Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Галактики - ОСТРОВА ВСЕЛЕННОЙ
ВЕРСТОВЫЕ СТОЛБЫ И СТРУКТУРА НАШЕЙ ГАЛАКТИКИ
Нас интересует не только звездное население того дома, в котором мы живем. Нас интересует и архи тектура этого дома и его размеры; интересует, как его обитатели расселены, где жилищная теснота звезд, какие жилплощади не заняты жильцами. И вот, глядя в звездную даль, в усыпанное звездами небо, мы долж ны это установить. От наивной древней картины мира, принимавшей за действительность кажущуюся одинаковую удаленность всех звезд и располагавшую их всех на поверхности хрустальной сферы, мы должны перейти к познанию истинной пространст венной структуры грандиозной звездной системы.
Первое, что мы стремимся установить,— это об щие контуры, общие очертания нашей звездной си стемы, хотя бы в самых грубых чертах. Это удалось сделать еще до того, как стало известно расстояние до ближайшей звезды. На первых порах совершенно правильно приняли для этой цели, что светимость всех звезд одинакова и что различие в их видимом блеске зависит исключительно от их расстояния до нас. Мы знаем теперь, что в действительности светимости звезд различаются прямо-таки чудовищ но, но мы знаем также и то, что очень ярких звезд очень мало и что из очень слабых звезд видны лишь те, которые к нам совсем близки. Поэтому большин ство видимых звезд — это средние звезды, и к ним в среднем наше предположение вполне применимо.
ГЛ. 10. ОСТРОВА ВСЕЛЕННОЙ
ВЕРСТОВЫЕ СТОЛБЫ И СТРУКТУРА ГАЛАКТИКИ
Допустим, вы стоите на высоком холме над рав ниной, на которой разбросаны купами старые и мо лодые деревья. Они различны по высоте, высоту каж дого из них вы не знаете. Но, глядя на них с холма, вы по их кажущейся величине довольно правильно можете судить о расстоянии до каждой купы дере вьев. Вы — разведчик Вселенной, холм — наша Сол нечная система, деревья — это звезды. Применяйте к ним такой глазомер и изучайте местность. Такой путь изучения звездной Вселенной предложил Виль ям Гершель. До него ограничивались наблюдением положения звезд на небе и изучением поверхности Луны и планет, а также увлекались изучением дви жения членов Солнечной системы.
Биография Гершеля стоит того, чтобы о ней ска зать несколько слов. Музыкант, служивший вначале в Ганноверской армии, он переселился в Англию и там, урывая время от уроков музыки, посвящал ве чера наблюдению неба. Открыв планету Уран, он приобрел большую известность, но все еще не имел средств на покупку большого телескопа и стал его делать сам. В этом он так преуспел, что впоследствии соорудил себе телескопы-рефлекторы, достигавшие 120 см. в диаметре и долго бывшие наибольшими в мире. С ними он сделал множество открытий.
Для выяснения контуров Вселенной Гершель стал подсчитывать число звезд разного блеска, види мых в поле зрения его телескопа в различных участ ках неба,— в Млечном Пути и в стороне от него. Он обнаружил, что чем слабее звезды, тем быстрее воз растает их число по мере приближения к Млечному Пути. Сам же Млечный Путь, как открыл еще Гали-леи, состоит из бесчисленного множества слабых звезд, сливающихся в сплошную сияющую массу, которая как кольцо опоясывает все небо.
Из этих подсчетов Гершелю стало ясно, что даль ше всего наша звездная система тянется во все сто роны от нас по направлению к Млечному Пути в плоскости, проходящей через его среднюю линию. Так как Млечный Путь опоясывает все небо, деля его почти пополам, то, очевидно, наша Солнечная
система находится вблизи этой плоскости (вблизи галактической плоскости, как ее называют).
Однако Гершель принимал, что он своим гигант ским телескопом проник до границ нашей звездной системы, состоящей из звезд, расположенных в про странстве будто бы равномерно.
Основатель Пулковской обсерватории В. Я. Стру-ве в 1847 г. пересмотрел расчеты Гершеля и, изучив распределение звезд, доказал ошибочность подобных выводов. Струве установил, что в пространстве звез ды расположены не равномерно, а сгущаются к пло скости Млечного Пути, что наше Солнце вовсе не занимает центральное положение в этой звездной си стеме и что наибольшие телескопы Гершеля далеко еще не достигли ее границ, а потому и о форме ее говорить преждевременно. Гершель считал, что он как бы сидит со своим телескопом в центре правильно расположенной рощи, из которой обозревает все ее опушки, а Струве доказал, что Гершель сидел где-то в огромном лесу, полном чащ и разрежений, откуда опушки леса далеко еще не видны.
Чем дальше от плоскости Млечного Пути, тем меньше там видно слабых звезд и тем на меньшее расстояние в этих направлениях тянется звездная система. В общем наша звездная система, названная Галактикой, занимает пространство, напоминающее линзу или чечевицу. Она сплющена, толще всего в середине и утончается к краям. Если бы мы могли видеть ее «сверху» или «снизу», она имела бы, грубо говоря, вид круга (не кольца!). «Сбоку» же она выгля дела бы как веретено. Но каковы размеры этого «веретена»? Однородно ли расположение звезд в нем?
Ответ дает уже простое рассматривание Млечного Пути, который весь состоит как бы из нагроможде ния звездных облаков. Одни облака ярче, в них больше звезд (как, например, в созвездиях Стрельца и Лебедя), другие же беднее звездами.
Видимая клочковатость Млечного Пути создается также и неравномерным распределением облаков космической пыли, темными туманностями разной плотности, поглощающими свет звезд, находящихся
ГЛ. 10. ОСТРОВА ВСЕЛЕННОЙ
Рис. 174. Млечный Путь.
за ними. Но и с учетом этого наша звездная Вселенная не однородна. Галактика состоит из звездных облаков. Солнечная система находится в одном из них, называемом «Местной си стемой*. Самые мощные облака звезд находятся в направлении созвездия Стрельца; там Млеч ный Путь наиболее ярок. Он наименее ярок в противопо ложной части неба.
Из этого нетрудно вывести заключение, что Солнечная си стема не находится в центре Галактики, который от нас ви ден в направлении созвездия Стрельца. Значит, Млечный Путь — это картина, видимая нами, находящимися внутри Галактики, вблизи ее плоскос ти, но вдали от ее центра.
Для получения более пра вильной картины мы должны учитывать распределение звезд по светимости и поглощение света в пространстве, которое, как мы видели, значительно и, вдобавок, различно по раз ным направлениям.
Для изучения изменения звездной плотности с расстоя нием от нас по различным напра влениям подсчитываем звезды на фотографиях различных участков неба. При этом надо еще учесть, что на каждой фото графии круглая площадка на небе соответствует в простран стве объему, заключенному внутри конуса с вершиной в
ВЕРСТОВЫЕ СТОЛБЫ И СТРУКТУРА ГАЛАКТИКИ 595
Солнечной системе, если хотите — в глазу наблю дателя, жителя этой системы.
Учет всего перечисленного делает изучение строе ния Вселенной довольно сложным и трудоемким делом. Для учета поглощения света надо определить спектральные классы и цвет множества звезд на каждой фотографии. Нормальные цвета звезд каж дого спектрального класса известны из изучения близких к нам звезд, на цвет которых межзвездное поглощение света не влияет. Свет же далеких звезд из-за поглощения становится тем более красным, чем дальше от нас и чем ближе к плоскости Млечного Пути они расположены. Ослабление видимого блеска звезды пропорционально ее покраснению. По сте пени покраснения оценивают величину ослабления видимого блеска каждой звезды, взятой для под счетов. Необходимость фотографирования спектров звезд еще больше ограничивает исследования лишь более яркими звездами и позволяет изучить их рас пределение лишь до расстояний в несколько сотен световых лет. Так, мы изучаем лишь ближайшие ок рестности Солнца, лишь внутреннюю часть звездного облака — «Местной системы», внутри которой мы находимся.
Для изучения, так сказать, костяка всей нашей звездной системы, для определения ее формы, разме ров и структуры мы прибегаем к другим способам. Как было бы легко составить план равнинного ред колесья, если бы на нем по всем направлениям встре чались деревья-гиганты с надписью, на каком они расстоянии от нас находятся! Во Вселенной мы на шли звезды-гиганты, имеющие вполне определенную, известную нам светимость и видимые нам благодаря своей большой светимости на огромном расстоянии. Среди них первое место занимают переменные звез ды — цефеиды, которые можно назвать маяками Все ленной. Их светимость возрастает, как мы знаем, с увеличением периода изменения их блеска. Стоит определить период изменения блеска звезды, и мы по рис. 154 сразу можем сказать, каковы ее абсолют ная величина и светимость.
596 ГЛ. 10. ОСТРОВА ВСЕЛЕННОЙ
Из наблюдений легко можно определить период изменения блеска цефеиды и ее видимый блеск. Срав нение же видимого блеска с истинным, т. е. со све тимостью L, сразу же нам дает расстояние до данной цефеиды, так как в прозрачном пространстве види мый блеск меняется обратно пропорционально квад рату расстояния. С учетом поглощения света в про странстве дело обстоит несколько сложнее. Если пользоваться абсолютной и видимой звездной вели чиной звезды, то расстояние в прозрачном простран стве, как мы знаем, можно вычислить по простой формуле. По этой формуле находится логарифм рас стояния в световых годах:
т—М— 7
lgD=
Кроме цефеид — маяков Вселенной, верстовыми столбами в Галактике, или указателями расстояний, мы можем считать все звезды с большой и известной светимостью: долгопериодические переменные звезды (в максимуме блеска) и белые звезды с известным спектральным классом. Для первых светимость, как и у цефеид, известным нам образом зависит от периода изменения их блеска, для вторых мы можем ее отсчи тать по диаграмме светимость — спектр.
Зависимость между периодом и светимостью у це феид и у так называемых долгопериодических пере менных звезд, а также диаграмма светимость—спектр построены по тем сравнительно близким к нам звез дам этих типов, для .которых светимость известна на основании надежно определенных расстояний. Для близких звезд расстояния можно определить непо средственно, применяя классический способ изме рения тригонометрического параллакса. Для тех же звезд, которые расположены от нас так далеко, что их параллакс меньше, чем ошибки его измерения, этот способ неприменим, и вот тогда-то мы поль зуемся способом, который только что был описан.
Все сказанное мы можем применить (и это для нас особенно ценно) к рассеянным и к шаровым звездным
ВЕРСТОВЫЕ СТОЛБЫ И СТРУКТУРА ГАЛАКТИКИ
скоплениям, расстояния до которых очень велики в сравнении с их размерами. Тогда, если в такой дале кой звездной системе есть среди ее членов цефеиды или красные долгопериодические переменные или белые (несомненно, яркие) звезды, то мы можем счи тать, что расстояние до системы практически равно расстоянию от нас до этих ее членов, а их расстояния мы определять умеем. Лежит ли подобная звезда у переднего края системы или в дальнем ее конце, при большом расстоянии это уже не так важно. Если ваш приятель с группой товарищей во время загород ной прогулки ушел далеко вперед, а вы видите, что отстали от них на 2—3 км, то вам безразлично, что эта группа растянулась по дороге на 10—20 м, и вы не будете особенно интересоваться тем, где ваш приятель — в голове или в хвосте группы. Вот в таком же положении бывают и астрономы, рассматри вая далекую звездную систему.
В состав нашей Галактики, кроме отдельных звезд и звездных скоплений, входит еще диффузная материя в форме темных пылевых туманностей, об щего слоя космической пыли, газовых диффузных и планетарных туманностей и общей массы газа. По следняя в основном является невидимым нейтраль ным водородом, обнаруживаемым по его радиоизлу чению на длине волны 21 см. Расположение диффуз ной материи также нужно изучить. Как определяют расстояния до пылевых и газовых туманностей, по яснялось нами в главе 9.
Самыми далекими объектами нашей Галактики, как бы обрисовывающими главные черты ее строения и определяющими ее размеры, являются долгопери одические цефеиды, горячие звезды-гиганты, плане тарные туманности, сгущения облаков нейтрального водорода и шаровые звездные скопления.
Для изучения движений населения нашей Галак тики измеряются «собственные движения», т. е. ви димые угловые перемещения (заметные на фотогра фиях лишь для ближайших звезд) и лучевые скорости очень далеких объектов. Для последней цели даже большой телескоп со спектрографом приходится
598 ГЛ. 10. ОСТРОВА ВСЕЛЕННОЙ.
иногда направлять точно на слабо видимый объект в течение многих часов или даже ночей. Скорости дви жения облаков нейтрального водорода определяют, изучая профили линии 21 см при помощи радиотеле скопа. Тысячи накопленных во всем мире таких наблюдений -исправляют с учетом различных влияний и подвергают затем столь же кропотливому изучению. Из этих материалов выясняются закономерности
О О О
о° ^^
/ о-^-^^-о^с Сомцг о о° ° ^ <
° . о° 8
Рис. 17S. Схема системы шаровых скоплений.
движений, масса нашей Галактики и распределение в ней плотности, создаваемой звездами, находящими ся в единице объема.
