<<

стр. 15
(всего 40)

СОДЕРЖАНИЕ

>>

планеты были правителями, а звезды — органами власти. По-
дал опровержение учению Аристотеля, он доказал, что коме-
этому перемещающуюся по небу комету древние астрономы
ты представляют собой не атмосферные испарения, а это не-
считали гонцом, доставляющим депеши. Любое событие на
бесные тела, находящиеся дальше Луны. Наряду с новой на-
звездном небе воспринималось как указ небесного императо-
учной информацией, которая поступала от астрономов, пред-
ра жителям Земли, доставляемый кометой-гонцом.
рассудки имели место и сдавать свои позиции не собирались.
Древние греки в любой проходящей по небу комете ви-
Так, Людовик XIV опасался кометы, прошедшей в 1680 году,
дели голову с распущенными волосами, отсюда и образова-
считая ее предвестником своей гибели.
лось название этого явления, так как слово «комета» происхо-
дит от древнегреческого «кометис», что в перезоле означает Огромный вклад в изучение истинной грироды комет
«волосатый». Как уже говорилось, древние люди панически сделал Эдмонд Галлей. Им была установлена периодичность
боялись комет, их появление считали предвестием мора, голо- появления одной и той же кометы в 1531 г., 1Г>07 г. и 1682 г.
да, стихийных бедствий и т. п. Комет боялись потому, что не Галлей заинтересовался движением кометы 1632 г. и занялся
могли найти достаточно понятного и логичного объяснения вычислением ее орбиты. Ему пришлось обратиться к Ньюто-
этому явлению. Отсюда возникли многочисленные мифы о ну, который занимался подобными вычислениями. Ньютон
кометах. сразу дал ответ: комета будет двигаться по эллиптической
орбите. По просьбе Галлея Ньютон изложил свои вычисления
Первым научно обосновать явление попытался Аристо-
И теоремы в трактате «О движении». В дальнейшем Галлей
тель. Не замечая никакой закономерности в появлении и дви-
занялся определением кометных орбит по астрономическим
жении комет, он предложил считать их воспламеняющимися
наблюдениям. Ученому удалось в общей сложности собрать
атмосферными испарениями. Мнение Аристотеля стало обще-
сведения о 24 кометах и выпустить первый каталог кометных
признанным. Однако римский ученый Сенека попытался оп-
Природа комет 221

орбит. В этом каталоге Галлей определил три кометы, иден- ла настолько, что они стали захватывать не только твердые
тичные по своим характеристикам, из чего он сделал вывод, частицы, но и газы. В этой же холодной зоне образовались и
что это не три разные кометы, а одна и та же, только появляю- ледяные ядра комет, которые частично пошли на формирова-
щаяся с большим временным интервалом. Период ее появле- ние планет-гигантов, а частично, по мере роста масс этих пла-
ния оказался равным 75,5 лет. Впоследствии она была названа нет, стали отбрасываться ими на периферию Солнечной систе-
кометой Галлея. После появления первого каталога Галлея мы, где и образовали «резервуар» комет — облако Оорта.
ученые стали постоянно вести каталоги, в которые заносятся В результате изучения элементов почти параболических
не только уже известные кометы, но и вновь открытые. Наи- кометных орбит, а также применения методов небесной меха-
более точным и надежным из них считается каталог Б, Марс- ники было доказано, что облако Оорта реально существует и
дена, изданный в 1972 г. является достаточно устойчивым: период его полураспада со-
Если Галлею удалось вычислить периодичность появле- ставляет около одного миллиарда лет. Облако постоянно по-
лучает пополнение из разных источников, поэтому оно не пе-
ния комет и их орбиты, то их образование так и осталось за-
рестает существовать.
гадкой. Еще в XVIII веке Гершель, наблюдая туманности, пред-
положил, что кометы — небольшие туманности, движущиеся в Ф. Уипл полагает, что в Солнечной системе помимо сб-
межзвездном пространстве. лака Оорта существует и более близкая область, заполнен-
В 1796 году Лаплас в своей книге «Изложение системы ная большим количеством комет. Она располагается за ор-
мира» высказал первую, хотя отчасти и ошибочную, научную битой Нептуна, содержит около 109 комет и именно она вы-
гипотезу о происхождении комет. Лаплас считал их обрывка- зывает те заметные возмущения в движении Нептуна, кото-
рые раньше приписывались Плутону, так как имеет массу на
ми межзвездных туманностей, хотя присутствуют существен-
два порядка большую, чем масса Плутона. Этот пояс мог
ные различия в химическом составе тех и других. Однако
образоваться, по теории рижского астронома К. Штейнса, в
предположение ученого о том, что эти объекты имеют меж-
результате так называемой «диффузии кометных орбит». Она
звездное происхождение, подтверждалось наличием комет с
заключается в очень медленном накоплении малых планет-
почти параболическими орбитами. Короткопериодические
ных возмущений, результатом которого становится посте-
кометы Лаплас считал также пришедшими из межзвездного
пенное сокращение большой полуоси эллиптической орбиты
пространства, но некогда захваченными магнитным полем
кометы. Таким образом, за миллионы лет многие кометы,
Юпитера и переведенными им на короткопериодические ср-
ранее принадлежавшие облаку Оорта, изменяют свои орби-
биты. Теория Лапласа находит сторонников и сегодня. (Ко-
ты так, что их перигелии (ближайшее расстояние от Солнца)
меты падают на Солнце или обращаются вокруг него по силь-
начинают концентрироваться вблизи наиболее удаленной от
но вытянутым орбитам, поэтому соответственно разделяются
Солнца планеты-гиганта Нептуна, имеющего большую массу
на долгопериодические, с периодом обращения около 100 лет
и протяженную сферу действия. Поэтому вполне возможно
и более, и короткопериодические, с периодом обращения 7
существование предсказываемого Уиплом кометного пояса
лет).
за Нептуном.
В 50-е годы голландский астроном Я. Оорт выдвинул
В дальнейшем эволюция корсетной орбиты из пояса Уип-
гипотезу о существовании кометного облака на расстоянии
ла протекает намного стремительнее, в зависимости от сбли-
150 000 а. е. от Солнца, образовавшегося в результате взрыва
жения с Нептуном. При сближении происходит сильная транс-
10-й планеты Солнечной системы — Фаэтона, некогда суще-
формация орбиты: Нептун своим магнитным полем действует
ствовавшей между орбитами Марса и Юпитера. По мнению
так, что после выхода из сферы его действия комета начинает
академика В. Г. Фесенкова, планета взорвалась в результате
двигаться по резко гиперболической орбите, что приводит либо
слишком сильного сближения Фаэтона и Юпитера, от воздей-
к ее выбросу из Солнечной системы, либо сна продолжает
ствия колоссальных приливных сил, отчего возник внутрен-
двигаться внутрь планетной системы, где может снова подвер-
ний перегрев Фаэтона. Взрыв был невероятно сильным, отче-
гнуться воздействию планет-гигантов, либо будет двигаться к
го большая часть вещества в виде астероидов, метеоритов и
Солнцу по устойчивой эллиптической орбите, своим афелием
обломков ледяной коры покинула пределы Солнечной систе-
(точкой наибольшего удаления от Солнца) показывая при-
мы, а меньшая часть задержалась на орбите Фаэтона, гдг и
надлежность к семейству Нептуна. По мнению Е. И. Казимир-
сейчас циркулирует в виде астероидов, метеоритов и комет-
чак-Полонской, например, диффузия приводит к накоплению
ных ядер, и на периферии Солнечной системы в виде облака
круговых кометных орбит также между Ураном и Нептуном,
Оорта.
Сатурном и Ураном, Юпитером и Сатурном, которые также
Некоторые кометные ядра сохранили реликтовый лед под
являются источниками кометных ядер.
рыхлым, состоящим из тугоплавких компонентов теплоизоля-
Со времен выдвинутой Лапласом теории ученые искали
ционным слоем, и до сих пор в поясе астероидов иногда откры-
и другие источники образования комет, даже выдвигалась ги-
вают короткопериодические кометы, движущиеся по почти кру-
потеза (французским ученым Лагранжем) о происхождении
говым орбитам (комета Смирновой—Черных, откр. в 1975 г.).
комет из вулканического вещества планет. Но при расчетах
В настоящее время общепринятой считается гипотеза гра-
оказалось, что отделяющийся с поверхности планеты фраг-
витационной конденсации всех тел Солнечной.системы из пер-
мент должен преодолеть поле тяготения планеты, что являет-
вичного газово-пылсвого облака, имевшего сходный с сол-
ся физически нереальным. Существуют также и другие гипо-
нечным химический состав. В холодной зоне облака сконден-
тезы о происхождении комет, не получившие столь широкого
сировались планеты-гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.
распространения, как гипотезы о межзвездном происхожде-
Они вобрали в себя наиболее распространенные элементы про-
нии комет, об облаке Оорта и эруптивном образовании комет.
гонланотного облака, R результате чего масса каждой возрос-
222 Астрономия

