|
Вспышки сверхновых и данные радиоуглеродного анализа
Аннотация
По содержанию радиоактивного изотопа углерода 14С в годовых кольцах деревьев выделены сигналы, которые могут быть идентифицированы с вспышками сверхновых. Два наиболее контрастно выраженных сигнала хорошо согласуются с имеющимися датировками двух наиболее ярко проявившихся сверхновых - сверхновой 1006 года и сверхновой, связанной с Крабовидной туманностью. Даны независимые датировки - «подтверждающая» для сверхновой 1006 года (этот год соответствует данным радиоуглеродного анализа) и «уточняющая» для сверхновой, связанной с Крабовидной туманностью (интервал времени от 1137 до 1946 года).
1. Постановка задачи
В работе <2> по дошедшим до нас историческим записям обобщены данные о вспышках сверхновых за последние две тысячи лет. Сделаны выводы: возможности уточнения наших представлений о годах вспышек конкретных сверхновых и их расположении на небосводе на основе дальнейшего анализа исторических записей практически исчерпаны; следует уделить большое внимание иным потенциальным источникам информации о сверхновых. В работе <4> прямо указано на возможное влияние сверхновых на вариации содержания радиоактивного изотопа углерода 14С в атмосфере Земли. Исходя из вышесказанного, правомочна постановка вопроса о поиске сигналов типа «вспышка сверхновой» в данных радиоуглеродного анализа (по содержанию 14С в годовых кольцах деревьев).
2. Обоснование возможности решения поставленной задачи
Влияние солнечной активности на скорость образования 14С в атмосфере Земли является общепризнанным фактом <1, 4>. Характер влияния надежно установлен – чем выше активность Солнца, тем меньше образуется в атмосфере 14С. Механизм влияния видится примерно так. 14С образуется в верхних слоях атмосферы под действием, главным образом, космических лучей. При возрастании активности Солнца возрастает поток электромагнитного излучения, которое повышает способность геомагнитного поля Земли экранировать верхние слои атмосферы от космических лучей. Это приводит к уменьшению образования 14С. Таким образом, сигнал «вариация солнечной активности» первоначально «записывается» в верхних слоях атмосферы. Через некоторое время, благодаря циркуляции воздуха в атмосфере, сигнал достигает биосферы и «записывается» в годичных кольцах деревьев. Форма сигнала – локальное во времени уменьшение в них содержания 14С при возрастании солнечной активности и наоборот. Время прохождения сигнала от верхних слоев атмосферы до колец деревьев можно оценить по рисунку 3 из работы <1>. На нем приведено сопоставление вариаций солнечной активности 11-летнего цикла и содержания 14С в годовых кольцах деревьев. Сдвиг между взаимосвязанными вариациями этих параметров составляет 3 года.
Вспышка сверхновой также сопровождается выбросом электромагнитного излучения. И это излучение, достигая Земли, произведет тот же эффект, что и излучение Солнца. Отсюда можно сформулировать тезис: электромагнитное излучение сверхновой будет записано в годовых кольцах деревьев как локальное во времени уменьшение содержания в них 14С. Задержка записанного сигнала относительно визуально наблюдаемого светового эффекта сверхновой составит 3 года. Длительность наиболее активной фазы вспышки (время ее визуального наблюдения) в соответствии с историческими записями составляет от 6 месяцев до 3 лет <2>. Эти величины соизмеримы с длительностью фаз солнечной активности 11-летнего цикла.
Но сигналы «вариация солнечной активности» и «вспышка сверхновой» имеют и существенные различия. Усредненная трансформация геомагнитного поля Земли под действием флуктуаций солнечной активности для периода равного одному году является симметричной относительно ее полюсов. При вспышке сверхновой не над экваториальной зоной, поток электромагнитного излучения будет трансформировать геомагнитное поле Земли асимметрично относительно ее полюсов. Это приведет к тому, что экранирование верхних слоев атмосферы от космических лучей на Северном и Южном полушариях будет разным. Следовательно, будут разными и характеристики сигнала «вспышка сверхновой», записанного в годовых кольцах деревьев южного и северного полушарий.
Сигнал «вспышка сверхновой» над одним из полушарий проявится в другом полушарии менее контрастно и с задержкой или не проявится вообще. Время задержки (время прохождения сигнала из одного полушария в другое) можно оценить по рисунку 4 из работы <4>. На нем приведено сопоставление вариаций содержания 14С в атмосфере северного и южного полушарий Земли. Пиковое возрастание содержания 14С в 1963-66 годах обусловлено испытаниями ядерного оружия в атмосфере преимущественно высоких широт северного полушария. Этот сигнал достиг атмосферы южного полушария примерно за 2 года.