УСТРОЙСТВО ЗВЕЗДНОГО ДОМА, В КОТОРОМ МЫ ЖИВЕМ
В конечном счете выяснилось следующее. Боль шинство звезд-гигантов и звезд умеренной яркости концентрируется к плоскости нашей Галактики и в то же время к ее центру. Резкой границы у Галак тики нет, все ее края постепенно сходят на нет. Поэтому, а также из-за неизбежных различий в выво дах разных исследователей, размеры Галактики, при водимые разными авторами в книгах, изданных в
УСТРОЙСТВО ЗВЕЗДНОГО ДОМА 599
разное время, бывают несколько различными. Мож но принять, что диаметр Галактики составляет около 100 000 световых лет, а толщина ее раз в 10—15 меньше.
Однако распределение разных видов населения в Галактике различно. Самые яркие и массивные звез ды — сверхгиганты — «жмутся» к плоскости Галак тики сильнее остальных. То же надо сказать о слое космической пыли и межзвездного газа, уплотнения в которых наблюдаются как туманности. В окрест ностях горячих звезд газ ионизован, и мы видим его как светлые туманности, а в остальном пространстве водород нейтрален и невидим, составляя основную массу газа. Плотность этой материи внутри слоя ра стет с приближением к плоскости Галактики. Од нако отдельные облака газа, имеющие большую ско рость, встречаются на расстояниях от галактической плоскости, превышающих 300 световых лет.
В середине Галактики находится ее ядро, которое по аналогии с ядрами других звездных систем (см. дальше) должно иметь вид немного сплюснутого эллипсоида вращения. Мы находимся от него не сколько далее 25 000 световых лет. В ядре Галак тики нет горячих сверхгигантов и возбуждаемых ими к свечению диффузных газовых туманностей. Нет там и пыли, но есть в нем нейтральный водород, ко торый, по неясной еще причине, растекается оттуда в плоскости Галактики со скоростью около 50 км/сек. Ядро, вероятно, окружено быстро вращающимся кольцом нейтрального водорода. Основное излуче ние ядра создается, по-видимому, оранжевыми звездами-гигантами (не сверхгигантами) спектрально го класса К и множеством звезд карликов класса М. По отдельности они все не видны, и этот вывод осно ван на анализе суммарного цвета и спектра ядра. В общих грубых чертах форма Галактики сходна с чечевицей или с тонкой линзой, в середине которой находится более толстое и яркое ядро. Это ядро дол жно было бы казаться очень ярким, если бы его не скрадывало, не затмевало поглощение света в мас сах космической пыли.
600 ГЛ- 10- ОСТРОВА ВСВЛПППОЙ
В 1948 г. советские ученые В. Б. Никонов, В. И. Красовский и А. А. Калиняк на Крымской об серватории добились большого успеха. Применяя электронно-оптические преобразователи, они сфото графировали невидимое скопление звезд, являющееся ядром нашей Галактики. Своего успеха они доби лись потому, что космическая пыль слабо задержи вает инфракрасные лучи, испускаемые, так же как и видимые лучи, звездами галактического ядра. При бор советских ученых был способен реагировать на эти невидимые глазом лучи, почти беспрепятственно пронизавшие облака космической пыли и дошедшие до нас. Невидимое изображение центра Галактики можно было превратить в изображение, лучи которого запечатлеваются фотопластинкой; так впервые в ми ре центр Галактики был заснят сквозь скрывавший его занавес.
Для изучения структуры Галактики мы находим ся в очень невыгодном положении. Мы живем в ней и видим ее изнутри. Это очень затрудняет установ ление того, что мы могли бы выявить, бросив на нее лишь мимолетный взор откуда-нибудь издали.
Догадаться о внешнем виде нашего дома, не выхо дя из него, можно, изучая другие дома, видимые нами из окна. Наш дом — Галактика, другие дома — другие галактики.
Опять-таки по аналогии с другими сплющенными звездными системами — галактиками давно уже пред полагали, что наша Галактика в своей плоскости должна иметь спиральные ветви, выходящие из ядра я закручивающиеся, вокруг него. Обнаружить эти длинные спиральные ветви, погруженные в основ ной звездный диск, в ее, как говорят, плоскую состав ляющую, было невозможно пока не смогли научиться определять расстояние до очень далеких объектов и находить их на небе. В других системах спиральные ветви, иногда очень широкие, выделяющиеся своей яркостью на фоне диска, обрисовываются лучше всего расположением горячих гигантов, рассеянных звезд ных скоплений и газовых диффузных туманностей. В своей же Галактике мы до сих пор, отчасти из-за
устройство евЕЗДНОГО дома
мешающего влияния межзвевдной пыли, не можем изучать эти объекты во всем объеме. Спиральные ветви часто не являются сплошными и геометриче ски правильными, нередко имеют ответвления. Поэтому относительно расположения спиралей на шей Галактики между учеными нет пока полного сог ласия. Радиометодами также обнаруживают спи ральные ветви в расположении нейтрального водо рода. Но эти ветви, прослеженные в большем объеме, пока еще не так легко согласовать с наметками вет вей, полученными из визуальных наблюдений. Мо жет быть, их неполное совпадение реально.
Планетарные туманности и новые звезды явля ются промежуточными системами. Их концентрация к галактической плоскости умеренна, но она велика в направлении к центру Галактики. Эта система не плоская, она ближе к сферической. Почти сфериче скую звездную систему представляют собой немного численные шаровые скопления, сильно концентри рующиеся к центру Галактики. Они-то и распростра няются до крайних границ Галактики, очерчивая ее максимальные размеры.
Наконец, сферическую систему образуют звезды умеренных светимостей — субкарлики и короткопе-риодические цефеиды, которых множество находится и в почти сферическом ядре Галактики. Таким обра зом, в слабо светящуюся сферическую корону, обра зованную этими звездами, погружено и ядро Галак тики, и ее плоская составляющая, в которой выделя ются своей яркостью спиральные ветви. Спиральные ветви, бросающиеся в глаза в других галактиках,— это эффектный, но легковесный (малый по массе) придаток внутри почти шарообразной системы, со стоящей из слабых звезд, масса которых, однако, уступает массе сверхгигантов не так уж сильно, как уступает их светимость. Природа спиральных вет вей — этого украшения некоторых звездных систем— нам еще не ясна.
Масса нашей Галактики, оцененная несколькими способами, составляет 2-10^ масс Солнца. Около 1/100 этой массы составляет межзвездный водород,
602 ГЛ. 10. ОСТРОВА ВСЕЛЕННОЙ
преимущественно нейтральный. Масса 2-10" соот ветствует оценке числа звезд в Галактике, так что на долю несветящихся звезд, если такие вообще есть, приходится очень малая доля массы.
Оорту (Голландия) в 1927 г. удалось обнаружить обращение звезд и в том числе Солнце (вместе с его планетами) вокруг центра Галактики. Как можно обнаружить вращение нашей звездной системы, впер вые указал еще в середине прошлого века казанский астроном М. А. Ковальский, но его открытие было забыто. Галактика вращается не как колесо, но и не так, как планеты обращаются вокруг Солнца. Закон ее вращения сложен и является сочетанием законов, представляющих указанные два типа вра щения. Солнечная система обращается вокруг цент ра Галактики, лежащего от нас на расстоянии 25 000 световых лет со скоростью около 220 км/сек. Форма орбиты как следует еще не известна, но если она близка к окружности, что вероятно, то один оборот по ней Солнце завершает примерно за 270 млн. лет. Этот период, если хотите, можно принять за «космический год» для измерения очень больших промежутков времени. Вся история человечества в сравнении с таким периодом — только краткий миг! Если бы мы могли видеть, как Солнце несется и заво рачивает по своей орбите, как мы видим поезд, заво рачивающий на закруглении пути, то мы не могли бы уследить за оборотами планет около Солнца. Они казались бы вертящимися быстрее, чем лопасти элек трического вентилятора.
Звезды обращаются вокруг центра Галактики с разными скоростями и, например, короткопериоди-ческие цефеиды отстают от Солнца на 100 км за каж дую секунду! Движение нашей Солнечной системы со скоростью 20 км в секунду в направлении к соз вездию Лиры — это ее движение внутри нашего звездного облака или Местной системы. Оно мало и не мешает нам вместе со всей Местной системой обра щаться вокруг галактического центра.
Расположение невидимого нейтрального газа мож но установить во всем объеме Галактики. При этом
УСТРОЙСТВО ЗВЕЗДНОГО ДОМА
очень важно следующее. В галактической плоскости оптические исследования ограничиваются поглоще нием света в космической пыли. Это поглощение для радиоизлучения практически отсутствует, в радиолу чах Галактика прозрачна. С другой стороны, допле-ровские смещения водородных линий с А.==21 см от облаков, лежащих на разных расстояниях от нас и движущихся с разной скоростью, позволяют эти линии изучать раздельно. В результате нейтраль ный водород, не в пример туманностям и звездам, можно изучать до самых удаленных областей Га лактики.
Исследования распределения газа в Галактике показали, что в длинных уплотненных волокнах шириной около 200 парсек средняя концентрация водорода — 1 атом в 1 см", а между ними она раз в 10 меньше.
В центральной области Галактики масса газа составляет ничтожную долю от массы звезд, но на периферии его масса равна примерно 15 %, так как там звездная плотность падает. В целом масса газа составляет около 1—2% от массы Галактики, осталь ное приходится на звезды. Более 90 % межзвездного водорода находится в нейтральном состоянии. Иони зован он лишь там, где много горячих гигантов, что бывает в основном в средних частях спиральных галактик. В нашей Галактике доля ионизованного водорода достигает 40% на расстояниях между 3000 и 3500 парсек от центра.
Следовало ожидать, что в связи с этим светлые газовые диффузные туманности расположены там, где проходят волокна уплотненного нейтрального водорода. Ожидалось также, по аналогии с другими спиральными галактиками, что и светлые туманно сти, и нейтральный водород, и горячие звезды, в частности, скопления их, должны обрисовывать спи ральные ветви нашей Галактики.
Такие сопоставления малоубедительны ввиду зна чительного произвола в объединении объектов в спи ральные ветви. Основное расхождение состоит, объек тивно говоря, в том, что найденные волокна нейт-
ГЛ. 10. ОСТРОВА ВСЕЛЕННОЙ
рального водорода образуют скорее окружности, чем спирали. Мы полагаем, что расстояния до опти ческих объектов этого типа установлены еще нена дежно, как и расстояния до облаков нейтрального
Рис. 176. Нейтральный водород в Галактике.
водорода, выведенные по экстраполяции закона вра щения Галактики.
Спиральные галактики бывают и с широко откры тыми двумя-четырьмя спиральными ветвями и со многими ветвями или с почти концентрическими дугами. Возможно, что наша Галактика принадлежит к последнему виду: ее спиральные рукава или силь но ветвятся или состоят из бесчисленных корот ких дуг. Тогда понятно, что обрывки этих образо-
ГАЛАКТИКИ — ОСТРОВА ВСЕЛЕННОЙ 605
ваний трудно уложить в правильные схематические кривые, каких у реальных галактик почти не бы вает.
Голландские астрономы установили существова ние в центре Галактики диска толщиной около 130 и радиусом около 400 парсек. Он вращается со ско ростью около 200 км1сек на периферии. На расстоя нии 300 парсек от центра они же нашли кольцо, или часть спирали, удаляющуюся от центра со скоростью около 50 км1сек. Кроме того, найдено, что слой меж звездного газа имеет перекос относительно плоско сти Галактики, будучи приподнят в направлении к Магеллановым Облакам и опущен в противополож ном направлении. Вероятно, это объясняется эффек том влияния этих небольших неправильных галак тик (наших спутников) на газовый слой нашей Галактики. Подобные явления перекоса мы обнару жили еще раньше в некоторых парах других га лактик.
Радионаблюдения позволили установить и тем пературу межзвездного газа по интенсивности ли нии 21 см в слоях, где он достаточно непрозрачен и излучает как черное тело. Была найдена температура излучения в 125°К вместо 10—15° К, как считали раньше. Предполагают, что столкновения облаков ведут к их нагреву до 3000°, после чего происходит охлаждение до 25° К, так что температура разных облаков весьма различна.
В итоге всех исследований можно сказать, что в нашей Галактике космической пыли раз в 10 меньше, чем диффузного газа.
ГАЛАКТИКИ — ОСТРОВА ВСЕЛЕННОЙ
Вскоре после изобретения телескопа внимание наблюдателей привлекли многочисленные светлые пятна туманного вида, так и названные туманностя ми, видимые неизменно в одних и те же местах в разных созвездиях. Их заносили в каталоги, но глав ным образом с чувством досады на то, что они ме шают открывать кометы, имеющие вид таких же
ГЛ. 10. ОСТРОВА ВСЕЛЕННОЙ
ГАЛАКТИКИ — ОСТРОВА ВСЕЛЕННОЙ
туманностей, но отличающиеся своим перемещением на фоне звездного неба, подобно планетам.
Первый такой каталог составил в XVIII веке француз Мессье. По этому каталогу, включающему
Рис. 177. Спиральная галактика М 81.
