Нереальная реальность - Андрей Кананин

Глава 12. Крупномасштабная структура космоса

Млечный Путь относится к гравитационно связанному галактическому скоплению, называемому Местной группой. В её состав входит около 50 галактик.

Самая крупная в Местной группе – галактика М31, известная как Туманность Андромеды. Это наша ближайшая соседка. Расстояние до неё – 2.52 млн. световых лет. Млечный Путь и Туманность Андромеды – две гигантские спиральные галактики. М31 больше нашей примерно на треть.

В состав Местной группы входят также галактики среднего размера. Самые известные – М33 галактика Треугольника, а также Большое и Малое Магеллановы Облака.

Кроме того, к Местной группе относятся отдельные карликовые галактики. У нашего Млечного Пути есть 14 маленьких спутников. У Туманности Андромеды 18 карликовых соседей. Есть несколько небольших отдельных галактик, которые прямо не связаны с Млечным Путём, Туманностью Андромеды и Треугольником.

Общий поперечник Местной группы составляет около трёх миллионов световых лет.

По движению Земли сквозь фоновое излучение астрономы установили, что Местная группа движется в сторону созвездия Гидры со скоростью 635 км/с. Следовательно, наша Земля всего за один день пролетает в просторах безбрежного космоса расстояние в 51 840 000 километров, а за год – 18 900 000 000 километров. И мы этого даже не замечаем.

Местная группа является частью более масштабного образования – галактического сверхскопления Девы, насчитывающего 30 тыс. галактик. Его размер составляет 110 млн. световых лет. Общий вес входящих в сверхскопление Девы звёзд равен 247килограмм. Нам очень сложно, если не невозможно, представить себе какой-нибудь объект с подобным гигантским весом.

Однако, в космических масштабах это ничтожная масса. Подобных сверхскоплений в наблюдаемой Вселенной – миллионы. Они являются типичными примерами крупномасштабных космических структур. Сверхскопления не связаны между собой гравитацией, и, удаляясь друг от друга, принимают участие в общем расширении Вселенной.

В свою очередь, Сверхскопление Девы притягивается к Великому аттрактору. Это гравитационная аномалия, находящаяся от нас на расстоянии в 250 млн. световых лет. Великий аттрактор – очень древний регион Вселенной, состоящий из массивных, старых галактик. Он оказывает огромное гравитационное воздействие на окружающее пространство.

Самой крупномасштабной структурой космоса является Великая стена Слоуна. Она представляет собой группу галактик, визуально напоминающую огромную стену, и простирается на 1.37 млрд. световых лет. Расстояние от Земли до Великой стены Слоуна составляет один миллиард световых лет.

Глава 13. Звёзды

Наиболее распространёнными объектами во Вселенной являются звёзды. Более 98% массы всего космического вещества сосредоточено именно в них.

Первые звёзды образовались в протогалактиках не позднее чем через 200 млн. лет после Большого Взрыва. Под воздействием силы гравитации в разрежённых водородно-гелиевых газовых облаках конденсировались сгустки вещества. Постепенно они преобразовывались в плотные вращающиеся плазменные шары – протозвёзды.

По мере возрастания температуры из-за сильного сжатия внутри этих сферических объектов начиналась реакция термоядерного синтеза, то есть превращения водорода в гелий. Ядро протозвезды разогревалось до температуры 10 млн. градусов. В этот момент происходил нуклеосинтез водорода с образованием гелия, и звезда начинала светиться. Термоядерные реакции устанавливали внутреннее равновесие. Ядро прекращало гравитационное сжатие, и звезда становилась стабильной.

Солнце принадлежит к третьему поколению звёзд со времени Большого Взрыва.

Звёзды первого поколения были чрезвычайно массивными, состояли из водорода, гелия и следов лития и практически не содержали металлов. Они быстро исчерпали свой запас топлива и погибли в результате катастрофических взрывов, рассеивая синтезированные тяжёлые элементы в космосе. Второе поколение звёзд сформировалось из этого вещества. Оно было более богато металлами. Самые молодые звёзды, такие как наше Солнце, содержат самое большое количество тяжёлых элементов.

Когда мы смотрим на небо, все звёзды выглядят примерно одинаково. На самом деле, во Вселенной существует несколько видов звёзд.

Красные гиганты. Это самые большие звёзды в космосе. Их радиус может составлять 800 радиусов Солнца, а светимость превышать солнечную в миллион раз. Звёзды становятся красными гигантами на поздней стадии своей эволюции, когда в них полностью выгорел весь водород и началось горение гелия. Красные гиганты имеют плотное горячее ядро и огромную внешнюю оболочку, температура которой относительно невысокая.

