Путешествие в космос - Взрывающиеся солнца. Тайны сверхновых

За галактикой

Не все новые — сверхблизкие двойные звезды, включающие белый карлик. Пожалуй, одна из тысячи является исключением, но здесь перед нами явление совсем другого порядка и, чтобы понять его, мы должны будем расширить наш охват Вселенной.

Когда впервые стало ясно, что наблюдаемые на небе звезды есть часть системы постоянной формы и определенного размера — Галактики, большинство астрономов приняло как само собой разумеющееся, что она (Галактика) включает все или почти все существующие звезды. Словом, Галактика — это все, что есть в мире, то есть Вселенная.

Считалось, что единственные объекты, которые можно рассматривать как лежащие вне Галактики, — это Магеллановы Облака. (Они находятся на южном небосклоне и невидимы в наших широтах.)

Первыми европейцами, увидевшими и описавшими их, были моряки экспедиции Магеллана (1480–1521), плывшего на восток западным путем. Чтобы достичь Дальнего Востока, Магеллану нужно было пройти вдоль Американского континента, и потому ему пришлось заплыть далеко на юг, где он и нашел проход, известный теперь как пролив Магеллана. В тех отдаленных южных широтах Магеллановы Облака видны высоко в небе.

Магеллановы Облака — это два неясных световых пятна, выглядящие так, будто это небольшие, обособленные участки Млечного Пути. В силу этой их обособленности вполне могло показаться, что участки эти не принадлежат Млечному Пути, образующему своего рода галактический обод.

С течением времени постепенно выявлялась истинная картина Магеллановых Облаков, которые оказались состоящими из огромного скопления тусклых звезд, точно таких же, как и наш Млечный Путь.

Позднее стало ясно, что Большое Магелланово Облако удалено от нас на расстояние 47 500, а Малое — на расстояние 50 500 парсек. Оба они далеко за пределами Галактики. Оба они гораздо меньше, чем наша Галактика. Если Галактика насчитывает приблизительно 250 млрд. звезд, то Большое Магелланово Облако может иметь всего лишь 10 млрд., а Малое — не более двух миллиардов звезд.

Магеллановы Облака можно было рассматривать как маленькие галактики — спутницы нашей Галактики, которые теперь следовало отличать от других структур типа Галактики Млечный Путь.

Утверждали, что Магеллановы Облака каким-то образом оказались оторванными и оба они вместе с Галактикой Млечный Путь образуют единую гравитационно связанную систему, подобно тому как единое целое образует система Земля — Луна.

Тогда возник вопрос: а есть ли что-нибудь дальше, за пределами системы Млечный Путь — Магеллановы Облака?

В 1800-х годах лишь немногие астрономы думали утвердительно. Имелся всего один объект, который выглядел так, как будто он мог бы быть звездой и все-таки ею не был.

Но ведь не все, что есть в небе, — звезда или светящийся объект наподобие Млечного Пути или Магеллановых Облаков, можно разрешить в звезды. Есть астрономические объекты совершенно другого рода.

В 1694 г. голландский астроном Христиан Гюйгенс (1629–1695) описал довольно яркий расплывчатый объект в созвездии Ориона, который людям с воображением казался средней из трех звезд, образующих меч гигантского охотника. В телескоп это смотрелось как область светящегося тумана, обволакивающего полузатененные звезды.

Почти сразу все приняли новый объект именно за то, чем он казался. Это была туманность, обширное облако газа и пыли, освещенное изнутри блестевшими в нем звездами. Она получила название туманность Ориона, и мы знаем теперь, что размер ее 9 парсек в поперечнике, а расстояние от нас около 500 парсек. По земным меркам это — тончайшее, разреженнейшее облако, вакуум, недостижимый в наших лабораториях, но широко распространившиеся частицы с расстоянием накапливаются на линии зрения и их число становится достаточным, чтобы затмить находящиеся в туманности звезды.

Существуют и другие заметные светлые туманности. Многие из них своеобразно красивы по цвету и форме. Они обнаружены не только в Галактике; в Большом Магеллановом Облаке есть газовая туманность Тарантул, которая гораздо крупнее, чем туманность Ориона.

Есть туманности темные. Вильям Гершель, вплотную изучавший Млечный Путь, заметил, что имеются участки, где совсем не видно звезд или же видны лишь отдельные светила. Гершель принял это за существующую реальность и решил, что это области неба, в которых звезд вообще не существует. Земле, считал он, случилось расположиться в пространстве таким образом, что земляне могут смотреть в эти пустые бреши, как смотрят, скажем, в туннель. Гершель назвал такие участки «дырами в небесах». К 1919 г. было зарегистрировано уже 182 такие темные области, и скоро стало казаться странным, что в набитой звездами Галактике так много дыр и все они направлены в сторону Земли.