около сотни объектов, туманности и звездные скоп ления обозначаются номерами после буквы М. На пример, шаровое скопление в Геркулесе М 13, боль-
шая туманность в Андромеде М 31, в Треугольнике М 33. О другом подобном каталоге (NGC) мы гово рили ранее (стр. 567). С помощью светосильных теле скопов Вильям Гершель и его сын Джон, а затем Росс (тоже в Англии) открыли множество таких туманных пятен, а к концу прошлого века у некоторых из них Россом была обнаружена спиральная форма. В таких спиральных туманностях из туманного ядра, более яркого к центру, выходят ветви или рукава, закру чивающиеся вокруг ядра по спирали подобно часо вой пружине. Что представляют они собой,— долго гадали, пока в 1024 г. Хабблу не удалось получить с помощью крупнейшего в то время телескопа исклю чительно резкие фотографии спиральных туманно стей. Края этих туманяостей оказались состоящими из множества чрезвытайио слабых звезд — туман ность, как говорят, была-разрешенана звезды. Стало ясно, что ближе к центру сплошное туманное сияние получается лишь вследствие слияния для нас в одну сплошную массу мириад звезд, расположенных очень тесно. Эти фотографии сразу показали, что пе ред нами не облака пыли, светящие отраженным све том, и не облака разреженного газа, а чрезвычайно далекие звездные системы, в которых звезд несрав ненно больше, чем в шаровых звездных скоплёниях.
Те маленькие спиральные туманности, которые еще не разрешены на звезды, несомненно, такие же звездные системы, только слишком далекие от нас, чтобы их структуру могли различить современные телескопы.
В 1944 г. Бааде удалось разрешить на звезды и центральную часть спиральной туманности в Андро меде М 31 и две небольшие туманности эллиптической формы — ее соседки. До этого многие допускали, что эллиптические туманности и центральные части спи ральных туманностей состоят не из звезд, а из газа или космической пыли.
Спектры подтверждают звездную природу ядер эллиптических и спиральных туманностей. Это спект ры, очень похожие на спектр Солнца, показы вающие, что большинство звезд в них — желтые и
608 ГЛ. 10. ОСТРОВА ВСЕЛЕННОЙ
красные. Спиральные ветви состоят из более го рячих белых звезд. По смещению темных линий в спектрах спиральных туманностей можно было опре делить скорости их движения. Как целое, они дви жутся со скоростями в сотни километров в секунду.
Окончательно природа спиральных туманностей вскрылась, когда в них на упомянутых фотографиях
Рис. 178. Галактика в созвездии Андромеды с новыми звездами и цефеидами.
были найдены и цефеиды, и долгопериодические пере менные, и яркие голубоватые звезды. Позднее откры ли в спиральной туманности Андромеды шаровые звездные скопления, вполне подобные скоплениям нашей Галактики, но вследствие их дальности едва отличимые по своему виду от ярких звезд. Были от крыты в спиральных туманностях и огромные кло чья разреженного газа, дающие спектр из ярких линий и опять-таки подобные тем, какие кое-где встре чаются в межзвездном пространстве внутри Галак тики. Выяснилось, что в шаровых звездных скопле ниях, а также в эллиптических звездных системах составляющие их звезды образуют другую диаграмму
ГАЛАКТИКИ — ОСТРОВА ВСЕЛЕННОЙ 609
спектр — светимость, чем та, о которой мы говорили раньше и которая относится к звездам, составляющим спиральные ветви и неправильные, клочковатые звезд ные системы типа Магеллановых Облаков. Они вид ны невооруженным глазом и похожи на обрывки Млечного Пути.
Точнее всего расстояния, а следовательно, и размеры, определяются по видимому блеску цефеид, когда последние наблюдаются в данной галактике. Это возможно сделать только для ближайших галак тик. До более далеких галактик расстояние опреде ляют по видимому блеску находящихся в них наиболее ярких звезд-сверхгигантов. В эллиптичес ких галактиках, похожих по виду на шаровые скоп ления нашей Галактики, но только гигантских размеров, звезд-сверхгигантов нет.
Из эллиптических галактик интересна самая яр кая и большая галактика М87, главная в скоплении галактик в Деве. Эта гигантская галактика имеет свиту из нескольких сотен шаровых звездных скоп лений, которые на фотографии, ввиду их дальности, с трудом отличимы от звезд. С другой стороны, эллип тические галактики — спутники большой спирали в Андромеде (М31) — гораздо меньше, чем М87. Недавно открыты карликовые эллиптические галак тики, лишь в несколько раз более крупные и яркие, чем типичное шаровое скопление.
Большинство галактик так далеки, что в них отдельных звезд не видно. Поэтому названные выше способы определения расстояний к ним неприме нимы. В то же время светимости и линейные разме ры галактик так разнообразны, что ни их видимый угловой диаметр, ни их видимый блеск не могут слу жить мерой расстояния. Расстояния до них оцени вают по удивительному свойству совокупности всех галактик, открытому Хабблом.
По изучению галактик с уже известными расстоя ниями и скоростями движения по лучу зрения выяс нилось, что линии их спектра смещены к красному его концу на величину, пропорциональную их рас стоянию. Это удивительнейшее явление называется
20 б. а. Воронпов-Вепьяминов
ГАЛАКТИКИ — ОСТРОВА ВСЕЛЕННОЙ
610 ГЛ. 10. ОСТРОВА ВСЕЛЕННОЙ
красным смещением. Его величину можно выразить по принципу Доплера скоростью движения по лучу зрения. Эта скорость удаления от нас накладывается,
среднем группа, как целое, может иметь красное смещение 1000 или 10 000 км./сек. По современной оценке «постоянная Хаббла»— возрастание красного
Рис. 179. Эллиптическая галактика, «разрешенная» на звезды.
так сказать, на собственную лучевую скорость га лактик, которая для всех их не превышает несколь ких сотен километров в секунду. Для близких галак тик такая собственная скорость и красное смещение по величине одного порядка, но для далеких из них красное смещение гораздо больше — тысячи и де сятки тысяч километров в секунду. Поэтому расстоя ние до далеких галактик по их красному смещению определяется как раз с наименьшей относительной ошибкой. Например, если есть тесная группа галак тик, то в ней относительно друг друга отдельные члены движутся со скоростью 200—400 км/сек, а в
Рис. 180. Красное смещение в спектрах галактик, растущее с рас стоянием до них. Рядом показано примерное относительное уменьше ние видимого размера крупных галактик с увеличением красного смещения.
смещения на каждые 3 000 000 световых лет (на 1 000 000 парсек) составляет около 100 км/сек. Для приведенного примера в первом случае расстояние до галактик было бы около 10 млн. парсек, с возмож ной ошибкой не более 20—30%. Во втором случае
ГЛ. 10. ОСТРОВА ВСЕЛЕННОЙ
ГАЛАКТИКИ —ОСТРОВА ВСЕЛЕННОЙ
расстояние было бы 100 млн. парсек с ошибкой не более 2—3%.
Спиральная туманность Андромеды кажется боль ше и ярче всех потому, что она крупная и ближе всего к нашей Галактике. Расстояние до нее состав ляет полтора миллиона световых лет — вот оно, это ближайшее расстояние! Свет ее, доходящий сейчас до нас, покинул туманность Андромеды в ту пору, когда на Земле не было еще человечества. Размер ее составляет более 100 000 световых лет по диаметру, но в направлении, перпендикулярном к плоскости ее наибольшего распространения, она во много раз тоньше,— она сильно сплющена. Сопоставляя вид туманностей, таких, как в Треугольнике (почти круглых внешних очертаний), в Андромеде (продол говатой) и в Деве (веретенообразной), мы должны заключить, что различие их вида определяется их поворотом (ракурсом) по отношению к нам. Очевидно, такие звездные системы (которые мы теперь имеем полное право называть галактиками, поскольку они такие же громадные звездные системы, как и наша Галактика) имеют сплющенную чечевицеобразную или линзообразную форму и зачастую спиральную структуру. Галактика в туманности Треугольника лежит перед нами «плашмя», галактика в созвездии Андромеды своей плоскостью симметрии наклонена к нам, а галактика в созвездии Девы повернута к нам ребром. Кстати сказать, вдоль веретена, каким она представляется, видна темная полоска. Такие тем ные полоски видны у многих галактик веретенообраз ного вида (см. рис. 113). Несомненно, что это, как показал Кэртис (США),— скопление темных туманно-с^ей, состоящих из пыли и концентрирующихся к пло скости их экватора. В других галактиках, менее к нам наклоненных, также можно заметить темные области на фоне сияющей массы ядра, в рукавах и между рукавами спиральных завитков. Поглощаю щее вещество есть во всех галактиках, а не только в тех, которые повернуты к нам ребром. Этим допол няется сходство далеких галактик с нашей Галак тикой.
Устанавливая на щель спектрографа разные ча сти изображения галактик, даваемые объективом телескопа, можно было измерить их лучевую скорость. Оказалось, что галактики вращаются вокруг своей короткой оси, перпендикулярной к плоскости их экватора. Спиральная галактика в Андромеде во внутренних своих частях вращается как твердое тело, например, как колесо телеги. Это означает, что внут ренние ее части, дающие мало света и содержащие, казалось бы, поэтому мало звезд, тем не менее имеют большую массу. В галактике в созвездии Треуголь ника М 33 внутренние части, до расстояния в 3000 све товых лет от центра, также вращаются как твердое тело. Наружу, наоборот, скорость вращения умень шается очень быстро. Отсюда следует, что как и в галактике, находящейся в Андромеде, большая часть массы сосредоточена в центральной области звездной системы. Масса эта составляет почти сотню миллиар дов масс Солнца, как это устанавливается вычисле нием на основании наблюденного закона и скорости вращения.
В. А. Амбарцумян рассчитал, какова была бы яркость той области нашей Галактики, в которой на ходится Солнечная система, если бы мы могли по смотреть на Галактику издали, так, как мы видим другие звездные системы. Сравнивая эту вычис ленную яркость с яркостью различных мест в галак тике Андромеды, он пришел к неожиданному выводу.
В галактике Андромеды плотность звезд в про странстве, соответствующая плотности звезд в нашей Галактике в окрестностях Солнца, имеется на рас стоянии 5000 световых лет от ее центра,— там, где на фотографиях находятся едва-едва видимые края этой галактики.
Следовательно, по аналогии предполагает Амбар цумян, мы с вами живем на самой далекой окраине своей звездной системы, где население очень ред кое. Вероятно, мы находимся за пределами спи ральных ветвей, где звездная плотность умень шена.
ГЛ. 10. ОСТРОВА ВСЕЛЕННОЙ
ПОДРОБНЕЕ О ГАЛАКТИКАХ
Звезды в пространстве группируются, как мы видим, в гигантские системы, часто спиральной фор мы. Они, как острова, раскинуты в безбрежном океа не Вселенной. Острова Вселенной или островные вселенные — вот как часто именуются галактики. В некоторых местах, как, например, в созвездии Девы, галактики группируются в облака галактик— острова Вселенной образуют архипелаг. Облака га лактик или группы островов Вселенной напоминают рассеянные звездные скопления, но неизмеримо боль шего масштаба.
Некоторое время астрономов смущало большое различие между размерами нашей Галактики и дру гих галактик. История науки приучила астрономов к скромности, которой как раз не отличались их пред ки, считавшие свою Землю центром мира и свое по ложение во Вселенной особенным.
В тридцатых годах, как мы видели, было окон чательно обнаружено поглощение света в Галактике. Учет его влияния на видимый блеск звезд привел к значительному сокращению размеров Галактики. С другой стороны, расстояния, а следовательно, и размеры других галактик оказались несколько боль шими, чем находили вначале, так как тщательное измерение фотографий выявило слабо светящиеся внешние части галактик, оставшиеся ранее незаме ченными. В результате размеры нашей Галактики и других оказались менее отличными друг от друга. Галактика в Андромеде не уступает нашей.
Несомненно, .что когда удастся исследовать под робнее более далекие от нас галактики, среди них окажутся такие, которые больше, чем наша. Но в конце концов, убедившись, что Земля — не центр мира, что она не наибольшая из планет, что наше Солнце не самое большое, не самое яркое, не можем ли мы после всех этих ударов по нашему ложному самолюбию, наконец, «позволить себе роскошь» счи тать, что мы живем в одной из наибольших галактик, хотя и у ее края? Мы с вами — жильцы крайнего флигеля, но одного из самых крупных домов страны, называемой Метагалактикой.
ПОДРОБНЕЕ О ГАЛАКТИКАХ
Изучение мира галактик является сейчас наиболее бурно развивающейся областью астрономии, так как именно оно приносит наиболее поразительные от крытия и подводит нас к раскрытию самых общих свойств Вселенной, наиболее потрясающих вообра жение. Поэтому мы посвящаем им следующие раз делы .
Хаббл в двадцатых годах составил первую, про стую классификацию галактик, недостаточность которой стала осознаваться только в последнее время после знакомства с гораздо большим числом предста вителей этого вида населения Вселедной.
