Галактики. Большой путеводитель по Вселенной - Джеймс Гич

миллиардами других звезд и планетарных систем – вокруг дискообразной звездной системы, которую мы называем галактикой Млечный Путь, заполненной звездами, газом и пылью, а в «сердце» этой системы расположена огромная черная дыра. Мы знаем, что есть и другие галактики за пределами нашей: некоторые из них такие же, как Млечный Путь, некоторые – нет, и все они разделены огромными расстояниями и организованы в крупномасштабную структуру скоплений, групп и нитей. Когда звезды горят в этих галактиках, образуются новые элементы – металлы, которые могут рассеиваться по всей галактике, когда звезды умирают. Поскольку галактики отдаляются друг от друга все дальше, то времени, необходимого свету на преодоление большого расстояния между ними и нашими детекторами, требуется очень много, и поэтому мы видим эти галактики такими, какими они были раньше. Когда мы смотрим на очень далекие галактики, то получаем снимок прошлого Вселенной, и это – основа для наших исследований эволюции галактик. Так что пока у нас все довольно неплохо.

Туманность Ориона – область в нашей Галактике, где формируются новые звезды, изображаемые здесь в ближнем инфракрасном свете. Орион сияет за счет ионизированного газа и рассеянного звездного света, когда новые звезды освещают свои «колыбели», полные газа и пыли. Отображение этой области в ближнем инфракрасном свете позволяет астрономам преодолевать бо́льшую часть затемняющей пыли, которая коконом укутывает зарождающиеся звезды в центре туманности

Глава 3

Увидеть больше

Созвездия и астеризмы[3] не всегда являются физическими группами звезд, но они создают иллюзию общности, потому что мы не можем разобрать уровни их распределения невооруженным глазом. То, что мы видим, – просто проекции ярких звезд на разные расстояния, которые образуют узнаваемые формы. Способность человеческого мозга распознавать закономерности в звездах стала первым вкладом нашего вида в науку об астрономии, поскольку она позволила нам создавать карты звезд, разделяющие небо на самостоятельные области. Без этих удобных шаблонов было бы намного сложнее реидентифицировать звезду, планету или комету или указать ее местоположение.

В следующий раз, когда вы сможете увидеть созвездие Ориона, присмотритесь к нему повнимательнее. Орион – мое любимое созвездие, не только из-за безошибочно узнаваемого пояса из ярких звезд, который мгновенно запускает примитивные функции распознавания образов нашего мозга, но и потому, что внутри этого созвездия находится знаменитая туманность Ориона – огромный газовый комплекс, в котором формируются новые звезды.

Туманность Ориона достаточно большая и яркая, чтобы ее можно было легко обнаружить в обычный бинокль. На мой взгляд, прекрасные виды туманностей, которые дает нам телескоп, – это одни из самых впечатляющих изображений естественного мира. Туманность пылает светом ионизированного газа – в основном водорода, который отличается красноватым свечением, – и синим светом, излучаемым зарождающимися звездами, который отражается от межзвездного газа и пыли и рассеивается. Также есть излучение и от других элементов, смешивающихся со светом туманности. К таким пейзажам относится, конечно же, и знаменитая туманность Конская Голова: филигранные плетения из плотного газа, который поглощает излучаемый за ним свет, придают ей подобную форму.

Возможность увидеть эту фабрику звезд из моего сада, когда я был юн и рассматривал небо с помощью моего маленького телескопа-рефрактора, стала тем, что вдохновило меня выбрать астрономию как профессию. В то время я еще не знал об астрофизических деталях, регулирующих свечение туманности, – меня захватил сам факт того, что можно увидеть это своими глазами, а не в какой-то книге. Впервые тогда я по-настоящему понял, что галактика – не просто кучка точечных безликих звезд и чернота между ними. Итак, почему я выбрал Орион? Это не только мое любимое созвездие, но замечательная иллюстрация того, насколько разными бывают звезды. Лишь на первый взгляд они выглядят примерно одинаково: всего лишь точки белого света различной яркости. Найдите темное место вдали от свечения домов и уличных фонарей и дайте глазам привыкнуть к темноте – тогда вы заметите, что некоторые из ярких звезд немного отличаются по цвету.

Множество разных звезд

Самая яркая звезда в левом верхнем углу (на плече) Ориона – это красный супергигант Бетельгейзе. Присмотритесь – и вы заметите, что она отличается красноватым цветом. Бетельгейзе – молодая массивная звезда примерно в 20 раз тяжелее Солнца. Ей всего 10 млн лет (по сравнению с ней наше Солнце – пожилое светило возрастом в 5 млрд лет), но Бетельгейзе уже доживает свои последние дни.

Чем массивнее звезда, тем быстрее она развивается, то есть потребляет водородное топливо. Когда газ кончается, звезда начинает умирать, потому что больше не может сопротивляться силе тяжести, которая пытается раздавить звезду – и внешним давлением, и создаваемым энергией ядерных реакций в ее ядре. Звезды ведут эту битву на протяжении всей своей жизни, но запасы газа ограничены, а гравитация терпелива – и в конце концов все они приходят к неизбежному концу.

Туманность Конская Голова – это кружево из плотного газа и пыли, подсвеченное излучением ионизированного газа в туманности Ориона. Оптическая длина волны света не может проникнуть через эту структуру, из-за чего Конская Голова четко выделяется на фоне окружающего пространства

Природа этого финала зависит от массы звезды. В предыдущей главе мы говорили о сверхновых – невероятно бурной гибели некоторых звезд. Помимо систем белых карликов, которые могут накапливать материю от звезды-компаньона на двойной орбите и взрываться (сверхновые типа Ia), есть и звезды примерно в 10 раз массивнее Солнца, которые могут взорваться как сверхновые сами по себе, когда коллапсирующее ядро, больше не удерживаемое радиационным давлением, превышает массу и плотность, необходимые для удержания термоядерной реакцией. Мы называем их сверхновыми типа II, среди которых когда-нибудь окажется и Бетельгейзе. Когда она в конце концов взорвется, – а ее материя уже истончается в результате срыва оболочек с поверхности, – то эта сверхновая будет настолько яркой, что ее можно будет увидеть в течение дня. Бетельгейзе не только массивнее, но и намного больше Солнца. Если бы эта звезда находилась на месте Солнца, то поглотила бы и сожгла все, что есть в Солнечной системе в пределах орбиты Марса: она физически равна размеру всей внутренней части системы.

Посмотрите по диагонали на созвездие у подножия Ориона, и вы увидите еще одну яркую звезду – синего супергиганта Ригель, который и будет выглядеть сине-белым, если вы позволите своим глазам привыкнуть. Он почти в 100 000 раз ярче Солнца и на расстоянии около 260 пк от нас кажется одной из самых ярких звезд на небе – прекрасной в ясную ночь. Осмотрев