Ошеломляющая Вселенная
Такая загадочная, но такая красивая
В ЭТО время года ночное небо манит нас великолепными звездными россыпями. Над головой в выси расположилось величественное созвездие Орион, которое хорошо видно январскими вечерами от Анкориджа на Аляске до Кейптауна (ЮАР). Не доводилось ли тебе за последнее время всматриваться в небесные россыпи, чтобы отыскать знакомое созвездие, например, Орион? Астрономы занимались этим с помощью недавно починенного космического телескопа «Хаббл».
С пояса Ориона, состоящего из трех звезд, свисает меч. Размытая звезда в середине меча — на самом деле вовсе не звезда, а знаменитая туманность Ориона, она необычайно красива, даже если рассматривать ее через обычный телескоп. Но внимание профессиональных астрономов она приковывает не своим чарующим сиянием.
«Астрономы исследуют туманность Ориона и многие ее молодые звезды, потому что это величайший и самый активный в нашей части галактики район рождения звезд»,— сообщает Жан-Пьер Кайо в журнале «Астрономия» («Astronomy»). Похоже, что эта туманность — космический роддом! Когда телескоп «Хаббл» сфотографировал туманность Ориона, ухватив подробности, которые всегда ускользали от глаз наблюдателей, астрономы увидели не только звезды и светящийся газ, но и то, что Кайо описывает как «маленькие размытые овалы. Оранжевые световые кляксы. Они похожи на крошки, оставшиеся от чьего-то обеда, случайно попавшие на фотографию». Однако ученые считают это не дефектами при проявке, а что эти размытые овалы — «протопланетные диски, зародыши солнечных систем, как они видны на расстоянии 1 500 световых лет». Рождаются ли сию минуту звезды, то есть целые солнечные системы, в туманности Ориона? Многие астрономы верят, что да.
От роддома до небесного кладбища
В своем стремительном движении и с луком наготове Орион будто нападает на созвездие Тельца. Если смотреть в маленький телескоп, то около конца южного рога Тельца виднеется едва различимое пятнышко. Это Крабовидная туманность, и сквозь большой телескоп она выглядит вспышкой в развитии, как показано на странице 9. Если туманность Ориона — звездные ясли, то соседняя Крабовидная туманность — возможно, могила звезды, которая испытала невообразимо мученическую смерть.
Об этом небесном катаклизме, возможно, писали китайские астрономы, как о «звезде гостье» в созвездии Тельца, она неожиданно появилась 4 июля 1054 года и сияла так ярко, что на протяжении 23 суток была видна даже днем. «Несколько недель,— отмечает астроном Роберт Барнем,— звезда полыхала светом 400 миллионов солнц». Астрономы называют такие зрелищные самоубийства вспышками сверхновых звезд. Даже сейчас, почти тысячу лет спустя, осколки от него летят через космическое пространство со скоростью приблизительно 80 миллионов километров в день.
Космический телескоп «Хаббл» тоже занимается этой областью, заглядывая вглубь туманности и выуживая такие «подробности о Крабовидной туманности, которые астрономам и в голову не приходили», как об этом говорилось в журнале «Астрономия». Астроном Пол Скоуэн говорит об этих открытиях, что «тут есть, над чем поломать голову астрономам-теоретикам на долгие годы».
Астрономы, например Роберт Киршнер из Гарвардского университета, считают, что очень важно понять природу останков сверхновой звезды типа Крабовидной туманности, так как с их помощью можно измерить расстояния до других галактик, и сейчас это активно исследуется. Как мы увидели, разногласия по поводу расстояний до других галактик вызвали горячие споры о «Большом взрыве» как о теории возникновения Вселенной.
В январе на западе в небе северного полушария за пределами Тельца все еще заметно слабое сияние в созвездии Андромеда. Это сияние — галактика Андромеды — самый далекий объект, видимый невооруженным глазом. Орион и Телец — это сравнительно близкий космос — в пределах нескольких тысяч световых лет от Земли. Теперь же мы пристальным взглядом проникнем через два миллиона световых лет к огромной спирали звезд, очень напоминающей нашу галактику Млечный Путь, но еще большей по размерам — приблизительно 180 000 световых лет из конца в конец. Если вглядеться в слабое сияние Андромеды, в твой глаз попадает свет, которому уже более двух миллионов лет!
В последние годы Маргарет Геллер и другие взялись за нелегкую задачу — сделать трехмерную карту всех окружающих нас галактик, что задает серьезные вопросы теории «Большого взрыва». Вместо того чтобы увидеть равномерный разброс галактик во всех направлениях, составители карты космоса обнаружили «гобелен из галактик», и такое расположение распространяется на миллионы световых лет. «Как же соткан этот гобелен из почти однообразной материи новорожденной Вселенной — это один из вопросов, преследующих космологию», как об этом говорилось в недавнем сообщении журнала «Сайенс».
Наш вечер начался с осмотра январского ночного неба, и сразу нам открылась не только завораживающая красота Вселенной, но вопросы и загадки, которые обращены к самому ее происхождению. С чего она началась? Как она достигла такой сложности, какую мы видим сегодня? Что будет с окружающими нас небесными телами? Может ли кто-нибудь ответить на эти вопросы? Что ж, увидим.
[Рамка, страница 8]
Как узнают расстояния?
