведения до нас не дошли.
Созвездие "Нан-Мэн" - это и Центавра. В Лояне, древней столице Китая, оно поднималось над горизонтом на три градуса и было видно не более двух часов за ночь, поэтому звезда должна быть исключительно яркой, чтобы ее заметили. Полагали, что вспышка наблюдалась 7 месяцев, но Ф. Стефенсон приводит доводы в пользу того, что соответствующий иероглиф в тексте нужно переводить не как "следующего года", а в смысле "последующего года", и оценивает длительность в 20 месяцев.
По нашему мнению, решающим доводом, свидетельствующим о вспышке именно сверхновой, а не новой звезды, является последовательное изменение цвета вспышки. Новые звезды практически не изменяют своего цвета, тогда как сверхновые в максимуме белые, а затем последовательно становятся желтыми, красными, снова желтыми и белыми. Поскольку в тексте говорится о пяти цветах, первые наблюдения относятся к стадии белого цвета т. е. к максимуму блеска.
Каков же был максимальный блеск сверхновой? Прямых сведений текст не дает, но мы можем его рассчитать по длительности явления. Семимесячная видимость звезды у самого горизонта говорит о звездной величине вспышки не выше -4, а 20-месячная - от -4-й до -8-й звездной величины. Получается довольно широкий выбор, который может быть ограничен, если найти остаток сверхновой.
Между и Центавра найдено четыре нетепловых радиоисточника, т. е. остатка сверхновых. Находящийся посредине совпадает со слабой волокнистой туманностью. Недавно обнаружено его тепловое рентгеновское излучение - признак сравнительной молодости остатка сверхновой. Возраст его, вычисляемый по интенсивности радиоизлучения, меньше возраста остальных трех, но превосходит 1700 лет, т. е. получается старше наблюдавшейся вспышки, что следует отнести за счет грубости этого метода определения возраста. Расстояние до остатка 2-3 кпс, и поэтому сверхновая I типа, вспыхнувшая на таком расстоянии, после ее ослабления межзвездным поглощением достигала бы -4-й величины, а в случае II типа была бы -2-й величины. По-видимому, лучше подходит I тип.
Попытки опознать вспышки сверхновых, описанные в старинных текстах, "с черного хода", пользуясь данными о галактических остатках сверхновых, были в большой моде лет двадцать назад. Слабым местом их были очень грубые указания хроник на области вспышек. Когда же стало возможным как-то, определять возрасты остатков, выявилась мнимость многих "отождествлений".
Важную роль теперь продолжают играть поиски старых текстов, в которых содержатся ценные астрономические сведения. Особенно поучительна в этом отношении история исследования Сверхновой 1006 г. Об этой вспышке, наблюдавшейся в южном созвездии Волка, у самого горизонта, найдены упоминания в семи японских, шести китайских, шести европейских, пяти арабских и одной корейской хрониках. Летописцы, описывающие явления, не всегда были профессиональными наблюдателями и очевидцами, но иногда встречаются и описания очевидцев. Таким был астролог Али бен Ридван, подробно описавший явление 1006 г., виденное им лично в молодости. Он хорошо помнил положение планет при появлении звезды, и американский исследователь Б. Голдстейн смог установить дату и место этого явления на небе. Сходные результаты он получил по китайским хроникам.
Как и в случае Сверхновой 1054 г., мы сталкиваемся здесь со скудостью сведений о блеске сверхновой. Любопытно, однако, что первое описание сверхновой 28 апреля, принадлежащее японским астрономам, отмечало бело-голубой цвет звезды, а последующие наблюдатели единодушно называют цвет звезды желтым и золотистым. Судя по этим сведениям, японцы видели эту сверхновую еще до того, как она достигла максимума блеска. В китайских источниках отмечалось также, что 1 мая блеск ее постепенно возрастал и приближался к блеску Венеры. В пяти источниках блеск сверхновой сравнивается с блеском неполной Луны, хотя никто не упоминает, что звезду видели и в дневное время. Конечно, в мае звезда восходила и заходила глубокой ночью. Даже если бы по блеску она была равна Венере, то производила бы огромное впечатление на фоне безлунной глубокой ночи, тогда как Венеру мы видим лишь в сумерки на светлом фоне зари. Тени от освещения сверхновой предметов также усиливали впечатление и служили, по-видимому, основанием для сравнений с неполной Луной. А фактически сверхновая могла казаться ярче Венеры, но слабее Луны в четверти. Али бен Ридван отмечает, что по "размерам" звезда превосходила Венеру в 2.5-3 раза. Это сравнение было "заочным", так как звезда восходила намного позже захода Венеры. Исследователи пытались пересчитывать оценку Али бен Ридвана, основываясь на старых арабских и на современных данных о видимых угловых размерах Венеры, но получилась бессмыслица. Али бен Ридван имел, очевидно, в виду, что звезда была ярче Венеры на 2-3 звездные величины. Поскольку в мае по вечерам Венера могла иметь -3-ю величину, сверхновая в максимуме блеска могла быть -6-й величины.
