Нил Тайсон - Астрофизика начинающим: как понять Вселенную

Теперь мы немного поговорим о странном.

Представьте, что сотню миллионов слонов удалось запихать в тюбик губной помады.

Чтобы добиться такой плотности, придется поработать. В атоме протоны и нейтроны тесно упакованы в центральной области, в ядре, а электроны обращаются вокруг ядра по орбитам. Между орбитами электронов и плотно упакованным центральным ядром атома – пустота. Чтобы втиснуть всех этих слонов в маленький цилиндрик из-под помады, придется сжать атомы так, чтобы пустота между электронами и ядром исчезла. В процессе этого почти все отрицательно заряженные электроны втиснутся в положительно заряженные протоны, и образуется шар из нейтронов (никак не заряженных).

Эта нейтронная звезда, пульсар по имени Вела, вращается быстрее, чем лопасти вертолетного винта.

Знакомьтесь: пульсар, еще один из моих любимых космических объектов. Он образовался не из слонов, а из облаков газа, и все же имеет такую же плотность, как в нашем примере с втиснутыми в тюбик толстокожими, и у него сумасшедшая поверхностная гравитация. На поверхности пульсара гора не может быть выше, чем толщина этой страницы. Но при такой силе тяжести, чтобы вскарабкаться на эту гору, вам может понадобиться больше энергии, чем альпинисту на Земле, поднимающемуся на утес высотой в три тысячи миль.

Мы считаем, что пульсары – самые идеальные сферы во Вселенной.

Галактики собираются в скопления, и форма у этих скоплений бывает разная. Какие-то выглядят потрепанными. Другие вытянуты в тонкие нити. Есть и такие, что образуют как бы гигантские листы. А прекрасное скопление галактик Кома, с которым мы познакомились в главе о темной материи, представляет собой совершенную сферу.

Скопление Кома, кроме того, является так называемой релаксирующей системой. Только не надо, пожалуйста, представлять себе, что галактики «ловят кайф», расслабляются под медленную джазовую музыку. Эта релаксация совсем другого рода. Она означает много разных вещей, в том числе то, что вы можете рассчитать массу системы, изучая скорости и направления движения галактик, блуждающих внутри скопления. Однако для этого вам не обязательно видеть все массивные объекты. Отслеживая движения галактик, ученые могут догадаться и о том, сколько невидимой, или «темной», материи скрывается в этой системе и оказывает влияние на эти движения.

Именно потому релаксирующие системы являются прекрасными зондами для обнаружения темной материи. Позвольте мне сделать и более сильное утверждение: не будь релаксирующих систем, мы, возможно, до сих пор не догадывались бы о существовании темной материи.

А самая большая и самая идеальная из известных нам сфер – это вся наблюдаемая нами Вселенная, или та часть космоса, которую мы можем видеть в наши телескопы.

В каком бы направлении мы ни смотрели, галактики разбегаются от нас в разные стороны. И чем дальше от нас галактика, тем быстрее она движется. В любом направлении можно найти расстояние, на котором объекты удаляются от нас со скоростью света. Свет, распространяющийся от звезд, расположенных на этом расстоянии и дальше, теряет всю свою энергию прежде, чем доходит до нас. Пересекая расширяющуюся Вселенную, этот свет краснеет и тускнеет, пока совсем не исчезает из виду. А если свет от столь далеких объектов не может добраться до нас, значит, эти объекты мы больше наблюдать не можем. И поскольку такие пределы распространяются во все стороны равномерно, эта область пространства образует сферу.

Вселенная вне этого сферического «края» для нас невидима и, насколько нам известно, непознаваема. Но это не мешает нам задумываться, что может лежать там, в этом «потустороннем мире».

11 ноября 1572 года датский астроном Тихо Браге совершал вечернюю прогулку, как вдруг заметил на небе сверкающую новую звезду. Тихо Браге, которому когда-то отрубили часть носа на дуэли, не пользовался телескопами для исследования звезд, как и другие астрономы его времени. И все же Браге был достаточно опытным наблюдателем, чтобы с уверенностью сказать: этого объекта на ночном небе раньше не было.

В эту ночь Тихо Браге заметил на небе взорвавшуюся звезду – сверхновую.

Большинство сверхновых появляются в далеких галактиках, но, когда звезда взрывается в нашей Галактике Млечного Пути, она настолько ярка, что ее видно всякому и без телескопа. И конечно, о дивном небесном явлении 1572 года стало известно повсюду. Похожей сенсацией стала другая сверхновая, вспыхнувшая в 1604 году.

Знаменитый астроном Тихо Браге потерял свой нос не на какой-то обычной дуэли. Спор, который привел к ссоре, возник, по-видимому, на почве математики. Еще ученый жил в замке и держал ручного лося. Ходили слухи, что накладной нос, который ему пришлось носить большую часть жизни, был сделан из серебра или золота. Но несколько лет назад ученые выкопали останки знаменитого звездочета и обнаружили на костях черепа следы латуни. Говорят еще – и это тоже неподтвержденные слухи, – что Тихо, возможно, был убит. Уверяю вас, друзья, жизнь современных астрофизиков совсем не так богата приключениями.

К сожалению, это были последние события такого рода в нашей Галактике – с тех пор больше ничего подобного пока не случилось.

Сегодня мы изучаем взрывающиеся звезды в далеких уголках Вселенной при помощи мощных телескопов. Каждый бит информации, которую телескопы приносят астрофизикам, приходит на Землю с лучом света. Но сверхновые не только излучают видимый свет, воспринимаемый человеческим глазом. Часть света, который они испускают, для наших глаз невидима.

Наши современные телескопы могут улавливать все виды света. Без этого астрофизики никогда бы не узнали о некоторых ошеломляющих чудесах Вселенной.

До 1800 года слово «свет», кроме того что оно означало высшее общество, относилось только к видимому свету. Но в начале того года английский астроном Уильям Гершель, уже хорошо известный тем, что в 1781-м он открыл планету Уран [11] Хватит хихикать. Так и было. , стал изучать отношения между солнечным светом, цветом и теплом. Гершель начал с того, что поместил на пути солнечного светового пучка призму, стеклянный прибор, который разлагает белый свет на разные цвета. Ничего нового он не увидел. Сэр Исаак Ньютон сделал это еще в 1600-х и в итоге увидел знакомые всем семь цветов радуги: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый.