Вселенная выдает некоторые тайны

РАННИМ утром 4 июля 1054 года Ян Вэй Те пристально вглядывался в небо. Будучи астрономом китайского императорского двора, он тщательно наблюдал движение звезд, как вдруг яркий свет вблизи созвездия Ориона привлек его внимание.

Появилась «Звезда-гость» — как китайцы в древности называли подобные редкие явления. После того как Ян, по долгу, осведомил об этом своего императора, он заметил, что «Звезда-гость» стала такой яркой, что затмила даже Венеру, и в течение многих недель ее можно было видеть при ясном дневном свете.

Прошло девять веков, пока это явление могло быть достаточно объяснено. Сегодня думают, что китайский астроном был свидетелем вспышки сверхновой звезды — катастрофической предсмертной агонии массивной звезды. «Как» и «почему» такого чрезвычайного феномена являются некоторыми из тайн, которые пытается раскрыть астрономия. Ниже следует одно объяснение, которое было с большими совместными усилиями разработано астрономами.

Хотя подобные нашему солнцу звезды могут иметь безмерно долгую и устойчивую жизнь, но их появление и исчезновение предлагает захватывающее зрелище на небе. Ученые думают, что история жизни звезды начинается в недрах туманности.

Туманность — название межзвездного облака из газа и пыли. Такие туманности считаются прекраснейшими объектами ночного неба. Туманность на титульной странице этого журнала носит название туманность Тройная (или Трехраздельная). В недрах этой туманности возникают новые звезды, что придает ей красноватый блеск.

По-видимому, звезды образовываются в туманности, когда рассеянное вещество под действием силы тяготения сгущается в богатые газом регионы, которые все больше уплотняются. Эти огромные газовые шары стабилизируются, как только достигают температуры, при которой в недрах облака начинается термоядерная реакция, препятствующая дальнейшему уплотнению. Так рождается звезда, часто вместе с дальнейшими звездами, образующими затем звездное скопление.

Звездные скопления. На снимке 8 страницы видно одно небольшое звездное скопление под названием Ювелирная шкатулка, которое возникло якобы только несколько миллионов лет назад. Название дано на основании наглядного описания астрономом Джоном Гершелем, жившим в XIX веке: «Шкатулка с разноцветными драгоценными камнями». В одной только нашей Галактике найдено больше тысячи подобных звездных скоплений.

Энергия звезд. Рождающаяся или развивающаяся звезда стабилизируется, когда в ее недрах зажигается ядерный огонь. Теперь начинается превращение водорода в гелий процессом слияния ядер, подобным тому, который происходит в водородной бомбе. Масса такой типичной звезды как Солнце настолько велика, что запаса ядерного горючего достаточно на миллиарды лет.

Но что происходит, когда такая звезда исчерпывает наконец запас водородного горючего? С уменьшением в центре запаса водорода ядро сжимается и его температура увеличивается. В то же самое время внешние оболочки сильно расширяются, так что радиус звезды увеличивается в 50 раз или больше: звезда становится красным гигантом.

Красные гиганты. Красный гигант — звезда, с относительно низкой температурой поверхности; поэтому она скорее кажется красной, чем белой или желтой. Эта фаза в жизни звезды сравнительно коротка, и когда бо́льшая часть запаса гелия исчерпывается, она заканчивается небесным фейерверком. Звезда с еще горящим гелием сбрасывает с себя наружные оболочки, которые образуют планетарную туманность; она светится, потому что получает энергию от своей звезды-матери. Рано или поздно звезда драматически сжимается, чтобы стать, наконец, слабо светящимся белым карликом.

Однако, если начальная звезда была достаточно массивна, она сама приходит к своему концу взрывом; это сверхновая звезда.

Сверхновые звезды. Взрывом сверхновой звезды кончается жизнь звезды, которая была намного массивнее солнца. Огромные количества пыли и газа ударными волнами выбрасываются в пространство со скоростью 10 000 километров в секунду. Интенсивный свет взрыва настолько ярок, что он превышает свет миллиарда солнц и появляется как сверкающий бриллиант в небе. Энергия, выделяемая при взрыве только одной сверхновой звезды, соответствует общей энергии, которую излучило бы наше солнце за девять миллиардов лет.

Сегодня, девятьсот лет после того как Ян наблюдал свою сверхновую звезду, астрономы все еще могут видеть рассеявшиеся остатки того взрыва в формации, называемой Крабовидная туманность. Однако эта туманность не была всем, что осталось. В ее центре они открыли еще что-то — маленький объект, вращающийся 33 раза в секунду, — он называется пульсаром.