Хаббл выделил эллиптические галактики, обозна чаемые Е, по виду сходные с шаро-выши скоплениями нашей Галактики, но более грандиозные. Они бес структурны, не содержат горячих звезд, сверхги гантов, пыли и газовых туманностей. Плотность звезд в них медленно и плавно падает с удалением от центра, в котором никакого ядра' нет. Таких галак тик множество. Их пример М 87.
Затем он выделил «неправильные» галактики, обо значаемые 1г, клочковатого строения я неправильной формы. Они меньше, чем эллиптические, и немного численны. Яркость их поверхности и светимость не велики, они сильно сплющены, но изобилуют горя чими сверхгигантами, газовыми туманностями и пы лью. Их пример — Магеллановы Облака: Большое и Малое.
Спиральные галактики Хаббл разбил на два се мейства: обычные S и «пересеченные» SB. У первых из них ветви выходят непосредственно из ядра, у вторых ядро пересечено широкой, яркой полосой, называемой перемычкой или баром. Спиральные вет ви отходят от концов бара. Кроме того, иногда через концы бара проходит светлое кольцо. В том и другом виде спиральных галактик Хаббл установил три типа, обозначаемые добавлением букв a, b и с. У га лактик типа Sa и SBa ядро яркое и большое, а ветви слабые, бесструктурные, аморфные. В галактиках
616
ГЛ. 10. ОСТРОВА ВСЕЛЕННОЙ
ПОДРОБНЕВ О ГАЛАКТИКАХ
типа Sb и SBb ветви ярче и несколько клочковаты, а ядро сравнительно менее ярко и меньше. М 31 — галактика Sb. Галактики типов Sc и SBc имеют ядро маленькое и неяркое, а ветви мощные, яркие, сильно клочковатые. Галактика М 33 в Треугольнике типа
Рис. 181. Пересеченная галактика NGC 1300.
Sc. Увеличение клочковатости ветвей идет за счет увеличения в них числа горячих гигантов и их групп, ярких газовых туманностей, рассеянных скоплений, а в типе Sc также и сверхассоциаций. Из-за присут ствия в них горячих гигантов ветви голубее, чем ядро, и голубеют от типа Sa к типу Sc. Светимость и разме ры самых гигантских галактик среди эллиптических и спиральных одинаковы. Абсолютная звездная ве-
личина их — 21". Это значит, что они в миллиарды раз ярче нашего Солнца.
Важное значение имеет величина отношения М '. L — массы к светимости. У эллиптических галак тик М '. L составляет десятки, меньше у спиралей, а у неправильных галактик падает примерно до 2—5. Это происходит в результате все большей роли сверх гигантов в общем свечении системы, так как све тимость звезд растет гораздо быстрее, чем их масса.
Спиральные и неправильные галактики испу скают умеренное радиоизлучение подобно нашей Галактике и оно обусловлено теми же причинами.
За последние два десятилетия, особенно за послед ние годы, выяснилось, что природа галактик гораздо разнообразнее, чем представлялось Хабблу, хотя позднее он и ввел типы So и SBo, «промежуточные» между Е и спиралями. Они характеризуются нали чием плоского диска (плоской составляющей) вокруг большого и яркого ядра, но в этом диске нет пыли и газов и нет спиральных ветвей.
Прежде всего оказалось, что в наших окрестно стях есть несколько очень слабых карликовых га лактик. Некоторые из них неправильные, другие — сферические, но столь разреженные, что на фотогра фии выглядят как еле-еле уловимое пятнышко, хотя размер его не так уж мал. А недавно была открыта двойная галактика •— пара пигмеев немногим ярче, чем ярчайшие шаровые скопления. От них эти пигмеи отличаются своим независимым положением в про странстве и наличием массы светящихся газов, кото рых в шаровых скоплениях не бывает. Так, по край ней мере, эллиптические и сферические галактики сильно различаются по светимости, по массе и по степени концентрации звезд — от сверхгигантских до сходных с шаровыми скоплениями и от крайне разреженных, прозрачных до крайне компактных, сильно концентрированных. К таким компактным галактикам, открытым Цвикки в 1964 г., принадле жат и упомянутые пигмеи. На фотографиях, полу ченных с наибольшими телескопами, компактные га лактики еле-еле отличимы от звезд. Иногда их можно
ГЛ. 10. ОСТРОВА ВСЕЛЕННОЙ
ПОДРОБНЕЕ О ГАЛАКТИКАХ
отличить только по большому красному смещению в спектре; и среди них многие имеют большую свети мость.
В то же время Цвикки обнаружил, что галактики, которые при передержке центральных частей на фо тографиях одинаково выглядят эллиптическими, раз личаются тем, что у одних в центре есть крохотное звездообразное ядро, а у других его нет. Автор этой книги тоже нашел много галактик, совершенно не укладывающихся в классификацию Хаббла или в ее видоизменения. Среди них интересны галактики, имеющие ветви с противоположным направлением закручивания, и многочисленные кольцевые галакти ки как с аморфной, так и с клочковатой структурой. Есть галактики с пылевой плоской составляющей, но без яркой компоненты то ли в виде диска, то ли в виде спиральных ветвей. Есть галактики со слож ными ядрами, окруженные колоссальным ореолом. Еще раньте были найдены галактики неправильные по форме, но не клочковатые, а аморфные, т. е. ли шенные горячих звезд и их скоплений; их обозна чают 1г II.
У многих галактик автор этой книги нашел внут ренние и внешние ветви совершенно разной структу ры (аморфные и клочковатые), переплеты и пересе чения ветвей, ветви, образующие восьмерки, пре вращающиеся в кольца или делающие петли. Эти формы не могут быть объяснены механическими процессами и напоминают возмущенные силовые ли нии магнитного поля намагниченного шара.
В общем мир галактик оказался поразительно разнообразным. Другие примеры этого многообразия мы увидим еще и в последующих очерках.
Недавно автором этой книги и его сотрудниками в Московском университете .был издан каталог, со держащий 30 000 галактик и дающий их положение на небе, яркость, размеры, цвет, скорость движения, подробное описание и: ссылки на все данные, извест ные о каждой из них. Этот каталог обозначается MCG (Морфологический каталог галактик). Он содержит все галактики ярче 15" до склонения — 45°.
Скажем теперь подробнее о некоторых ближай ших к нам островах Вселенной.
Магеллановы Облака в созвездии Золотой Рыбы, спутники нашей Галактики, крайне интересны тем, что это ближайшие к нам Галактики, структуру и движение которых, а также самые яркие объекты в
Рис. 182. Большое Магелланово Облако.
них можно изучать наиболее подробно. Так, напри мер, в них (находящихся от нас на расстоянии около 44 000 парсек) доступны для измерения блеска и цве та звезды ярче +1-й абсолютной звездной величины. Те же, которые ярче — 6-й величины, могут быть изучены спектральными методами довольно подробно. Большая ось Большого Магелланова Облака (БМО*) имеет длину 12 килопарсек, а Малого Магелланова Облака (ММО) — 4 килопарсека. Они окружены общей оболочкой из нейтрального очень разреженного водорода размером 3 х 15 килопарсек. Оба облака погружены в нее, и это указывает на то, что они не только близки друг к другу, как мы их видим, но связаны более тесными узами. Этот вывод подтверж дается обнаружением сравнительно плотной газовой
ГЛ. 10. ОСТРОВА ВСЕЛЕННОЙ
ПОДРОБНЕЕ О ГАЛАКТИКАХ
перемычки между облаками. Скорости их относи тельно центра нашей Галактики .составляют +40 (БМО) и —15 (ММО) км/сек. Определенная по вра щению масса БМО составляет 10^ масс Солнца, т. е. в 15 раз меньше, чем масса нашей Галактики. Счи таемые по форме неправильными галактиками, они, особенно БМО, носят явные черты структуры пере сеченных спиралей. Изучается распределение внутри БМО более 200 000 звезд, имеющих абсолютную величину больше О".
В БМО наблюдаются долгопериодические и корот-копериодические цефеиды и другие типы переменных звезд, голубые гиганты различных типов, газовые и пылевые облака. Там же находится, между прочим, самая яркая из известных нам звезд — S Золотой Рыбы. Эта слегка переменная звезда примерно в мил лион раз ярче нашего Солнца.
В Магеллановых Облаках видны и изучаются много десятков рассеянных и шаровых скоплений, среди них такие скопления, которые не только по размеру, но и по структуре и по составу звезд не имеют известных нам аналогов в нашей Галактике. Цефеиды в Магеллановых Облаках по светимости оказались несколько отличными от цефеид того же порядка, известных в нашей Галактике. Словом, после важнейших открытий первого времени, гово ривших о сходстве населения спиральных ветвей нашей Галактики и БМО, более детальное исследова ние показало второстепенные отличия. Однако эти отличия, по-видимому, характерные для галактик вообще, говорят о многообразии природы (что важ но принципиально) и затрудняют точное опреде ление расстояний до галактик по видимой яркости объектов, казалось бы, совершенно сходных между собой.
Доля нейтрального водорода относительно общей массы в Магеллановых Облаках является наиболь шей среди известных галактик. Она составляет от 20 до 30 % их полной массы. Химический состав светя щихся газовых туманностей в Облаках и в нашей Галактике оказался одинаковым.
Неправильные галактики имеют умеренные и ма лые светимости, большинство их — карлики, в сред нем с абсолютной величиной —14" и с диаметрами 1,5—3 тысячи парсек.
Магеллановы Облака принадлежат к наиболее ярким и крупным неправильным галактикам.
М 31 — ближайшая к нам спиральная гигантская галактика, как полагают, крайне сходная с нашей Галактикой. Но она в 10 раз дальше от нас, чем Ма геллановы Облака, и потому однотипные объекты в ней представляются нам в 100 раз более слабыми. Изучению структуры этой галактики мешает боль шой наклон ее плоскости к лучу зрения. Специаль ными поисками в ней обнаружено множество долго-периодических цефеид и других ярких переменных звезд, зарегистрировано около 170 новых звезд,— больше, чем в нашей Галактике (!), в которой мы ви дим лишь ближайшие к нам. В ней обнаружено не сколько сотен диффузных газовых туманностей, кото рые с замечательной правильностью, как бусинки на нитке, обрисовывают расположение ярких спи ральных ветвей.
За последние годы выяснилось, что волокна кос мической пыли, сопровождающие яркие наружные спиральные ветви, прослеживаются дальше к центру внутри бесструктурной, аморфной по виду «линзы», или главного тела галактики. Это дает повод некото рым ученым говорить, что спиральные ветви начина ются очень близко от ядра в форме темных, пылевых ветвей, превращающихся затем в светлые. Пра вильнее, однако, сказать, что эти темные волокна, сначала разбросанные и не связанные друг с другом, с удалением от центра утолщаются и потом начинают сопутствовать ярким, состоящим из звезд спиральным ветвям. Последние имеют сначала аморфный вид и не содержат звезд-сверхгигантов, постепенно появ ляющихся в ветвях по мере их удаления от линзы. Также растет число светлых газовых туманностей, и в конце концов ветви разрежаются, а спираль ная структура как бы рассеивается, хотя области уменьшающейся звездной плотности простираются
ГЛ. 10. ОСТРОВА ВСЕЛЕННОЙ
ПОДРОБНЕЕ О ГАЛАКТИКАХ
намного дальше. Сравнение показывает, что наша Солнечная система, помещенная от центра М 31 на такое же расстояние, на какое она отстоит от центра Галактики, находилась бы на границе еще ясно видимых спиральных ветвей, в области срав нительно очень низкой звездной плотности.
В М 31 существует маленькое ядро с чрезвычайно быстрым вращением. Это ядрышко выглядит совер шенно звездообразным и лишь в самые крупные теле скопы отличимо от одиночных звезд, а ведь это целое звездное скопление, необычайно сконденсированное! Его видимая звездная величина 14",5, а абсолютная звездная величина — 10", т. е. оно несколько ярче, чем самые яркие шаровые скопления, входящие в ту же галактику. Но здесь различие по составу звезд больше: ядро М 31 состоит, по-видимому, из красных и желтых гигантов обычного химического состава, а в шаровые скопления входят гиганты с пониженным содержанием металлов.
Другая ближайшая к нам спиральная галактика (М 33 в Треугольнике, типа Sc) в шесть раз слабее по светимости, чем М 31, и по диаметру в три с лиш ним раза меньше, чем наша.
Среди эллиптических галактик также есть гиган ты и карлики. Самыми яркими и крупными из изве стных являются две эллиптические галактики в скоп лении Девы: NGC 4486 (М 87) и NGC 4472 (М 49) с диаметрами 22 000 и 31 000 парсек. Границы эллипти ческих галактик еще условнее, чем границы спираль ных. Если за границу брать места, где поверхностная яркость едва отличима от фона чистого ночного неба, то размеры сверхгигантских эллиптических и спи ральных галактик оказываются примерно одинако выми и составляют, как мы видим, около 30 000 пар сек, или почти 100 000 световых лет. Однако вбли зи нас гигантских эллиптических галактик нет, и их расстояния, а следовательно, и светимости и разме ры определяются по красному смещению.
В наших окрестностях находятся только карли ковые эллиптические галактики — спутники спи ральной галактики М 31 в Андромеде. Их абсолют-
ные величины около —15", а размер около 3500 парсек.