Коричневые карлики. Самые маленькие по массе разновидности звёзд. Можно даже сказать, что это неудавшиеся звёзды. Они состоят только из водорода. У них нет внутреннего источника собственной энергии в виде термоядерного синтеза из-за низкой температуры. Это очень тусклые объекты, постоянно остывающие на протяжении всей своей жизни. По своему размеру коричневый карлик всего лишь в десять раз больше Земли. В галактике содержатся миллиарды коричневых карликов. Сейчас их роль невелика, но когда Вселенная значительно состарится, именно в коричневых карликах будет содержаться большая часть всего оставшегося вещества. Ближайшие к Земле коричневые карлики находятся всего в 12 световых годах от нас. Это компоненты кратной звезды ε Индейца.

Белые карлики. Многие звёзды в конце свой жизни превращаются в белых карликов. Такая судьба ждёт, в частности, наше Солнце. Белые карлики состоят из вырожденного вещества и не имеют собственного источника термоядерной энергии. В таком состоянии звезда уже не излучает энергию в силу отсутствия топлива. Однако, остывая, продолжает светиться ещё очень значительное время. Белый карлик, по массе равный Солнцу, имеет радиус примерно, как у Земли. Его светимость в 10 000 раз меньше солнечной. В конце эволюции нашей Галактики в ней будет содержаться триллион белых карликов.

Квазары. Это самые яркие объекты во Вселенной, они видны на огромных расстояниях. Поэтому часто квазары называют маяками космоса. С их помощью удобно изучать эволюцию и структуру нашего мира. Квазары расположены практически на границе видимой части Вселенной. Они удалены от Земли на огромные расстояния. Ближайший к Солнцу квазар 3С273 находится в 2-х млрд. световых лет. Самый далёкий из известных, расположен в 28-и млрд. световых лет. Типичная яркость квазара составляет 10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 ватт. Это соответствует светимости ста галактик одновременно. Если расположить квазар 3С273 на расстоянии в 33 световых года от Земли, то он будет сиять в небе так же ярко, как Солнце. Его светимость в 100 раз больше светимости всего Млечного Пути, а мощность излучения превышает мощность излучения триллиона солнц. Квазары горят примерно 100 млн. лет, а потом угасают. Размер типичного квазара примерно равен Солнечной системе. В нём каждую минуту поглощается масса, составляющая шестьсот Земель. Квазары – очень старые объекты. Они были чрезвычайно распространены в ранней Вселенной. Мы видим их такими, какими они были миллиарды лет назад. На самом деле, в режиме реального времени, все они уже погасли. Большинство галактик, включая Млечный Путь, изначально родились как квазар, но давно миновали эту активную стадию своей эволюции.

Нейтронные звёзды. Если сжать звезду до колоссальной плотности, то её вещество примет стабильную, хотя и очень экзотическую структуру. Оно будет находиться исключительно в форме нейтронов. Поэтому нейтронная звезда напоминает атомное ядро огромного размера. Такие сверхплотные объекты порождаются от одной из четырёхсот звёзд Млечного Пути. Их намного меньше, чем звёзд-карликов, но в масштабах Галактики – миллионы. Типичная нейтронная звезда в полтора раза массивнее Солнца. При этом её радиус составляет всего от 10-и до 30-и километров. Ядро нейтронной звезды столь плотное, что одна ложка её вещества весит 90 млрд. килограмм.

Пульсары. Это нейтронные звёзды, которые испускают узконаправленные потоки радиоизлучения и вращаются с огромной скоростью. Со стороны кажется будто они пульсируют. Отсюда появилось название таких космических объектов. Первый открытый пульсар показался астрономам настолько необычным, что была высказана гипотеза об искусственности его периодических импульсов. Поэтому он получил наименование LGM-1 (в переводе с англ. «маленький зеленый человечек» -1). В настоящий момент природа пульсаров хорошо изучена. Их естественность не вызывает сомнений.

Магнитары. Сверхплотная нейтронная звезда, обладающая очень сильным магнитным полем, называется магнитар. Продолжительность жизни магнитара незначительна и составляет всего 10 тыс. лет. Вещество внутри магнитара предельно плотно сжато. Масса подобного объекта больше массы звезды типа Солнца, но его диаметр составляет всего 20 километров. Магнитар очень быстро вращается, совершая несколько оборотов вокруг своей оси в течение одной секунды. Он сильно излучает в рентгеновском диапазоне. В крупной галактике типа Млечного Пути содержится несколько миллионов магнитаров.