СТРОЕНИЕ И СОСТАВ КОМЕТ
Во внутренней коме происходят наиболее интенсивные
Комета имеет маленькое ядро, которое является един-
физико-химические процессы: химические реакции, диссоци-
ственной ее твердой частью. Несмотря на техническое разви-
ация и ионизация нейтральных молекул. В вш;имой коме, со-
тие, ядро кометы и по сей день телескопическим наблюдениям
стоящей в основном из радикалов (химически активных мо-
недоступно, так как светящаяся материя, непрерывно истека- ;
лекул CN, ОН, NH 2 и др.), процесс диссоаиа] :ш и возбужде-
ющая из ядра, не позволяет увидеть «сердце» кометы. С помо-
ния этих молекул под действием солнечной р^;;иации продол-
щью больших увеличений сегодня можно только наблюдать
жается, но уже менее интенсивно, чем во внутренней коме.
более глубокие светящиеся слои газопылевой оболочки.
Кометная атмосфера в свою очередь делится (; :о Л. М. Шуль-
Центральное сгушение, видимое в атмосфере кометы визу-
ману) на пристеночный слой, где происходит i; с парение и кон-
ально или на фотографиях, называется фотометрическим
денсация частиц на ледяной поверхности; ок )лоядерную об-
ядром, в центре которого и находится собственно ядро ко-
ласть, где происходит газодинамическое двю :зиие вещества,
меты. Однако, как покачал советский астроном Д. О. Мох-
переходную область и область свободно-мол' кулярного раз-
нач, центр масс может не совпадать с наиболее яркой облас-
лета кометных частиц в межпланетное пространство.
тью фотометрического ядра. Это явление носит название
эффекта Мохнача. По приближении к Солнцу у комет возникает плазмен-
ный или пылевой хвосты. Плазменный хвост составляет го-
Ядро — основная часть кометы. Во времена Лапласа бы-
лубоватый поток заряженных частиц, направленный почти по
товало мнение, что ядро кометы — твердое тело, состоящее из
прямой от Солнца, пылевой — желтоватого цвета, состоит из
легко испаряющихся веществ (лед или снег), быстро превра-
мельчайших частиц пыли, отбрасываемых от < ометы солнеч-
щающихся в газ под воздействием солнечного тепла. Такое
ным ветром, более крупные частицы пыли (ди .метром больше
предположение стало классической моделью кометного ядра,
1 мкм) сильнее притягиваются гравитационны' и полем Солн-
которая в последнее время значительно дополнилась. При-
ца, поэтому они остаются на траектории кометы и двигаются
знанной считается модель ядра, разработанная Уиплом: это
по орбите вокруг Солнца, образуя шлейф кохеты. Пылевой
конгломерат из тугоплавких каменистых частиц и заморожен-
хвост изогнут так, что его вогнутая сторона обращена в сто-
ных летучих компонентов (метана, углекислого газа, воды и
рону предыдущих положений кометы, что ука:.i з>вает на неко-
др.). В таком ядре ледяные слои из замороженных газов чере-
торое влияние гравитационного поля Солнца
дуются с пылевыми слоями, при прогревании газы испаряют-
ся, увлекая за собой облака пыли и образуя таким образом Пылевидные частицы комет, вкрапленные в их ледяную
пылевые хвосты комет. массу, состоят из железа, силикатов магния, сульфидов и соеди-
Рассмотрим более подробно процессы, происходящие в нений углерода. В состав ледяной фазы входя! (по Ф. Дель-
семму, в мол. %) Н„О - 73,0; СО2 - 7,3; СО - 4,9; СН2О - 4,4;
атмосфере кометы во время приближения ее к Солнцу. Ту-
HCN - 2,9; CH3CN - 1,4; N 2 H 4 - 1,8; С2Н2 - 12; Cfl, - 0,7;
манная атмосфера, окружающая фотометрическое ядро, назы-
CS2 — 1,4. Анализ пылевых частиц показал наличие силикатов
вается комой. Кома вместе с ядром составляют голову коме-
(в инфракрасной области), диаметр которых i оставляет от 1
ты. Но мере приближения кометы к Солнцу в результате про-
до 10 мкм.
гревания ядра происходит плавление и сублимация льда. Раз-
лагающиеся молекулы воды образуют огромное облако атом- Согласно Уиплу, у комет, совершивших иэболыдое чис-
ного водорода и меньшее облако — гидроксила — вокруг ядра ло прохождений через перигелий (называемь > «молодыми»
кометы. Ледяная оболочка, окружающая ядро, постепенно кометами), поверхностная защитная корка еще не успела об-
истончается, становится все более рыхлой, покрываясь все разоваться, и поверхность ядра покрыта льдами, поэтому га-
зовыделение протекает интенсивно путем прямого испарения.
более пористым слоем пыли толщиной в несколько сантимет-
В спектре такой кометы преобладает отраженной солнечный
ров, который изолирует более глубокие слои льда, отчего тем-
свет, что позволяет спектрально отличать «старые» кометы от
пература сердцевины ядра остается крайне низкой (около
«молодых». Обычно «молодыми» называются кометы, имею-
-150°С). Частицы пыли постепенно отрываются от поверхно-
щие большие полуоси орбит, так как они, вероятнее всего,
сти и сносятся потоком газа, выделяющегося при сублимации
впервые проникают во внутренние области Солнечной систе-
льда на границе пористого слоя пыли и загрязненного льда.
мы. «Старые» кометы — это кометы с коротким периодом
Вдали от Солнца голова кометы выглядит симметричной, но
обращения вокруг Солнца, многократно проходившие свой
по мере приближения к нему она постепенно становится оваль-
перигелий. У «старых» комет из-за периодических возвраще-
ной, затем удлиняется еще сильнее и в противоположной от
ний к Солнцу поверхностный лед подтаивает, «загрязняется»,
Солнца стороне из нее развивается хвост, состоящий из нейт-
отчего на поверхности образуется тугоплавки1' экран, кото-
рального газа и пыли. Эллиптическое, ярко светящееся обла-
рый хорошо защищает находящийся под ним лед от воздей-
ко достигает в диаметре до 100 тыс. км.
ствия солнечного света.
У большинства комет кома состоит из трех основных
частей, заметно отличающихся своими физическими парамет- По мере приближения кометы к Солнцу лиаметр види-
мой головы день ото дня растет и достигает максимальных
рами:
размеров между орбитами Земли и Марса. Кроме того, голо-
— внутренняя область, прилегающая к ядру, - молеку-
вы комет при движении по орбите принимают г> азнообразные
лярная, химическая и фотохимическая кома;
формы: вдали от Солнца они круглые, а по мерс 1риближения
— видимая кома, или кома радикалов;
к Солнцу, под воздействием солнечного давлени i, принимают
— ультрафиолетовая, или атомная кома.
вид параболы или цепной линии.
На расстоянии в 1 а. е. от Солнца средний диаметр внут-
С. В. Орлов предложил пять типов кометных голов, учи-
ренней комы D1 ˜ 104 км. видимой D2 = 10' — 106 км и ультра-
тывающих их форму и внутреннюю структуру:
фиолетовой D3 •* 107 км.
Современные исследования комет 223

1. Тип Е — кометы с яркими комами, имеющие со сторо- механическую теорию кометных хвостов и предложил раз-
ны Солнца светящиеся параболические оболочки, фокус ко- бить их на три обособленные группы, в зависимости от вели-
торых лежит в ядре кометы. чины отталкивающего ускорения.
2. Тип С - кометы, головы которых в четыре раза слабее Иногда в кометах наблюдаются необычные лучи, выхо-
голов типа Е и но внешнему виду напоминают луковицу. дящие под различными углами из ядра и образующие в сово-
3. Тип N - кометы без комы и оболочки. купности лучистый хвост; галосы, представляющие собой си-
4. Тип Q — кометы, имеющие аномальный хвост, высту- стему расширяющихся концентрических колец; сжимающие-
пающий в сторону Солнца. ся оболочки, то есть появление нескольких оболочек, посто-
5. Тип Н — кометы, в голове которых генерируются янно двигающихся к ядру; облачные образования; омегооб-
равномерно расширяющиеся кольца — галосы с центром в разные изгибы хвостов, появляющиеся при неоднородностях
ядре. солнечного ветра, и др. В головах комет наблюдаются нестан-
дартные вспышки яркости, связанные с усилением коротко-
Хвосты комет, как уже говорилось, почти всегда направ-
волновой радиации и корпускулярных потоков; разделение
лены в противоположную от Солнца сторону. Ф. А. Бредихин
ядер на вторичные фрагменты.
на основе разработок Ф. Бесселя вывел более совершенную




СОВРЕМЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОМЕТ
Из массы известных комет наиболее изученной считает- В настоящее время НАСА планирует изучить ядра комет
гя комета Галлея. Первые упоминания о ней содержатся в Wild 2, Швассмана—Вахмана-3, Энке, d'Arrest и Tempel 1.
записях Древнего Вавилона, датируемых 164 и 87 гг. до н. э. Наиболее интересными событиями за последние несколь-
Двигаясь по своей эллиптической орбите вокруг Солнца во ко лет стали: появление кометы Хейла—Боппа и падение ко-
внутреннюю часть Солнечной системы, комета Галлея проле- меты Шумахера—Леви 9 на Юпитер.
тает мимо Земли каждые 70—80 лет. Особенно значимым для В 1996 году произошло одно любопытное событие. Аме-
ученых был проход кометы вблизи Земли в марте 1986 г., так риканский астроном-любитель Чак Шрамек опубликовал фо-
как на встречу с ней вышли космические зонды (европейский, тографию кометы Хейла—Боппа, на которой отчетливо был
японские и советские), которые прошли на расстоянии 8,9 и виден яркий белый объект неизвестного происхождения, слегка
сплюснутый по горизонтали. Размеры объекта в несколько
8 тыс. км от ее ядра, с целью проанализировать газы и пыль в
раз превосходили размеры Земли. Официальные научные пред-
непосредственной близости от кометы и сфотографировать ее
ставители объявили снимок Шрамека подделкой, а самого ас-
ядро. В то время еще не представлялось технической возмож-
тронома мистификатором, но сами не дали никакого вразу-
ности совершить посадку на ядро кометы, так как слишком
мительного объяснения природе этого явления. 23 июля, по
велика была скорость встречи — 78 км/с. Опасно было даже
сообщениям прессы, ядро кометы разделилось пополам.
пролетать на слишком близком расстоянии от нее, так как ко-
Предварительный анализ показал, что второе «ядро» — звез-
метная пыль могла разрушить космический аппарат. Расстоя-
да на заднем плане, но последующие снимки опровергли это
ние пролета было выбрано с учетом количественных характе-
предположение. Через некоторое время «ядра» вновь объе-
ристик кометы. Использовалось два подхода: дистанционные
динились и комета приняла первоначальный вид. Этот фе-
измерения с помощью оптических приборов и прямые измере-
номен также остался без объяснений представителей науч-
ния вещества (газа и пыли), покидающего ядро и пересекаю-
ных кругов.
щего траекторию движения аппарата.
Вторым событием недавнего прошлого (4 июля 1994 г.)
Телевизионная съемка кометы показала, что ядро пред-
стало падение короткопериодической кометы Шумахера—
ставляет собой монолитное тело неправильной, в виде ядра
Леви 9 на Юпитер. В июле 1992 года в результате сближения
арахиса, формы, с размерами большой оси в 14 км и в попереч-
с Юпитером ядро кометы разделилось на фрагменты, которые
нике — около 7 км, массой около 100 млрд. т и плотностью
впоследствии столкнулись с планетой-гигантом. В связи с тем,
довольно рыхлого вещества 0,1—0,3 г/см:). Пыль, увлекаемая
что столкновения происходили на ночной стороне Юпитера,
газом, выбрасывалась мощными струями из ядра и летела в
астрономы могли наблюдать только вспышки, отраженные
пространство по спирали, что объясняется вращением ядра (с
спутниками планеты. На Юпитер упало 20 кометных оскол-
периодом обращения 7,4 сут.) вокруг своей длинной оси. При-
ков. Анализ показал, что диаметр фрагментов был самым раз-
боры установили, что поверхность ядра черная (отражатель-
нокалиберным: от одного до нескольких километров.
ная способность довольно низкая, менее 5%) и горячая (при-
Ученые утверждают, что распад кометы на части — ред-
мерно 100 000°С). Темная окраска ядра объясняется наличи-
чайшее событие, захват кометы Юпитером — еще более фе-
ем в его составе сложных молекул, состоящих из водорода,
номенальное явление, а столкновение большой кометы с пла-
углерода, (азота и кислорода, образующих темные углеводо-
нетой расценивается как экстраординарное космическое со-
родные полимеризованные вещества. Пробы показали, что газ,
бытие.
непосредственно выделившийся из кометы Галлея, состоит из
Недавно американскими учеными были произведены рас-
водяного пара (80%), монооксида углерода (10%), диоксида
четы, где была просчитана ситуация падения кометы радиу-
углерода (3%), метана (2%), аммиака (1,5%) и цианисто-водо-
сом 1 км на Землю. Вычисления показали, что такой катак-
родной кислоты (0,1%).
224 Астрономия

лизм будет смертельным для человечества, так как в воздух торые распадаются на очень больших высотах при вхожде-
поднимутся тонны пыли, пылевой столб закроет доступ сол- нии в атмосферу. Поэтому сегодня научные лаборатории
нечному свету и теплу. При падении кометы в океан обра- работают над созданием системы раннего обнаружения, унич-
зуется гигантское цунами, пройдет ряд разрушительных зем- тожения или отклонения крупных космиче< ких тел, прохо-
дящих мимо нашей планеты, чтобы хоть в какой-то мере
летрясений. Здесь можно вспомнить гипотезу, по которой
обеспечить безопасность жителям планеты Земля.
причиной вымирания динозавров и стало падение большой
кометы или астероида. В штате Аризона, например, суще- Из всего вышесказанного видно, что, несмотря на тща-
ствует кратер диаметром 1219 м, образовавшийся после тельное изучение и теоретические выкладки, кометы таят в
падения метеорита, диаметр которого был около 60 метров. себе еще много загадок. Нет никаких гарантий, что никакая из
«хвостатых» красавиц не представит реальнук опасность для
Произошедший в результате столкновения взрыв был не-
нашей планеты. Но будем надеяться, что к м.>«енту действи-
вероятной мощности, по подсчетам он был эквивалентен
тельно нависшей опасности ученые уже будут готовы во все-
взрыву 15 млн т тринитротолуола. Еще одно событие, про-
оружии встретить «гостью». К тому же прогресс в этой обла-
изошедшее на территории России в 1908 году, — падение
сти не стоит на месте, и вскоре, возможно, земляне станут сви-
Тунгусского объекта. Предположительно, это также был
детелями посадки космических аппаратов на пометное ядро.
метеорит, оставивший кратер диаметром около 100 м. Из-
Кометы пока что не представляют практического интереса, но
вестно, например, и то, что Земля 2 раза в год проходит
их изучение поможет понять основы и причины их образова-
сквозь метеорный поток кометы Галлея, поэтому в атмос-
ния. Возможно, что кометы состоят из первозданного матери-
фере нашей планеты возникают метеорные дожди: Ориони-
ала и таким образом отражают условия, имевшие место при
ды в октябре и Аквариды в мае. Метеорные потоки имеют,
возникновении Солнечной системы, поэтому-г э так важно их
конечно, принципиальное отличие от метеоритного веще-
изучение.
ства. Они представляют собой рыхлые комочки пыли, ко-