«Крайние карлики», какими являются слабые сфероидальные галактики в наших окрестностях — в Печи, в Скульпторе, а тем более открытые позднее системы Лев 1 и Лев II, очень слабы: от—12 до—8
mbiii в
ЛЕВ." * ЛЕВ1 *
• СЖМ
АНДРОМЕДЛ ^
Рис. 183. План Местной группы галактик.
абсолютной величины. Их размеры «всего» порядка 3000 световых лет.
Полная кривая светимости галактик вообще как следует еще не установлена и только для более ярких галактик в скоплениях известна более или менее на дежно. Полагают, что в разных скоплениях она мо жет быть различной. Выяснить этот вопрос трудно из-за того, что нельзя с полной уверенностью отде лить галактики, принадлежащие скоплению, от га лактик, случайно проектирующихся на него.
Наша Галактика находится в изолированной груп пе, называемой Местной группой или Местной
ГЛ. 10. ОСТРОВА ВСЕЛЕННОЙ
подробнее о ГАЛАКТИКАХ
системой галактик (рис. 183). В ней выделяются две главные группы со сверхгигантами в каждой. Это на ша Галактика с ее спутниками — Магеллановыми Об лаками и М 31 с ее несколькими эллиптическими спут никами. После открытия «крайних карликов» — сфе роидальных галактик типа Скульптора и других не правильного типа,— оказалось, что в нашей Местной системе карлики преобладают. На две сверхгигант-ские системы приходится одна умеренная по разме рам спираль (М 33 в Треугольнике), две компактные карликовые эллиптические галактики (NGC 205 и 221), две довольно разреженные (NGC 147 и 185), шесть сфероидальных крайне разреженных (в Печи, Скульп торе, Лев 1, Лев II, в Малой Медведице, Драконе), неправильные галактики (Магеллановы Облака, NGC 6822, 1С 1613, система Вольфа — Лундмарка, три системы Хольмберга и, может быть, три карлика в Секстане, еще мало изученные). Итак, у нас в Мест ной системе две гигантские спирали, одна средняя спираль и 17—20 карликов, преимущественно эллип тических и сфероидальных. Получается, что карлики являются преобладающими, и средняя абсолютная величина галактик теперь сильно сдвинулась в сто рону малых светимостей.
В какой мере кривую светимости галактик в на ших окрестностях можно приписать скоплениям га лактик и всей Метагалактике, не ясно. В скоплениях преобладают эллиптические галактики и они же часто являются самыми яркими, а в наших окрестностях эллиптических сверхгигантов совсем нет. Автор этой книги обнаружил, что существуют группы больших галактик без карликовых спутников.
Поэтому и насыщенность карликами общего поля Метагалактики и скоплений галактик может быть иной, чем мы это находим в Местной системе. Слабые карлики, с трудом открываемые даже в нашем сосед стве, на больших расстояниях не видны. Но ученые пытаются найти более яркие карлики в ближайших скоплениях. В скоплении в Деве в 1956 г. обнаруже но полсотни карликов со слабой концентрацией яр кости к их центру. Их абсолютная величина око-
ло — 13". Но они считаются не похожими на галак тики типа Скульптора, которые на две-три звездные величины слабее. Их относят к новому типу — типу 1С 3475. В скоплении в созвездии Печи тремя годами позднее также нашли 16 карликов с малой концент рацией света к центру. Таким образом, в больших, рассеянных скоплениях карлики есть, но их процент, видимо, меньше, чем в Местной системе.
Астроном Цвикки считает, что кривая светимости галактик должна продолжаться до таких малых си стем, как шаровые звездные скопления в нашей Га лактике и даже ниже, но его мнение, видимо, не раз деляют другие исследователи.
Все сказанное имеет отношение и к статистике типов галактик. По Вокулеру, среди полутора тысяч ярких галактик на эллиптические приходится 13 %, на считаемые обычно переходными (типа SO) — 21,5%, на спиральные — 61,1% и»а неправильные — 4,4% (самые немногочисленные). Спиральные же га лактики наиболее многочисленны; среди них преоб ладают спирали Sb, Sc, SBb. «Ранние» спирали Sa редки, но ведь это большие по видимой яркости га лактики. Они ярче 13-й звездной величины.
В наших окрестностях и в ближайших скопле ниях преобладают эллиптические галактики.
Мы уже отмечали, что в спиральных галактиках, видимых с ребра, наблюдается экваториальный слой космической пыли в виде темной полосы. По нашему исследованию в разных галактиках толщина его весь ма различна. Темную материю можно «ощутить» и в спиральных галактиках, видимых плашмя, в виде темных, разветвленных каналов (в М 33) или в виде отдельных пятен в спиральных ветвях, по их внут ренней или по внешней стороне. Иногда пылевая ма терия тянется вдоль бара.
Комплексы светлых диффузных туманностей не посредственно видны даже в довольно далеких спи ральных и неправильных галактиках, имеющих мно го горячих звезд и скоплений их. Такие галактики очень клочковаты. В некоторых ближайших галак тиках, как в М 33 в Треугольнике, в М 31 в Андромеде,
ГЛ. t0. ОСТРОВА ВСЕЛЕННОЙ
ГРУППЫ И СКОПЛЕНИЯ ГАЛАКТИК
в Магеллановых Облаках, видны даже отдельные диффузные туманности.
В Большом Магеллановом Облаке есть гигантский комплекс газовых туманностей, окутывающий огром ное скопление горячих гигантов. Туманность назы вают Тарантул, а подобные гигантские комплексы горячих звезд и газа В. А. Амбарцумян называет сверхассоциациями. Если бы Тарантул находился на месте туманности Ориона, предметы на Земле, осве щенные им, отбрасывали бы тени.
В М 31 открыто несколько сотен диффузных ту манностей и изучено их расположение, обрисовываю щее спиральные ветви, но не вполне совпадающее со звездными ветвями. Они надежнее обнаруживаются (когда они малы из-за дальности расстояния) по сним кам в лучах красной водородной линии Нп(через крас ный светофильтр). Такими эмиссионными сгустками пользуются для изучения вращения периферических частей галактик, звездный спектр которых слишком слаб для его регистрации, тогда как яркие линии ту манностей регистрируются легче.
В интегральном спектре многих галактик видны линии На и ^ 3727—29 А (запрещенные линии иони зованного кислорода), производимые суммарным све том входящих в них туманностей. Когда яркая линия На видна на всем протяжении галактики, ею поль зуются для изучения вращения этой системы.
Статистика показывает, что чем более ранними являются типы галактик, т. е. чем меньше в них го рячих гигантов, тем реже видны в их спектрах яркие линии. В эллиптических галактиках газа практичес ки нет. Аро (Мексика) открыл несколько галактик, еще не изученных, в которых яркие линии сильнее, чем даже в неправильных галактиках.
Радионаблюдения уже позволяют обнаруживать тепловое излучение газов в ближайших галактиках и даже определять их скорости в разных местах, уста навливая вращение этих звездных систем по линии водорода 21 см.
Начинают строить, пока еще грубые, карты рас пределения нейтрального водорода в них. Согласно
статистике полная масса газа составляет такой про цент от общей массы галактик разных типов:
Неправильные Sc Sb 17 8 I
(наша Галактика относится к типу Sb или Sc).
Планетарные туманности в других галактиках с достоверностью уже обнаружены. Предполагают, что такими являются две-три маленькие туманности в М 31 и несколько десятков в Магеллановых Облаках. В пользу этого вывода говорят малые размеры ту манностей и их повышенная ионизация. Их светимость велика— абсолютная звездная величина порядка— 3".
Определение отношения количества водорода к количеству гелия в туманностях других галактик показало, что оно такое же, как в нашей Галактике, так что пропорция разных химических элементов в Метагалактике, по-видимому, одна и та же.
Таким образом, диффузная материя играет в Кос мосе огромную роль.
За последние годы с искусственных спутников Зем ли, специально созданных для этого, было открыто к 1975 г. почти 200 источников космического рентге новского излучения. Его испускают оболочки, выб рошенные сверхновыми звездами, нейтронные звез ды — пульсары, в которые сверхновые звезды превра тились, и спутники некоторых звезд. Возможно, что рентгеноизлучающая плазма у некоторых белых кар ликов тоже на это способна. Излучает рентгеновские лучи и наше Солнце.
Но есть много и внегалактических рентгеновских источников. Это некоторые радиогалактики, их ядра, а также протяженные источники, связанные с плаз мой, рассеянной по объемам скоплений галактик.
ГРУППЫ И СКОПЛЕНИЯ ГАЛАКТИК
Среди галактик известно немало двойных систем, сходных по яркости и размерам. Существуют и кар ликовые галактики — спутники, например, у М 31 есть два близких к ней спутники — карликовые эл липтические галактики.
ГЛ. 10. ОСТРОВА ВСЕЛЕННОЙ
К сожалению, расстояния подавляющего боль шинства галактик, находящихся на небе друг подле друга, неизвестны. Поэтому обычно неизвестно, является ли данная слабая галактика-соседка дейст вительно спутником или же это более далекая галак тика, проектирующаяся рядом с яркой совершенно случайно.
Статистические подсчеты говорят в пользу того, что кажущиеся двойными и кратными галактики в боль шинстве случаев, вероятно, и физически, реально, яв ляются таковыми. Очень часто встречаются, по-види мому, кратные галактики, т. е. небольшие группы их.
Примером довольно рассеянной группы крайне разнообразных галактик служит наша Местная си стема галактик. Есть и более тесные группы.
Расстояния между членами двойных и кратных звезд обычно в сотни и тысячи раз превышают их ди аметры, а расстояния членов в группах галактик пре восходят их диаметры лишь в несколько раз. Нередки случаи, когда они касаются друг друга, а частично и проникают друг в друга!
В большинстве случаев кратные звезды имеют структуру такого рода. Одна тесная пара звезд обра щается на большом расстоянии около общего центра масс с одиночной звездой или с тесной же парой звезд.
Кратные звезды, члены которых отстоят друг от друга на сравнимые расстояния, очень редки. Такие группы академик В. А. Амбарцумян назвал трапе циями, так как к их типу принадлежит, например, четверная звезда, каждый член которой находится в вершине фигуры, называемой в геометрии трапе цией.
В. А. Амбарцумян показал, что системы тел типа трапеции должны быть неустойччвы. Они достаточно скоро должны распасться, а члены их — удалиться друг от друга и потерять взаимную связь. Это про изойдет оттого, что их взаимные притяжения по силе сравнимы друг с другом, действуют по разным нап равлениям и не в одной плоскости, и потому никакой устойчивый вид движения, никакие устойчивые ор биты у них невозможны.
ГРУППЫ И СКОПЛЕНИЯ ГАЛАКТИК 629
Амбарцумян обратил также внимание на то, что в то время как среди кратных звезд преобладают си стемы с устойчивыми конфигурациями и видами ор бит, среди кратных галактик преобладают неустой чивые конфигурации и орбиты. Он сделал, вывод, что следовательно, те системы звезд и галактик, которые образуют трапеции, являются более молодыми обра зованиями (раз мы их видим и они еще не распались). Возраст таких кратных галактик должен быть много меньше, чем возраст нашей Галактики, который оце нивается примерно в 10" лет или больше.
Несравненно легче, чем реальные кратные галак тики, выявляются облака и скопления галактик. Об лаками галактик называют рассеянные скучива-ния их, а скоплениями — более компактные кучи, но и они делятся на концентрированные и рас сеянные.
Первыми бросаются в глаза образования, более близкие к нам и состоящие из галактик, кажущихся более яркими и крупными. Это соседние облака га лактик в созвездиях Большой Медведицы и Гончих Псов, рассеянное скопление в Деве и сконцентриро ванные скопления в Волосах Вероники и Северной Короне. В последних видна сферическая симметрия. Они состоят преимущественно из галактик типов Е и So.
Облака Большой Медведицы и Гончих Псов на небе занимают громадную площадь 30х40°, скопле ние в Деве — не менее чем 25х40°, скопление в Во лосах Вероники диаметром 12°. В скоплениях и об лаках, не имеющих сферической симметрии, заметно существование подсистем. Так, в Деве проектируются друг на друга два довольно близкие друг к другу скопления. Одно из них состоит преимущественно из спиральных галактик, другое преимущественно из эл липтических. Из последних состоят в основном ком пактные скопления.
Облака Большой Медведицы и Девы отстоят от нас примерно на 10 мегапарсек (миллионов парсек) — они ближайшие к нам. Первое насчитывает членов ярче 13-й видимой звездной величины более 200, вто-
ГЛ. 10. ОСТРОВА ВСЕЛЕННОЙ
рое — более 150, а скопление в Волосах Вероники — 30 000 членов ярче 19-й звездной величины! Но в них
Рис. 184. Центральная часть скопления галактик в созвездии Се верной Короны.
должно входить много, может быть, еще гораздо боль ше, карликовых галактик! Ярчайшие из них недавно обнаружены в близких скоплениях — в Деве и в Печи.
ГРУППЫ II СКОПЛЕНИЯ ГАЛАКТИК 631
Галактики обнаруживают сгущение к центру ско пления, около которого нередко находятся ярчай шие и наиболее массивные его члены (распределение галактик вдоль радиуса компактных скоплений та кое же, как распределение молекул в так называе мом изотермическом газовом шаре и указывает на стационарность такого скопления).