Американский астроном Эдвард Барнард (1857–1923) и немецкий Максимилиан Вольф (1863–1932) независимо друг от друга (в 1890 г.) высказали предположение, что названные темные области — это туманности, которые в отличие от туманности Ориона и ей подобных не светятся, потому что не содержат звезд, которые могли бы осветить частицы пыли.

Такие темные туманности были видны лишь постольку, поскольку находились на одной линии с плотными поселениями звезд, расположенными за ними. Туманности затемняли звезды и являлись глазу как темные, бесформенные тени.

Темные туманности, не имевшие звезд, и светящиеся, включавшие их, — это еще не все туманности, которые можно было видеть на небе. Были и другие, не попадавшие ни в одни из этих классов, представлявшие собой потенциальную загадку. Самая заметная и яркая из них и единственная, видимая невооруженным глазом, выглядит тусклой, несколько расплывчатой звездой четвертой величины. Находится она в созвездии Андромеды и была впервые замечена одним из арабских астрономов. Впервые в телескоп ее наблюдал немецкий астроном Симон Мариус (1573–1624), и именно он обычно упоминается как первооткрыватель туманности Андромеды.

Французский астроном Шарль Месье (1730–1817) был страстным охотником за кометами. В 1781 г. Месье составил каталог неясных объектов, которые не были кометами, но были постоянными обитателями неба и сохраняли неподвижность относительно звездного фона. Свой каталог Месье составил для того, чтобы другие искатели комет не приняли их ошибочно за кометы и не испытали потом разочарования. В перечне Месье туманность Андромеды была 31-я по счету, и впоследствии она стала именоваться М31.

Туманность Андромеды была загадкой, поскольку она не была темной туманностью и все-таки светилась. Однако для ее свечения не было никаких оснований, так как в ее пространствах не существовало никаких звезд. Газопылевое облако, светящееся без звезд, казалось аномалией.

Каталог Месье содержал и другие примеры пятен светящегося тумана при отсутствии малейшего намека на звезды. Иные из них были позднее разрешены как звезды некоторыми астрономами; Гершель, например, доказал, что объекты Месье — это плотные сферические скопления звезд, так называемые шаровые скопления. Однако несколько таких светящихся пятен разрешить как звезды все же не удалось.

По-видимому, если бы удалось найти разгадку туманности Андромеды, то, возможно, она объяснила бы природу и других, менее заметных туманностей. Но что же такое туманность Андромеды?

До конца 1700-х годов на этот вопрос давались весьма противоречивые ответы. Вот одни из них. Причина, по которой в туманности Андромеды не видно звезд, может заключаться в том, что, подобно Млечному Пути или Магеллановым Облакам, эта туманность целиком состоит не из пыли, а из звезд, но из звезд слишком слабых, чтобы быть различимыми.

Если это так, то предполагаемые звезды туманности Андромеды должны быть чрезвычайно тусклыми, так как телескопы хотя и разрешали туманные пятна Млечного Пути и Магеллановых Облаков в массивы слабых звезд, но разрешить в звезды эту туманность они оказались не в состоянии. Даже в самых совершенных телескопах того времени туманность Андромеды выглядела только туманностью.

Вероятнее всего, эта туманность настолько далека, что даже телескопы не могут выявить составляющие ее звезды. И не случайно: эти звезды гораздо слабее, чем звезды более близких объектов, таких, как Млечный Путь и Магеллановы Облака. И если туманность Андромеды на таком колоссальном удалении все-таки видна невооруженным глазом, то это должно быть поистине грандиозное облако.

Такова была точка зрения немецкого философа Иммануила Канта (1724–1804). В 1755 г. он предположил существование «островных вселенных». Позднее, когда было признано существование Галактики, появилось основание думать, что островными вселенными Канта могут быть только другие, очень удаленные галактики (если они вообще существуют).

Идея Канта опередила свое время. Еще в течение полутора веков астрономы не осмелились устремить свои взгляды за пределы Галактики и представить себе существование множества других галактик.

Менее фантастичной и потому более приемлемой для ученых была другая точка зрения, принадлежавшая французскому астроному Пьеру Симону Лапласу (1749–1827). Лаплас в 1796 г. высказал мысль, что Солнечная система первоначально была обширным вращающимся газопылевым облаком, которое медленно сгущалось, выбрасывая кольца газа и пыли, послуживших затем материалом для образования планет. По мере конденсации облака его внутренние области стали настолько горячими, что начали светиться; светились даже периферийные участки, из которых формировались планеты. Так внешние слои облака стали планетами, а центральная часть превратилась в Солнце.