ОСНОВНЫЕ ЗВЕЗДНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ. РОЖДЕНИЕ ЗВЕЗД
Что понимается под характеристикой звезд? Прежде обозначается как ВО, В1, В2 ... В9, АО и так /алее. Так что,
всего, сюда включены такие основные свойства, как масса, если говорят, что звезда имеет спектр В8, это означает, что он
светимость, радиус и температура поверхностных слоев звез- ближе к спектру А1, чем, например, к спектру 31.
ды. Например, температура определяет цвет звезды и ее Светимость звезды (L) часто выражается в единицах све-
спектр. Чем ниже температура поверхностных слоев звез- тимости Солнца (равна 4-1033 эрг/с). Светим > ;ть некоторых
ды, тем краснее она будет, чем выше — тем белее цвет, иног- звезд превышает светимость Солнца в сотни "ысяч раз. Ха-
да при температуре свыше 10—12 тыс. К звезда имеет голу- рактеристикой светимости является так называемая абсолют-
боватый цвет. ная величина звезды. Видимая звездная величина зависит от
ее светимости и цвета, а также от расстояния до нее. Абсолют-
В телескопах наблюдается «ложное» изображение звез-
ной будет называться величина отнесенной на условное
ды в виде диска. Нужно осознать, что звезды, за редчайшим
стандартное расстояние до 10 пс какой-либо звезды. Звез-
исключением, наблюдаются как «точечные» источники излу-
ды высокой светимости имеют отрицательные абсолютные
чения, это означает, что их угловые размеры очень малы и что
величины, например, -7, - 5 . В отличие от звезд высокой
мы можем измерять только потоки излучения от звезд в раз-
светимости, звезды низкой светимости характеризуются
ных спектральных участках. Мерой величины потока являет-
большими положительными значениями абсолютных вели-
ся звездная величина. Светимость (L) определяется, если из-
чин, например +12 и т. д.
вестны видимая величина и расстояние до звезды. Сложным в
астрономии является как раз вычисление расстояния, особен- Система цветов основана на сравнении наблюдаемых звезд-
но до дальних звезд. Поэтому здесь на помощь приходят ме- ных величин, полученных через различные строго эталониро-
тоды относительно точные и достаточно надежные. ванные светофильтры. Количественно цвет звезд характери-
Особо богатую информацию дает изучение спектров' зуется разностью двух величин, полученных через два фильт-
звезд. Уже давно спектры большинства звезд различаются по ра, один из которых пропускает в основном синие лучи (В), а
классам, которые обозначаются буквами О, В, A, F, G, К, М — другой имеет кривую спектральной чувствительности, сход-
от самых горячих к самым холодным, то есть горячие звезды, ную с человеческим глазом (V). Техника измерений цвета звезд
которые имеют голубой цвет, относятся к спектральным клас- настолько высока, что по измеренному значению B-V опреде-
сам О и В, желтые звезды, сходные с нашим Солнцем (G2), ляют спектр звезды с точностью до подкласса.
относятся к спектральным классам от А до G, а холодные Важной характеристикой звезды является ее масса. Массы
красные звезды — к спектральным классам К и М. Для еще звезд меняются в сравнительно меньшей степени, чем их свети-
более точной классификации звездных спектров в пределах мость. Масса Солнца равна 2-10м г (превышает массу Земли к
каждого класса разработали 10 подклассов, и система класси- 330 тыс. раз), и слишком мало звезд, масса которых больше или.
фикации стала настолько точна, что поз'воляет определить наоборот, меньше солнечной массы в 10 раз.
спектр с точностью до одной десятой класса. Например, часть Существенной характеристикой звезды является'ее ра-
последовательности звездных спектров между классами В и А диус. Радиусы звезд, в отличие от массы, могут меняться к
Основные звездные характеристики. Рождение звезд 225

очень широких пределах; есть белые карлики, по своим разме- новесить силы притяжения отдельных его частей, поэтому он
рам не превышающие радиус Земли, а есть гигантские звезды, будет непрерывно сжиматься.
так называемые «пузыри». Обычно образуется не одна протозвезда, а многочислен-
Химический состав звезд определяется путем тщатель- ная группа, которая впоследствии становится звездной ассо-
нейшего анализа их спектров. По химическому составу они, циацией и звездным скоплением.
как правило, бывают водородные и гелиево-плазменные. В Видимо, на самом раннем этапе эволюции звезды вокруг
состав звезд входят также и другие элементы, но их количе- нее образуются менее массивные сгустки, которые впослед-
ство весьма незначительное. Средний химический состав на- ствии превращаются в планеты.
ружных слоев звезды выглядит приблизительно так: на 10 тыс. Когда происходит сжатие протозвезды, внутри нее по-
атомов водорода приходится 1000 атомов гелия, 5 атомов вышается темцература и значительная часть освобождающей-
кислорода, 2 — азота, 1 — углерода, 0,3 — железа, еще меньше ся потенциальной энергии начинает излучаться в окружающее
других элементов. Элементы с атомной массой больше, чем у пространство. Так как размеры протозвезды еще очень вели-
гелия (тяжелые элементы), играют важнейшую роль во Все- ки, то происходит недостаточно сильное сжатие, и излучение,
исходящее с единицы ее поверхности, еще незначительное.
ленной. Они, в первую очередь, определяют характер эволю-
Если принять, что поток излучения с единицы поверхности
ции звезд, так как непрозрачность звездных недр для излу-
(по Стефану—Больцману) пропорционален четвертой сте-
чения существенно зависит от содержания тяжелых элемен-
пени температуры, получится, что температура поверхност-
тов. С ними связана и степень светимости звезды, так как
ных слоев звезды сравнительно низкая, в то время как ее
последняя зависит от ее непрозрачности.
светимость будет практически такой же, как и у обычной
Спектроскопические исследования звезд показали раз-
звезды с такой же массой. Поэтому на диаграмме «спектр —
личия в их химическом составе. Например, горячие массив-
светимость» такие звезды будут зачислены в разряд крас-
ные звезды, концентрирующиеся в галактической плоскости,
ных гигантов или красных карликов, в зависимости от их
достаточно богаты тяжелыми элементами. Звезды же, входя- .
первоначальной массы.
щие в состав шаровых скоплений, отличаются значительно
меньшим содержанием тяжелых элементов. В дальнейшем размеры протозвезды будут уменьшаться,
Звезды вращаются вокруг своих осей. Отмечено, что так как она будет продолжать сжиматься, и ее поверхностная
температура будет расти. В этот период происходит уравнове-
звезды различных спектральных классов вращаются с раз-
шивание притяжения во всех областях протозвезды, в ее не-
личной скоростью. Путем спектроскопического метода было
драх начинаются термоядерные реакции и она становится звез-
обнаружено наличие мощных (до 10 тыс. Э (эстред)) магнит-
дой.
ных полей в атмосферах некоторых звезд. Здесь следует от-
метить то, что в солнечных пятнах напряженность магнитных Скорость эволюции звезды зависит прежде всего от раз-
полей доходит до 3—4 тыс. Э. меров сгустка. Чем массивнее будет сгусток, тем больше бу-
дет скорость. Поэтому массивный сгусток превратится в го-
Звезды подвержены эволюции. Образуются они путем
рячую звезду, тогда как меньшие сгустки будут более или
конденсации облаков газопылевой межзвездной среды, и этот
менее задерживаться на стадии протозвезды, кстати, их можно
процесс продолжается и в настоящее время. Подтверждением
наблюдать как источники лазерного излучения в непосред-
этого является расположение групп (ассоциаций) заведомо
ственной близости от молодой горячей звезды, которая иони-
молодых звезд в спиральных ветвях Галактики, так как меж-
зует не сконденсировавший в сгустки водород «кокона».
звездный газ в основном концентрируется в спиральных ру-
кавах галактик. Наибольшая плотность межзвездного газа Звезда перестает сжиматься, но в ее недрах происходят
наблюдается на внутренних краях галактических спиралей, и термоядерные реакции, поддерживающие длительное излуче-
ние. Место и время пребывания звезды на главной последова-
именно здесь скапливаются облака ионизированного газа.
тельности определяется ее первоначальной массой. Так, звезды
Долгое время для астрономов оставалось загадкой, где
главной последовательности, с массой, в несколько десятков
находится источник энергии Солнца и звезд, какова их приро-
раз превышающей солнечную (класс О, горячие голубые
да. С развитием ядерной физики раскрылась и эта тайна. Ис-
гиганты), будут излучать несколько миллионов лет, в то
точником звездной энергии являются термоядерные реакции
время как звезды с массой, близкой к солнечной, будут из-
синтеза, которые происходят при очень больших температу-
лучать 10—15 миллиардов лет.
рах (до десяти миллионов градусов) в недрах звезд. Скорость
При термоядерных реакциях, протекающих в недрах звез-
этих реакций непосредственно зависит от температур, при этом
ды, происходит превращение водорода в гелий. Но «выгора-
протоны превращаются в ядра гелия, а освобождающаяся энер-
ние» водорода происходит только в центральных областях звез-
гия «просачивается» за пределы звезды и, значительно транс-
ды, так как звездное вещество перемешивается только здесь,
формированная, излучается в мировое пространство. Чтобы
при этом в наружных слоях относительное содержание водоро-
понять, насколько это мощный источник, представим, что Сол-
да сохраняется неизменным. Со временем масса и радиус звез-
нце распространяет излучение в течение миллиардов лет и за
ды в центральной части, где происходят реакции, значительно
ото время израсходовало не более 10% своего первоначально-
уменьшатся. Это значит, что количество водорода в звездном
го запаса водорода.
веществе становится все меньше и меньше, и это будет длиться
Эволюция звезды начинается с того, что по какой-либо
до тех пор, пока он весь не «выгорит». Наиболее быстрому
причине (их можно перечислить) начало конденсироваться
«сгоранию» подвержены массивные звезды.
облако межзвездной газопылевой среды. Под влиянием все-
Что произойдет со звездой, когда водородные реакции н
мирного тяготения из этого облака образовался сравнительно
се недрах исчерпают себя? В центральных областях звезды
плотный и непрозрачный газовый шар (протозвезда), кото-
вновь начнет сжиматься ядро. Этот процесс вызван прекра-
рый еще нельзя назвать звездой, потому что в нем из-за недо-
щением выделения энергии, естественно снизившим темпера-
статочно высокой температуры еще не начались термоядер-
туру и давление, которые противодействовали силе тяготе-
ные реакции. Давление газа внутри шара пока не может урав-
226 Астрономия

чать, а затем и вовсе перейдут в невидимые черные карлики,
ния, сжимающей звезду. При сжатии ядра повысится его тем-
пература, образуется очень плотная горячая область, состоя- масса которых будет сравнима с солнечной, а размеры — не
щая из гелия и небольшого количества тяжелых металлов. В больше земного шара. Так протекает эволюции большинства
этой области не будет происходить никаких ядерных реакций, звезд, но некоторые звезды на завершающем этапе своего
зато в периферийных слоях звезды они наберут такую силу, развития взрываются. В таких случаях говоря г об образова-
что светимость звезды и ее размеры начнут увеличиваться. нии сверхновых звезд.
Постепенно с главной последовательности звезда перейдет в В некоторых случаях может произойти гравитационный
область красных гигантов. Звезды-гиганты, содержащие мень- коллапс. В коллапсируюшей звезде отсутствует источник энер-
ше тяжелых элементов, при одинаковых размерах будут иметь гии, перепад газового давления уже не може˜ противодей-
более высокую светимость. ствовать силе притяжения, и звезда с катастрофической ско-
Когда же и в этом слое прекратятся реакции, звезды с ростью сжимается, сохраняя при этом свою массу. В считан-
массой менее чем 1,2 массы Солнца сбрасывают наружную ные секунды она может превратиться в сверхплотную «точ-
оболочку, которая, рассыпаясь, образует наблюдаемые нами ку». При этом возникает так называемая параболическая ско-
так называемые планетарные туманности. В процессе распа- рость. (Если бы наше Солнце сжалось до таких размеров, что
да оболочки обнажаются очень горячие слои звезды. Мощ- радиус его стал бы равным 3 км, при этом плотиэсть его была
ное ультрафиолетовое излучение звезды будет ионизировать 16 3
бы 10 г/см , то параболическая скорость Haiiisi звезды дос-
атомы в оболочке, вызывая их свечение. Через несколько тигла бы скорости света. Радиус, пропорциональный массе тела,
десятков тысяч лет оболочка совершенно рассеется, оста- называется шварцшильдовским). Как известно, з очень силь-
нется небольшая, очень горячая и плотная звезда, которая, ном гравитационном поле течение времени замедляется. Если
медленно остывая, превратится в белый карлик. В некото- секундное сжатие звезды произойдет за считанные секунды,
рых случаях звезды не сбрасывают наружные слои, но через то земной наблюдатель никогда не увидит, что тело достигло
них все равно происходит медленное истечение атомов. По- своего шварцшильдовского радиуса. Такие объекты получи-
степенно остывая, белые карлики все меньше будут излу- ли название «черные дыры».




