Коллектив авторов - 100 великих научных открытий

Позже, однако, было доказано, что, хоть этот принцип и правильный, ускорение составляет всего 70 км/с — данное число получило статус постоянной Хаббла. При вычислениях ученый забыл, что на смещение спектра галактик влияют как общее расширение Вселенной, вынуждающее звездно-планетарные системы разбегаться одна от другой, так и внутренние гравитационные силы (и, соответственно, собственное движение). Поэтому галактики могут не только отдаляться, но и сближаться.

Таким образом, эффект, открытый Кристианом Доплером, оказался очень полезным для анализа химического состава небесных светил, определения их местоположения и колебаний под воздействием окружающих планет, что позволило находить новые планеты, а в широком смысле ― приблизило людей к оценке масштабов космоса.

Издревле, любуясь ночным небом, люди пытались понять: что это за темные клочья разбросаны вдоль всей нашей галактики (часть диска которой отлично видно ясной ночью, стоит только выйти из зоны с высокими домами и яркими фонарями)? Незадолго до смерти английский ученый и философФрэнсис Бэкон (1561–1626) высказал догадку, что пространство между звездами состоит из тех самых элементов, которые присутствуют в светилах, и так же движется вокруг Земли. Позже еще один известный англичанин, Роберт Бойль, попытался доказать, будто между звездами нет ничего, кроме пустоты. А в XIX в. появилась теория невидимой субстанции, заполняющей собой все пустое космическое пространство и переносящей колебания световых волн. Речь шла о так называемом эфире, текучем и твердом одновременно, невесомом и невязком, не склонном к сжатию и рассеянию. Само собой, в реальности такое чудо существовать не могло, что впоследствии было доказано математически.

В конце ХIХ в. американский астроном Эдвард Барнард (1857–1923) впервые заснял звездное небо на фотопленку и рассмотрел на ней причудливые темные фигуры — как позже выяснилось, это были туманности. В 1904 г. природу данных образований исследовал немец Иоганнес Гартман (1865–1936) — конечно же, не без помощи эффекта Доплера. Ученый рассматривал спектр звезды Дельта Ориона, на самом деле представляющей собой пять взаимосвязанных звезд, три из которых вращаются одна вокруг другой. Когда светила движутся в такой связке, их спектральные линии смещаются одинаково в зависимости от того, приближается или удаляется звезда. Но в спектре Дельты Ориона одна темная полоска упорно оставалась на месте, и Гартман предположил, что она принадлежит кальцию, который поглощает излучение на том уровне, где длина волны достигает 393,4 нм. Поскольку линия не двигалась, ученый заключил: кальций не принадлежит атмосфере звезды — он находится где-то между ней и Землей в форме разреженного газа. Значит, межзвездная среда не пуста, ее заполняет невидимое вещество.

В 1913 г., после того как мир узнал о существовании космических лучей, наполненных энергией атомных ядер, электронов и ионов, норвежский академик Кристиан Биркеланд предположил, что звезды «слеплены» из отрицательно и положительно заряженных частиц, и эти же частицы заполняют собой все пространство между светилами.

Такие ошеломительные открытия дали повод ученым пересмотреть устройство Млечного Пути — ведь долгое время все считали, будто Земля находится в самом центре галактики. В конце XVIII в. британский астроном Уильям Гершель, который в целом имел о ней правильное представление (плоская, дискообразная и с ядром посередине), попытался измерить ее габариты методом зачерпывания. Он направлял телескоп на отдельные участки Млечного Пути и попросту считал на них звезды — в самых «густонаселенных» областях, по мнению ученого, галактика простиралась дальше всего. Длительные исследования, в ходе которых Гершель измерил весь видимый диск, показали, что последний равноудален от наблюдателя, — хотя на самом деле межзвездная среда скрыла от астронома истинную картину мира. Увы, Гершель об этом не догадывался.

В 1919 г. в межзвездном пространстве Дельты Ориона и еще одной системы, Беты Скорпиона, был обнаружен натрий, который поглощал волны длиной около 589 нм. А затем астрономы исследовали еще два светила из созвездия Ориона (Дзету и Эпсилон) и с помощью спектральных линий кальция и натрия проследили изменения интенсивности излучения в зависимости от частоты волны.

Анализ данных показал асимметричные и двойные всплески, а это означало, что газовые облака постоянно движутся между звездами с разной скоростью, улавливая то одну, то другую волну, и темные полосы в спектре накладываются. Следовательно, вещество в космосе распределяется неравномерно и не отличается спокойствием, а вакуума там нет и в помине.

Во второй половине ХХ в. анализу подверглось излучение радиодиапазона с относительно большой длиной волны — от нескольких миллиметров до нескольких километров, — и в спектре проявились темные узкие полосы, расположенные особенно близко одна к другой, словно единым фронтом. Хозяевами этих полос оказались молекулы так называемой гидроксильной группы, состоящие из атомов водорода и кислорода. Под воздействием окружающих фотонов (порций-частиц) радиоизлучения молекулы возбуждались, все составляющие их частицы приходили в движение ― и совершался скачок энергии, сопровождаемый ответным испусканием фотонов. Так возникало вынужденное мазерное излучение, которое, как выяснилось позже, несет в себе не меньше энергии, чем солнечное.

В 1980-х космические аппараты «Вояджер» засняли на кольцах Сатурна странные перпендикулярные полосы, похожие на спицы велосипедного колеса. Ученые предположили, что это космическая пыль, но не обычная, а заряженная электричеством. Поэтому ее концентрация, расположение в пространстве, движение зависят не только от сил тяготения, но и от магнитного поля планеты. Подобные образования были названы пылевой плазмой.

Так к концу ХХ в. были открыты все компоненты межзвездной среды: плазма (состоящая из ионов, электронов и других заряженных частиц), газ, пыль и пылевая плазма.

Сейчас уже всем известно, что во Вселенной существуют маленькие по космическим меркам (всего-то 10-километровые), но при этом раскаленные до миллиона градусов и очень тяжелые объекты. Имя им — нейтронные звезды. Рождается такая звездочка при взрыве старой звезды, израсходовавшей все свое ядерное топливо, и представляет собой стремительно сжимающееся ядро, которое вылетает из облака газовой оболочки со скоростью около 350 км/с. Масса таких тел почти в 1,5 раза превышает солнечную (которая, между прочим, составляет 1,9884 × 10 30 кг), а излучение охватывает все диапазоны: длинные радиоволны, короткие рентгеновские волны, а также оптические, включающие видимые, инфракрасные и ультрафиолетовые лучи. Ядра этих удивительных звезд вмещают нейтронов в 9 раз больше, чем положительных частиц — протонов. Однако в результате различных взаимопревращений в центре тела могут оседать более мелкие частицы, например гипероны или пи-мезоны, и даже, возможно, образуется материя, состоящая из одних кварков, которые в земных условиях не могут существовать самостоятельно, вне частицы-«дома». Более того, нейтронная звезда ведет себя совсем не так, как земное тело: внутри остывает быстрее, чем снаружи, легко притягивает другие объекты, поскольку окружена очень мощным магнитным полем, а ее ядро отличается сверхтекучестью (то есть способно просочиться в минимальное отверстие) и сверхпроводимостью (проводит ток без сопротивления).