В самое последнее время начато статистическое изучение скоплений (о детальном их изучении пока нельзя и мечтать!).
Оценены очень грубо число ярких членов, сте пень близости их к нам, размер и положение на небе почти 2000 скоплений, содержащихся в каталоге скоплений. В одной лишь (правда, из самых богатых) области, размером 6х6°, Цвикки насчитал 120000 галактик, принадлежащих 100 скоплениям, находя щимся от нас на расстоянии от 200 до свыше 600 млн. парсек.
Надежные определения расстояний до скоплений требуют длительной кропотливой работы как в виде ночных наблюдений, так и последующего изучения фотографий. Дело в том, что для определения рас стояния по красному смещению надо сфотографиро вать спектры нескольких галактик далекого скопле ния, а это требует многих часов утомительного фо тографирования спектра. Определение расстояния по видимой звездной величине 5-й (или другой, в по рядке яркости) галактики требует правильного ее измерения и введения еще некоторых поправок, из вестных не очень точно. Например, надо учесть, что из-за красного смещения всего спектра далекая га лактика кажется краснее, чем она есть на самом деле, а от этого она кажется и слабее, чем есть в действи тельности. Затем предполагается, что светимость 5-й или другой галактики в порядке яркости во всех скоплениях одинакова. Справедливость же этого предположения вызывает сомнение.
Уже давно все исследователи пришли к заключе нию, что большинство галактик находится внутри скоплений и что между ними в «общем поле» галактик меньше. Это создает неоднородную плотность внутри
ГЛ. 10. ОСТРОВА ВСЕЛЕННОЙ
Метагалактики. Но существуют ли скопления скоп лений? Или скопления заполняют видимую нами часть Метагалактики равномерно?
В^кулер привел убедительные доводы в пользу того, что яркие, ближайшие галактики образуют сверхсистему сплющенной формы — «сверхгалакти ку». В центре ее находится скопление Девы, играю щее роль ее ядра. В нее входит облако Большой Мед ведицы и наша Местная группа галактик, находящая ся вблизи плоскости симметрии этой сверхсистемы. Поэтому яркие галактики образуют для нас кольцо, подобное Млечному Пути. Однако многие ученые считают, что сверхскопления, состоящих из многих скоплений галактик не существует. В то же время Цвикки утверждает, что скопления галактик разбро саны в пространстве довольно равномерно и вблизи нас и где угодно. Он же считает, что в пространстве между галактиками существует много звездных скоп лений и отдельных звезд, а также облаков космичес кой пыли. По его мнению, в богатых скоплениях мно го пыли и там она экранирует от нас более далекие скопления.
Неясность в вопросе о распределении скоплений в пространстве является серьезным препятствием для попыток сравнения с реальностью различных кос мологических моделей — конечной и бесконечной Вселенной с евклидовым или неевклидовым про странством, расширяющейся или стационарной и т. д.
В настоящее время наибольшему в мире телеско пу доступны, вероятно, миллиарды галактик — точно подсчитать их было бы крайне трудно и едва ли это стоит делать. Важно то, что незаметно никакого умень шения в числе галактик и их скоплений с увеличе нием расстояния до них. Другими словами, нет приз наков того, чтобы мы приблизились уже к границам Метагалактики,— этого чудовищного архипелага островных вселенных, к которому принадлежат все видимые нами галактики. Мы изучаем пока только какую-то часть Метагалактики. Быть может, сущест вуют и друГие метагалактики.
ОТ АТОМНОГО ЯДРА ДО МЕТАГАЛАКТИКИ 633
ВАШ АДРЕС В БЕЗГРАНИЧНОЙ ВСЕЛЕННОЙ
Подведем итог развитию наших знаний о месте Человека во Вселенной, насколько мы представляем себе сейчас ее строение. Представим этот итог в виде вашего адреса, уважаемый Читатель:
Безграничная Вселенная «Наша» Метагалактика Местное скопление галактик Наша Галактика Звездное облако «Местная система» «Наша» Солнечная система Планета Земля Советский Союз РСФСР (или др.) Город Улица Дом № Квартира № Гр. ...
ОТ АТОМНОГО ЯДРА ДО МЕТАГАЛАКТИКИ
Человек пытливьиМ разумом проникает в тайны строения системы как невидимых глазу по всей малос ти, так и чудовищно громадных. Интересно сравнить, как далеко он проник в том и другом направлении. Изу чая системы, из которых он состоит сам, человек до шел до атомного ядра, имеющего диаметр 10~^ см, т. е. примерно в 10^ раз меньшего, чем он сам. Изу чая системы, частью которых он является сам, он встречает в 10^ раз большую систему уже в виде Солнечной системы (известный нам сейчас диаметр нашей Солнечной системы, строго говоря, меньше,— он составляет только 10" см).
Диаметр известной нам сейчас части Метагалак тики составляет около 10^ см. В области Космоса мы проникли, другими словами, в 100 миллионов раз дальше, чем в области микромира мельчайших час тиц. Тем не менее, свойства величайших мировых систем делаются доступными астрономам лишь на основе изучения мельчайших частиц, исследуемых физикой. Но и в деле изучения этого микромира
ГЛ. 10. ОСТРОВА ВСЕЛЕН11011
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГАЛАКТИК
Рис. 185. Масштабы во Вселенной. Сторона каждого последующего квадрата в 10 000 раз больше стороны предыдущего. На рисунке по казано, что могло бы уместиться в каждом квадрате.
огромную помощь приносит наблюдение процессов в Космосе, заменяющих неосуществимые в лаборатории опыты. Великое и малое слиты в единстве природы.
В самом деле, для уяснения строения и свойств вещества необходимо изучать его во всевозможных условиях. Однако в земных лабораториях мы пока не можем создать таких разнообразных давлений и температур, какие существуют в звездах и туман ностях. Вспомните изучение состояния недр звезд — белых карликов, открытие гелия на Солнце и уже впоследствии обнаружение его на Земле. Так, по беждая природу, человек в известном смысле застав ляет служить ему и небесные тела, изучая которые он глубже познает законы природы.
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГАЛАКТИК
Еще оба Гершеля и Росс (открывший в свой теле скоп спиральную структуру ряда галактик) в первой половине XIX века обнаружили и зарисовали ту манности, соединенные перемычками или почти сли вающиеся друг с другом. Природа этих туманных пя тен была тогда еще не известна, но в наше время вни мание к ним привлек Цвикки из Паломарской обсер ватории (США). Он описал ряд удивительных систем— галактик, соединенных узкими светящимися полоса ми, которые он назвал мостами или перемычками. Еще чаще бывает, что у близких друг к другу галак тик, или у одной из них, наблюдаются яркие хвосты. Подобие такого хвоста, направленного прочь от нашей Галактики, было обнаружено у Большого Магелла-нова Облака — спутника нашей Галактики.
Автор этих строк, предприняв специальные по иски, нашел несколько сотен систем, где две или бо лее галактик, близких друг другу, соединены пере мычками, проникают друг в друга, имеют хвосты, по гружены в общий светящийся туман или же имеют искаженную спиральную форму. Все это является следствием их взаимодействия и, несомненно, сов местного их происхождения. Выяснилось, что пере мычки, хвосты и обволакивающие «туманы», в кото-
636 ГЛ. 10. ОСТРОВА ВСЕЛЕННОЙ
рые иногда погружены целые группы галактик, в ос новном состоят из звезд и иногда имеют примесь све тящегося газа.
Для примера назовем пару эллиптических галак-.тик NGC 750-1, соединенных тонкой перемычкой. При
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГАЛАКТИК 637
кой к нам галактики М 51 в созвездии Гончих Псов перемычкой является одна из спиральных ветвей боль шей галактики. Автор нашел ряд подобных ей пар. Внимание обращает на себя тот факт, что хвосты встречаются гораздо чаще, чем перемычки, и обычно
Рис. IS6. Галактики в созвездии Рыб, соединенные светящейся пе ремычкой длиной более 200 000 световых лет.
длительной экспозиции вся эта система оказалась погруженной в обширный звездный туман.
Другой пример представляет пара спиральных галактик, соединенных перемычкой, которая тянется на 200 000 световых лет, что превышает размеры са мих галактик. При этом у одной из галактик имеется почти такой же длинный хвост. В случае яркой и близ-
Рис. 187. Пара галактик «Мышки» NGC 4676 с перемычкой и хвос том загадочно большой длины и яркости у одной из них. (Негатив ное изображение.)
они ярче. Особенно резко это видно на примере систе мы NGC 4676 (Мышки), обнаруженной автором.
Объекты, изображенные в «Атласе взаимодейст вующих галактик», стали всесторонне изучаться в разных странах. Чрезвычайно интересен Атлас пе кулярных (особенных) галактик, составленный в 1966 г. Арпом. Он сфотографировал на 5-метровом телескопе половину объектов из «Атласа взаимодейст вующих галактик» и одиночные необыкновенные га лактики. Благодаря в пять раз большему масштабу и специальным мерам, потрясающие особенности их выявились особенно четко. Автор этой книги дока зал, что описанные явления взаимодействия — это не приливные и антиприливные выступы, как до сих пор считали. Наоборот, прилив должен быть сильнее на стороне, обращенной к возмущающему телу. Кроме того, у пар галактик часто заметно,
egg . ГЛ. 10. ОСТРОВА ВСЕЛЕННОЙ
что они менее ярки на сторонах, обращенных друг к другу; ярких белых звезд, обрисовывающих спи ральные ветви, там мало. Деформации подвергаются именно спиральные ветви, происхождение которых не получило еще удовлетворительного объяснения.
Рис. 188. Тесное «гнездо» галактик, из которого «птен цы», по-видимому, разлета ются. Пока они погружены в общий светящийся «туман».
Рис. 189. Удивительная па ра слившихся галактик с «антеннами», достигающими длины 50 000 световых лег.
Изучение двух атласов взаимодействующих галак тик, изданных в 1959 и 197 6 гг., убедило автора этих строк в том, что еще и сейчас происходит процесс фрагментации галактик. Некоторые крупные галак тики распадаются на две-три части или же от них на периферии отпочковываются малые спутники. На чальной фазой фрагментации являются «гнезда» галак тик (рис. 188 и 189), превращающиеся в рассеянные группы их. Надо думать, что формы взаимодействия галактик объясняются не только действием приливов по закону тяготения, но и еще не изученными электро магнитными взаимодействиями. Однако мы наблю даем перемычки и хвосты и у эллиптических галак тик, не содержащих газа. Это заставляет думать, что мы натолкнулись на какие-то свойства, которы ми такая система, как галактика, обладает в целом.
РАДИОГАЛАКТИКИ И ЗАГАДОЧНЫЕ КВАЗАРЫ 639
Это какие-то совершенно новые свойства и между галактиками могут действовать силы иной природы, чем уже знакомые нам тяготение и магнетизм.
Нет ничего невероятного в этой возможности. Вместо тяготения в мире молекул возникают моле кулярные силы, а в мире еще более мелких частиц, в ядрах атомов,— ядерные силы и квантовые про цессы. Несомненно, что и в области систем все возра стающих размеров на смену тяготению, в основном определяющему движение планет и двойных звезд и их формы, где-нибудь выступят новые силы или формы взаимодействия.
Если эти представления подтвердятся, то окажет ся, что человек проник не только в особые законы, управляющие превращениями элементарных частиц в атомах, но и в особые законы наиболее крупных среди известных нам материальных систем.
Быстродействующие электронные вычислительные машины позволили рассчитать движение частиц, обра щающихся в одной плоскости вокруг ядра галактики под действием приливного возмущения, производимого другой галактикой, пролетающей мимо нашей со скоро стью, близкой кпараболической. Выяснилось, что долж ны образовываться перемычки и хвосты, все же далеко не объясняющие многообразие наблюдаемых форм.
РАДИОГАЛАКТИКИ И ЗАГАДОЧНЫЕ КВАЗАРЫ
Нормальные спиральные и неправильные галак тики испускают радиоизлучение, сравнимое с радио излучением нашей Галактики. Это радиоизлучение усиливается при переходе от галактик Sa к галакти кам Sc и к неправильным, вместе с увеличением содер жания в них горячего водорода. На это тепловое из лучение, непрерывное по спектру, накладывается еще излучение нейтрального водорода на длине вол ны 21 слг и непрерывное нетепловое излучение, обу словленное торможением космических лучей в маг нитном поле галактики.
Были обнаружены, кроме того, радиогалактики посылающие .необыкновенно много нетеплового
640 ГЛ. 10. ОСТРОВА ВСЕЛЕННОЙ
радиоизлучения. Оно объясняется магнитным тормо жением чрезвычайно большого числа электронов и протонов, движущихся со скоростями, близкими к скорости света, и называемых релятивистскими.
Между светимостью галактики в оптических лу чах и в радиодиапазоне нет пропорциональности.