СВЕРХНОВЫЕ ЗВЕЗДЫ
В результате эволюционных процессов, происходящих в сверхновые не наблюдались, хотя точно извес ;гно, что в со-
звездах, они меняют мощность своего излучения. Такие изме- звездии Кассиопеи в 1668 г. была сверхновая. :'то связано с
нения могут быть как периодическими, как у цефеид, так и тем, что межзвездное пространство вблизи плоскэсти симмет-
более или менее хаотическими, как у красных карликов. На их рии Галактики заполнено большим количеством частиц, по-
поверхности происходят интенсивные вспышки длительнос- глощающих свет.
тью от нескольких минут до нескольких часов. Во время этих В других галактиках вспышки сверхновых наблюдаются
вспышек мощность излучения звезды увеличивается в десят- достаточно часто. В 1885 г. в обсерватории в Тарту наблюда-
ки раз. ли сверхновую в туманности Андромеды. При той, что туман-
ность Андромеды имеет видимую величину около 4,5, сверх-
Еще более значительные изменения мощности излуче-
новая имела величину 6. Поток излучения от нее всего в 4
ния происходят во время вспышек новых и новоподобных
раза меньше, чем от всей туманности. То есть мо:цность излу-
звезд. Светимость такой звезды может увеличиться в десятки
чения этой сверхновой сравнима с суммарной моиностью всех
миллионов раз, а вспышка продолжается несколько дней или
звезд, создающих светимость этой галактики.
недель. Все вспыхивающие новые и сверхновые входят в со-
став тесных двойных систем, где одним из компонентов явля- В 1895 г. наблюдалась сверхновая в карликовой галак-
ется белый карлик. На его поверхность натекает вещество от тике NGC 5253. При блеске галактики 3,5 звездной величины
второго компонента системы, богатого водородом. После на- сверхновая имела в максимуме блеска величину 7,5. В 1972 г.
копления критической массы происходит термоядерный взрыв. в этой же галактике вспыхнула еще одна сверхновая.
Однако вспышки сверхновых отличаются от других про- В целом вспышки сверхновых звезд — явление доста-
цессов, проявляющихся в увеличении мощности излучения точно редкое по земным масштабам. В гигантской галактике
звезды. Сверхновая — это катастрофическая перестройка внут- они наблюдаются с частотой одна за несколько х;есятков лет.
ренней структуры звезды. Сверхновые звезды наблюдались Всего за вторую половину XX века наблюдалось около 1000
на небосклоне Земли достаточно редко, но каждое такое явле- вспышек.
ние было настолько грандиозным, что фиксировалось в исто- Уникальные особенности процесса, приводящего к
рических хрониках. В V в. н. э. китайские хроники отметили вспышке сверхновой, давно интересовали астрономов. В те-
появление на небе звезды-гостьи, которая сияла столь ярко, чение короткого времени одна звезда излучает столько же
что была видна даже днем. Это указывает на то, что видимый энергии, сколько совокупность всех звезд матер) некой галак-
блеск звезды превосходил блеск Венеры. Следующее появле- тики. Полное количество энергии, излученное эие-здой за вре-
ние сверхновой зафиксировано в 1572 г. в созвездии Кассио- мя вспышки, приближается к порядку 1050 эрг. Это сравнимо
пеи астрономом Тихо Браге. В 1604 г. в южном созвездии с количеством солнечного излучения за миллиард лет. Осво-
Змееносца Кеплер наблюдал еще одну сверхновую, вспых- бодившейся при вспышке сверхновой энергии дос таточно для
нувшую в нашей Галактике. После этого в нашей Галактике того, чтобы рассеять в пространстве все вещества звезды мае-
Сверхновые звезды 227

сой, сравнимой с массой Солнца. Это невозможно без корен- ядерного горючего. При этом ядро может начать катастрофи-
ного изменения структуры звезды. чески сжиматься, так как внутреннее давление не в состоянии
Астрономы установили, что наблюдаемые сверхновые бы- уравновесить гравитационные силы. Наступает гравитацион-
вают двух типов. Их называют сверхновыми I типа и сверхно- ный коллапс, наружные слои звезды-гиганта падают на ядро,
выми II типа. Основные отличия заключаются в спектре излу- которое продолжает сжиматься. Затем ядро перестает сжи-
чения и кривой блеска (зависимость мощности излучения от маться, образует сверхплотную конфигурацию нейтронной
времени). Кроме того, сверхновые I типа наблюдаются во всех звезды, а наружные слои продолжают движение. Происходит
галактиках, а сверхновые II типа — только в спиральных га- соударение, приводящее к мгновенному разогреву вещества и
лактиках. образованию мощной ударной волны. Устремляясь наружу,
В спектрах сверхновых II типа наблюдаются широкие ударная волна нагреет холодную внешнюю оболочку красно-
линии излучения и поглощения, отождествленные с водоро- го гиганта и сбросит ее внешние слои.
дом, кальцием, железом и другими элементами. Анализ спект- Образование сверхновых I типа также начинается с
ров показал, что их образование происходит в протяженной катастрофического сжатия звезды, если масса звезды (бе-
оболочке, которая расширяется со скоростью, превышающей лого карлика) превышает критическое значение — чандра-
5 тыс. км/с. Химический состав оболочек сверхновых вклю- секаровский предел. Этот предел составляет примерно 1,4
чает в основном водород, на втором месте находится гелий. солнечной массы.
Для спектров сверхновых I типа характерны широкие Пока не существует достаточно убедительного объясне-
полосы, являющиеся участками непрерывного спектра между ния затухания блеска сверхновых нового типа. В 1956 году
широкими и глубокими линиями поглощения. В них отожде- было высказано предположение, что основным источником
ствлены линии ионизированного кальция, ионизированного энергии на поздней стадии вспышки таких звезд может быть
кремния и некоторых других элементов. Это удалось устано- радиоактивное деление сверхтяжелых трансурановых ядер.
вить после того, как ученые поняли, что длины волн этих линий Однако не удалось объяснить, каков механизм образования
сдвинуты в фиолетовую сторону из-за доплеровского эффек- такого большого количества сверхтяжелого элемента (пред-
та. Непрозрачная оболочка (фотосфера) расширяется со ско- полагался калифорний-256).
ростью 10—15 тыс. км/с. Затем была предложена другая гипотеза, по которой во
Спектральный анализ подтвердил важное отличие обо- время вспышки сверхновых I типа образуется огромное ко-
лочек, выброшенных во время вспышек сверхновых I типа: в личество (порядка массы Солнца) радиоактивного изотопа
них практически отсутствует водород. никель-56. Этот изотоп распадается с периодом около 6 суток,
У сверхновых обоих типов температура фотосферы очень превращаясь в кобальт-56. Последний распадается с перио-
высока — в максимуме 10 тыс. градусов. После достижения дом 88 суток и переходит в стабильный изотоп железо-56.
максимума она постепенно снижается и через 1—2 месяца со- При каждом распаде выделяются гамма-кванты с энергией
ставляет 5—6 тыс. градусов. порядка 1 мэВ. Еще не совсем ясно, каким образом удастся
объяснить некоторые детали поглощения жестких гамма-кван-
Кривые блеска всех изученных сверхновых I типа очень
тов и почему отсутствуют очень заметные линии поглощения
сходны между собой. Сначала наблюдается крутой подъем
кобальта во всех спектрах сверхновых I типа. Аргументом в
блеска, который достигает максимума продолжительностью в
пользу этой гипотезы служит изучение спектра сверхновой,
1 —2 дня. После этого блеск быстро убывает. Когда его значе-
наблюдавшейся в 1972 г. в галактике NGC 5253. На заключи-
ние уменьшится примерно в 10 раз, характер кривой блеска
тельной стадии он состоял только из широких полос излуче-.
меняется. Видимая звездная величина сверхновой уменьша-
ния, которые были отождествлены с линиями ионизированно-
ется на 0,013 величины в сутки. Через 50 дней после максиму-
го железа. Спектр показал, что количество железа в оболочке
ма светимость убывает со временем по экспоненте, причем
составляет порядка десятых долей солнечной массы.
.этот закон изменения блеска выполняется не менее 700 дней.
Сверхновые оставляют на небе заметные следы, которые
В отличие от сверхновых I типа, кривые блеска сверхно-
могут наблюдаться с Земли. Оболочки, выброшенные при
вых II типа достаточно разнообразны. Часть из них сходна-с
взрыве, движутся со скоростью порядка 10 тыс. км/с. При
кривыми блеска сверхновых I типа: после максимума на гра-
этом они взаимодействуют со средой, следствием чего являет-
фике видно пологое плато продолжительностью 50—70 дней,
ся возникновение множества эффектов, которые наблюдают-
после чего начинается стремительное уменьшение блеска.
ся современными средствами астрономии. В отдельных слу-
Оболочки сверхновых I типа практически лишены водо-
чаях можно наблюдать и сами оболочки.
рода. Из этого следует, что такие звезды уже потеряли бога-
Первым космическим объектом, отождествленным со
тые водородом наружные слои в процессе эволюции и превра-
сверхновой, была Крабовидная туманность. В 1928 году Хаббл
тились в компактные объекты, сходные с белыми карликами.
доказал, что она является остатком звезды, вспыхнувшей в
Сверхновые II типа — это красные гиганты и сверхгиганты
1054 году в созвездии Тельца. Полностью совпадали коорди-
массой в несколько раз больше массы Солнца. У сверхновых I
наты двух объектов, а экстраполяция собственных движений
типа масса выброшенной во время взрыва оболочки составля-
волокон туманности показала, что около 900 лет назад угло-
ет около 0,3 солнечной массы, а у сверхновых II типа — 1—2
вые размеры ее были столь малы, что на небе она выглядела
солнечных.
Сверхновые II типа более массивные и более молодые. ТфЛЬКО ТОЧКОЙ.
Крабовидная туманность является радиоисточником, рент-
Сверхновые I типа связаны со звездами, практически закон-
геновским источником, внутри нее находится короткоперио-
чившими эволюцию, поэтому они могут наблюдаться во всех
дический пульсар. Оптическое свечение Крабовидной туман-
галактиках, а не только в рукавах спиральной структуры.
ности имеет яркий непрерывный спектр. Кроме того, она из-
Причины вспышек сверхновых изучены не полностью,
лучает еще спектральные линии. Их источником является сеть
но из наблюдений выстраивается следующая теория. В конце
волокон, которая расширяется со скоростью более 1000 км/с
эволюции в центральных областях звезды истощаются запасы
228 Астроновшя