На графике изменения содержания 14С в кольцах деревьев по годам сигнал «вспышка сверхновой» будет записан как узкий отрицательный асимметричный пик, левая составляющая которого, более крутая, чем правая. Вопрос соотношения уровня сигнала «вспышка сверхновой» и уровня фоновых колебаний 14С в годовых кольцах деревьев мы пока не рассматриваем, предполагая, что первый соизмерим с уровнями сигналов «вариация солнечной активности». А последние, в том числе и сигналы, связанные с 11-летним циклом солнечной активности, выделяются по результатам радиоуглеродного анализа относительно уверенно <1>. В дошедших до нас исторических записях наиболее ярко проявились сверхновые 1006 и 1054 годов. Сверхновая 1006 года описана в китайских записях как "большая ... как золотой диск", "она похожа на половину Луны с расходящимися в стороны лучами", "она настолько ярка, что в ее свете все прекрасно видно" <2>. А в справочной статье <3> про сверхновую 1054 года написано со ссылкой опять же на китайские записи «По свидетельству очевидцев, сверхновая светилась как полная луна в течение недели».
3. Фактические данные
Приведенные в сообщении данные радиоуглеродного анализа взяты на сайте CALIB Radiocarbon Calibration. Это эталонные кривые радиоуглеродного датирования. Значения содержания 14С оценены для блоков, включающих 10 годовых колец деревьев. Одна из кривых, характеризующая интервал времени 955-1955 AD года, составлена на основе дендрохронологических данных по южному полушарию Земли. Другая кривая, характеризующая интервал времени длительностью более 20 тысяч лет в интервале от 9905 BC до 1950 AD годов составлена, как мы поняли, на основе дендрохронологических данных по северному полушарию. Таким образом, сопоставимыми данными радиоуглеродного датирования по северному и южному полушариям охарактеризован интервал 955-1945 AD годов. Для анализа взят параметр Delta 14C, рассчитанный по содержанию 14С в годовых кольцах деревьев, с учетом поправок за радиоактивный распад и фракционирование изотопов углерода при фотосинтезе. Этот параметр является оценкой содержания 14С в самом нижнем слое атмосферы в годы, охарактеризованные соответствующими кольцами деревьев. Графики Delta 14C для северного и южного полушарий приведены на рисунке 1. На нем же приведены градиенты изменения этого параметра.
Рисунок 1.
4. Формальный анализ фактических данных
По графикам Delta 14C и градиентов изменения этого параметра выделено 5 сигналов типа «вспышка сверхновой» (рисунок 1). Четыре из них связаны с событиями над южным полушарием (1005, 1065, 1465 и 1665 годы), одно – с событием над северным (1145 год). Наиболее контрастно проявились сигналы 1005 и 1145 годов. Влияние сигнала 1005 года на Delta 14C Южного полушария началось в 1005 году. Соответствующего ему сигнала в Delta 14C Северного полушария в этом году не наблюдается. В 1015 году сигнал в южном полушарии усилился. Проявился этот сигнал в 1015 году и в Delta 14C северного полушария. Таким образом, прослеживается распространение сигнала из Южного полушария в Северное с уменьшением его амплитуды. Сигнал 1145 года характеризуется самым большим градиентом уменьшения Delta 14C над северным полушарием. Соответствующий ему сигнал над южным полушарием отсутствует.
5. Сопоставление результатов анализа с историческими и астрономическими данными
В работе <2> к сверхновым, отмеченным во многих исторических записях, отнесены «сверхновые 1604 (сверхновая Кеплера), 1572 (сверхновая Тихо), 1181, 1054 (в результате вспышки образовалась Крабовидная туманность) и 1006 годов». В значениях Delta 14C, отнесенных к 1575 и 1185 годам сигналов, типа «вспышка сверхновой» не наблюдается. С рядом оговорок возможно выделение слабых сигналов типа «вспышка сверхновой», отнесенных к 1605 и 1055 годам. Многочисленные письменные свидетельства о сверхновой 1605 года не позволяют отнести это событие к экстраординарным, способным сформировать значимый электромагнитный сигнал. На основе этих же источников о сверхновой 1054 года мы можем сказать, что длительность ее свечения составила 21 месяц <2>, а светимость была сопоставима со светимостью полной Луны <3>. Таким образом, на графиках Delta 14C имеется слабый сигнал (уменьшение значения Delta 14C между 1045 и 1055 годами в северном полушарии на фоне возрастания значений Delta 14C в южном), который может быть идентифицирован с сверхновой 1954 года.
