Гайд по астрономии. Путешествие к границам безграничного космоса - Уильям Уоллер Страница 14

Окрестности Солнца и Сириус

Мы уделили немало страниц «переломным моментам» в истории астрономии, благодаря которым нам удалось получить истинное представление о Солнечной системе. Чтобы выйти за ее пределы, пришлось думать над тем, как измерять расстояния до ближайших звезд. Более того, сама идея, согласно которой звезды считались далекими солнцами, а Солнце — нашей родной звездой, во многом зависела именно от определения этих расстояний. Эта задача возникла во времена Галилея, когда ученые пытались понять, что находится в центре известной Вселенной — Земля или Солнце. Если бы в центре всего сущего пребывала Земля, она оставалась бы неподвижной, а Солнце, Луна, планеты и звезды вращались бы вокруг нее — и мы, взглянув на звезды из этого фиксированного положения, не смогли бы увидеть никаких движений, совершаемых ими относительно друг друга. Но если бы Земля обращалась вокруг Солнца, то мы заметили бы, как ближайшие звезды раз в полгода меняют свое положение по отношению к более удаленным. Это смещение видимых положений звезд носит название геометрического параллакса (рис. 3.8).

Вы можете воспроизвести этот эффект, если поднесете большой палец к лицу и посмотрите на дальнюю стену одним глазом. Теперь закройте этот глаз и откройте другой, и вам покажется, что ваш палец сместился по отношению к объектам на стене. Сдвиг окажется тем больше, чем ближе к лицу вы поднесете палец, а чем дальше вы будете его отодвигать, тем заметнее будет уменьшаться угловое смещение. Так и движение Земли вокруг Солнца приводит к тому, что ближайшие звезды кажутся нам смещенными относительно более удаленных — и степень смещения уменьшается по мере того, как увеличивается расстояние до ближайшей звезды.

И Тихо Браге, и Галилей, и другие ученые эпохи Возрождения знали об эффекте параллакса и искали его, отслеживая положение ярких звезд, считавшихся ближайшими, относительно более тусклых — и, предположительно, более удаленных. Однако их попытки ни к чему не привели, как и усилия Роберта Гука, Джеймса Брэдли, Уильяма Гершеля и многих других последующих наблюдателей. Наконец, в 1838 году, успеха достиг немецкий астроном Фридрих Бессель, который использовал самый лучший телескоп-рефрактор, доступный в то время. На протяжении года он наблюдал за звездой 61 Лебедя и заметил мельчайшие угловые смещения, составившие всего 0,3″ (1/12 000°). В сочетании с базисной линией Земля — Солнце столь малый параллактический угол позволил установить, что геометрическое расстояние до 61 Лебедя составляет 3,3 парсека (10,9 светового года) и в 690 000 раз превышает расстояние от Земли до Солнца (в данном случае парсек определяется как расстояние, приводящее к параллактическому смещению в одну угловую секунду). Так он сразу и окончательно подтвердил, что Земля обращается вокруг Солнца и что даже ближайшие звезды находятся невероятно далеко. И хотя они кажутся намного тусклее, на самом деле они представляют собой далекие солнца и испускают излучение с сопоставимой светимостью.

Рис. 3.8. Наблюдения за ближайшей звездой с противоположных точек земной орбиты показывают, что видимое положение этой звезды смещается относительно более удаленных звезд. При помощи этого эффекта параллакса можно определять геометрические расстояния до ближайших звезд.

С тех пор метод геометрического параллакса позволил вычислить расстояния до многих тысяч звезд. Благодаря ему мы создали полную трехмерную карту всех звезд в радиусе 100 световых лет от Земли и Солнечной системы (рис. 3.9). Свет распространяется со скоростью 300 000 км/с, и, таким образом, за один год он преодолевает 10 трлн км. Окрестности Солнца простираются примерно в 200 раз дальше — это поистине большие владения. Подробности мы обсудим в последующих главах, но пока отметим, что большая часть этих просторов состоит из очень-очень пустого пространства. Как правило, расстояния между звездами в 50–100 миллионов раз больше самих звезд. Можно представить автострады в Западном Техасе или австралийскую глушь, но даже эти бескрайние земли бледнеют в сравнении с межзвездной пустотой, присущей окрестностям Солнца.

Рис. 3.9. Схема внутренней области окрестностей Солнца; в центре — наша звезда. Первую звезду, расстояние до которой удалось успешно измерить, 61 Лебедя, можно увидеть примерно в десяти световых годах справа от Солнца. (Материалы любезно предоставлены R. Powell, An Atlas of the Universe.)

Кроме того, космическое пространство в окрестностях Солнца, по большей части, едва освещено, поскольку местные звезды — это, в основном, тусклые «лампочки», и в плане «выходной мощности» они намного слабее нашего Солнца. Заметное исключение — Сириус, ярчайшая звезда ночного неба. Он находится в 8,7 световых годах от нас, в созвездии Большого Пса, и его светимость превышает солнечную в 22 раза. Если бы странники с далеких звезд спросили бы у вас, как найти дорогу к вашему дому в Солнечной системе, разумно было бы посоветовать им сперва достичь Сириуса, а затем поискать в окрестностях гораздо более тусклую желтую звезду. Они увидели бы две такие звезды — α Центавра А и Солнце. Затем их требовалось бы направить к желтой звезде, которую не сопровождает никакая другая, поскольку α Центавра А — это часть тройной звездной системы, в которую входят чуть более тусклая оранжевая звезда, α Центавра В, и более удаленная и намного более тусклая красная звезда — Проксима Центавра.

Пояс Гулда

За пределами окрестностей Солнца нас окружит блистающий звездный венец. Здесь можно встретить некоторые из самых ярких звезд небесной сферы. Британский астроном Джон Гершель (1792–1871) впервые обратил на это внимание, когда был в Южной Африке, отметив в 1847 году «зону крупных звезд, в которой выделяются блистающее созвездие Ориона, яркие звезды Большого Пса и почти все наиболее заметные звезды таких созвездий, как Арго [современные Корма, Паруса и Киль], Южный Крест, Центавр, Волк и Скорпион». Бенджамин Гулд (1824–1896) первым проследил это явление во всей полноте и в Северном, и в Южном полушарии и в 1874 году написал: «…создается впечатление, словно огромный круг или зона ярких звезд опоясывает небо, пересекаясь с Млечным Путем в Южном Кресте, и проявляется в любое время года».

Пояс Гулда, наклоненный к Млечному Пути примерно на 20°, пересекает газовый диск нашей Галактики в Южном полушарии вблизи Южного Креста, а в Северном — неподалеку от Лебедя. К нему можно отнести почти половину всех ярких звезд небесной сферы. В их числе — красный сверхгигант Антарес и несколько