Джим Брейтот - 101 ключевая идея: Астрономия

Сила тяготения на поверхности Венеры составляет 0,9 земной, а температура на поверхности — около 750К (~ 500 °C). Атмосфера Венеры на 96 % состоит из углекислого газа и на 4 % из азота с небольшими примесями двуокиси серы, сероводорода и других химических соединений. Измерения, проведенные космическими зондами, направленными в атмосферу Венеры, установили, что атмосферное давление на планете в 90 раз превосходит земное. Венерианские облака, состоящие главным образом из серной кислоты, имеют толщину около 20 км и расположены на высоте примерно 50 км над поверхностью, оставляя свободный от облаков атмосферный промежуток от поверхности до высоты примерно 30 км. Температура на поверхности гораздо выше, чем можно было бы ожидать для объекта, расположенного на расстоянии 0,72 астрономической единицы от Солнца. Дело в том, что слой облаков улавливает солнечное тепло и препятствует его рассеиванию, создавая парниковый эффект в атмосфере Венеры.

Подробные карты поверхности Венеры были составлены в период между 1990 и 1992 годом с помощью орбитального космического зонда «Магеллан», снабженного радарной системой, специально предназначенной для этой цели. На изображениях, полученных с «Магеллана», можно видеть потоки затвердевшей лавы из вулканов, которые, по всей видимости, продолжают действовать и обеспечивают относительно высокий уровень содержания серы в венерианской атмосфере.

См. также статьи «Атмосфера Земли», «Радарная астрономия», «Сила тяготения».

ВСПЫШКИ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ

Если бы наши глаза могли видеть гамма-лучи, мы были бы удивлены, время от времени наблюдая в небе яркие вспышки, каждая из которых продолжается около минуты. В середине 1960-х годов силами Министерства обороны США была разработана и выведена на орбиту серия спутников, предназначенных для слежения за секретными советскими испытаниями ядерного оружия в космосе. Вместо этого спутники неожиданно зарегистрировали вспышки гамма-излучения, в случайном порядке поступающие из разных областей космоса. Причина этих вспышек оставалась источником догадок и гипотез среди астрономов до 1991 года, когда с космического челнока «Атлантис» был запущен спутник с обсерваторией для наблюдения за гамма-излучением. Обсерватория зафиксировала вспышки с частотой примерно раз в сутки. Случайное расположение вспышек гамма-излучения означало, что феномен должен быть связан с Вселенной в целом, а не с какой-либо отдельной частью Вселенной.

В 1996 году был запущен новый спутник, несший на борту широкоугольный рентгеновский телескоп и детектор гамма-лучей. В феврале 1 997 года детектор зарегистрировал в направлении созвездия Ориона вспышку гамма-излучения под кодовым номером GRB 970 228, которая продолжалась более минуты. Для точного определения источника, прежде чем сигнал стал слишком слабым, был использован рентгеновский телескоп. Результат был подтвержден в течение 12 часов астрономами, пользовавшимися телескопом имени Уильяма Гертеля с диаметром зеркала 4,2 м; этот телескоп расположен в обсерватории Ла-Пальма на Канарских островах. В мае 1997 года спутник зарегистрировал другую вспышку гамма-излучения под кодовым названием GRB 970 508. Было установлено, что величина красного смещения этой вспышки составляет 0,84.

Небесная карта вспышек гамма-излучения

Таким образом был снят вопрос о том, на каком расстоянии находятся вспышки гамма — излучения, так как красное смещение 0,8 четко указывает на расстояние порядка миллиардов световых лет. Причина вспышек гамма-излучения до сих пор не известна.

См. также статьи «Электромагнитное излучение», «Красное смещение», «Сверхновая».

ГАЛАКТИКИ 1: КЛАССИФИКАЦИЯ

Галактика представляет собой собрание многих миллионов звезд, удерживаемых вместе силой взаимного притяжения. Общая классификация галактик проводится в соответствии с их формой: спиральной, эллиптической или неправильной.

Спиральная галактика имеет спиральные рукава, закрученные вокруг ее центра. Галактика Млечный Путь является спиральной галактикой, и ее диаметр составляет порядка 100 000 световых лет. Размер спиральной галактики варьируется от 0,1 размера Млечного Пути до приблизительно равного или немного большего размера. В спиральных рукавах галактик преобладают голубые звезды, а в центральных регионах — красные звезды.

Эллиптическая галактика имеет яйцеобразную (эллипсоидную) форму без спиральных рукавов. Размер таких галактик варьируется от карликовых (примерно 1/50 Млечного Пути) до гигантских (в 5 раз больше Млечного Пути).

Галактики неправильной формы какой-либо характерной формы[2] не имеют.

