Бытовало мнение, что это космическое газообразное вещество, из которого формируются звезды и планеты. Мало у кого вызывало сомнение, что таинственные туманности составляют структуру однородного звездного мира. Хотя еще шведский натурфилософ и теософ-мистик Эммануил Сведенборг (1688--1772) высказывал проницательную догадку, что хорошо всем известный Млечный Путь, быть может, является гигантской "звездной сферой", одной из бесчисленных и необъятных множеств подобных сфер. В конце ХVIII века Вильям Гершель, наблюдавший туманности с помощью своего гигантского телескопа, сумел различить в них отдельные звезды. Время от времени высказывались соображения о туманностях как об объектах, находящихся за пределами гигантской звездной структуры, куда входит наше Солнце. Но к единому мнению ученые-астрономы не пришли. Не хватало достоверных фактов.
Главным виновником очередной революции в астрономии стал выдающийся американский ученый-космист Эдвин Хаббл. Америке невероятно повезло, причем вдвойне. Во-первых, в начале 1920-х годов в Маунт-Вилсонсовской обсерватории (Калифорния) вступил в строй крупнейший для того времени телескоп с диаметром зеркала 2,5 м. Он позволял делать высокоразрешающие снимки далеких объектов. Во-вторых, с этим телескопом стал работать не кто-то иной, а именно Хаббл. По полученным фотографиям он быстро установил, что все размытые пятнышки многочисленных туманностей в действительности -- гигантские космические системы, состоящие из миллиардов звезд. Хаббл же предложил и первую классификацию галактик, выполненную в удобной графической форме -- в виде "камертона" (рис. 56).
В ручке "камертона" находятся эллиптические галактики различных форм -- от шара до линзы. По развилке располагаются спиральные галактики -- по мере изменения их "орнамента". Спиральные рукава -- результат вихреобразного вращения гигантских звездных систем. Но закономерности их образования те же, что и в обычной гидродинамике. Точно так же образуются, к примеру, циклоны в атмосфере Земли и похоже они выглядят на фотографиях, сделанных со спутников из Космоса. Вихревая концепция Мироздания давно и плодотворно используется в космогонии и восходит к классическим работам Кеплера и Декарта. Впоследствии вихревую модель успешно применили Кант и Лаплас при разработке чрезвычайно популярной в свое время небулярной теории происхождения Солнечной системы. Установлено, что основную массу во Вселенной составляют спиралевидные галактики: их около 75%, эллиптических -- 20%, а имеющих неправильную форму -- 5 %.
Самих же галактических систем в безднах Космоса просто не счесть: чем дальше вглубь -- тем все больше новых и новых галактик. Расположены они на значительном отдалении от нашей собственной Галактики -- системы Млечного Пути. И главное -являются основными структурными элементами самой Вселенной. Раздвинув границы наблюдаемой Вселенной до 500 миллионов световых лет, Хаббл насчитал в этом участке бесконечного Космоса до 100 миллионов галактик. В настоящее время счет галактик ведется на миллиарды. Число звезд в самых больших из них оценивается до 1012 --10 13 (для сравнения: количество звезд в нашей собственной Галактике -- 1011). Подсчет звезд и галактик в настоящее время производится автоматически с помощью специального оборудования. Ученые обнаружили в мире галактик даже такие процессы, которые наталкивают на аналогии с миром живых явлений. Так, американский астроном Джон Гриббин привел в 1977 году фотографию, напоминающую процесс родов у животных и человека: из материнской галактики как бы извергаются галактики-эмбрионы. У других галактик, по-видимому, есть щель, сопряженная с расположенными поблизости галактиками и вращающимися вокруг "матки"*.
Хабблу принадлежит и названный его именем закон установления зависимости расстояния галактик от красного смещения в их спектрах. Впоследствии на данном основании было сделано предположение о разбегании галактик. Парадоксальность ситуации заключается в том, что сам Хаббл долгое время отрицал сам факт расширения Вселенной и отстаивал ее устойчивую модель. В главном своем труде "Мир туманностей" он писал: "Тщательное исследование возможных источников ошибок показывает, что наблюдения, по-видимому, согласуются с представлениями о нескоростной природе красных смещений В теории до сих пор продолжается релятивистское расширение Вселенной, хотя наблюдения и не позволяют установить характер расширения Исследование будет продолжено. Пока не исчерпаны возможности эмпирического подхода, не следует погружаться в призрачный мир умозрительных построений"**.