Ясно, что эта сеть является остатком бывшей оболочки звез- Большинство пульсаров движется со скоростью более
ды. Спектральный анализ химического состава волокон пока- 100 км/с, а некоторые имеют скорости порядка ;Ю0—400 км/с.
зал, что он сходен с составом солнечной атмосферы, но со Скорее всего, эти скорости они приобретают при вспышке
значительно большим (в несколько раз), чем у Солнца, коли- сверхновой. Масса сброшенной оболочки сос-.лляет поряд-
чеством гелия. Преобладает в их составе водород. ка" 30% массы взорвавшейся звезды, скорость выброса — по-
рядка 10 тыс. км/с, поэтому при любой даже небольшой асим-
Электромагнитное излучение от Крабовидкой туманно-
метрии в выброшенной оболочке ядро звезды по закону со-
сти в настоящее время наблюдается в диапазоне от метровых
12
хранения импульса, приобретет скорость порядна сотен кило-
радиоволн до сверхжестких квантов с энергией порядка 10 эБ.
метров в секунду.
Причиной этого излучения являются релятивистские элект-
Нейтронные звезды — бывшие ядра взорЕгвшихся звезд
роны, движущиеся в магнитном поле..
— сильно намагничены. При катастрофическом сжатии элект-
В центральной части туманности был обнаружен пульсар
ропроводной среды магнитный поток сохраняг-ся и магнит-
— нейтронная звезда с периодом 0,033 с. Пульсар в Крабовид-
ное поле растет обратно пропорционально квадрату радиуса
ной туманности излучает не только радиоволны, но и оптичес-
ядра.
кие и рентгеновские кванты. Оптический объект, наблюдае-
мый в ее центре, является именно пульсаром, что подтвержда- Другой тип остатков вспышек сверхновых — туманнос-
ется периодичностью его оптического излучения, период ко- ти, образующиеся при взаимодействии сброшенных оболочек
торого в точности равен периоду радиопульсара. и межзвездной среды. Они являются источни:ом довольно
Длительные наблюдения показали, что пульсары явля- сильного радиоизлучения и мягкого рентгеноиского излуче-
ются остатками вспышек сверхновых звезд. В настоящее вре- ния. Различаются два типа радиотуманностей. Первый тип
мя известно более 400 пульсаров. Так как периоды пульсаров имеет ярко выраженную оболочечную структуру, в нем часто
растут из-за торможения вращения, то легко определить воз- встречаются волокна и нити, излучающие различные линии. В
раст пульсара. Средний возраст их порядка нескольких мил- центре такой оболочки часто имеется рентгеновский источ-
лионов лет. Самым молодым является пульсар в Крабовид- ник. Радиусы оболочек составляют порядка десятков свето-
ной туманности, возраст которого порядка 1000 лет. вых лет, а скорости расширения — десятки и согни километ-
В тех случаях, когда пульсар ориентирован по отноше- ров в секунду.
нию к земному наблюдателю так, что ось его диаграммы излу- Мягкое рентгеновское излучение радиотултнностей обо-
чения проходит через Землю, можно наблюдать пульсар в ту- лочечного типа говорит о том, что они содержа г плазму, на-
манности. Кроме знаменитой Крабовидной туманности такой гретую до десятков миллионов градусов. Это подтверждает-
редкий случай имеется в туманности в созвездии Паруса. Пе- ся наличием в рентгеновских спектрах таких of ьектов линий
риод последнего составляет 0,089 с, а возраст, определяемый высокоионизированных элементов. Плазма об.изуется в ре-
по торможению, около 10 000 лет. Этот пульсар также являет- зультате распространения мощной ударной волны в межзвез-
ся источником оптического и гамма-излучения. дной среде.
По расстоянию до пульсаров и характеру диаграммы Второй тип радиотуманностей — остатки с выраженной
их радиоизлучения определено полное количество пульса- концентрацией к центру. Они называются плернонами. Пле-
ров в Галактике, которое составляет порядка 100 000. В рионы отличаются радиоспектром, значительном степенью по-
среднем каждые 20—30 лет в Галактике рождается новый ляризации синхротронного радиоизлучения и с[авнительиой
пульсар, что, очевидно и определяет частоту вспышек сверх- однородностью магнитного поля. Основным источником энер-
новых звезд. гии плерионов является пульсар.




СТРОЕНИЕ ГАЛАКТИК
Одним из наиболее важных и сложных в астрономии яв- Оказалось, что Галактика имеет довольно правильное стро-
ляется изучение строения и эволюции галактик. Начиная с ение и форму, состоит из диска, гало (от «круглый») и коро-
XVII века, когда Галилей увидел в телескоп Млечный Путь, ны. Диск представляет собой как бы две сложенные краями
важнейшей целью астрономов стало его изучение. Лишь в XIX в. тарелки и составляет в диаметре около 100 тыс. световых лет.
удалось понять, что Млечный Путь — единая система, заклю- Он образован звездами, которые внутри этого объема дви-
чающая в себе все видимые звезды. На равных правах со все- жутся по почти круговым орбитам вокруг центра Галактики.
ми входят в эту систему наше Солнце, Земля и планеты, и В гало звезды заполняют слегка сплюснутый сферичес-
причем располагаются они на ее окраине. Звездную систему, кий объем и движутся не по круговым, а по сильна вытянутым
которую мы называем Млечным Путем и видим ее изнутри, орбитам. Плоскости этих орбит проходят через центр Галак-
астрономы определили как Галактику (греч. «галактикос» тики и по разным направлениям распределены более или ме-
означает «млечный»). С начала XX в. галактики стали предме- нее равномерно. Диск и окружающее его гало погружены'в
том космогонических исследований, когда была установлена корону. Радиусы диска и гало почти равны по величине. Ради-
их действительная природа и оказалось, что это не туманности ус же короны во много раз превышает эти расстояния. Корона
в виде облаков газа и пыли, а огромные миры звезд, располо- бесцветна и определить ее радиус можно только по создавае-
женных на очень больших расстояниях от нас. мому ею тяготению, которое действует на видимые звезды и
Строение галактик 229

излучающие свет облака газа. Масса короны в несколько раз лактикой. Рядом с ней расположена меньшая галактика —
больше массы всех вместе взятых звезд, находящихся в диске Малое Магелланово облако. Обе эти галактики являются спут-
и гало. Очень трудно изучать невидимую корону, так как мы никами нашей Галактики.
не знаем, из чего она состоит. Если предположить, что ее масса Хаббл, классифицируя спирали, различал группы (Sa, Sb,
складывается из нейтрино, то физикам сначала нужно выяс- Sc), причем критерием такого разделения был в основном ха-
нить, есть ли у этой мельчайшей частицы масса покоя, то есть рактер спиральных ветвей. У одних ветви были аморфными, у
такая масса, которой частица обладает в состоянии, когда она других — несколько клочковатыми, у третьих — очень клоч-
не движется, а стоит на месте. (Большинство элементарных коватые, а ядро всегда небольшое и неяркое.
частиц такую массу имеют). Если ученые узнают массу покоя В середине XX в. американский астроном У. Бааде уста-
нейтрино, возможно, они вычислят массу короны. новил, что клочковатость спиральных ветвей и их голубизна
За последние десятилетия в области космологии прояс- тем выше, чем выше в них содержание и скопление горячих
нилось многое из того, что касается предыстории галактик и голубых звезд и диффузных туманностей. Центральные части
спиральных галактик имеют более желтый, чем ветви, цвет и
звезд, физического состояния разреженного вещества, из ко-
содержат старые звезды (население второго типа, по Бааде,
торого они формировались. Современная космология осно-
или население сферической составляющей), тогда как плос-
вана на идее Ньютона — гравитационной неустойчивости, все
кие спиральные ветви состоят из молодых звезд (население
частицы вещества создают те или иные сгущения различной
первого типа, или население плоской составляющей).
массы и масштабов. Во Вселенной в течение длительного вре-
мени происходило распределение и движение вещества, пока Плотность распределения звезд в пространстве растет с
ие образовались сильные неоднородности — протоскопления, приближением к экваториальной плоскости спиральных га-
в которых движение вещества приобретало завихренность. лактик. Эта плоскость является плоскостью симметрии систе-
мы, и большинство звезд при своем вращении вокруг центра
Протоскопления из-за гравитационной неустойчивости рас-
галактики остается вблизи нее; периоды обращения составля-
падались на отдельные сгущения, которые получили название
ют 107 — 10э лет. При этом внутренние части вращаются как
«протогалактики». Фрагментация протогалактических обла-
твердое тело, а на периферии угловая и линейная скорости
ков из-за действия гравитационной неустойчивости вела к
обращения убывают с удалением от центра. Однако в некото-
возникновению первых звезд, а облака превращались в звезд-
рых случаях находящееся внутри ядра еще меньшее ядрышко
ные системы — галактики. Наиболее быстро вращающиеся из
(«керн») вращается быстрее всего. Аналогично вращаются и
них приобретали двухкомпонентную структуру: в них форми-
неправильные галактики, являющиеся также плоскими звезд-
ровались гало более или менее сферической формы и диск, в
ными системами.
котором возникали спиральные рукава, где и до сих пор про-
должается рождение звезд. Протогалактики с более медлен- Эллиптические галактики состоят из звезд второго типа
ным вращением или полным его отсутствием превращались в населения. Вращение обнаружено лишь у наиболее сжатых из
них. Космической пыли в них, как правило, нет, чем они отли-
эллиптические или неправильные галактики. Одновременно с
чаются от неправильных и особенно от спиральных галактик,
этим процессом происходило формирование крупномасштаб-
в которых поглощающее свет пылевое вещество имеется в
ной структуры Вселенной — возникали сверхскопления га-
большом количестве. Оно составляет от нескольких тысяч-
лактик, которые соединялись своими краями наподобие ячеек
ных до сотой доли полной их массы. Вследствие концентра-
пчелиных сот.
ции пылевого вещества к экваториальной плоскости, оно об-
В начале XX в. иззестный американский астроном Хаббл
разует темную полосу у галактик, повернутых к нам ребром и
классифицировал структуру галактик, в результате чего те-
имеющих вид веретена.
перь различают три класса галактик.
Радиоастрономические наблюдения позволили обнару-
1. Эллиптические галактики (Е) — имеют эллипсоидную
жить в галактиках скопления нейтрального водорода. Масса
форму. Здесь можно привести в пример кольцевую туман-
его относительно мала в спиральных галактиках типа Sa, дос-
ность в созвездии Лиры, находящуюся от нас на расстоянии
тигает нескольких процентов в Sb и доходит до 10% от массы
2100 световых лет. Состоит она из светящегося газа, окружа-
звезд в галактиках Sc, а также в неправильных галактиках.
ющего центральную звезду. Эта оболочка образовалась тогда,
В основном, нейтральный водород — главная часть газо-
когда состарившаяся звезда «отпустила» в пространство га-
вой составляющей галактик — расположен в узком экватори-
зовые покровы. Звезда сжалась и перешла в состояние белого
альном слое, но отдельные облака наблюдаются и далеко от
карлика, подобного по размеру нашей планете, по массе —
него, где нет весьма горячих звезд, способных ионизировать
Солнцу.
его и привести в состояние свечения.
2. Спиральные галактики — две сравнительно яркие, рас-
Последующие наблюдения показали, что описанная клас-
положенные по спирали, ветви, которые выходят либо из яр-
сификация недостаточна, чтобы систематизировать все мно-
кого ядра (такие галактики обозначаются S), либо из концов
гообразие форм и свойств галактик. Так, были обнаружены
светлой перемычки, пересекающей ядро (обозначаются — Sb).
галактики, занимающие в некотором смысле промежуточное
В качестве примера можно рассмотреть спиральную галакти-
положение между спиральными и эллиптическими галактика-
ку М51 в созвездии Гончих Псов, расстояние до которой со-
ми (обозначаются So). Эти галактики имеют огромное цент-
ставляет около 8 млн световых лет. На конце спиральной ветви
ральное сгущение и окружающий его плоский диск, но спи-
имеется утолщение — это самостоятельная неправильной фор-
ральные ветви отсутствуют. В 60-х годах XX века были от-
мы галактика. Отдельные яркие звезды находятся в нашей га-
крыты многочисленные пальцеобразные и дисковидные га-,
лактике.
лактики со всеми градациями обилия горячих звезд и пыли.
3. Иррегулярные (неправильные) галактики (I) - имеют
Еще в 30-х годах XX века были открыты эллиптические кар-
неправильные формы. Ярким примером служит Большое Ма-
ликовые галактики в созвездиях Печи и Скульптора с крайне
гелланово облако, находящееся от нас на расстоянии 165 тыс.
низкой поверхностной яркостью, настолько малой, что эти,
световых лет, которое является наиболее близкой к нам га-
230 Астрономия