Пульсары или нейтронные звезды. Под пульсаром понимается вращающееся ядро из материи очень высокой плотности, которое остается после взрыва сверхновой звезды, имевшей не более трех солнечных масс. Имея в диаметре менее 30 километров, пульсар едва может быть обнаружен оптическим телескопом. Но его можно опознать радиотелескопом, который обнаруживает радиосигналы, возникающие благодаря быстрому вращению пульсара. Конус радиоволн вращается со звездой, подобно световому конусу маяка, что наблюдателю кажется пульсацией. Поэтому и название — пульсар. Пульсары называются также нейтронными звездами, потому что они состоят главным образом из плотно упакованных нейтронов. Это причина их невероятной плотности — свыше ста миллионов тонн на кубический сантиметр.

Но что же случается, если звезда с еще большей массой превращается в сверхновую звезду? По расчетам астрономов, ядро может коллапсировать еще дальше, чем нейтронная звезда. Теоретически сила тяготения, сжимающая ядро, может быть настолько большой, что возможно образование так называемой черной дыры.

Черные дыры. Говорят, что они подобны гигантским космическим водоворотам, от которых ничто не может уйти. Внутренняя тяга гравитационной силы настолько велика, что как свет, так и материя, очень близко подходящие к ней, неумолимо засасываются.

До сих пор непосредственно не была наблюдаема ни одна черная дыра — что и невозможно ввиду ее дефиниции — хотя физики надеются доказать их существование влиянием, которое они оказывают на соседние объекты. Может быть, необходимы новые техники наблюдения, чтобы раскрыть эту особенную тайну.

Тайны галактик

Галактика — космическая система, состоящая из миллиардов звезд. В 1920 году было открыто, что Солнце не является центром нашей Галактики, как предполагали раньше. Вскоре после этого при помощи сильных телескопов было открыто множество других галактик, и люди стали понимать необъятность Вселенной.

Туманная пелена, которую мы называем Млечным Путем, в действительности является только частью нашей Галактики. Если бы мы могли видеть ее издалека, то она показалась бы нам гигантским огненным колесом. Ее форма была сравнена с двумя глазуньями, сложенными нижними частями вместе, но, конечно, в гораздо большем масштабе! Путешествуя со скоростью света, нам потребовалось бы 100 000 лет, чтобы пересечь нашу Галактику. Солнцу, которое расположено, скорее, на краю Млечного Пути, требуется 200 миллионов лет, чтобы полностью обойти центр Галактики.

Галактики, подобно звездам, все еще таят много тайн, которые интересуют общество ученых.

Квазары. В 1960-е годы были пойманы сильные радиосигналы объектов, лежащих далеко-далеко от наших местных галактик. Эти объекты получили название квазары — сокращение для «квазизвездные радиоисточники» — по причине их сходства со звездами. Но астрономы пришли в замешательство от необыкновенного количества энергии, излучаемой квазарами. Более светлые из них в несколько десятков тысяч раз светлее Млечного Пути, и самые далекие из открытых до сих пор отдалены больше, чем на десять миллиардов световых лет.

После двух десятилетий интенсивного исследования астрономы пришли к заключению, что эти отдаленные квазары являются высокоактивными ядрами далеких галактик. Но что же происходит в ядрах этих галактик, производящих такую огромную энергию? Некоторые ученые того мнения, что энергия испускается скорее благодаря процессам гравитации, чем слиянием ядер, как это происходит в звездах. Новейшие теории связывают квазары с гигантскими черными дырами. Правильно это или нет, еще точно не известно.

Квазары и черные дыры — это только лишь две загадки, которые следует разрешить. Да, некоторые тайны Вселенной, возможно, никогда не будут поняты нами. Однако исследованные нами до сих пор учат нас некоторым важным истинам, истинам, которые заходят далеко за пределы астрономии.

[Иллюстрация, страница 7]

Спиральная галактика М83

[Сведения об источнике]

Фото: D. F. Malin; с любезного разрешения: Anglo-Australian Telescope Board

[Иллюстрация, страница 8]

Ювелирная шкатулка

[Сведения об источнике]

Фото: D. F. Malin; с любезного разрешения: Anglo-Australian Telescope Board

[Иллюстрации, страница 8]

Открытое звездное скопление, Плеяды в созвездии Тельца, М45

Туманность Ориона, с вставленной туманностью «Конская голова»

[Сведения об источнике]

Фото: D. F. Malin; с любезного разрешения: Anglo-Australian Telescope Board