Хотя в представлении современного читателя Хаббл считается чуть ли не отцом концепции "Большого взрыва", сам он до конца дней своих относился подчеркнуто осторожно (и даже настороженно) к подобной "славе", предпочитая использовать по отношению к новомодной теории сослагательное наклонение, оговорки и вводные предложения и постоянно высказываясь в том смысле, что не за горами, дескать, более надежное и непарадоксальное представление о начальных и ранних этапах происхождения Вселенной. Вот что, к примеру, говорил он на лекции, прочитанной на собрании английского королевского астрономического общества за четыре месяца до смерти:
Я намерен рассмотреть закон красного смещения,-- связь между расстояниями туманностей и смещениями линий в их спектрах. Это одна из двух обнаруженных характеристик той части Вселенной, которая может быть изучена и, вероятно, способна дать представление о состоянии Вселенной как целого. По этой причине важно, что закон, определяющий эмпирическую связь между данными наблюдений, был установлен вплоть до пределов, достижимых самыми крупными телескопами. Тогда с ростом точности перечень возможных интерпретаций, допускаемых неуверенностью наблюдения, может быть соответственно сокращен. Итак, когда будет достигнута окончательная формулировка [закона], свободная от систематических ошибок и с достаточно малыми случайными погрешностями, число конкурирующих интерпретаций будет сведено к минимуму.
Эдвин Хаббл. Закон красного смещения.
Красное смещение -- обычное физическое явление (рис. 57), но объясняется оно вовсе не "разбеганием" источников электромагнитного излучения, а тормозящим действием сил тяготения, приводящим к уменьшению скорости света. В спектре Солнца также наблюдается красное смещение, но из этого, разумеется, не вытекает, что Солнце "убегает" от Земли. Существуют и иные объяснения факта красного смещения: 1) "старение" света, то есть потеря фотоном части своей энергии при движении в пространстве (А.А. Белопольский -- Россия); 2) аннигиляция (исчезновение) вещества (Х. Альвен -- Швеция); 3) зависимость массы элементарных частиц и излучения от времени (Ф. Хойл -- Англия; Дж. Нарликар -- Индия) и т.д. Как тут не вспомнить старый афоризм Паскаля: "Нет несчастия хуже того, когда человек начинает бояться истины, чтобы она не обличила его".
Хотя нас окружает бессчетное число галактик, человека, конечно же, в первую очередь интересует и всегда будет интересовать его собственный дом -- Галактика Млечного Пути (рис. 58). Он постоянно напоминал о себе, всегда был перед глазами -- во всякие эпохи и в любых концах земли. И во все времена люди задавались вопросом: что же за расчудесное явление раскинулось у них перед глазами. В одном из астрономических трактатов Аристотеля Млечному Пути посвящена отдельная глава. Великий Стагирит приводит различные мнения относительно его происхождения, высказанные различными мыслителями -- от Пифагора до современных ему ученых. Но формулирует и собственную точку зрения, исходя из науки того времени. При этом выдвигается верная в общем-то догадка, что Млечный Путь является своего рода "хвостом", наподобие кометного, но созданным не одним небесным телом, а множеством звезд.
Мы же поведем рассуждение, повторив наши исходные положения. Как уже было сказано, внешний [слой] так называемого воздуха имеет свойства огня, так что, когда движение [неба] разрежает воздух, выделяется такой состав, каким и являются, по нашему учению, кометы. Нам следует представлять себе возникновение [Млечного Пути] подобным возникновению [комет], когда такое выделение образовалось не само по себе, но под действием какой-нибудь неподвижной или блуждающей звезды. Эти [светила] кажутся тогда кометами, потому что при перемещении им сопутствует такое же образование, что и Солнцу, из-за которого, как мы утверждаем, благодаря отражению и появляется гало (когда у воздуха оказывается необходимый [для этого] состав). Следует признать, что происходящее с одной из звезд происходит и со всем небом, и со всем верхним обращением, ибо вполне разумно [предположить], что если движение одной звезды, то тем более движение всех [звезд] производит такое действие и воспламеняет [воздух], разрежая его из-за величины круга [вращения], прежде всего там, где звезды особенно часты, особенно многочисленны и велики. В круге Зодиака такой состав разрушается ходом Солнца и блуждающих звезд, именно поэтому большинство комет образуется вне тропиков. Кроме того, у Солнца и Луны хвосты, [как у комет], не образуются, ибо рассеивание [происходит] слишком быстро, чтобы такой состав успел образоваться. Между тем круг, в котором является наблюдателю Млечный Путь, -- самый большой круг и расположен он так, что далеко выходит за тропики. Добавим к этому, что эта область заполнена самыми большими и яркими звездами, а кроме того, так называемыми рассеянными звездами (они видны совершенно ясно).
