Новая занимательная астрономия

Комаров Виктор Ноевич

В начале века и сама Вселенная и населяющие ее небесные тела за очень редкими исключениями представлялись почти неизменными, стационарными; считалось, что космические объекты эволюционируют чрезвычайно медленно, плавно, постепенно переходя от одного стационарного состояния к другому стационарному состоянию.

Однако XX век внес в эти представления кардинальные изменения. Прежде всего оказалось, что мы живем в нестационарной расширяющейся Вселенной. Затем были открыты нестационарные явления, сопровождающиеся выделением колоссальных количеств энергии, мощными взрывными процессами. Стало ясно, что не только вся Вселенная изменяется с течением времени и ее прошлое не тождественно ее

настоящему и будущему, но буквально на всех уровнях существования материи протекают нестационарные процессы, происходят качественные превращения материи, совершаются глубокие качественные скачки.

В соответствии с этим изменилась и главная задача современной астрофизики: она превратилась в эволюционную науку, изучающую не только современное состояние космических объектов, но и закономерности их происхождения и развития. Знание этих закономерностей позволяет прогнозировать будущее состояние планет, звезд, галактик и других космических тел, что имеет не только большое научное, но и огромное практическое значение.

Астрономические открытия XX столетия принесли с собой совершенно новое видение астрономического мира: на смену картине неизменной, стационарной Вселенной пришла картина эволюционирующей Вселенной — не только расширяющейся, но и буквально «взрывающейся». Это обстоятельство дает все основания рассматривать события, происходящие в науке о Вселенной в текущем столетии, а также сопутствующую им радикальную перестройку системы знаний о Вселенной как очередную революцию в астрономии.

Эта революция вошла в качестве существенной составной части в развернувшуюся во второй половине текущего столетия научно-техническую революцию, охватившую почти все области современной науки и их практические приложения.

В настоящее время можно считать, что революция в астрономии, происходившая на наших глазах, близка к завершению. Но это вовсе не означает, что существенно важных открытий в науке о Вселенной больше не будет. Они будут обязательно!

Новые данные о космических явлениях продолжают стремительно накапливаться как в результате наземных оптических и радиоастрономических наблюдений, так и благодаря исследованиям, которые ведутся с помощью космических аппаратов и орбитальных станций. И среди них есть такие, которые, по-видимому, уже открывают совершенно новые, до этого неведомые нам страницы бесконечно разнообразной «книги Вселенной».

Так, например, в мировом пространстве обнаружены весьма значительные по масштабам области, внутри которых галактики, представляющие собой основные структурные единицы Вселенной, по-видимому, отсутствуют. В результате специальных расчетов, проведенных на основе данных астрономических наблюдений с помощью электронно-вычислительных машин удалось установить, что галактики, которые входят в состав больших скоплений — сверхскоплений, расположены главным образом по «стенкам» своеобразных ячеек, гигантских «сот», напоминающих пчелиные. Протяженность каждой стороны такой ячейки — около 100 млн. световых лет. В настоящее время уже известно несколько подобных «пустот», в том числе весьма внушительных размеров.

Так, например, астрономы обнаружили свободную от звезд и галактик область с поперечником около 300 млн. световых лет. Они изучили распределение звездных островов вдоль трех близко расположенных прямых линий, направленных в глубины Вселенной. В результате такого зондирования обнаружилось, что по избранным направлениям вплоть до расстояний порядка 500 млн. световых лет и начиная с расстояний около 800 млн. световых лет галактики расположены достаточно густо. Но в промежутке между этими отметками ни одной галактики как будто зарегистрировать не удалось.

Для окончательного

уточнения распределения в пространстве Вселенной космических систем предстоит огромная работа, в частности, по определению положения десятков тысяч далеких галактик. Но перспективы весьма заманчивы — полученные данные будут иметь очень важное значение для решения многих фундаментальных проблем современной астрофизики, в том числе для выяснения вопроса о происхождении галактик.

Между прочим, наличие во Вселенной «пустот», о которых идет речь, хорошо соответствует гипотезе происхождения галактик, разрабатываемой в настоящее время академиком Я. Б. Зельдовичем и его сотрудниками.

Изучение пространственной структуры Вселенной тесно связано с измерением расстояний до далеких космических объектов. В этом направлении также намечаются интересные возможности. Они возникли благодаря развитию рентгеновской астрономии. Дело в том, что одним из источников космического рентгеновского излучения является горячий разреженный межгалактический газ, заполняющий пространство между галактиками в скоплениях этих звездных систем. В рентгеновском диапазоне скопления межгалактического газа выглядят как протяженные туманности.

Исследования показали, что электроны межгалактического газа взаимодействуют с реликтовым излучением. В связи с этим открывается возможность путем сравнения данных наблюдений в рентгеновском и радиодиапазонах определять не только угловые, но и абсолютные размеры рентгеновских туманностей. А если известны истинные и угловые размеры какого-либо удаленного объекта, то расстояние до него можно вычислить с помощью простых тригонометрических методов.

Не исключена, таким образом, возможность, что облака межгалактического газа послужат долгожданными эталонами для измерения космических расстояний.

Вообще дальнейшее развитие астрономических исследований с борта космических аппаратов открывает весьма заманчивые перспективы. Мы уже говорили о том, какую важную роль для развития наших представлений об эволюции Вселенной играет определение величины средней плотности материи. Существенный вклад в решение этой проблемы могут внести заатмосферные исследования в инфракрасном и рентгеновском диапазонах электромагнитных волн.

Но в принципе есть возможность и прямого определения средней плотности материи — по величине, поля тяготения. Любой протяженный космический объект, например галактику, мы видим под некоторым углом. И величина этого угла зависит от расстояния: чем дальше расположен наблюдаемый объект, тем этот угол меньше. Если в пространстве между наблюдателем и наблюдаемым объектом имеется материя, то согласно общей теории относительности должно происходить искривление световых лучей. По его величине можно оценить количество материи в пространстве между наблюдателем и объектом. Но для того, чтобы вычислить среднюю плотность исходя из этих данных, надо еще уметь точно измерять расстояние до далеких галактик. Об одной возможности решения этой задачи мы только что говорили. Но существует и другой путь: измерение расстояний с помощью радиотелескопов, выведенных на космические орбиты и разнесенных достаточно далеко друг от друга. В настоящее время, после эксперимента с развертыванием радиотелескопа КРТ-10 на советской орбитальной станции «Салют-6», техническая осуществимость подобных исследований представляется вполне реальной.

Происходит стремительное накопление новых материалов астрономических наблюдений, новых фактов. И складывается впечатление, что это количественное накопление вот-вот должно вызвать очередной качественный скачок в наших знаниях о Вселенной, в понимании физики космических процессов. Возможно, ждать его осталось недолго.