100 великих загадок астрономии
Шрифт:
Наша Вселенная, ее пространство и время
Этот странный мир звезд
В погожую ночь можно увидеть невооруженным глазом около двух тысяч звезд. Если заглянуть в мощный бинокль или небольшой телескоп, станут заметны уже сотни тысяч звезд. Все эти крохотные пятнышки, видимые нами на ночном небосводе, на самом деле, – если не считать нескольких планет, например, Марса или Юпитера, – не уступают размерами Солнцу, но расположены так далеко, что предстают перед нами в виде светящихся точек.
Многие из них в действительности светят гораздо ярче, чем Солнце; другие излучают сравнительно мало света. Но все они представляют собой раскаленные газовые шары огромных
Все звезды мчатся сквозь космическое пространство с невероятными скоростями. Однако расстояние между ними так велико, что человеку не хватит всей его жизни, чтобы заметить, как изменилось взаимное положение звезд. Глядя на ночное небо, мы видим, что отдельные яркие звезды вроде бы образуют фигуры, которые мы именуем созвездиями. Тысячи лет эти созвездия как будто не меняют своей формы. Недаром в древности верили, что звезды закреплены на небесном своде и потому неподвижны; планеты же перемещаются по небосводу.
У звезд, как у людей: жизнь и смерть, юность и старость, «время хранить и время тратить», «время разрушать и время строить». Жизнь звезды – и символ, и прямое подобие человеческой жизни. У людей многое определено от рождения: у одних здоровая наследственность, другим передались дедушкины недуги. Вот и у звезд, едва они появятся на свет, многое в их судьбе предопределено. Вглядевшись в народившуюся звездочку, астроном мог бы предсказать ее жизненный путь куда точнее, чем астрологи пробуют угадать во тьме времени человеческую судьбу. В прозрениях астрономов – одна наука, точная наука, как и в соображениях генетиков, знатоков человеческой природы. У человека многое в его жизни – болезни, долголетие – определяют гены. У звезды – масса. Срок горения звезды зависит именно от ее массы – этакой «жизненной силы» светила. Солнце – это звезда с относительно малой массой. Есть звезды, что весят гораздо больше, чем Солнце, но они очень быстро сжигают свое топливо и потому живут намного меньше нашего светила.
Первые звезды возникли уже через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, то есть более 13 миллиардов лет назад. Но, как и прежде, звезды вновь и вновь продолжают рождаться в молекулярных облаках. Подобные облака – ученые шутливо называют их «фабриками по производству звезд» – и теперь еще можно увидеть в созвездиях Тельца, Змееносца, Ориона. Здесь находится множество молодых, ярко светящихся звезд, чей возраст не превышает нескольких миллионов лет.
Процесс зарождения звезд – это очень динамичный, необычайно хаотический процесс. Многие его особенности по-прежнему вызывают споры среди астрономов. Например, какое влияние на происходящее оказывают магнитные поля, пронизывающие молекулярное облако? Как образуются самые массивные звезды? Почему в той или иной части космоса начинается процесс зарождения звезд? Почему он завершается через определенное время, хотя запасы межзвездного газа имеются в достаточном количестве? А как возникли самые первые звезды во Вселенной? Понимание происходящего сложно еще и потому, что наблюдать за этим вживую невозможно. Области, где рождаются звезды, окружены плотными облаками газа и пыли. Остается лишь моделировать этот процесс на компьютере.
В наблюдаемой нами части Вселенной насчитывается не менее 1022 звезд. Они таят еще много неожиданного. Вот лишь некоторые из них – обычные и в то же время совсем не обычные. Надо лишь внимательно к ним приглядеться.
В 2007 году, наблюдая за звездой Мира в созвездии Кита, известной вот уже четыре столетия, астрономы сделали поразительное открытие. Вслед за этим красным гигантом тянется хвост, наподобие кометного. Этот хвост, правда, хорошо заметен лишь в ультрафиолетовом диапазоне. Он простирается примерно на 13 световых лет, что в три раза превышает расстояние от Солнца
Самой быстрой звездой, известной астрономам, считается звезда PSR J1748—2446ad, расположенная в созвездии Стрельца, на расстоянии 19 тысяч световых лет от Солнца. В состав этого двойного радиопульсара (его обнаружил 10 ноября 2004 года канадский астроном Джейсон Хесселс) входит нейтронная звезда, которая вращается с невероятной скоростью, составляющей примерно 24 % скорости света. Всего за одну секунду она успевает совершить 716,36 оборотов (!) вокруг своей оси.
Звезда Мира и ее хвост, снятые в УФ лучах
Самая компактная звездная система – это 4U 1820—30. Она находится в шаровом скоплении NGC 6624, на расстоянии 25 тысяч световых лет от Земли, и состоит из нейтронной звезды, которая обращается вокруг другой звезды, в чьих недрах еще догорают остатки гелия. Два небесных тела разделяет всего 130 тысяч километров, что почти в три раза меньше расстояния от Земли до Луны.
Наиболее массивные из известных нам звезд обнаружены в 2010 году в двух молодых звездных скоплениях NGC 3603 и RMC 136a. Первое расположено на расстоянии 22 тысяч световых лет от Земли в созвездии Киля, а второе – в Большом Магеллановом Облаке, соседней с нами галактике.
Наблюдая за этими скоплениями, астрономы из Шеффилдского университета (руководитель – Пол Кроутер) отыскали несколько звезд, чья температура поверхности была выше 40 000 °C. Таким образом, они были примерно в семь раз горячее Солнца, а их яркость – выше в миллионы раз. Как показали расчеты, масса этих звезд первоначально превышала предельно допустимую, как считалось ранее, массу звезды – 150 солнечных масс.
Звезда R136a1 оказалась самой массивной звездой, известной науке. Сейчас она весит примерно в 285 раз больше, чем Солнце, а когда только родилась, весила и вовсе в 320 раз больше Солнца. Если бы она располагалась в центре нашей планетной системы, то светила бы во столько же раз ярче Солнца, во сколько то светит ярче Луны. При этом ультрафиолетовое излучение, испускаемое ею, было бы таким мощным, что всякая жизнь на Земле сделалась бы невозможной.
Очевидно, подобные звезды встречаются чрезвычайно редко, к тому же они живут очень недолго. Их можно отыскать только в самых плотных звездных скоплениях, где даже при наблюдении в мощный телескоп трудно отделить одну звезду от другой. Кстати, по мнению Кроутера, столь массивные звезды, как R136a1, возможно, возникают в результате слияния нескольких небольших звезд.
Как отмечают астрономы, открывшие этих гигантов, «наша работа подтверждает традиционное мнение о том, что у звезд есть предельно допустимая масса, однако этот предел надо увеличить вдвое – он равняется примерно 300 солнечным массам».
Последние звезды во Вселенной угаснут, по некоторым оценкам, через 100 триллионов лет, а значит, у ученых есть еще много времени впереди, чтобы разгадать все тайны звезд.
Таинственный мир спиральных галактик
Звезды, составляющие нашу Вселенную, образуют огромные скопления – галактики, которые насчитывают от сотен миллионов до многих сотен миллиардов звезд. Одни скопления имеют непонятную, неправильную форму. Другие напоминают дыню, то есть имеют форму эллипсоида. Третьи – словно застывшее вмиг, остановленное движение: вокруг их диска еще тянутся отдельные спиральные ветви, словно расплесканные струи вещества. Их называют спиральными галактиками.