Кант высказал подобное предположение в той самой книге, где говорилось об островных вселенных. Но Лаплас пошел дальше: он указал, что туманность Андромеды может рассматриваться как пример планетарной системы в процессе ее образования. Согласно Лапласу, туманность Андромеды действительно была туманом из газа и пыли, но в центре ее была звезда, только что начинавшая светиться, которая сама еще не была видима, но освещала все вокруг. Поскольку в гипотезе Лапласа в качестве примера использовалась туманность, то ее назвали «туманностной гипотезой».

Если Лаплас был прав, тогда туманность Андромеды как отдельная планетарная система совершенно справедливо должна быть такой большой, как кажется, и, несомненно, являться частью Галактики.

На протяжении всего XIX в. гипотеза Лапласа была общепринятой идеей, лишь очень немногие астрономы (если они и были) принимали сторону Канта.

В тех же 1800-х годах, однако, туманность Андромеды начала «терять» свою уникальность. По мере того как небо прощупывали все более совершенные телескопы, становилось ясно, что существует множество туманностей, которые светятся, но не имеют никаких звезд.

Ирландский астроном Уильям Парсонс (1800–1867) (известный еще как лорд Росс. — Примеч. ред.) обратил особое внимание на эти туманности и соорудил для своих исследований самый большой в мире телескоп. Однако огромный инструмент часто бывал бесполезен: погода в его имении оставалась настолько скверной, что почти не оставляла шансов для наблюдений. Время от времени ему все же удавалось заглянуть в телескоп, и вот в 1845 г. он заметил, что некоторые туманности имеют отчетливо спиральную форму: крошечные завихрения света на черном фоне бездны. Наиболее выразительным примером была туманность М51 (51-й номер по списку Месье). По виду она напоминала крутящееся водяное колесо и вскоре стала известна как туманность Водоворот. Астрономы начали говорить о спиральных туманностях как о разновидности небесных объектов, лишенных необычности.

Другие туманности были эллиптическими по форме, они не имели спиральных ветвей и получили название «эллиптические». Оба вида туманностей резко отличались от туманностей типа Ориона, волокнистых и расплывчатых по контуру.

Во второй половине 1800-х годов появилась возможность фотографировать небесные объекты, даже объекты неясные. Камера устанавливалась на телескопе, приспособленном для автоматического движения вместе с движением неба для нейтрализации вращения Земли вокруг своей оси. Так можно было проводить фотосъемку с продолжительной экспозицией.

В 80-х годах прошлого века уэльский астроном-любитель Исаак Робертс (1829–1904) сделал большое количество снимков туманностей. Это была важная работа, так как фотокамера гораздо объективнее, чем человек, может видеть и фиксировать тончайшие небесные структуры. Отныне астрономы могли больше не полагаться только на художественные, иногда сомнительные, способности наблюдателей, пытающихся зарисовать виденное.

В 1888 г. Робертсу удалось показать, что туманность Андромеды имеет спиральную структуру. Этого никто не заметил раньше, так как туманность повернута к нам ребром гораздо больше, чем туманность Водоворот. Спиральное строение, так очевидное в последнем случае, в первом почти не заметно.

Робертс указал, что если туманность периодически фотографировать на протяжении ряда лет, то небольшие изменения ее положения относительно окружающих звезд показали бы, что туманность вращается с некоторой измеримой скоростью. Уже одно это недвусмысленно показало бы, что туманность — относительно малый и потому относительно близкий объект. Любой объект на равном удалении с одной из кантианских островных вселенных должен был бы быть таким чудовищно огромным, что понадобились бы миллионы лет для одного его оборота и никакого заметного изменения в разумный период времени зафиксировать было бы невозможно.

В 1899 г. Робертс заявил, что его фотографии в самом деле зарегистрировали вращательные изменения в туманности Андромеды, и это казалось похожим на правду.

В том же 1899 г. впервые был получен спектр туманности Андромеды. Он оказался очень похожим на спектры звезд, тогда как спектры бесформенных облаков газа и пыли, подобных облакам туманности Ориона, полностью отличны от спектров звезд и обычно состоят из ярких, отчетливых по цвету линий. Это свидетельствовало о том, что туманность Ориона и ей подобные дают некоторую окраску, а спектры туманности Андромеды и других туманностей ее типа бывают белыми, именно поэтому их иногда называли «белыми туманностями».

Спектр туманности Андромеды имел смысл в том случае, если Лаплас был прав и туманность была развивающейся звездой. В 1909 г. английский астроном Уильям Хаггинз на основании своих исследований объявил, что туманность Андромеды — это планетарная система в последней стадии своего развития.

Для разногласий, казалось, больше нет почвы. И все же одна трудность, назревшая к концу века, упорно отказывалась отступать. Речь шла о новых.

<<<Назад Страница 14 Далее>>>

WalkInSpace.Ru

Правила:

«Путешествие в космос» © 2024

Использование материалов допускается при условии указания авторства WalkInSpace.ru и активной ссылки на www.WalkInSpace.ru.

Используются технологии uCoz