Аристотель. Метеорологика
Лишь в середине нынешнего века стало ясно, что Млечный Путь -- гигантский рукав скрученной в спираль огромной звездной системы, одной из множества давно известных спиральных галактик. Диаметр Млечного Пути -- 100 000 световых лет. Количество составляющих его звезд превышает 100 миллиардов (точная цифра пока не установлена). Спиралью Млечный Путь -так же, как и любая другая галактика данного типа, -предстает, естественно, только будучи повернутым к наблюдателю своим "лицом". С ребра спиральная галактика выглядит наподобие линзы -- выпукло-шарообразная центральная часть и дископодобный обод (рис. 59).
Однако наша Галактика не ограничивается одними лишь звездами, образующими ее диск. Несколько процентов от общей галактической массы составляют межзвездный газ и галактическая пыль. На некотором отдалении от галактического диска разбросано множество звездных шаровых скоплений -- своего рода спутников Галактики. Каждое такое скопление содержит до миллиона звезд. Наконец, сравнительно недавно выяснилось, что Галактика имеет еще и протяженную корону, которая простирается на расстояние, в несколько десятков раз превышающее диаметр диска. (Схематически это изображено на рис. 60.)
Диск Галактики вращается в виде целостности -- наподобие тарелки. Угловая скорость вращения вокруг центра отдельных звезд разная. Вращение Галактики было открыто в 1925 году нидерландским астрономом Яном Хендриком Оортом (1900--1992). Он же определил и положение ее центра, находящегося в направлении созвездия Стрельца. Расстояние до него составляет приблизительно 30 000 световых лет. Изучая относительное движение звезд, Оорт установил также, что Солнце движется и вокруг центра Галактики по орбите, близкой к круговой, со скоростью 220 км/сек (современные измерения доводят эту величину до 250 км/сек). Полный оборот вокруг центра совершается примерно за 2,2.108 лет.
Подсчитано, что для создания притяжения, которое заставило бы Солнце двигаться по орбите на указанном расстоянии и с указанной скоростью, центр Галактики должен иметь массу, в 90 000 000 000 раз превосходящую массу Солнца. Если принять, что в центре Галактики сосредоточено 90% ее массы, то общая масса Галактики должна быть в 100 000 000 000 раз больше массы Солнца. Отсюда делается вывод, что именно такое количество звезд (то есть единица с 11 нулями) составляет нашу Галактику (хотя некоторые ученые называют более высокую цифру). Установлена и скорость вращения некоторых других галактик; она колеблется от 100 до 300 км/сек.
Так как мы находимся внутри собственного дома -Галактики, -- нам не дано воочию увидеть ни великолепия спиральных рукавов, ни ядра, в центре которого находится таинственный источник колоссальной энергии (подсчитано, что его мощность равна 100 миллионов Солнц, хотя размеры не столь велики -- примерно в пределах орбиты Юпитера). Ученые верно подметили, что наша Галактика (как, впрочем, и другие) чрезвычайно напоминает живой организм. Она обладает своего рода обменом веществ -- своего рода "космическим метаболизмом". Различные объекты Галактики и составные элементы ее иерархии находятся в состоянии непрерывного взаимодействия*.
А что же творится вокруг нашего галактического острова? Что находится в далях бесконечности, там, куда едва достают самые мощные радиотелескопы? Еще совсем недавно ученые полагали, что галактики образуют во Вселенной достаточно однородную массу, равномерно и монотонно распределяясь в необозримом космическом пространстве. Все оказалось не так! Обнаружилось, что на самом деле галактики сбиты в комки, а между ними -- зияющие пустоты. Причем комья эти образованы не отдельными галактиками, а их скоплениями, известными астрономам и раньше. По существу, вся Вселенная состоит из подобных сверхскоплений. Обычные скопления образуют сверхскопления, подобно бусинкам на нитке. Так была открыта крупномасштабная структура Вселенной -- одно из значительных достижений теоретической космологии, наблюдательной астрономии и практической астрофизики в конце ХХ века**.
* См.: Мухин Л.М. Мир астрономии: Рассказы о Вселенной, звездах и галактиках. М., 1987. С. 108.
** См.: Пиблс Ф.Дж.Э. Структура Вселенной в больших масштабах. М., 1983; Бернс Дж. О. Гигантские структуры Вселенной // В мире науки. 1986. No 9.
Самые большие из обнаруженных на сегодня сверхскоплений напоминают длинные волокна или же сферические оболочки, состоящие из сотен и даже тысяч галактик.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65