Вселенная. Путешествие во времени и пространстве - Сергей Арктурович Язев
Двухсотлетние наблюдения многих астрономов позволили представить структуру нашей Галактики, которую мы называем Млечный Путь, только в XX веке.
В этой книге мы не будем описывать эти наблюдения: они не меняют картину мира, о которой идет речь, а только уточняют ее. Так вот, оказалось, что Млечный Путь устроен существенно сложнее, чем просто плоский диск, как предполагал Райт и доказал Гершель. На самом деле диск нашей Галактики похож на плоскую раскручивающуюся спираль. Два спиральных рукава берут начало от концов центральной перемычки, которую называют бар, и раскручиваются в пространстве. Перемычка проходит через центральное сгущение, которое астрономы называют балдж. Два основных рукава дробятся: астрономы выделяют пять рукавов.
Схема Галактики. Разное количество звезд, наблюдаемое с Земли в различных направлениях, объясняется формой Галактики. Скопление звезд подобно плоскому диску.
Размеры Галактики колоссальны. Диаметр ее, измеряемый по внешним контурам спиральных рукавов, составляет более ста тысяч световых лет[17]. Расстояние от центра Галактики до нашей Солнечной системы составляет примерно 26 тысяч световых лет. Это сложно представить себе: свет от звезд в центральных областях Галактики идет к нам 26 тысяч лет.
Толщина диска Галактики — примерно тысяча световых лет. Как предполагал Демокрит и доказал Галилей, Галактика состоит из громадного количества звезд. Их точное количество мы не знаем. Однако астрономы часто используют не точные числа, а оценки, и этого бывает достаточно. Нам не так уж важно знать с точностью до одной звезды, сколько светил в Галактике. Важнее иное: сколько их с точностью до порядка (количества целых знаков в числе) — сто тысяч? миллион? десять миллионов?
Схема нашей Галактики.
Современная оценка числа звезд в Галактике — 400 миллиардов. Точнее сказать сложно (многие звезды загорожены облаками пыли и газа), но мы твердо знаем, что их, по крайней мере, вдвое меньше триллиона и точно больше трехсот миллиардов. Для наших общих представлений о Галактике такой точности вполне хватает.
Кроме того, известно, что в центре масс Галактики, загороженная облаками газа и пыли, находится сверхмассивная черная дыра (СМЧД). Как и положено черной дыре, она не видна. Ее тяготение настолько велико, что вторая космическая скорость для такого объекта равна скорости света! Даже свет не может покинуть черную дыру (поскольку свет движется со скоростью света и не быстрее). Поэтому СМЧД проявляет себя только своим тяготением — радиотелескопы «видят» (радиоволны проходят сквозь пыль и газ), как в самом центре Галактики вокруг «пустого места» по кеплеровским эллипсам с огромными скоростями движутся несколько звезд. Применяя законы Кеплера и определив скорости движения звезд, можно рассчитать, какова масса объекта, вокруг которого они движутся. Получается около 4 миллионов масс Солнца! Такой невероятной массой может обладать только один тип компактных объектов — сверхмассивные черные дыры.
Завершая описание нашей Галактики, нужно сказать, что она окружена так называемым гало. Гало — это воображаемый шар, окружающий Галактику, в пределах которого не только в плоскости диска Галактики, но и в других (всевозможных) плоскостях вокруг центра Галактики движутся и отдельные звезды, и целые шаровые звездные скопления, насчитывающие примерно по 100 тысяч звезд. Шаровых скоплений в Галактике известно около ста пятидесяти.
Таков наш Млечный Путь.
Астрономы доказали, что Млечный Путь является гигантской спиральной системой, состоящей из сотен миллиардов звезд, вокруг которых вращаются планеты и другие малые тела, а также из облаков газа и пыли. Движением всех объектов Галактики управляет закон тяготения, открытый Ньютоном.
Но являются ли тождественными понятия «Галактика» и «Вселенная»? Существует ли что-то в мире, кроме нашей Галактики? Вмещает ли в себя наша Галактика все звезды и все туманности нашего мира?
Этот вопрос возник сразу же, как только астрономы начали открывать туманности. Некоторые из них разрешались на отдельные звезды (Гершель радовался возможностям своих телескопов), но некоторые на звезды не распадались, и оставалось непонятным — либо возможностей телескопа не хватает (туманность состоит из звезд, но слишком далека, чтобы это можно было рассмотреть), либо туманность устроена как-то иначе. Но может ли далекая туманность оказаться за пределами Галактики?
Сопоставление размеров 16,5-метровой деревянной трубы телескопа Уильяма Парсонса с ростом человека.
Последователь Гершеля Уильям Парсонс (1800–1867) — аристократ, третий граф Росс, который в 21 год уже был членом британского парламента, — был страстным любителем астрономии. На собственные деньги лорд Росс в 1845 году завершил сооружение гигантского телескопа-рефлектора с зеркалом диаметром 72 дюйма (182 сантиметра!) и фокусным расстоянием 58 футов[18]. Телескоп описан современниками как:
«…колоссальная деревянная труба шестидесяти футов длиной и более шести футов (более 183 см) в диаметре. Собственно она так толста, что в нее может не сгибаясь войти высокий мужчина… Поистине, это самый большой инструмент, когда-либо создававшийся для обозрения небес!»[19]
Друг Парсонса священник Томас Робинсон заявил на заседании Ирландской королевской академии наук: «Описывая, какой выглядит Луна с помощью этого инструмента, трудно сохранить надлежащую трезвость речи!»
Телескоп, называемый «Левиафан», оставался крупнейшим в мире более 70 лет. Построен на территории родового замка Бирр, Ирландия.
Этот телескоп упоминается в данной книге потому, что именно через него лорд Росс и Робинсон разглядывали странную туманность, имевшую форму спирали. Эта туманность значилась под номером 51 в каталоге Мессье. Французский астроном Шарль Мессье (1730–1817) охотился за кометами, но нередко он принимал за кометы туманности. Чтобы не ошибаться, он составил свой знаменитый каталог туманных объектов, и до сих пор некоторые туманности из этого каталога упоминаются астрономами под номерами из этого труда.
Лорд Росс тщательно зарисовал туманность М51. То, что наша Галактика имеет форму спирали, уже постепенно становилось понятным. Вопрос был чрезвычайно актуален: что такое М51? Это такая же галактика, как и наш Млечный Путь, или же это нечто спиральное внутри нашей Галактики?
Дать ответ на этот вопрос было крайне сложно: было ясно, что спирали, подобные М51 (а их открывали все больше), находятся очень далеко. Но насколько далеко? Внутри Галактики или за ее пределами?
Спиральная галактика