одни из ближайших к нам, галактики даже в центральной сво- скорости света, которые явились причиной m теплового ра-
ей части с трудом видны на фоне неба. С другой стороны, в диоизлучения.
начале 60-х годов XX века было открыто множество далеких Задолго до обнаружения взрыва в М82 лля объяснения
компактных галактик, из которых наиболее далекие по свое- других многочисленных фактов советский астроном В. А. Ам-
му виду не отличимы от звезд даже в сильнейшие телескопы. барцумян выдвинул гипотезу о возможности взрывов в яд-
От звезд они отличаются спектром, в котором видны яркие рах галактик. По его мнению, такое вещество л сейчас нахо-
линии излучения с огромными красными смещениями, соот- дится в центре некоторых галактик, и оно может делиться на
ветствующими таким большим расстояниям, на которых даже части при взрывах, которые сопровождаются < ильным радио-
самые яркие одиночные звезды не могут быть видны. В отли- излучением.
чие от обычных далеких галактик, которые, из-за сочетания Таким образом, радиогалактики — это галактики, у кото-
истинного распределения энергии в их спектре и красного рых ядра находятся в процессе распада. Выбрсшенные плот-
смещения выглядят красноватыми, наиболее компактные га- ные части продолжают дробиться, возможно, образуют новые
лактики (называющиеся также квазозвездными галактиками) галактики-сестры или спутники галактик меньшей массы. При
имеют голубоватый цвет. Как правило, эти объекты в сотни этом скорости разлета осколков могут достигать огромных
раз ярче обычных сверхгигантских галактик, но есть и бо- значений. Исследования показали, что многие фуппы и даже
лее слабые. У многих галактик обнаружено радиоизлуче- скопления галактик распадаются: их члены неограниченно уда-
ние нетепловой природы, возникающее, согласно теории ляются друг от друга, как если бы они все были порождены
русского астронома И. С. Шкловского, при торможении в взрывом.
магнитном поле электронов и более тяжелых заряженных
Не объяснены еще также причины образования так на-
частиц, движущихся со скоростями, близкими к скорости
зываемых взаимодействующих галактик, обнаруженных в
света (так называемое синхротронное излучение). Такие
1957—58 годах советским астрономом Б. А. В ФОНДОВЫМ-Ве-
скорости частицы получают в результате грандиозных взры-
льяминовым. Это пары или тесные группы гатзктик, в кото-
вов внутри галактик.
рых один или несколько членов имеют явные искажения фор-
мы, придатки; иногда они погружены в общий светящийся
Компактные далекие галактики, обладающие мощным не-
туман. Наблюдаются также тонкие перемычки, соединяющие
тепловым радиоизлучением, называются N-галактиками.
пару галактик, и «хвосты», направленные прс^ь от соседней
Звездообразные источники с таким радиоизлучением на-
галактики, как бы отталкиваемые ею. Перемычки иногда бы-
зываются квазарами (квазозвездными радиоисточниками), а
вают двойными, что свидетельствуют о том, что искажения
галактики, обладающие мощным радиоизлучением и имеющие
форм взаимодействующих галактик не могут быть объяснены
заметные угловые размеры, — радиогалактиками. Все эти
приливными явлениями. Часто большая галактика одной из
объекты чрезвычайно далеки от нас, что затрудняет их изуче-
своих ветвей, иногда деформированной, соеди i ?ется со спут-
ние, ^адиогалактики, имеющие особенно мощное нетепловое
ником. Все эти детали, подобно самим галакткам, состоят из
радиоизлучение, обладают преимущественно эллиптической
звезд и иногда диффузной материи.
формой, встречаются и спиральные.
Большой интерес представляют так называемые галак- Часто галактики встречаются в пространстве парами и
тики Сейферта. В спектрах их небольших ядер имеется много более крупными группами, иногда в виде СКОПЛЕНИЙ, содержа-
очень широких ярких полос, свидетельствующих о мощных щих сотни галактик.
выбросах газа из их центра со скоростями, достигающими не- Наша Галактика с Магеллановыми облака у и и с другими
сколько тысяч км/с. В некоторых галактиках Сейферта обна- ближайшими галактиками составляют, вероятно, также отдель-
ружено очень слабое нетепловое радиоизлучение. Не исклю- ное местное скопление галактик. Магеллановы облака и наша
чено, что и оптическое излучение таких ядер, как и в квазарах, Галактика, по-видимому, погружены в общее для них водо-
обусловлено не звездами, а также имеет нетепловую природу. родное облако. Группы и скопления разнообразны по типам
Возможно, что мощное нетепловое радиоизлучение — вре- входящих в них галактик. Иногда в них входят только спи-
менный этап в развитии квазозвездных галактик. ральные и неправильные, иногда — только эллиптические га-
лактики, иногда же — и те и другие. Ближайшими к нам
Близкие к нам радиогалактики изучены полнее, в част-
являются разреженное облако галактик в Большой Медве-
ности методами оптической астрономии. В некоторых из них
дице и неправильные скопления в созвездии Девы. Оба со-
обнаружены пока еще не объясненные до конца особенности.
держат галактики всех типов. Очень богатое и компактное
Так, в эллиптической галактике Цента А обнаружена необы-
скопление галактик Е и So, находящееся в созвездии Волос
чайно мощная темная полоса вдоль ее диаметра. Еще одна
Вероники, насчитывает тысячи членов. Светимости и разме-
радиогалактика состоит из двух эллиптических галактик, близ-
ры галактик весьма разнообразны.
ких друг к другу и соединенных перемычкой, состоящей из
звезд. Галактики-сверхгиганты имеют светимости, в 10 раз пре-
вышающие светимость Солнца, квазары в среднем еще в 100
При изучении неправильной галактики М82 в созвез-
раз ярче; слабейшие же из известных галактик-карликов срав-
дии Большой Медведицы американские астрономы А. Сандж
нимы с обычными шаровыми звездными скоплениями в на-
и Ц. Линде в 1963 году пришли к заключению, что в ее центре
шей Галактике. Их светимость составляет около 1/10 свети-
около 1,5 миллиона лет назад произошел грандиозный взрыв,
мости Солнца.
в результате которого во все стороны со скоростью около
1000 км/с были выброшены струи горячего водорода. Размеры галактик весьма разнообразны и юлеблются от
десятков парсек до десятков тысяч парсек.
Сопротивление межзвездной среды помешало распрост-
ранению струй газа в экваториальной плоскости, и они потек- Пространство между галактиками, особенно внутри скоп-
ли преимущественно в двух противоположных направлениях лений галактик, по-видимому, содержит иногда космическую
вдоль оси вращения галактики. Этот взрыв, по-видимому, пыль. Радиотелескопы не обнаруживают в них ощутимого ко-
породил и множество электронов со скоростями, близкими к личества нейтрального водорода, но космические лучи пропи-
Строение и эволюция Вселенной 231

северный полюс находится в созвездии Волос Вероники).
зывают его насквозь так же, как и электромагнитное излуче-
Общее количество звезд в галактике оценивается в 100 мил-
ние.
лиардов.
Известно около 1,5 тысячи ярких галактик (до 13-й звезд-
Межзвездное вещество рассеяно в пространстве также
ной величины). В «Морфологическом каталоге галактик» (ко-
неравномерно, концентрируясь преимущественно вблизи га-
торый состоит из четырех томов), составленном еще в СССР
лактической плоскости в виде глобул, отдельных облаков и
(публикация окончена в 1968 году), содержатся сведения о
туманностей (от 5 до 20—30 парсек в поперечнике), их комп-
30 тысячах галактик, ярче 15-й звездной величины. Они охва-
лексов или аморфных диффузных образований. Особенно
тывают 3/4 всего неба. Пятиметровому телескопу доступно
мощные, относительно близкие к нам темные туманности пред-
несколько миллиардов галактик до 21-й звездной величины.
ставляются невооруженному глазу в виде темных прогалин
Такие галактики отличаются от слабейших звезд лишь легкой
неправильных форм на фоне полосы Млечного Пути; дефи-
размытостью изображения.
цит звезд в них является результатом поглощения света эти-
Галактика состоит из множества звезд различных типов,
ми несветящимися пылевыми облаками. Многие межзвезд-
а также звездных скоплений и ассоциаций, газовых и пылевых
ные облака освещены близкими к ним звездами большой све-
туманностей и отдельных атомов и частиц, рассеянных в меж-
тимости и представляются в виде светлых туманностей, так
звездном пространстве. Большая часть их занимает объем лин-
как светятся либо отраженным светом (если состоят из кос-
зообразной формы поперечником около 30 и толщиной около
мических пылинок), либо в результате возбуждения атомов и
4 килопарсек (соответственно около 100 тысяч и 12 тысяч
последующего испускания ими энергии (если туманности га-
световых лет). Меньшая часть заполняет почти сферический
зовые).
объем с радиусом около 15 килопарсек (около 50 тысяч све-
Наши дни с полным основанием называют золотым ве-
товых лет).
ком астрофизики: замечательные и чаще всего неожиданные
Все компоненты галактики связаны в единую динами-
открытия в мире звезд следуют сейчас одно за другим. Сол-
ческую систему, вращающуюся вокруг малой оси симметрии.
нечная система стала в последнее время предметом прямых
Земному наблюдателю, находящемуся внутри галактики, она
экспериментальных, а не только наблюдательных исследова-
представляется в виде Млечного Пути (отсюда и ее название
ний. Полеты межпланетных космических станций, орбиталь-
— «Галактика») и всего множества отдельных звезд, видимых
ных лабораторий, экспедиции на Луну принесли множество
на небе.
новых конкретных знаний о Земле, околоземном простран-
Звезды и межзвездная газопылевая материя заполняют
стве, планетах, Солнце. Мы живем в эпоху поразительных на-
объем галактики неравномерно: наиболее сосредоточены они
учных открытий и великих свершений. Самые невероятные
около плоскости, перпендикулярной оси вращения галактики
фантазии неожиданно быстро реализуются. С давних пор люди
и являющейся плоскостью ее симметрии (так называемой га-
мечтали разгадать тайны галактик, разбросанных в беспре-
лактической плоскостью). Вблизи линии пересечения этой
дельных просторах Вселенной. Приходится только поражать-
плоскости с небесной сферой (галактического экватора) и
ся, как быстро наука выдвигает различные гипотезы и тут же
виден Млечный Путь, средняя линия которого представляет
их опровергает. Однако астрономия не стоит на месте: появ-
собой почти большой круг, так как Солнечная система нахо-
ляются новые способы наблюдения, модернизируются ста-
дится недалеко от этой плоскости. Млечный Путь представ-
рые. С изобретением радиотелескопов, например, астрономы
ляет собой скопление огромного количества звезд, сливаю-
могут «заглянуть» на расстояния, которые еще в 40-х годах
щихся в широкую белесую полосу; однако звезды, проециру-
XX столетия казались недоступными. Однако надо себе ясно
ющиеся на небе рядом, удалены друг от друга в пространстве
представить огромную величину этого пути и те колоссаль-
па огромные расстояния, исключающие их столкновения, не-
ные трудности, с которыми еще предстоит встретиться на
смотря на то, что они движутся с большими скоростями (де-
пути к звездам.
сятки и сотни км/с) в направлении полюсов галактики (ее




СТРОЕНИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ ВСЕЛЕННОЙ
начало и конец, как во времени, так и в пространстве. Вселен-
Что есть Земля, Луна, Солнце, звезды? Где начинается и
ная состоит из мельчайших пылинок и атомов, огромных скоп-
где заканчивается Вселенная? Когда она возникла и из чего
лений вещества и звездных миров и систем. Существует науч-
состоит? Что способствовало ее образованию? Где границы
ная дисциплина, которая представляет собой учение об общих
ее познания? Можно задать еще множество подобных вопро-
закономерностях строения Вселенной, и называется она кос-
сов, касающихся Вселенной, но если вопрос задается, а ответ
мологией.
на него не звучит, значит, он еще не найден. Получается, что о
Космология — учение, включающее в себя теорию всей
Вселенной мы, грубо говоря, ничего не знаем.
охваченной астрономическими наблюдениями области мира
Изучение Вселенной, даже только известной нам ее час-
как частг» Вселенной. Сущность ее состоит в том, что вмес-
ти, является грандиозной задачей. Чтобы получить те сведе-
то интересующего объекта изучается его модель, более или
ния, которыми располагают современные ученые, понадоби-
менее точно повторяющая оригинал или его наиболее су-
лись труды целых поколений.
щественные особенности. Взятая в качестве образца мо-
Вселенная — это все существующее. Она бесконечна во
дель не обязательно является вещественной копией объек-
времени И пространстве, хотя каждая ее частичка имеет свое
232 Астрономия