РЛДИОГАЛДКТИКИ И ЗАГАДОЧНЫЕ КВАЗАРЫ
Mi
мому блеску и отстоит от нас в 20 раз дальше, чем Центавр А. Поток радиоизлучения от нее на Земле . в 10 раз больше, чем от Центавра А, а радиосвети мость больше примерно в 4000 раз.
Сейчас с каждым годом открывают все новые и но вые, все более слабые источники радиоизлучения,
Рис. 190. Галактика М 87 со скоплениями.
Ближайшими к нам радиогалактиками являются NGC 5128 или Центавр А и М 87 (NGC 4486), или Дева А. Их видимый блеск 8^ и оптическая свети мость велики. Расстояние до них равно 30 млн. све товых лет.
Между тем самой мощной из известных радиога лактик и даже самым мощным внегалактическим ви димым источником является очень далекая галактика Лебедь А. Она имеет звездную величину 16", т. е. в полторы тысячи раз слабее предыдущих по види-
Рис. 191. Фотография центральной части радиогалактики М 87.
которые постепенно отождествляются со все более слабыми, т. е. со все более далекими галактиками. Число известных радиогалактик быстро возрастает.
Вначале предполагали, что колоссальное радио излучение возникает, когда сталкиваются газовые массы, которыми начинены две соударяющиеся га лактики. Но автор этой книги еще в 1957 г. показал, что этого не может быть по ряду соображений. По степенно всеми было признано, что мощное радиоиз лучение свойственно одиночным галактикам, а не является следствием столкновения двух галактик. Однако, с другой стороны, оказалось, что большин ство внегалактических источников являются двойны-
21 Б. А. Воронцов-Вельяминов
642 ГЛ. 10. ОСТРОВА ВСЕЛЕННОЙ
ми. Радиоизлучающие компоненты в среднем отстоят друг от друга на 600 000 световых лет, а оптически видимая галактика находится между ними и излу чает радиоволны более слабо. Вообще, как правило, радиоизлучающая область оказывается гораздо боль шей, чем оптическая видимая галактика. Например, галактика NGC 5128 имеет размер около 90х70 тыс. световых лет, почти круглая, а связанный с нею ра диоисточник Центавр А сильно вытянут и длина его свыше полутора миллионов световых лет! В случае Лебедя А два облака имеют диаметр по 200 000 све товых лет, а расстояние между их центрами 300 000 световых лет. Находящаяся между ними оптически видимая галактика гораздо меньше. В 1966 г. вблизи нее были открыты еще четыре симметрично располо женных, почти точечных радиоисточника, чем ее ра диоструктура осложняется еще больше.
У радиогалактик NGC 5128 и М 87 обнаружены в оптических лучах две особенности. Обе они по фор ме и структуре обычные эллиптические галактики, почти сферические, но первая из них пересечена нео бычайно мощной и клочковатой темной полосой, а вторая имеет отходящий от ее центра узловатый от росток, считаемый выбросом. Большинство радио галактик имеет в спектре яркие, иногда очень ши рокие полосы. Много усилий было затрачено на то, чтобы обнаружить у радиогалактик какие-либо об щие особенности в их форме или в виде их спектра. Однако их не нашлось. Мы никогда не знаем, какая из галактик окажется радиогалактикой. Более того, автор этой книги показал, что среди обычных, не ра-диоизлучающих галактик многие при тщательном изучении обнаруживают такие же особенности, как и радиогалактики. В частности, он указал, что так называемые радиогалактики Сейферта также имеют очень широкие яркие полосы в спектре, говорящие о растекании газов со скоростями почти до 5000 кяцсек. Позднее оказалось, что одна из таких галактик (NGC 1068), противопоставлявшихся радиогалакти кам, является тоже радиогалактикой, что подтвердило внешнюю неразличимость обычных галактик от радио-
РАДИОГАЛАКТИКИ И ЗАГАДОЧНЫЕ КВАЗАРЫ
галактик. Известны также галактики с очень сильны ми, но узкими линиями излучения в спектре, кото рые, однако, не являются радиогалактиками. Их от крыл мексиканский астроном Аро.
Теперь известно уже много радиоизлучающих га лактик Сейферта. Вероятно, радиоизлучение у них возникает по временам, так же как и мощные выбросы и истечение газов из ядра. Они-то и являются при чиной появления широких ярких полос в их спектре. Голубоватый цвет этих галактик обусловлен не звезд ным, а синхротронным свечением их маленьких, но очень ярких ядер. Такой же аномально яркий конец спектра имеют далекие галактики, во множестве об наруженные Б. Е. Маркаряном. Некоторые из них принадлежат к типу галактик Сейферта.
Самым удивительным открытием последних лет было обнаружение Сандейджем и Шмидтом (США) необычных источников радиоизлучения. После уточ нения координат мощных источников радиоизлуче ния некоторые из них пришлось отождествить с очень слабыми точечными объектами, не отличимыми от звезд даже в самые сильные телескопы. Сомнения в правильности их отождествления отпали, когда уда лось получить и расшифровать спектры этих голубо ватых «звездочек» — они явно оказались не звездами. Эти объекты назвали квазизвездными («подобными звездам») источниками радиоизлучения или, сокра щенно (на английском языке), квазарами. В их спект рах, как правило, видны яркие линии, которые долго не могли отождествить. Не могли их отождествить долго потому, что это были линии, находящиеся нор мально в далекой ультрафиолетовой области спектра, которая в спектрах небесных тел недоступна для на блюдений из-за ее поглощения в земной атмосфере. Чудовищное красное смещение в спектре квазаров сместило эти линии в наблюдаемую область спектра. Красное смещение квазаров в большинстве случаев оказалось гораздо больше, чем у самых далеких га лактик, у которых его удалось измерить. Например, линия водорода серии Лаймана L„ с длиной волны 1216 А, которую в спектре Солнца удалось сфотогра-
644 ГЛ. 10. ОСТРОВА ВСЕЛЕННОЙ
фировать только с высотных ракет, стала линией ви димого спектра. Для таких объектов красное смеще ние выражают величиной Дг==Д^: К. Наибольшее измеренное сейчас у квазаров красное смещение пре вышает Лг==3,5. По закону Хаббла таким смеще ниям соответствуют расстояния в миллиарды свето вых лет. Однако точный перевод их в расстояние требует знания модели устройства нашей Вселенной.
Это происходит потому, что в теоретически мысли мых моделях разного типа красное смещение на боль ших расстояниях может меняться не пропорциональ но расстоянию, как для меньших расстояний. То же надо сказать и о переводе величины 2 в скорость по лучу зрения по формуле принципа Доплера.
Большинство квазаров обозначается номерами по третьему Кэмбриджскому каталогу источников ра диоизлучения, обозначаемому сокращенно ЗС. Бли жайший и самый яркий квазар выглядит как звезда около 12",7. Его красное смещение z=0,16 и ско рость 48 000 км/сек. Открытие квазаров происходит с потрясающей быстротой. К 1976 г. стало известно уже более 200 квазаров, самые слабые из которых имеют звездную величину почти 19". У одного из са мых далеких квазаров, ЗС 9 (2 =2,012), лучевая ско рость порядка 240 000 км/сек, т. е. очень близка к ско рости света. Его расстояние (напоминаем, что это ори ентировочно) порядка 9 млрд. световых лет (9 млрд. лет — это вдвое больше, чем возраст Земли). ЗС 9 был одним из самых далеких объектов Вселенной. А сколь ко нового будет выяснено к тому времени, когда эта книга попадет вам в руки!
Если красное смещение в спектрах квазаров той же природы, что у галактик, то, значит расстояния до них громадны и, оказывается, что их оптическая светимость раз в 100 больше, чем у ярчайших галактик и радиогалактик! А их радиоизлучение почти такое же и не меньше, чем у радиогалактик, 10*»—10"» эрг/сек, отчего их и назвали квази- (т. е. «как бы») звездными радиогалактиками или звездными источниками ра диоизлучения. Природа их излучения, как и у ра диогалактик, должна быть синхротронной, т. е.
РАДИОГАЛАКТИКИ И ЗАГАДОЧНЫЕ КВАЗАРЫ
объясняться магнитно-тормозным излучением реля тивистских электронов.
Быстро возросшая точность измерения угловых размеров источников радиоизлучения показала к 1976 г., что многие квазары имеют диаметры радио-излучающей области в доли секунды дуги, часто ме нее 0", 1. И оптически они не отличимы от звезд. (Оп тически диаметры менее 0",5 невозможно измерить из-за неспокойствия земной атмосферы.) Следова тельно, оптические размеры квазаров не превышают нескольких сотен световых лет. Однако, смущая нас, около ЗС 273 и ЗС 48 имеются крайне слабо светящие ся полоски длиной около 200 000 световых лет. Точнее говоря, оптически видимое звездное изображение у ЗС 273 окружено в радиолучах слабым ореолом, а на расстоянии 19",5 от него видна слабая полоска, дающая в девять раз более сильное радиоизлучение. В ЗС 48 «звездочка» 16" окружена пятью туманностя ми на расстояниях до 12". Итак, вид квазаров раз личен, но ни один из них не похож на обычные га лактики, а размеры в сравнении с последними крайне малы. Возможно, что и в оптическом излучении квазаров преобладает синхротронное излучение.
Новую неожиданность принесло открытие, что и видимый блеск, и радиоизлучение квазаров меняются очень заметно. Оказались меняющимися и профили ярких линий, принадлежащих горячим газам.
В 1965 г. Сандейдж в США сделал еще одно сен сационное открытие. Он обнаружил в направлении на полюс Галактики множество очень слабых голу бых звездообразных объектов, по цвету сходных с квазарами. Он получил фотографии спектров шести из них. Один спектр принадлежал обычной, сравни тельно близкой звезде, два спектра были без всяких линий, а в трех случаях обнаружились яркие линии с огромными красными смещениями, как у квазаров, хотя радиоизлучение от них пока не обнаружено.
Такие объекты Сандейдж назвал «квазизвездными галактиками» или, сокращенно, квазагами и из изме рения числа голубых объектов заключил, что их долж но быть в сотни раз больше, чем квазаров. (Этим объек-
646
ГЛ. 10. ОСТРОВА ВСЕЛЕННОЙ
там давали и другие названия, которыми лучше не пользоваться.) Последующие исследования показали, что большинство голубых объектов у полюса Галак тики — это голубоватые звезды разных типов, принадлежащие к окраинам нашей Галактики, а квазагов в действительности раз в 10 меньше, но все же много больше в единице объема, чем квазаров. Цвикки считает, что квазаги Сандейджа тождественны тем его крайне компактным галактикам, которые голубоваты и имеют яркие линии в спектре. (Речь идет о тождестве типов, а не индивидуальных объектов.)
Полагают, что, может быть, квазары являются кратковременной фазой бурного развития квазагов, отчего мощное радиоизлучение наблюдается только у немногих из них, когда мы их и регистрируем как квазары. Во всяком случае, открытие квазаров и ква загов явилось самым волнующим открытием в астро номии не только за последнее время. Ведь это какие-то совершенно новые виды небесных светил с загадочны ми свойствами, быть может, подводящими нас к от крытию величайших законов природы.
ВЗРЫВЫ ОСТРОВНЫХ ВСЕЛЕННЫХ
Когда знакомишься с открытиями последних деся тилетий в астрономии, можно перестать удивляться чему-либо. Взять хотя бы открытие гигантских взрывов в солнечной атмосфере. Но и они бледнеют перед взрывами на вспыхивающих звездах типаПУ Ки та. А что сказать о взрывах в новых звездах, наконец, о взрывах в сверхновых звездах? И вот мы подошли к рассказу о взрывах в островных вселенных!
У большой и красивой спиральной галактики в Большой Медведице, М 81, есть спутник. Это невзрач ная продолговатая туманность М 82, имеющая как бы «рваные» края. Она не привлекала к себе внимания, хотя и отличается от обычных неправильных галак тик тем, что содержит много пыли и в то же время не содержит горячих, голубых гигантов, хотя ее спектр класса А. М 82 и явилась прототипом неправильных галактик 1г II. Сейчас М 82 стала самой «модной» га-
взрывы ОСТРОВНЫХ ВСЕЛЕННЫХ 647
лактикой, так как она впервые показала существо вание взрывов в масштабе галактик и помогла ближе подойти к пониманию двойных источников радиоиз лучения и квазаров. У М 82 было обнаружено повы шенное радиоизлучение, но знаменитостью ее сдела ли исследования Сандейджа и Линдса (1963 г.).
