Филип Плейт - Смерть с небес. Наука о конце света

Также и со звездами. Гершели полагали что, если они видели больше звезд в одном направлении, чем в другом, это означает, что Галактика должна быть длиннее в том направлении. Они обнаружили, что Галактика имеет форму сплющенной сигары, а Солнце находится очень близко к центру.

В 1906 г. еще один великий астрономом, Якобус Каптейн, также воспользовался этим методом, но с помощью фотографии, а не визуальных наблюдений. Он начал подсчитывать звезды и в конце концов определил, что по форме Галактика похожа на сигару, примерно 45 000 световых лет в поперечнике, а Солнце находится очень близко к центру.

Идея Каптейна была блестящей, но, к сожалению, не подтверждается. Оба раза полученные данные по количеству звезд и положению Солнца были совершенно неверными. Почему?

Они не знали про пыль. В воздухе городов есть загрязнения, а в галактиках есть пыль.

Это не та пыль, которая скапливается комками у вас под диваном или делает экран телевизора мутным. Галактическая пыль состоит из сложных молекул, содержащих углерод. Эта пыль создается звездами и уносится с них в космос звездным ветром [100] Есть и другие источники пыли, в том числе сверхновые, но основным источником являются красные гиганты, приближающиеся к концу своей жизни. . Когда пыли достаточно много, она становится непрозрачной и задерживает свет звезд.

Это внесло путаницу в метод подсчета количества звезд. Теперь представьте, что вы находитесь не в поле, полном светлячков, а в большой задымленной комнате. Дым настолько густой, что вы можете видеть лишь на метр вокруг себя (представьте себе бар). Так как видимость столь ограничена, вы понятия не имеете ни о форме, ни о размерах помещения. Возможно, вы в квадратной комнате, а ее стены находятся сразу за стеной дыма, или, может быть, вы на футбольном стадионе. Так как ваше поле зрения ограничено, это невозможно определить.

Спустя много лет после работы Каптейна было обнаружено, что Галактика гораздо больше, чем он думал. Это удалось определить, используя наблюдения в инфракрасном диапазоне и радиодиапазоне, поскольку эти виды излучения способны проникать сквозь пыль, задерживающую видимый свет. Работы по определению точного положения газовых облаков, звезд и пыли дали истинную картину Галактики Млечный Путь, и это, безусловно, великолепное место.

Знакомство с новым городом неплохо начать с обзорной экскурсии. Так что давайте пройдемся по Галактике, начиная с нынешнего положения Солнца и двигаясь дальше, осматривая достопримечательности. Помните, иногда даже в хорошо освещенной округе могут обитать опасные типы, поэтому не обманывайтесь красотой и кажущейся безмятежностью окрестностей.

Самый очевидный признак Млечного Пути — его сплющенный диск, состоящий из звезд, газа и пыли, обращающихся вокруг центра самой Галактики (как планеты обращаются вокруг Солнца). Диаметр диска — 100 000 световых лет, а толщина примерно 1000 световых лет [101] Как и атмосфера Земли, галактический диск постепенно редеет кверху (и книзу) от плоскости, поэтому его реальную плотность сложно определить. Результаты также зависят от того, как вы измеряете; яркие, массивные звезды, как правило, придерживаются плоскости галактики, а звезды с меньшей массой могут находиться на большом отдалении. Поэтому в зависимости от того, какие звезды вы используете для определения плотности, результаты будут разными. . Он не разлетается благодаря собственным силам тяготения. У диска Галактики есть грандиозные, округлые спиральные ветви, как у детской вертушки на палочке. Спиральные галактики достаточно распространены во Вселенной. Некоторые — маленькие и довольно тусклые, другие — величественные и огромные, с четко оформленными ветвями. Млечный Путь относится ко вторым. В действительности, Млечный Путь — одна из самых больших известных галактик.

Спиральные ветви представляют интерес. Так как чем ближе звезды к центру Галактики, тем быстрее они движутся (так же, как планеты в Солнечной системе), вы, возможно, предположите, что со временем спиральные ветви смотаются, как пряжа наматывается на веретено. Но нет. Они не постоянные, неизменные элементы, как, например, ветки дерева. Напротив, астрономы считают, что они больше похожи на небесные дорожные пробки. На городской магистрали дорожная пробка — также не статичная структура: автомобили въезжают и выезжают из пробки, но пробка остается на месте. Также и звезды, обращаясь вокруг центра Галактики, заходят в спиральные ветви и выходят из них, но сами ветви остаются на месте благодаря причудливым гравитационным особенностям диска.

Газовые облака обращаются вокруг центра Галактики так же, как и звезды. Когда газовое облако заходит в спиральную ветвь, оно попадает в ту гравитационную дорожную пробку и замедляет движение. Если вслед за ним в ветвь зайдет еще одно облако, оно столкнется с первым. При таком незначительном ДТП оба облака сжимаются, а когда облака сжимаются, в них образуются звезды. Звезды, родившиеся таким образом, имеют самые разные массы, от очень малых до очень больших. Звезды с самой большой массой яркие и освещают ветви Галактики. Однако эти звезды имеют наименьшую продолжительность жизни (см. главу 3 «Сверхновые») и умирают, не успевая выйти из спиральных ветвей. Так как яркие звезды остаются в ветвях, ветви кажутся яркими. Более того, по сравнению с количеством тусклых звезд с низкой массой, массивных, ярких звезд очень мало, поэтому общее количество звезд внутри спиральных ветвей не сильно отличается от количества звезд между ветвями. Просто между ветвями очень мало ярких звезд или их нет совсем. Именно поэтому ветви более заметны.

Итак, они хорошо освещены, красивы, полны жизни и движения. И, как и в оживленном районе города, там также есть свои опасности.

Прежде всего основную опасность представляет сама толпа. Но не из-за столкновений: вероятность столкновения двух звезд в Галактике невероятно мала. Если предположить, что звезды распределены по диску равномерно (справедливое предположение), шансы на то, что Солнце подойдет достаточно близко к другой звезде, так, чтобы почувствовать взаимное притяжение, по сути, равны нулю! Среднее расстояние между звездами в диске Млечного Пути огромно: несколько триллионов километров, а сами звезды меньше 2 млн км в поперечнике. Представьте двух мух в пустой кубической коробке со стороной в 8 км — каковы шансы на то, что они подлетят друг к другу хотя бы на несколько метров, уж не говоря о том, чтобы сблизиться настолько, чтобы столкнуться? Для звезд справедливы такие же соотношения. В человеческих масштабах Млечный Путь — невероятно пустое место.