Когда астрономы говорят нам, что галактика Андромеды удалена от нас на два миллиона световых лет,— это на самом деле научное предположение. Никому не удастся прямым путем измерить такие умопомрачительные расстояния. Расстояния до самых близких звезд, до которых 200 световых лет или около того, можно измерить прямым методом с помощью звездного параллакса, что задействует простую тригонометрию. Но это относится только к тем звездам, которые так близки к Земле, что при вращении Земли вокруг Солнца заметны их небольшие смещения. Большинство звезд и все галактики намного дальше. И здесь приходится делать предположения. Даже о близких звездах приходится строить догадки, например, известный красный сверхгигант Бетельгейзе в созвездии Ориона находится от нас на расстоянии в диапазоне от 300 до более 1 000 световых лет. Поэтому не стоит удивляться противоречиям среди астрономов, угадывающих галактические расстояния, которые в миллион раз больше.
[Рамка, страница 8]
Сверхновые звезды, пульсары и черные дыры
В сердце Крабовидной туманности находится самый странный объект в известной Вселенной. По мнению ученых, крошечный труп погибшей звезды, спрессованный до невероятной плотности, вращается вокруг своей оси со скоростью 30 оборотов в секунду и посылает радиоволны, которые впервые были пойманы на Земле в 1968 году. Его назвали пульсаром, описав как вращающийся остаток сверхновой звезды, спрессованный до такой степени, что электроны и протоны в атомах первоначальной звезды слиплись в одно целое и получились нейтроны. Ученые говорят, что когда-то это было ядром массивной звезды сверхгиганта, такого, как Бетельгейзе или Ригель в созвездии Орион. Когда звезда взорвалась и внешние ее слои выбросило в космос, осталось только сжавшееся ядро, светящаяся, раскаленная добела головешка, ядерный пыл которой давным давно угас.
Вообразите: взять массивную, как два наших Солнца, звезду и сжать ее до размеров шара, диаметром 15—20 километров! Это все равно, что взять планету Земля и сжать ее до диаметра 120 метров. Кубический сантиметр такого вещества весил бы миллиард тонн.
И даже это еще не полное описание степени сжатия вещества. Если бы мы смогли сжать Землю до размеров шарика в детской игре, гравитационное поле Земли в итоге стало бы таким мощным, что не отпускало бы даже свет. На этой стадии казалось бы, что крошечная Земля исчезла в так называемой черной дыре. Хотя в черные дыры верит большинство астрономов, их существование все еще не доказано, и они не так часто встречаются, как думали еще несколько лет назад.
[Рамка, страница 10]
На самом ли деле они такого цвета?
Те, кто исследует небо с помощью маленького телескопа, находя известную галактику или туманность, часто разочаровываются. Куда подевалось великолепие красок, которое они видели на фотографиях? «Цвета галактик не видны непосредственно глазом даже через самые большие телескопы,— отмечает астроном и научный писатель Тимоти Феррис,— потому что их свет слишком слаб, чтобы возбудить ощущение цвета в рецепторах сетчатки глаза». Поэтому многие решили, что красивые цвета на астрономических фотографиях — фикция, что они просто как-то добавлены во время проявки. Но это не так. «Сами цвета истинны,— пишет Феррис,— и фотографии представляют собой лучшие попытки астрономов в точности их передать».
В своей книге «Галактики» («Galaxies») Феррис объясняет, что фотографии едва различимых объектов, например галактик или большинства туманностей,— «выдержки, которые получаются тем, что телескоп направляется на галактики и фотопластинка остается открытой даже на несколько часов, в которые свет звезд попадает на фотоэмульсию. В это время двигательный механизм компенсирует вращение Земли, и телескоп остается направленным на галактику, а астроном или в некоторых случаях автоматическая направляющая система производят мельчайшие коррекции».
[Диаграмма/Иллюстрации, страница 7]
(Полное оформление текста смотрите в публикации)
1 Созвездие Орион, как его можно увидеть повсюду в январском небе.
2 Туманность Ориона; эта расплывчатая «звезда» изумляет, если ее получше рассмотреть.
3 В недрах туманности Ориона — космический роддом?
[Сведения об источнике]
#2: Astro Photo — Oakview, CA
#3: C. R. O‘Dell/Rice University/NASA photo
[Иллюстрация, страница 9]
Галактика Андромеды, самый дальний объект, видимый невооруженным глазом. Похоже, что скорость ее вращения не соответствует ньютоновскому закону гравитации и загадывает ученым загадку: что это за темное вещество, невидимое в телескопы?
[Сведения об источнике]
Astro Photo — Oakview, CA
[Иллюстрация, страница 9]
Крабовидная туманность в созвездии Тельца — небесное кладбище?
[Сведения об источнике]
Bill and Sally Fletcher
[Иллюстрации, страница 10]
Наверху. Колесовидная галактика. Меньшая галактика столкнулась с ней, прошла сквозь нее и оставила след в виде голубого кольца из миллиардов новообразовавшихся звезд, обрамляющих Колесовидную галактику.
[Сведения об источнике]
Kirk Borne (ST Scl), and NASA
Внизу. Туманность Кошачий Глаз. Эффект двойных звезд на орбитах друг у друга — простой пример замысловатости строения Вселенной.
[Сведения об источнике]
J. P. Harrington and K. J. Borkowski (University of Maryland), and NASA