Физика времени - Чернин Артур Давидович (читать книги полные txt) 📗
Потребовались еще многие десятилетия тщательных наблюдений и глубоких раздумий, прежде чем перед астрономами раскрылось во всей полноте строение Галактики. Так стали называть звездную систему, которую мы видим — изнутри ее — как полосу Млечного Пути. Слово галактика образовано из греческого галактос, что значит млечный.
Оказалось, что Галактика имеет довольно правильное строение и форму, несмотря на видимую беспорядочность, с которой, как кажется, рассеяны звезды Млечного Пути.
Галактика складывается из диска, гало и короны — трех ее составных частей. Как видно из нашего схематического рисунка, диск похож на две сложенные краями тарелки. Он образован звездами, которые внутри этого объема движутся по(почти) круговым орбитам вокруг центра Галактики.
Диаметр диска составляет приблизительно сто тысяч световых лет. Это означает, что свету потребуется сто тысяч лет, чтобы пересечь диск из конца в конец по диаметру. Число звезд в диске — приблизительно сто миллиардов.
В гало содержится сравнимое с этим число звезд (слово гало по-гречески значит круглый). Они заполняют слегка сплюснутый сферический объем. Звезды гало движутся не по круговым, а по сильно вытянутым орбитам. Плоскости этих орбит проходят через центр Галактики; по разным направлениям они распределены более или менее равномерно.
Диск и окружающие его гало погружены вместе в корону Галактики. Радиусы диска и гало близки друг другу, тогда как радиус короны в 5, а может быть, и в 10 раз больше этих радиусов.
О диске и гало астрономы знают уже больше полувека. А корона была открыта совсем недавно, в последнее десятилетие. Она обнаруживает себя только создаваемым ею тяготением. Дело в том, что корона невидима — из нее не исходит никакого света. Изучать невидимую корону, очевидно, нелегко.
Из-за этого не слишком точна пока оценка ее размера и массы. Но главная загадка короны в другом — мы не знаем, из чего она состоит. Мы не знаем, содержатся ли в ней звезды, пусть даже и какие-то необычные, совсем не излучающие света. Сейчас многие предполагают, что ее масса складывается, может быть, вовсе не из звезд, а из мельчайших элементарных частиц — нейтрино *).
*) Об открытии и исследовании короны Галактики можно прочитать в книге: Чернин А. Д. Звезды и физика. — М.: Наука, 1984.— Вып. 38. — (Б-чка «Квант»).
В начале нашего века, когда границы разведанной Вселенной раздвинулись настолько, что включили в себя Галактику, многие, если не все, думали, что эта огромная звездная система и есть вся Вселенная в целом. Но в 20-е годы были построены первые крупные телескопы, и перед астрономами открылись новые неожиданные горизонты. Оказалось, что за пределами Галактики мир не кончается. Наша Галактика — лишь один «звездный островок» из несметного их множества. Миллиарды звездных систем, галактик, похожих на нашу Галактику и отличающихся от нее, рассеяны тут и там по просторам Вселенной.
Фотографии галактик, сделанные с помощью самых больших телескопов, часто удивляют нас красотой и разнообразием своих форм. Правильностью округлых форм отличаются эллиптические галактики. Замечательны спиральные галактики — настоящие вихри звездных облаков. А иные звездные системы не обнаруживают никакого правильного строения: неправильные галактики клочковаты и бесформенны.
Эти три типа галактик — спиральные, эллиптические и неправильные — получившие названия по своему виду на фотографиях, открыты американским астрономом Э. Хабблом в 20—30-е годы нашего века.
Если бы мы могли увидеть нашу Галактику издалека, то она предстала бы перед нами совсем не такой, как на схематическом рисунке, по которому, мы знакомились с ее строением. Мы не увидели бы ни диска, ни гало, ни, конечно, короны, которая и вообще невидима. С больших расстояний виднелись бы лишь самые яркие звезды Галактики. А все они, как выяс-
нилось, собраны в широкие полосы, которые яркими дугами выходят из центральной области Галактики. Ярчайшие звезды Галактики образуют ее спиральный узор. Только этот узор и был бы различим издалека. Наша Галактика на снимке, сделанном астрономом из какой-нибудь далекой галактики, выглядела бы очень похожей на Туманность Андромеды, какой мы видим ее с Земли.
Исследования последних лет показали, что крупные спиральные галактики, к их числу принадлежит и наша Галактика, а также и крупные эллиптические галактики (в которых звезд может быть еще в десятки раз больше, чем в Галактике) обладают, как и Галактика, протяженными и массивными невидимыми коронами. И это очень важно: если основная доля массы галактик приходится на короны, то, значит, и вообще чуть ли не вся масса во Вселенной, или во всяком случае подавляющая ее часть — это загадочная, невидимая, но тяготеющая «скрытая» масса.
Наша Галактика вместе с Туманностью Андромеды и тремя десятками других менее крупных галактик образуют Мест-
ную группу галактик. В свою очередь, эта группа существует не изолированно, она сама входит в крупное скопление галактик, центр которого лежит в направлении на созвездие Девы. И само это скопление галактик называют скоплением в Деве. В скоплении содержится около тысячи галактик.
Скопление в Деве служит ядром еще более крупного образования, называемого Местным сверхскоплением. Вместе с «нашим» скоплением в Деве в него входит еще несколько скоплений и групп галактик. Местное сверхскопление имеет не слишком четко очерченную форму. В целом оно выглядит довольно уплощенным. Его наибольший продольный размер достигает ста миллионов световых лет. Поперечный размер приблизительно в 5 раз меньше.
Известны и другие сверхскопления, кроме «нашего» Местного, лежащие далеко за его пределами, но довольно отчетливо различимые в современные крупные телескопы.
Итак, Земля входит в Солнечную систему, Солнечная система входит в Галактику, Галактика входит в Местную группу, Местная группа входит в скопление в Деве, скопление в Деве входит в Местное сверхскопление. Что дальше?
Несколько лет назад астрономы составили удивительную карту Вселенной. На этой карте каждая галактика представляется всего лишь точкой. На первый взгляд эти точки рассеяны на карте без всякого порядка. Если же приглядеться внимательно, то можно обнаружить группы, скопления и сверхскопления, в которые собраны многие точки-галактики. Сверхскопления выглядят на такой карте цепочками точек. Но что поразительнее всего, карта позволяет обнаружить, что некоторые такие цепочки соединяются и пересекаются, образуя какой-то сетчатый или ячеистый узор, напоминающий кружева или, может быть, пчелиные соты.
Покрывает ли такая «сеть» всю Вселенную, еще предстоит выяснить. Но несколько отдельных примеров ячеек, очерченных сверхскоплениями, удалось подробно изучить. Внутри ячеек галактик почти совсем нет, они собраны в ограничивающие ячейки «стенки». Размеры ячеек: 100 — 300 миллионов световых лет.
«Ячейка» — это еще пока не окончательное, лишь рабочее название для самого крупного образования во Вселенной. Еще более крупных по размерам систем в природе определенно нет. Это с полной надежностью показывает карта Вселенной, о которой мы говорили. Астрономия пришла, наконец, к завершению одной из самых грандиозных своих задач — вся последовательность (или, как еще говорят, иерархия) астрономических систем теперь целиком известна.