та. Построение приближенных моделей различных явлений со слабой концентрацией к центру. Шаровы*.' же скопления
помогает ученым еще глубже познавать окружающий мир. состоят обычно из десятков или сотен звезд главной последо-
Все результаты, полученные с помощью моделей Вселен- вательности и красных гигантов, с сильной концентрацией
ной, обязательно проверяют, сравнивая их с реальностью. звезд к центру. Иногда они содержат керотке периодические
Ни в коем случае нельзя отождествлять само явление с мо- цефеиды. Примером рассеянных скоплений служат скопле-
делью, нельзя без тщательной и многократной проверки ния Гиады и Плеяды в созвездии Тельца. Шаровые скопле-
приписывать природе те свойства, которыми обладает мо- ния намного превосходят по размерам рассеян t ые скопления.
дель, так как ни одна модель не может претендовать на роль Известно более 100 шаровых и несколько сотен рассеянных
точной «копии» Вселенной. Поэтому в космологии требу- скоплений
ется углубленная разработка моделей неоднородной и не- . В состав галактик входят также меж:мездный газ и
изотронной Вселенной. пылевидные частицы, представляющие собой рассеянное ве-
щество, которое и образует туманности. Так, к примеру, раз-
Вселенная состоит из многочисленных звезд, объединен-
новидностями туманностей являются газопылевая туман-
ных в гигантские звездные системы, которые называются га-
ность в созвездии Ориона и темная пылевая туманность
лактиками. Наше Солнце также является рядовой звездой,
Конская Голова. Расстояние до туманности в созвездии
входит в состав нашей Галактики, которая, в свою очередь,
Ориона равно 500 пк, диаметр центральной части туманно-
включена в Местное скопление галактик.
сти — 6 пк, масса приблизительно в 100 раз эольше массы
12
В Галактике насчитывается около 10 (триллиона) звезд.
Солнца. Туманности бывают диффузными (клочковатой
Млечный Путь, который мы видим на ночном небе в виде
формы) и планетарными. Туманности, как правило, осве-
серебристой полосы рассыпанных звезд, составляет основную
щаются близлежащими звездами.
часть нашей Галактики. Млечный Путь наиболее яркий в со-
звездии Стрельца, где находятся самые мощные облака звезд, Галактики различны по своему внешнему виду.
менее яркий — в противоположной части неба. Из этого не- Эллиптические галактики внешне невыразительные, пе-
трудно вывести заключение, что Солнечная система находит- реходящие от круглых форм к эллиптическим. Ядро галак-
ся не в центре Галактики, который виден от нас в направлении тики — плотная конденсация в центре — является характер-
созвездия Стрельца. ной деталью почти всех галактик. Галактики класса Е имеют
яркое звездообразное ядро в центре. Эллиптические галак-
Если смотреть на нашу Галактику сбоку, она по форме
тики построены из красных и желтых гигангэв, красных и
напоминает линзу или чечевицу. Размеры Галактики были вы-
желтых карликов и некоторого количества белых звезд ие
числены по звездам, которые видны на больших расстояниях
очень высокой светимости.
— цефеиды и горячие гиганты. Диаметр Галактики составил
около 3000 пк (парсек (пк) — расстояние, с которым большая Спиральные галактики представляют собой пример ди-
полуось земной орбиты, перпендикулярная лучу зрения, видна намики формы, из центрального ядра выходя: красивые ветг
под углом в 1"; 1 парсек - 3,26 светового года - 206265 а. е. ви, как бы теряющие очертания за пределами .тактики, ука-
= 3-Ю13 км) или 100 000 световых лет (световой год — рас- зывающие на мощное и стремительное движение. Спиральные
стояние, пройденное светом в течение года). Четкой грани- галактики поражают своим многообразием фс рм и рисунков
цы у нашей Галактики нет, потому что звездная плотность ветвей, поэтому Хаббл, классифицируя спира/.fi по характеру
постепенно сходит на нет. их ветвей, различал группы Sa, Sb и Sc. У гахгктик класса S
имеются две спиральные ветви, берущие начало в противопо-
В центре Галактики расположено ядро, состоящее из ги-
ложных точках ядра, развивающиеся симметрично и теряю-
гантского и уплотненного скопления звезд (красных гигантов
щиеся в противоположных областях периферии. По мере пе-
и короткопериодических цефеид), диаметром 1000—2000 пк.
рехода к более поздним спиралям ядро системы уменьшается
Ядро практически невозможно наблюдать из-за того, что оно
за счет роста ветвей, которые все больше и больше раскручи-
почти полностью скрыто плотной завесой облаков. Оно нахо-
ваются, пока центральная область не сжимается в звездооб-
дится от нас на расстоянии 30 000 световых лет в направлении
разную точку, а все остальное составляют спиральные ветви.
созвездия Стрельца. Звезды, а особенно сверхгиганты и клас-
Известны галактики, имеющие более двух спиральных ветвей,
сические цефиды, составляют более молодое население Га-
в некоторых случаях одна спираль значительно более развита,
лактики. Они располагается дальше от центра и образуют
чем вторая. В спиральной галактике центральная система мо-
сравнительно тонкий слой или диск. Среди звезд этого диска
жет быть более или менее сжата; например, особенно заметно
находится пылевая материя и облака газа. Субкарлики и ги-
сжатие в NGC 5494.
ганты образуют вокруг ядра и диска Галактики сферическую
систему. Вышеперечисленные классы галактик имеют опреде-
ленный характер рисунка, но довольно часто (2—3%) встре-
Масса нашей Галактики приблизительно равняется 240"
чаются галактики неправильной формы. Неправильная фор-
масс Солнца, при том, что масса Солнца равна 2-1030 кг. Около
ма галактик, вероятнее всего, говорит о молодом возрасте
1/1000 ее массы заключена в межзвездном газе и пыли.
звезд или о том, что она не успела принять правильной фор-
В 1944 г. московский астроном В. В. Кукарин пришел к
мы из-за малой плотности в ней материи. Возможно и то,
заключению, что Галактика имеет спиральную структуру, при-
что галактика потеряла свою форму из-за тесного взаимо-
чем мы находимся между двумя спиральными ветвями, в мес-
действия с другой галактикой. По крайней мере, теперь мы
те, бедном звездами. Наблюдения ученого подтверждаются
знаем, что все они принадлежат к галактикам типа Магелла-
тем, что в некоторых местах на небе невооруженным глазом
новых облаков. Существует деление неправильных галак-
можно различить тесные группы звезд, связанные взаимным
тик на два типа. Тип I имеет крайне неровны г края, низкую
тяготением, или звездные скопления.
поверхность и яркость. Тип II также имеет неровные края,
Существует два вида звездных скоплений: рассеянные и
но при этом обнаруживаются абсолютно эллиптические очер-
шаровые. Рассеянные скопления состоят обычно из десятков
тания, он характеризуется сравнительно высокой поверх-
или сотен звезд главной последовательности и сверхгигантов
Строение и эволюция Вселенной 233

ностью, яркостью и сложностью неправильной структуры вестны галактики, удаляющиеся от нас со скоростью 0,46 ско-
(NGC 5204). рости света, а сверхзвезды и квазары — 0,85 скорости света.
Невооруженным глазом можно наблюдать всего лишь Причину расширения и движения можно объяснить тем, что
3 галактики: Большое Магелланово облако (БМО), Малое на галактики постоянно действует какая-то сила. Предполо-
Магелланово облако (ММО) и туманность Андромеды. Если жительно, в прошлом во Вселенной произошел взрыв из-за
наблюдать Магеллановы облака сбоку, можно отметить, что образования сверхплотного состояния материи. Взрыв послу-
они очень уплощенные. Но когда они видны с полюса или жил началом расширения Вселенной.
почти с полюса (1С 1613), наблюдается очень слабая концент- Существует несколько теорий эволюции Вселенной. Те-
рация или же она вообще отсутствует. Получается, что если ория пульсирующей Вселенной утверждает, что наш мир про-
бы эти системы имели другую форму, такая концентрация на- изошел в результате гигантского взрыва. Но расширение Все-
блюдалась бы, поэтому эти галактики представляют собой ленной не будет продолжаться вечно, так как его остановит
плоские системы. гравитация. Пока же наша Вселенная расширяется в течение
18 млрд лет со времени взрыва. В будущем расширение пол-
Как выяснил в 1914 г. американский астроном Слайфер,
ностью замедлится и произойдет остановка, а затем она начнет
галактики вращаются. Как показали теоретические исследо-
сжиматься до тех пор, пока вещество вновь не сожмется и не
вания, вращающаяся звездная система по истечении некото-
произойдет новый взрыв.
рого срока принимает форму шара, это подтверждается при-
мером шаровых скоплений, которые имеют шарообразную Теория стационарного взрыва предполагает, что Вселен-
форму и вращаются. Известно также, что если ззездная систе- ная бесконечна. Она постоянно пребывает в одном и том же
ма сплюснута, то она тоже вращается. Следовательно, должны состоянии, так как все время идет образование нового водо-
вращаться и эллиптитеские галактики, за исключением тех, ворота, чтобы возместить вещество удаляющихся галактик.
которые шарообразны и не имеют сжатия. Вращение происхо- Но тогда есть опасения, что если Вселенная, начало которой
дит вокруг оси, которая перпендикулярна главной плоскости положил взрыв, будет расширяться до бесконечности, то она
симметрии. Галактика сжата вдоль оси своего вращения. постепенно охладится и совсем угаснет.
Галактики кроме своих форм отличаются друг от друга и Так как Метагалактика является частью видимой Все-
степенью светимости. Наиболее яркие из них называют радио- ленной, то, соответственно, она тоже перенесла колоссаль-
галактиками. Галактика Лебедь 1 является этому ярким при- ный взрыв. С помощью сложнейшего оборудования уче-
мером. Лебедь I — слабая двойная галактика с очень плотно ные сделали расчеты и выяснили, что до расширения Мета-
расположенными друг к другу компонентами, являющимися галактики вещество состояло из элементарных частиц (нук-
мощнейшим дискретным источником, она испускает большой • лонов) и их античастиц. По мере расширения изменился
поток радиоизлучения. (наряду с температурой и плотностью) состав вещества, в
котором образовались электромагнитные кванты с высо-
Несколько ярких галактик, входящих в каталог NGC,
кой долей излучения.
также относятся к разряду радиогалактик, так как их радиоиз-
лучение настолько же сильное, но оно значительно уступает Ученые пришли к выводу, что расстояние между нашей
по энергии световому. Многие из этих галактик являются и другими галактиками непрерывно увеличивается, то есть
двойными. галактики не разлетаются во все стороны от нашей, а происхо-
дит взаимное удаление всех галактик. Следовательно, Мета-
В 1963 г. английские и австралийские астрономы, ис-
галактика не стационарна, значит, она меняется, а отсюда вы-
пользуя интерференционный метод, определили с большой
вод: она эволюционирует. Расширение Метагалактики прояв-
точностью положение большого числа дискретных источни-
ляется только на уровне скоплений и сверхскоплений галак-
ков радиоизлучения и определили некоторые угловые разме-
тик. Интересно то, что Метагалактика не имеет центра, от ко-
ры радиоисточников. Так, диаметры большинства из них со-
торого удаляются галактики.
ставляли минуты или десятки секунд дуги, но у некоторых —
меньше секунды дуги. Заметим, что их поток радиоизлучения Использование суперсовременной сложнейшей техники
не уступал дискретным источникам, превышающим первых позволяет астрономам продвигаться вглубь Вселенной, изу-
по площади излучения в десятки тысяч раз. Источники ра- чать ее по крохам и складывать, как мозаику, в общую карти-
диоизлучения назвали квазарами, хотя сам источник энергии ну. Наверное, нужно обратиться к древним мыслителям, кото-
до сих пор не ясен. Масса квазаров разнообразна, может дос- рые не обладали совершенной техникой, но при этом верно
тигать миллиона солнечных масс. представляли Вселенную бесконечной, даже если заоблачные
дали для них были «апартаментами» божественными, недо-
Теоретическое моделирование Вселенной играет важную
ступными простым смертным. Так, древнегреческий философ
роль в выяснении ее прошлого и будущего. Так, А. А. Фрид-
Анаксимандр (VI в. до н. э.) ввел представление о некой еди-
ман предположил, что довольно большая часть Вселенной не
ной беспредельности. А в учении Левкиппа и Демокрита (V—
находится в состоянии равновесия, ее материя либо расширя-
IV вв. до н. э.) присутствует гениальная догадка: Вселенная
ется, либо сжимается. В начале XX в. в спектрах далеких га-
состоит из бескачествешшх атомов и пустоты. Значительно
лактик было обнаружено красное смещение. Хаббл объяснил
позже, в XVII веке, Рене Декарт создал теорию об эволюцион-
это явление разбеганием звездных систем. Явление красного
ной вихревой модели Вселенной на основе гелиоцентризма. В
смещения наблюдается в спектрах почти всех галактик, кроме
своей модели он рассматривал образование небесных тел ка;\
нескольких ближайших к нашей. И чем дальше от нас галакти-
результат вихревых движений, происходивших в самом нача-
ка, тем больше сдвиг линий в ее спектре, то есть все звездные
ле в однородной мировой материи. Солнечная система, по
системы удаляются от нас с огромными скоростями, более
Декарту, являла собой один из таких вихрей мировой мате-
далекие галактики двигаются с большими скоростями. А пос-
рии. Немецкий ученый и философ Кант (1724—1804) создал
ле того, как эффект красного смещения был обнаружен и в
первую универсальную концепцию эволюционирующей Все-
радиодиаиазоне, то не осталось никаких сомнений в том, что
ленной. Он обосновал возможности и значительную вероят-
наблюдаемая Вселенная расширяется. В настоящее время из-
234 Астрономия