На снимках М 82, сделанных в лучах красной во дородной линии Нс», четко выступили длинные волок на водорода, идущие в обе стороны от центра. Они тянутся перпендикулярно к плоскости галактики, которая образует малый угол с лучом зрения и от того выглядит продолговатой. Оказалось, что газ этих волокон имеет тем большую скорость, чем он дальше от центра. Это значит, что перед нами послед ствия гигантского взрыва, выбросившего из центра галактики полтора миллиона лет назад со скоростями до 1000 км/сек массу газа порядка 5^ млн. солнечных масс. Это равно массе нескольких шаровых звездных скоплений. Кроме красных водородных волокон, вид ны и голубоватые волокна, дающие непрерывный спектр, и их свет поляризован. Очевидно, это потоки быстрых электронов, дающие синхротронное свече ние и в видимых лучах и излучение в радиодиапа зоне. Они же при столкновении с атомами водорода ионизуют его. Потоки газа к полюсам этой вращаю щейся галактики, а не в ее плоскости, обусловлены тем, что они встретили в ней сопротивление спокой ных газов, имевшихся там уже ранее. Там газ пере мешан с поглощающей свет пылью, которую вы видите. Кинетическая энергия разлетающегося газа в М 82 со ставляет около 2-10^ эрг, а ее излучение с момента взрыва за истекшие полтора миллиона лет составляет почти 10^ эрг. Это в миллион раз больше, чем энергия, выделяемая при вспышке сверхновой звезды,— са мого мощного взрыва, известного ранее. Сейчас вы брошенный газ распространился на 10 000 световых лет от центра. Через 10 млн. лет он выйдет за границы галактики. Запасенная газом и электронами энергия израсходуется, плотность их упадет, они рассеются, и следов взрыва уже не будет видно. Взрыв и сопро вождающее его радиоизлучение — явление скоротеч-
648 ГЛ. 10. ОСТРОВА ВСЕЛЕННОЙ
ное в сравнении с возрастом галактик, оцениваемым примерно в 10 млрд. лет.
Еще до исследования М 82 предполагали, что двой ные источники радиоизлучения, между компонента ми которых находится видимая галактика, образова ны взрывами. В галактике происходит взрыв, выбра сывающий два огромных облака газа, начиненных релятивистскими электронами, как губка водой. По закону сохранения количества движения скорости облаков противоположны, а старый газ, находящий ся в плоскости галактики, заставляет их двигаться к полюсам вращения. После выхода из галактики облаков, радиоизлучающих синхротронно, мы и ви дим два обширных радиоисточника по обе стороны от породившей их галактики. Явления, обнаружен ные оптически в М 82, дали подтверждение этому объяснению. Только в радиогалактиках выход энер гии еще грандиознее, чем в М 82. За период пребыва ния системы Лебедь А в стадии радиогалактики, оце ниваемый в миллион лет, излучается .3-10" эрг. Это энергия синхротронного излучения; вместес кинетиче ской, вместе с потерями энергии при ее переходе в ки нетическую и т. д. энергия взрыва в системе Лебедь А была, вероятно, 10»°—10" эрг. Она равна энергии пре вращения в гелий водорода с массой в миллиард сол нечных масс. Колоссальность этого почти мгновен ного освобождения энергии и неизвестность физиче ского механизма ее источника — все это и явля ется главной загадкой происхождения и радиога лактик, и квазаров, энергии которых одинаковы.
На сходство спектров галактик Сейферта и некото рых радиогалактик автор этой книги указывал еще в 1956 г. Теперь на это сходство обращено еще боль шее внимание. Оказалось, что бурное истечение го рячих газов из ядер галактик Сейферта имеет взрыв ное происхождение и напоминает то, что наблюдает ся во взрывающейся радиогалактике М 82. Выход энергии там тоже значителен, а ядра их звездообраз ны, т. е. очень малы. Более того, в центре двух га лактик Сейферта обнаружены точечные источники радиоизлучения. Поэтому говорят, что в центре их
ВЗРЫВЫ ОСТРОВНЫХ ВСЕЛЕННЫХ
находится подобие маленького квазара. Квазары — это как бы мощные взорвавшиеся ядра галактик Сей ферта, но без окружающей их звездной галактики.
Особенную трудность представляет собой объяс нение квазаров. К трудности найти для них нужные чудовищные источники энергии, механизмы ее ос вобождения и превращения в энергию релятивистских электронов и энергию их суммарного движения при соединяется трудность объяснения их малых разме ров. Дело в том, что они не могут быть звездными системами. Большое собрание звезд не может испы тывать те быстрые колебания суммарного блеска и ра диоизлучения, какие наблюдаются. Это должно быть одно огромное тело. Вначале высказывалась гипоте за, что в большом облаке газа с массой около 10" масс Солнца происходит под действием тяготения катастро фическое сжатие, так называемый коллапс. Образует ся сверхзвезда. Сжатие освобождает колоссальное количество гравитационной энергии. Но как она мо жет перейти в энергию релятивистских электронов, неизвестно. Вначале квазары согласно этой гипотезе поторопились назвать сверхзвездами. Однако эта ги потеза не получила широкого признания, и для объя снения квазаров было выдвинуто около десятка раз ных гипотез, которые сейчас обсуждаются. Среди них есть группа гипотез, пытающихся рассматривать ква зары как более близкие к нам объекты, а красное смещение в их спектрах объяснять иначе, чем эффек том их дальности от нас. Едва ли эти попытки будут иметь успех. Мы не имеем возможности перечислять, а тем более разбирать многочисленные гипотезы о квазарах, из которых ни одна не получила призна ния. Быстрое накопление фактических данных уско рит нахождение правильного объяснения их.
Заметим, что большинство ученых придерживает ся убеждения, что звезды и галактики возникают путем конденсации разреженного газа. Говоря о взры вах в галактиках, обычно не высказывают мнения о том, что же, собственно говоря, взрывается.
Более последовательную точку зрения занимает В. А. Амбарцумян, развивающий гипотезу, что вообще
ГЛ. 10. ОСТРОВА ВСЕЛЕННОЙ
ЕСТЬ ЛИ ГРАНИЦА МИРА И ЧТО ЗА НЕЙ?
и звезды, и газ возникают при взрывах из сверх плотного вещества. Он считает, что в ядрах некото рых галактик существует занимающая малый объем огромная масса сверхплотного вещества, способного взрывоподобно делиться и образовывать пары и груп пы разбегающихся галактик. Мелкие выбросы обра зуют галактики-спутники. Радиогалактики, а может быть, и квазары, он рассматривает как галактики, ядра которых находятся в процессе катастрофическо го деления. Мы уже говорили, что найдено немало подтверждений тому, что многие группы галактик и даже скопления их распадаются, хотя неизвестно, откуда может взяться нужная для этого колоссальная энергия. Но этот же вопрос остается в силе относи тельно позднее открытых радиогалактик и квазаров. Как говорится: «невероятно, но факт». Правда, пока еще в ядрах галактик не обнаружено очень больших и крайне плотных масс, но теперь эта возможность представляется менее невероятной, чем казалось рань ше. В связи с этими своими представлениями Амбар-цумян первый обратил всеобщее внимание на актив ность ядер галактик и на их большую эволюционную роль. Теперь тезис об огромной активности ядер га лактик приобрел общее признание. Еще в самом на чале Амбарцумян обращал внимание на выброс из центральной части радиогалактики М 87 (аналогич ные выбросы наблюдаются и в некоторых других га лактиках). Излучение этого выброса оказалось син-хротронным в оптической части спектра и связан ным с радиоизлучением. Ядра галактик, их радио излучение и другие свойства подробно изучают в Бюраканской обсерватории, руководимой Амбарцумя-ном, Товмасян, Маркарян, Хачикян и другие армян ские ученые.
ЕСТЬ ЛИ ГРАНИЦА МИРА И ЧТО ЗА НЕЙ?
Еще задолго до того, как были установлены огром ные расстояния до галактик, человечество постоянно задавалось вопросом: «есть ли граница мира и если есть, то что за ней?». Учение о мире как целом сос-
тавляет предмет космологии. По этому поводу вправе высказываться и философия, и математика, в которой трактуется понятие бесконечности, и астрономия, изучающая конкретные небесные тела. Вопрос этот оказывается очень сложным и многогранным. Фило софия диалектического материализма утверждает, что материя и ее движение вечны, хотя и меняют форму. В бесконечном многообразии явлений в природе, яв лений всегда материальных, теперь едва ли сомне вается кто-либо из естествоиспытателей, хотя защит ники идеализма и пытаются всякое новое, еще не по нятное явление природы истолковать идеалистически. В этом они терпят, однако, неудачу с каждым про движением науки вперед. Сейчас, по-видимому, мало кто из ученых допускает, чтобы Вселенная имела гра ницу — «стенку», в которую можно упереться. Одна ко вопрос о том, конечна ли Вселенная и каковы свойства пространства, в котором мы живем, мож но попытаться проверить путем наблюдений в Космосе.
В школе изучают евклидово пространство, в ко тором две прямые никогда не пересекаются. Но наш великий математик Лобачевский показал, что мысли мо пространство с другими свойствами. Позднее Эйн штейн доказал в своей теории относительности, что реальное физическое, а не абстрактное пространство, заполненное материей, может иметь кривизну, обус ловленную существованием материи. Советский уче ный А. А. Фридман, а за ним другие ученые математи чески разработали модели вселенных, опирающихся на теорию относительности. Таких моделей создано немало и большинство их — это модели безграничной, но конечной Вселенной. Сочетание безграничности и в то же время конечности поясняют обычно на гру бом примере шара. У него нет границ для двухмерного существа, могущего перемещаться только по поверх ности шара. В то же время размер поверхности шара конечен. Размеры шара могут увеличиваться, умень шаться или пульсировать, оставаясь конечными.
Свойства конечной Вселенной теоретически зави сят от средней плотности вещества в ней, от степени
652 ГЛ. 10- ОСТРОВА ВСЕЛЕННОЙ
однородности этой плотности от места к месту. Обра щаясь к наблюдениям, мы можем изучать пока толь ко часть Метагалактики, которую часто и неоснова тельно отождествляют со Вселенной в целом.
Мы узнали, что галактики удаляются друг от дру га, судя по красному смещению в их спектрах, и тем быстрее, чем они друг от друга дальше. Мы имеем некоторые сведения о массах галактик и об их рас пределении в пространстве. Очевидно, Метагалактика расширяется, но какая модель Вселенной больше все го на это похожа? Оказывается, что это можно вы яснить, если установить связь величины красного смещения с расстоянием до галактики, если его опре делить другим независимым путем (а не по величине того же красного смещения). Для той же цели может служить и распределение очень далеких галактик (или источников радиоизлучения) в пространстве. Расстояние до скоплений галактик, как мы говорили, можно определить по видимому блеску ярчайших га лактик в них. Результаты наблюдений сравниваются с выводами теории для разных моделей Вселенной. Современное наше проникновение в глубину Метага лактики и точность наших данных еще недостаточны для уверенного, окончательного вывода. Все же боль шинство ученых склоняется сейчас к выводу, что Ме тагалактика конечна и расширяется с замедлением, которое создает взаимное тяготение. Вероятно, су ществует пульсация если не Вселенной, то Метагалак тики, и когда-либо расширение сменится сжатием.
Из факта расширения Метагалактики можно сде лать вывод, что несколько миллиардов лет назад ее объем был так мал, что галактики не могли существо вать как отдельные объекты. Это, конечно, не озна чает, что тогда и было «сотворение мира», как хотят заключить идеалисты. Просто тогда вещество сущест вовало в иной форме. Возможности превращения ве щества безграничны и оно не всегда было и не всегда будет существовать в тех видах, в каких мы наблю даем его вокруг себя сейчас.
Для более обстоятельного знакомства с состоя нием космологии рекомендуем читателям статьи
ВОЗМОЖНА ЛИ СВЯЗЬ С ЦИВИЛИЗАЦИЯМИ ДРУГИХ ПЛАНЕТ? 653
А. Л. Зельманова «Метагалактика и Вселенная» в сборнике «Наука и человечество», 1962, изд-во «Зна ние» и А. В. Засова «Космология и наблюдения» в № 4 журнала «Земля и Вселенная» за 1965 г.
ВОЗМОЖНА ЛИ СВЯЗЬ С ЦИВИЛИЗАЦИЯМИ ДРУГИХ ПЛАНЕТ?
«Последние известия сигналами с Марса! Радио приемники Маркони принимают телеграммы с Марса на Землю!». Так в конце прошлого века писали зару бежные газеты. В ту пору был поднят большой шум по поводу наблюдения на Марсе каналов и их пред полагаемого искусственного происхождения. И на эту благоприятную почву упали известия о том, что в Южной Америке один из инженеров фирмы Марко ни слышал по радио трески. Но они оказались атмос ферными помехами, известными теперь каждому ра диолюбителю. Их создавали электрические разряды в земной атмосфере. Позднее тоже никаких радио сигналов искусственного внеземного происхождения так и не было обнаружено. Известный французский популяризатор Фламмарион шутил, что у марсиан давно должна была бы пропасть охота к попыткам на ладить радиосвязь с Землей. В самом деле, еще мил лионы лет назад предполагаемые марсиане могли посылать сигналы, на которые ни бронтозавры, ни птеродактили не реагировали ответом. Так же необ щительны оказались и люди каменного века, и егип тяне Рамзеса, строившие пирамиды. Тимур, Аттила и другие завоеватели были «не разговорчивее», чем «допотопные» жители нашей планеты.
А вот всего лишь несколько лет назад у нас неко торыми писателями-фантастами была раздута сенса ция, будто бы некоторые религиозные легенды, ри сунки дикарей на скалах и необъясненные постройки древности свидетельствуют... о посещении Земли «гос тями из Космоса» — космонавтами других миров. В принципе посещения Земли внеземными космо навтами возможны. Но то, что объявляется следами таких посещений, граничит с анекдотом. Так, напри-