В работе <2> по результатам сопоставления китайских, арабских и европейских записей относительно сверхновой 1006 года сделано заключение «Записи из Сент Галлена отмечают частое исчезновение этой звезды, что, впрочем, соответствует всего лишь тому, что она скрывалась за горизонтом на севере». Возможно, это заключение не в полной мере соответствует имеющимся записям. Звезда вполне могла скрываться и за горизонтом на юге. А если это так, то ее местоположение следует отнести к субэкваториальной зоне южного полушария. При таком положении сверхновой 1006 года сигнал типа «вспышка сверхновой» 1005 года полностью ей соответствует. Дата вспышки - 1006 год, идеально соответствует форме рассматриваемого сигнала. 1006 год – вспышка сверхновой – начало записи сигнала в верхних слоях атмосферы. В 1009 году сигнал достиг биосферы южного полушария и был записан в кольцах деревьев, охарактеризованных значением Delta 14C 1005 года (декада 1000 – 1009 годов). В значении Delta 14C 1005 года северного полушария сигнала нет, так как он в 1009 году еще не мог достигнуть его биосферы. В следующую декаду (1000 – 1009 годы) сигнал от сверхновой 1006 года достиг биосферы северного полушария и был записан в кольцах деревьев. Таким образом, сигнал типа «вспышка сверхновой» 1005 года хорошо согласуется со сверхновой 1006 года при условии не противоречия нашего предположения о ее приуроченности к субэкваториальной зоне южного полушария имеющимся историческим записям.
В работе <5> приведено несколько астрономических датировок времени вспышки сверхновой, связанной с Крабовидной туманностью, дан их критический анализ. Датировки выполнены на основе скорости движения осколков сверхновой, оцененной по сделанным в разное время фотографиям. Вывод авторов работы: надежная астрономическая датировка вспышки сверхновой – «1140 год плюс-минус 20-30 лет». Следует отметить, что эта астрономическая датировка сверхновой, связанной с Крабовидной туманностью, расходится с датировкой, установленной по имеющимся историческим записям (1054 год). Таким образом, сигнал типа «вспышка сверхновой» 1145 года может быть идентифицирован без каких либо натяжек со сверхновой, связанной с Крабовидной туманностью. При такой идентификации вспышку сверхновой можно локализовать по данным радиоуглеродного анализа во времени. В значении Delta 14C, отнесенному к 1135 году (характеризует интервал времени 1130-1139 годов), сигнал не фиксируется. Значит с учетом «задержки» сигнала, равной 3 года, вспышка сверхновой могла произойти не ранее 1137 года. В 1155 году уровень сигнала на графике Delta 14C меньше, чем в 1145 году. Следовательно, вспышка произошла не позднее 1146 года. Таким образом, вспышка сверхновой может быть локализована в интервале времени от 1137 до 1946 годов.
Общий вывод. В содержании 14С в годовых кольцах деревьев имеются сигналы типа «вспышка сверхновой». Два наиболее контрастно выраженных сигнала хорошо согласуются с имеющимися датировками двух наиболее ярко проявившихся сверхновых. Наши датировки - «подтверждающая» для сверхновой 1006 года и «уточняющая» для сверхновой, связанной с Крабовидной туманностью, являются независимыми как от исторических данных, так и астрономических датировок. Их точность определяется, в основном, точностью дендрохронологических данных, на основе которых построены эталонные кривые радиоуглеродного датирования.
Литература
1. Дергачев В. А. Радиоуглеродный хронометр //Природа, 1994, № 1, стр. 3-15.
http://fatus.chat.ru/dergache.htm
2. Дэвид А. Грин, Ричард Ф. Стивенсон. Исторические сверхновые. http://astronet.ru/db/msg/1186775
3. Крабовидная туманность.
http://astronet.ru/db/msg/1199154
4. Левченко В. Радиоуглерод и абсолютная хронология: записки на тему.
http://hbar.phys.msu.ru/gorm/dating/wally-1.htm
5. Носовский Г.В., Фоменко А.Т. Царь славян. 2004.
|