ность возникновения такой Вселенной исключительно под вскоре нашли удивительно точное подтверждение в непос-
действием механических сил притяжения и отталкивания и редственных наблюдениях движений далеких галактик в эф-
пытался выяснить дальнейшую судьбу этой Вселенной. Эйн- фекте красного смещения в их спектрах. Этим ученый дока-
штейн, в свою очередь, совершил радикальную научную рево- зал, что вещество во Вселенной не может находиться в покое,
люцию, введя свою теорию относительности. Выдающийся чем теоретически способствовал возникнове! ню в будущем
советский математик и физик-теоретик А. Фридман (1888— теории эволюции Вселенной.
1925 гг.) в начале XX в. раскритиковал выводы Эйнштейна о Пока, конечно, ни одна из этих теорией но доказана, но
том, что Вселенная конечна и имеет форму четырехмерного будем надеяться, что в будущем они найдут i uoe подтверж-
цилиндра. Взамен он привел две модели Вселенной, которые дение.




СУЩЕСТВУЮТ ЛИ ИНЫЕ ЦИВИЛИЗАЦИИ?
В XXI век мы вошли, вооружившись гигантскими науч- дении НЛО и других аномальных явлений, в частности, так
ными открытиями и технологическими достижениями XX века. хорошо всем известного Тунгусского метеора га. В XX веке
Мы можем обратиться к исторической справке, если нас что- ученых заинтересовала тунгусская проблема, которую они
то интересует, можем позволить себе участвовать в развитии постарались изучить, но так как дело происходило в 60-е
новейших научных течений, но никто не может заглянуть в годы, в период активного построения социалистического
будущее и сказать, что ожидает человечество, опасен для пла- общества, результаты исследований были засекречены. Тун-
неты или нет технологический процесс, сколько еще будет гусская проблема так и осталась проблемой для простых
существовать наша цивилизация. обывателей. Только через пять лет после санкционирован-
ных государством исследований нашлись добровольцы, ко-
Всем известно, что разумный человек появился несколь-
торые решили самостоятельно изучить этот феномен, что-
ко десятков тысяч лет назад. Одна эпоха сменяла другую,
бы обнародовать факты.
человечество развивалось по своим законам, не связанным с
космосом, а тем более со Вселенной, ведь естественные науки, В 1965 году профессор И. С. Астапович опубликовал
частично открывшие нам наше действительное положение, за- результаты обработки многочисленных данных о полете тун-
нимаемое в космической бесконечности, возникли относительно гусского тела и пришел к выводу, что оно летело по прямой,
недавно. Одновременно с этим стремительно начала разви- соединяющей Иркутск и Вановару, точно с юга на север. Та-
ваться технология, которая позволила нам, если так можно кие выводы основывались не только на показаниях очевид-
сказать, «сверхбыстро» жить. Авиастроение, машиностроение, цев, но и на элементарных знаниях законов физики. Напри-
открытие и использование мощных и сверхмощных источни- мер, при полете физического тела в атмосфере иэзникает мощ-
ков энергии, создание интерактивных средств связи — все это ная баллистическая волна. Она рождает звуки и при пологой
заставило человечество отказаться от древнейших представ- траектории даже вызывает легкое сотрясение почвы. Кроме
лений о том, что Землю «держат три кита». Запуск спутников того, трение летящего тела о воздух приводит к образованию
и космических ракет в пределах Солнечной системы позволил электростатических зарядов, а их постепенное рассасывание в
землянам изучать космических соседей и утвердиться в мне- атмосфере наблюдатель воспринимает как потрескивание или
нии, что, по крайней мере в нашей Солнечной системе, никаких шорох. По всем полученным данным выходит, что тунгусское
других форм жизни быть не может. Человек, как персона весь- тело действительно двигалось с юга на север.
ма общительная, чувствует себя очень одиноко на небольшой
В этом же 1965 году вдруг выяснилось, что к месту ката-
планете, которая неизвестно сколько еще будет проходить по
строфы загадочное тело прилетело точно с вестока! Об этом
своей орбите. Ему, крохотной частице нашей Галактики, оди-
говорили многочисленные очевидцы, опрошенные сразу же
ноко, страшно и интересно. Страшно — понятно почему, а вот
после падения загадочного объекта, проживающие в районах
интерес заключается в, скажем так, «коллективизме вселенс-
к востоку от селения Вановары — ближайшего населенного
кого мышления». Очень уж хочется найти нечто живое, ра-
пункта к эпицентру взрыва. К такому же выводу привел мате-
зумное, чтобы обменяться знаниями, наблюдениями и т. п. Ведь
матический анализ вывала леса вокруг зпицрцтра. По пова-
человеку свойственно чувство коллективизма, почему же тогда
ленному лесу и растениям четко проявилась ось симметрии —
во Вселенной не могут существовать его соседи, собеседники,
проекции тунгусского тела на земную поверхность. Таким
соратники? Поэтому современный человек и задает вопрос:
образом, ученые стали в тупик:, как могло тунгусское тело
есть ли жизнь в других солнечных системах и галактиках?
иметь две. разные траектории — южную и восточную, то есть,
проще говоря, какие законы физики могли погволить ему во
Можно ли поверить в существование иных цивилиза-
время полета так резко повернуть?
ций? Если нет, то как тогда объяснить, откуда взялись «летаю-
щие тарелки», непонятные следы, оставленные на сочных тра- Для объяснения причин взрыва следовало определить
вах Земли, по-видимому, инопланетными космическими ко- наклон траектории тунгусского тела к плоскости горизонта.
раблями, необъяснимые исчезновения людей и возвращение Чтобы получить хоть какие-то исходные данные, ученые на-
их с измененным сознанием, все эти так хорошо известные нам шли неординарное решение. Многие очевидцы, находившие-
«следы инопланетных цивилизаций»? На эти вопросы можно ся с восточной стороны от эпицентра, видели пылевой след от
отвечать по-разному. Уфологи до сих пор спорят о происхож- тунгусского тела и слышали звуки, сопровождавшие его по-
Существуют ли иные цивилизации? 235

лет в атмосфере. Но дело в том, что пылевой след и звуки Перебирая разные варианты ответов, ученые пришли к
становятся видимыми и слышимыми лишь тогда, когда тело выводу, что этот взрыв по различным признакам имеет много
снижается до 50 км, выше такие эффекты не проявляются и общего с термоядерным. Но кое-что все же его и отличало,
никак не воспринимаются. Если исходить из этого, то, зная например: как объяснить резко усилившийся мощный при-
расстояние от очевидца до эпицентра, можно легко вычислить рост растительности в районе эпицентра взрыва или свечение
неба после катастрофы, хотя на полигонах и в других местах,
наклон траектории. По полученным данным оказалось, что
где проводились высотные ядерные взрывы, ничего похоже-
десять градусов являются тем верхним пределом, за который
го не наблюдалось..,
заведомо не выходил этот наклон. Если сравнивать результа-
ты полета «восточного» тела с «южным», можно увидеть, что Можно предположить, что взорвавшимся тунгусским те-
они схожи. лом на самом деле был потерпевший аварию НЛО. Насколько
Из всего вышесказанного следует, что тунгусское тело разумно такое заявление? Ведь НЛО большей частью приня-
то считать мифом, галлюцинацией, чем угодно, но не реально
обладало высокой механической прочностью, а следователь-
существующим космическим объектом. Тогда как объяснить
но, и значительной плотностью. Признаемся, что не всякое
тот факт, что еще в Древнем Риме наблюдались появления
тело способно пролететь в нижних слоях атмосферы многие
НЛО? Чтобы не быть голословными, можно привести выдер-
сотни километров со скоростью, во много раз превышающей
жки из сведений о 59 древнеримских «знамениях», которые в
скорость пули (начальная скорость при влете в атмосферу не
1552 году н. э. собрал и представил Ликосфенес.
могла быть меньше 11 км/с), и при этом не рассыпаться задол-
го до соприкосновения с землей. Можно сказать, что на до- 222 год до н. э. «Когда Гней Домицнй и Гай Фанний были
вольно длительном участке полета сопротивление атмосферы консулами, в небе появилось сразу три Луны».
при этом составляло дясятки и даже сотни килограммов на 218 год до н. э. «В области Амитерно много раз появля-
лись неизвестные люди в белых одеяниях. В Праэнесте —
квадратный сантиметр. Для сравнения можно привести такой
пылающие лампы с небес. В Арии — щит в небе. В небе были
пример, помня, что речь идет о статистически «спокойных» на-
видны призрачные корабли».
грузках: пемза выдерживает предельную статистическую на-
грузку в 20 кг/см2, кирпич — 60 кг/см2. Если при динамических 214 год до н. э. «В Адрии в небе появился алтарь и нечто,
нагрузках сопротивляемость разрушению падает в два — три напоминающее фигуру человека около него». Подобное яв-
ление описано и в библейском писании, где говорится о том,
раза, то значит, что тунгусское тело было гораздо прочнее и
как некий пророк видел в небе второе солнце.
плотнее, простите за сравнение, кирпича. Можно представить
себе минимальную плотность тунгусского тела, считая, что в Если и эти исторические факты неубедительны, то, ис-
конце полета, непосредственно перед взрывом, оно имело ско- ключая падение тунгусского тела, как объяснить перемещение
по поверхности Луны тени, которую с помощью мощного те-
рость около 2 км/с. При меньшей же скорости тело, стреми-
лескопа зафиксировал студент японского университета? Ско-
тельно ворвавшееся в атмосферу, не светится, чего не ска-
рость этого объекта была равна приблизительно 200 км/с, а
жешь о тунгусском теле. По расчетам видно, что в тот момент
диаметр его составлял 20 км. Как объяснить то, что русский
давление составляло 78 кг/см, а значит, плотность тела была

<<

стр. 15
(всего 40)

СОДЕРЖАНИЕ

>>