Гайд по астрономии. Путешествие к границам безграничного космоса - Уильям Уоллер Страница 16

послужить ему в качестве «стандартной свечи» для нахождения расстояний, в то время как у гораздо более ярких звезд- сверхгигантов, так называемых цефеид, просматривалась четкая связь между светимостью и периодами пульсации. Ее впервые обнаружила Генриетта Ливитт (1868–1921), астроном из Гарвардской обсерватории, и это позволило рассчитать расстояния лишь на основе наблюдений за изменением светового потока цефеид (к которым мы вскоре вернемся). Измеряя космические глубины, Шепли выяснил, что сами скопления «копятся» в направлении созвездия Стрельца. Он верно предположил, что ядро их распределения прослеживалось до истинного центра Млечного Пути, но рассчитанное им расстояние более чем вдвое превышало то, которое мы допускаем сегодня.

После Второй мировой войны, с улучшением технологий, радиоастрономы смогли уточнить расчеты Шепли. Наблюдая за движением облаков из газообразного водорода в пределах прямой видимости, они обнаружили точку симметрии в созвездии Стрельца. С одной стороны от этой точки газовые облака приближались к нам, с другой — удалялись. Хотя оптика не позволит увидеть центр Галактики — его скрывают многочисленные газопылевые облака, — за ним легко наблюдать на радиоволнах. Пристальное изучение радиоизлучающего газа, обходящего по орбите точку симметрии, показало, что удаленность объекта от нас составляет около 28 000 световых лет. Расстояния до звезд, формирующих галактический балдж, дали аналогичные значения. В последнее время радиоастрономы склоняются к мысли, что расстояние от нас до центра Галактики (наш галактоцентрический радиус) меньше и ближе к 26 000 световых лет.

Узнав это главное расстояние с определенной степенью точности, астрономы смогли свести фрагментированный облик Млечного Пути в единую картину. Как и у других подобных галактик, у него есть балдж, диск и гало, а также бар — центральная перемычка — и множество спиральных рукавов, украшающих диск. Самые современные представления о его структуре показаны на рис. 3.11. К сожалению, мы до сих пор не можем понять, как располагается вещество в диске, — сделать это нам мешают пронизывающие его газопылевые облака. Может быть, предстоящие космические миссии сумеют разрешить этот познавательный тупик, так что следите за новостями.

На рис. 3.11 не показано расширенное гало темной материи, которое, как считается, полностью пронизывает и обволакивает Млечный Путь. Это скрытое гало призвано объяснить, почему газ во внешнем диске нашей Галактики движется с загадочно высокой орбитальной скоростью. Должно быть, что-то силой своего притяжения удерживает этот стремительный газ и не дает ему улетучиться. Природа этого «нечто» совершенно неизвестна. И еще сильнее приводит в замешательство тот факт, что доля этого невидимого вещества, как полагают, составляет более 85 % от общей массы Млечного Пути!

Местная группа галактик

Наш Млечный Путь не одинок (рис. 3.12). Его спутники, имеющие неправильную форму, — Большое и Малое Магеллановы Облака — были заметны на южном небе еще задолго до кругосветного путешествия Фернана Магеллана (1519–1522). Но огромные расстояния до этих галактик удалось рассчитать только тогда, когда появились гигантские телескопы-рефлекторы и фотографические технологии, позволившие отображать отдельные звезды в Магеллановых Облаках. На снимках Малого Магелланова Облака, которые делались на длинной выдержке на протяжении многих дней, Генриетта Ливитт в 1908 году опознала несколько цефеид — особенно ярких переменных звезд. Блеск этих сверхгигантов менялся с четкой периодичностью от нескольких дней до недель, благодаря чему удалось установить взаимосвязь между периодом пульсации каждой звезды и ее абсолютной светимостью. Сравнив их с цефеидами в Млечном Пути, Ливитт и шведский астроном Эйнар Герцшпрунг получили расстояние до Малого Магелланова Облака, которое действительно оказалось внегалактическим. Сегодня считается, что от нас до него 200 000 световых лет, а до Большого Магелланова Облака — 160 000 и эти галактики находятся на самом краю обширного гало темной материи, пронизывающей Млечный Путь.

Рис. 3.12. Вокруг Млечного Пути располагаются Магеллановы Облака — Большое и Малое — и примерно десять карликовых галактик, которые гораздо меньше. (Материалы любезно предоставлены R. Powell, An Atlas of the Universe.)

Сверхчеткие снимки, полученные с помощью мощнейших телескопов, позволили обнаружить более десяти галактик, связанных с «большим» Млечным Путем. Большинство из них — маловажные «карлики» неправильной или эллипсоидной формы. Считается, что они остались от изначального периода, когда Млечный Путь сгущался из плотного роя подобных галактик. Еще пример но десять «карликов» снуют вокруг гигантской спиральной галактики Андромеды (М31) — следующей из тех, что ближе всего к нам. Сейчас от нас до нее 2,5 млн световых лет, но ожидается, что через 3–5 млрд лет она и Млечный Путь сольются. Помимо Млечного Пути и М31, досье Местной группы дополняют еще несколько обособившихся небесных объектов. К ним относятся спиральная галактика Треугольника (М33) в одноименном созвездии — небольшая, но поразительно активная «звездная колыбель»; и IC10 — ближайшая к нам галактика со вспышкой звездообразования, где безудержно рождаются и умирают звезды, отчего по всей ее ширине протянулся филигранный узор ионизированного газа.

Сверхскопление Девы

Телескопические исследования космической бездны выявляют одну галактику за другой, и часто они располагаются в пределах широких областей, похожих на Местную группу. Иногда галактик в таких областях довольно много, и их совокупность называют «скоплением». Ближе всего к нам скопление Девы — россыпь галактик, охватившая все одноименное созвездие. Определить расстояния до них до недавнего времени было непросто. Крупнейшие наземные телескопы не могли различить цефеиды на фоне других звезд, поэтому приходилось задействовать вспомогательные индикаторы, указывающие на светимость и расстояние. В их числе были ярчайшие звездообразующие туманности и шаровые звездные скопления, заметные на фотографиях с длинной выдержкой. Начиная с 1990-х годов космический телескоп «Хаббл» делал снимки галактик и в скоплении Девы, и вне его. Превосходная резкость телескопа позволила найти в этих галактиках цефеиды, пронаблюдать периодические изменения их блеска — и астрономы смогли определить расстояния до них. Согласно недавним расчетам, центр скопления Девы находится от нас на расстоянии в 54 млн световых лет, но в самом скоплении есть и галактики, которые на целых 7 млн световых лет отклоняются от центра. Скопление Девы, содержащее более 1300 ярких галактик и неведомо сколько гораздо более тусклых «карликов», — это прекрасный пример того, что может произойти, когда галактики развиваются в непосредственной близости друг от друга. Во внешней области скопления есть несколько гигантских спиральных галактик, похожих на Млечный Путь. По мере приближения к ядру, границы которого определены очень смутно, галактики уже напоминают не спирали, окружающие диск, а скорее звездные рои, имеющие форму эллипса. Астрономы полагают, что звездные нагромождения, лишенные сколь-либо выразительных черт, возникли после столкновений галактик, которые изменили галактические орбиты звезд и — в некоторых случаях — повлекли за собой крупные слияния.

Скопление Девы — всего лишь одна из ста с лишним галактических групп