Рождение миров
Шрифт:
Темная туманность, видимая на фоне звезд Млечного Пути.
Итак, в распоряжении ученых оказался чрезвычайно важный факт: в пространстве, кроме звезд и различных светлых туманностей, есть еще темные облака космической пыли. И вообще межзвездное пространство не пусто.
Но это открытие, сделанное в начале нашего века, было только одной из тропинок, которая повела ученых
Маяки Вселенной
Еще в конце XVI века астрономы заметили, что некоторые звезды время от времени меркнут, а потом снова разгораются.
Как это ни странно, диковинное явление тогда не привлекло внимания ученых. И даже полтораста лет спустя не нашлось наблюдателя, который заинтересовался бы переменными звездами. Об их существовании знали, называли эти звезды «непостоянными», но не изучали. Их считали чем-то вроде небесных уродцев, какими-то случайными и противоестественными светилами, которые недостойны наблюдения и исследования.
Удивляться этому не приходится. В ту эпоху наука только начинала освобождаться от религиозного гнета. Мысль ученых еще была скована средневековым мировоззрением.
Один из крупнейших астрономов XVI века — Тихо Браге — писал: «По всем философским воззрениям следует, что в воздушных пространствах небесного мира ничто не меняется, что небеса и небесные тела не растут и не уменьшаются, что они не подвергаются никаким изменениям ни по числу, ни по виду, ни по блеску… все звезды сохраняют неизменно свое количество, положение, порядок движения и внешний вид».
Вот эти-то «философские воззрения», подобно темным и кривым очкам, делали астрономов как бы полуслепыми, мешали видеть то, что происходит на небе. Ученые даже представить не могли — как это звезды могут изменяться, притухать и разгораться. Заметив на небе какую-то перемену, они чурались ее, не решаясь начать систематические наблюдения; не имея настоящею научного мировоззрения, они смотрели на небо, но многого не видели.
Изучение переменных звезд началось с конца XVIII века, когда чешский крестьянин, астроном-самоучка Палич и глухонемой английский юноша Гудрайк заметили несколько переменных звезд и стали за ними следить.
Оказалось, что некоторые переменные звезды с изумительной аккуратностью изменяют свою яркость. Одна из них — звезда «Злой Гость» — Алголь из созвездия Персея двое с половиной суток светит, как самая обычная звезда, потом она начинает гаснуть. Угасание длится 4,5 часа. В следующие 4,5 часа Алголь восстанавливает прежний блеск и опять светит 60 часов как ни в чем не бывало.
Другая переменная звезда, помеченная на карте созвездия Цефея греческой буквой дельта, изменяем свою яркость непрерывно. 35 часов она постепенно разгорается, а следующие 94 часа — также плавно угасает. Сбавив светимость до предела, дельта Цефея, не задерживаясь ни на секунду, начинает разгораться. Переменных звезд, подобных Алголю, нашлось на небе очень много — свыше восьмисот. Они все называются алголями.
Звезд, похожих на дельту Цефея, еще больше — несколько тысяч. Они носят общее название — цефеиды.
Разгадка алголей была
Цефеиды совершенно не похожи на алголей. Цефеиды изменяют свою яркость непрерывно и своеобразно — они меркнут вдвое и втрое медленнее, чем разгораются. Присутствием темного спутника объяснить такую особенность цефеид не удается. Спутник не может так резко замедлять и ускорять движение по орбите. Он не может надвигаться на диск звезды медленнее, чем сходить с него. Не затмение, что-то иное заставляет цефеид «зажмуриваться».
Исследования крупнейшего русского астрофизика А. А. Белопольского показали, что когда цефеида увеличивает блеск, она действительно разгорается — ее температура нарастает и изменяется характер спектра.
Другой русский ученый Н. А. Умов высказал предположение, что цефеиды это — пульсирующие звезды. Разгораясь, они увеличиваются в объеме, словно раздуваются, а потом, когда «приступ лихорадки» пройдет, они съеживаются, их поверхность опадает и светимость уменьшается.
Последующие исследования полностью подтвердили гипотезу Н. А. Умова.
Все цефеиды оказались очень крупными звездами. Они по объему в несколько тысяч раз больше нашего Солнца. Вещество на этих звездах непрерывно колышется— их объем то увеличивается, то уменьшается, цефеиды как бы «дышат».
Особенно замечательно то, что пульсации цефеид подчинены законам маятника. Как длинный маятник качается медленнее короткого, так и большая, массивная, яркая цефеида пульсирует медленнее, чем менее крупная. Десятисуточная цефеида больше и ярче семисуточной. Цефеида с периодом в 5 суток больше и ярче трехсуточной и так далее. Зная период цефеиды, можно определить ее размеры и светимость.
Это замечательное открытие превратило цефеиды в своеобразные маяки Вселенной.
Когда темной ночью капитан корабля видит вдали мигающий фонарь маяка, он легко ориентируется и узнает расстояние до берега; так и астроном, заметив среди какой-либо звездной стаи или скопления чудесную цефеиду, видит в ней подобие маяка, который помогает ему ориентироваться в пространстве.
Несколько ночей подряд астроном измеряет блеск цефеиды и устанавливает длину ее периода. Узнав период, он определяет ее светимость. Допустим, что замеченная им цефеида по светимости равна Арктуру — «стражу Медведицы» из созвездия Волопаса. Поставленные в пространстве рядом, цефеида и Арктур казались бы земному наблюдателю совершенно одинаковыми звездами.
Но на небе они выглядят неодинаковыми. Арктур блестит, как звезда первой величины, а найденная цефеида виднеется звездочкой одиннадцатой величины, то есть совсем тусклой. Ее блеск ослаблен расстоянием. Она, очевидно, расположена гораздо дальше Арктура. И можно вычислить на сколько она дальше его.
Закон убывания видимой яркости источника света с увеличением расстояния прост, и соответствующие вычисления не сложны.
Так как найденная цефеида по блеску слабее Арктура на 10 звездных величин, то, следовательно, она в 100 раз дальше его.