То обстоятельство; что в июле сверхновая должна была восходить в дневное время после полудня, но ее не видели на фоне дневного неба, свидетельствует что она в этом месяце, казалась слабее -3.5 величины. Когда она снова стала видна ночью, то еще выделялась по блеску среди окружающих звезд. С июля по конец ноября японские придворные астрономы девять раз сообщали о ее видимости императору. Китайские астрономы видели ее по утрам на востоке до самого конца года. В 1007 г. уже не было сведений о сверхновой. Правда, в одном источнике имеется сообщение, которое Голдстейн переводит как утверждение, что ее видели до 1016 г., но это явное недоразумение, так как в этом случае сверхновая в максимуме была бы так ярка, что долгое время сияла бы днем.
Рассмотрение обстоятельств видимости сверхновой говорит в пользу того, что это была сверхновая I типа. Среди нескольких источников нетеплового радиоизлучения в районе вспышки обнаружен один со следами газовых волокон и с характерным рентгеновским излучением. В 1979 т. недалеко от центра этого остатка сверхновой Ф. Швейцер и Дж. Миддледич обнаружили голубую звездочку 17-й величины, являющуюся, судя по спектру, белым карликом.
Забегая вперед, отметим, что к тому времени у двух остатков сверхновых - в Крабовидной туманности и Парусах Х уже были найдены и детально исследованы слабые голубые центральные звездочки, которые оказались мигающими с высокой частотой - 30 и 10 раз в секунду соответственно. Однако колебаний блеска звездочки Швейцера обнаружено не было. Могло оказаться, что эта звездочка случайно проектируется на радиоисточник и является одним из обычных объектов галактического диска перед или за остатком сверхновой. Но, с другой стороны, это мог быть и первый обнаруженный звездный остаток сверхновой I типа! Необходимо было как следует разобраться. И в январе 1982 г. со спутника, вооруженного ультрафиолетовыми спектрометрами, были получены спектры этого объекта от 1200 до 3200 . В спектрах были обнаружены линии поглощения, принадлежащие расширяющейся оболочке остатка сверхновой, расположенного перед звездой; смещение их указало скорость расширения в 5 - 6 тыс. км/с. Это сыграло решающую роль в установлении подлинной схемы развития вспышек сверхновых I типа.
Таблица Галактические сверхновые
Сверхновая, год вспышки
185
1006
1054
1181
1572
1592
1604
Созвездие
Центавр
Волк
Телец
Кассиопея
Кассиопея
Кассиопея
Змееносец
Страна или часть света, где заметили сверхновую
Китай
Азия, Африка
Азия, Америка
Азия
Европа, Азия
Корея
Европа, Азия
Длительность наблюдения, сутки
225
240
710
185
560
100
365
Видимая звездная величина в максимуме
-4
-6
-5
1
-4.5
2
-3.5
Фотометрический класс
I тип
I. 14
II. 5
II. 3
I. 12
?
I. 12
Скорость расширения оболочки, км/с
-
-8 000
-7 000
-8 000
-10 000
?
-10 000
Остаток сверхновой
Есть
Есть
Телец А "Краб"
3С 58
Кассиопея B
Кассиопея A
Есть
Расстояние до остатка, кпс
2-3
4
2
8
5
3
10
Нам остается рассказать еще о яркой вспышке 1181 г., которую наблюдали, главным образом в Японии (Ф. Стефенсон насчитал шесть хроник, где она упоминалась), а так же в Китае и Европе. Она была видна полгода, одно время имела "сине-желтый" цвет и по блеску равнялась Сатурну. Вспышка произошла в созвездии Кассиопеи. Ослабление сверхновой на 4 величины за полгода характерно для II типа. На месте вспышки, установленном надежно, имеется открытый еще в 1952 г. радиоисточник нетеплового характера с яркой сердцевиной - "двойник" радиоисточника Телец А. Недавно здесь в сильно запыленном участке Млечного Пути удалось найти и волокнистую туманность, напоминающую Крабовидную. Это подтверждает принадлежность вспышки к сверхновым II типа.
Свет от звезды, взорвавшейся на расстоянии нескольких десятков тысяч световых лет от Солнца, дошел до нашей планеты в 1181 г. То, что осталось от звезды, остаток Сверхновой 3C58, показано на этом рисунке (цвета искусственны).
Выложена глава из книги
НОВЫЕ И СВЕРХНОВЫЕ ЗВЕЗДЫ
Ю. П. Псковский
Издание второе
переработанное и дополненное
Москва 1985
Книга Ю.П. Псковского рассказывает об объектах, изучение которых занимает в астрофизике исключительное место. С новыми и сверхновыми звездами связано большинство удивительных открытий: радиоизлучающие газовые оболочки и плерионы, пульсары, рентгеновские источники - явления, за которыми скрыты экзотические объекты Вселенной (белые карлики, нейтронные звезды и черные дыры). Книга написана на основе спецкурса, читавшегося автором в ГАИШ МГУ.