В 1920-х годах, в Калифорнии, Эдвин Хаббл, используя 250-сантиметровый телескоп- рефлектор, провел очень подробные исследования галактик. Он изобрел так называемую камертонную диаграмму, изображенную ниже, классифицирующую эллиптические галактики по шкале от Е0 (сферическая) до Е7 (сигарообразная), а спиральные галактики, в соответствии с формой их центра и плотностью спиральных рукавов, — по трехуровневой шкале А, В и С.

Камертонная диаграмма Хаббла

Теперь астрономы считают, что многие эллиптические галактики могли образоваться в результате слияния спиральных галактик, что приводило к уничтожению спиральных рукавов. Открытие в 1994 году очень отдаленной гигантской эллиптической галактики, содержащей значительные количества пыли, позволило предложить, что некоторые эллиптические галактики содержат новые звезды и образовались не как результат слияния спиральных галактик.

См. также статью «Звезды 4».

ГАЛАКТИКИ 2: МЕСТНАЯ ГРУППА

Галактики варьируют по размерам от карликовых, гораздо меньших, чем Млечный Путь, до гигантских — значительно более крупных, чем Млечный Путь.

Солнце — одна из многих миллионов звезд в Галактике Млечный Путь, диаметр которой превышает 100 000 световых лет. Галактика Млечный Путь является одной из группы соседних галактик, называемой Местной группой галактик. Наиболее крупным членом Местной группы считается галактика в созвездии Андромеды (М31, Туманность Андромеды), спиральная галактика, расположенная на расстоянии около 2 млн. световых лет. Галактика Млечный Путь также принадлежит к спиральным галактикам. Солнце расположено в одном из спиральных рукавов Млечного Пути. Ближайшая звезда находится на расстоянии всего лишь нескольких световых лет от Солнца.

Считается, что Вселенная состоит из миллионов миллионов галактик, каждая из которых содержит миллионы миллионов звезд. На фотографиях глубокого космоса видно, что галактики собираются в скопления, где каждое скопление содержит тысячи галактик, а скопления, в свою очередь, образуют сверхскопления, разделенные огромными пустыми регионами космического пространства. Млечный Путь, Туманность Андромеды и другие галактики в Местной группе образуют скопление диаметром около 3 млн. световых лет. К другим галактикам Местной группы относятся спиральная галактика М33 и несколько галактик неправильной формы, включая Магеллановы Облака. Галактика М33 расположена примерно в 10° от М31, в маленьком созвездии Треугольника, получившем свое название из — за трех наиболее заметных звезд этого созвездия, образующих остроугольный треугольник. Еще одна галактика в созвездии Печи находится гораздо ближе к нам, чем М31, но ее можно видеть лишь в мощный телескоп, так как она гораздо меньше и тусклее, чем М31.

Местная группа галактик

См. также статьи «Галактики 1», «Галактики 3».

ГАЛАКТИКИ 3: СКОПЛЕНИЯ И СВЕРХСКОПЛЕНИЯ

Большинство галактик принадлежит к какому-либо скоплению. Ближайшее скопление галактик по отношению к нашей Местной группе находится в созвездии Девы и содержит более 3000 галактик. Его можно видеть как пятно неправильной формы размером не более 10 угловых градусов. Скопление в созвездии Девы находится на расстоянии более 10 млн. парсеков, примерно в 20 раз дальше, чем Туманность Андромеды. Астрономы наблюдали большое количество скоплений галактик на расстоянии до 6 млрд. световых лет.

Подсчитав общее количество галактик с яркостью выше определенного предела, Эдвин Хаббл оценил их общее количество в 3 000 000 000 000 000. Даже при условии, что каждое скопление содержит не менее 1 млн. галактик, число скоплений должно превосходить 30 млрд. — больше, чем все население земного шара.

Скопления галактик распределены во всех направлениях. Трехмерная модель распределения скоплений на известных расстояниях обнаруживает присутствие сверхскоплений, которые представляют собой скопления скоплений галактик и огромные пустые регионы космического пространства. Кроме того, были обнаружены скопления, упорядоченные в виде волокон и листовидных структур. Так называемая Великая Стена представляет собой листовидное скопление галактик, расположенное на расстоянии около 200 млн. световых лет. Другой крупный сгусток скоплений, известный как Великий Аттрактор, как считается, притягивает наше скопление галактик и скопление в созвездии Девы. Однако в более крупном масштабе было обнаружено мало свидетельств существования отдельных групп и структур; распределение скоплений галактик выравнивается во всех направлениях. При измерениях на расстояние порядка 100 млн. световых лет количество галактик одинаково в разных направлениях. Распределение галактик можно сравнить с распределением материала в губке: дыры представляют собой пустоту, а материал губки — галактики. Распределение материала внутри губки, очень неравномерное в масштабе «одной дырочки», вполне равномерно в более крупном масштабе. В 1999 году группа астрономов из Англии и Германии подтвердила эту картину, составив карты Вселенной в спектре инфракрасного излучения до расстояния 300 млн. световых лет.