Маркус Чаун - Твиты о вселенной Страница 22

LMC: около 10 % массы Млечного Пути и расстояние примерно 170 000 световых лет. SMC: около 200 000 световых лет от нас, и приблизительно 5 % массы Млечного Пути.

В 1987 в LMC возникла первая видимая невооруженным глазом сверхновая после «сверхновой Кеплера» в 1604. В течение примерно месяца SN1987A испускала свет в 100 млн Солнц.

LMC и SMC — самые крупные и яркие из галактик-спутников, которые порхают около Млечного Пути, как мотыльки вокруг свечи.

Большинство галактик очень тусклые: они содержат небольшое число звезд. Самая крупная имеет около 1000 световых лет в поперечнике, что составляет менее 1 % от диаметра Млечного Пути; наименьшая — около 150 световых лет.

Другие галактики также имеют галактики-спутники. Например, известно, что у гигантского соседа Млечного Пути, Андромеды, по крайней мере, пятнадцать.

Галактики-спутники Млечного Пути представляют собой серьезную головоломку, потому что их должно быть примерно в 100 раз больше, чем астрономы наблюдают.

Теория происхождения галактик говорит о сгустках темной материи (гало), в которых размещена нормальная материя. Основные характеристики: гало темной материи может иметь любые размеры.

Большое гало, как некий «зародыш» Млечного Пути, может содержать до 1000 мини-гало — источников малых галактик-спутников.

Итак, где же все эти галактики-спутники Млечного Пути? Сторонники темной материи говорят, что они существуют, но мы не видим их, они слишком слабые.

Возможно, «проблема недостающих галактик-спутников» говорит нам: что-то не так с теорией темной материи.

83. Что является главным компонентом Млечного Пути?

Млечный Путь, как все спиральные галактики, является островом из звезд и туманностей, правильно? Нет. Как у айсберга, большая часть галактики скрыта от нас.

Недостаток материи стал очевидным, когда люди изучили звезды во внешних областях Млечного Пути и обнаружили, как быстро они вращаются вокруг центра.

Далекие от центра галактики звезды движутся слишком быстро. Как дети на ускоряющейся карусели, они должны быть сброшены в межгалактическое пространство.

Астрономы объяснили аномалию, постулируя, что галактика содержит невидимую «темную» материю, дополнительная гравитация которой, захватывая, удерживает звезды.

Заключение: плоская спираль Млечного Пути встроена в обширное сферическое гало темной материи, масса которой, возможно, в 10 раз больше массы видимой галактики.

Но что такое темная материя? Ваше предположение так же хорошо, как любое другое. Действующая излюбленная версия — существование не открытых до настоящего времени субатомных частиц.

Если Млечный Путь — в основном темная материя, значит, она неизбежно сейчас окружает нас. Многие экспериментаторы ее ищут. Тому, кто ее найдет, будет присуждена Нобелевская премия.

Также существуют доказательства, что Вселенная содержит темную материю за пределами Млечного Пути. Она перевешивает видимую материю, из которой мы сделаны, в 6 или 7 раз.

Но темная материя — не самое смелое предложение, объясняющее, почему наиболее удаленные звезды в Млечном Пути вращаются слишком быстро. Есть другая идея: MOND.

MOND (модифицированная ньютоновская динамика), которую предложил Мордехай Милгром в 1983, может объяснить ускоренное движение звезд во всех спиральных галактиках.

Идея: звезды держит не дополнительная гравитация темной материи, а более сильная гравитация у границ галактик, чем предсказанная Ньютоном.

MOND признана довольно значительным меньшинством астрономов. Но никто не уверен в «глубине» физики, лежащей в ее основе. Скептицизм большинства физиков хорошо известен.

Версия темной материи будет подтверждена, если частица-кандидат будет обнаружена в Большом адронном коллайдере, «ускорителе атомов[20]» близ Женевы.

84. Что скрыто в сердце Млечного Пути?

В сердце Млечного Пути звезды упакованы в сотни раз ближе друг к другу, чем в окрестности Солнца.

На планете, вращающейся вокруг звезды, находящейся в галактическом центре, в ночном небе были бы видны сотни тысяч звезд.

Центр галактики — место чрезвычайной активности. Большие цунами межзвездного газа сталкиваются друг с другом, управляемые вспышками сверхновых.

В темном сердце Млечного Пути на расстоянии 27 000 световых лет от Солнца под завесой межзвездной пыли спрятана звезда Стрелец A* (Sagittarius А*)[21].

Стрелец А* является черной дырой с массой в 4,3 млн масс Солнца. Эта «черная вдова», как чудовище, пожирает газ и оторванные друг от друга звезды.

«Горизонт событий» Стрельца А* — точка невозврата для поглощаемой материи — составляет приблизительно 15 млн км в поперечнике (1/10 расстояния от Земли до Солнца).

Никто не знает происхождения Стрельца А*. Но «супермассивные» черные дыры — приблизительно в 1000 раз большие, — вероятно, скрываются в сердце большинства галактик.

Черные дыры Вселенной или слишком малы (звездообразные) или, если они супермассивны, настолько далеки от нас, что увеличение современных телескопов не позволяет сделать их видимыми.

Стрелец А*, который имеет средние размеры и расположен относительно близко, является единственной черной дырой, изображение которой мы имеем реальный шанс обработать.

Радиоинтерферометрия со сверхдлинной базой (VLBI) использует радиоантенны, чтобы моделировать телескоп размером с Землю, который позволит увеличить Стрельца А*.

Для VLBI лишь простой коэффициент 2–3 отдаляет нас от «видения» горизонта событий Стрельца А*. Необходимо совершить прорыв в ближайшие несколько лет и подтвердить существование черной дыры.

85. Кто наши ближайшие галактические соседи?

Млечный Путь это один из крупнейших членов мини-скопления из приблизительно 30 галактик, известных астрономам как Местная Группа Галактик (Local Group).

Единственная другая сопоставимая с ним по размеру галактика в Местной Группе — галактика Андромеды, гигантская спираль, подобная Млечному Пути.

Большие спирали, такие как Млечный Путь/Андромеда, являются исключением в Местной Группе Галактик. Большинство других — карликовые галактики. В самой большой из них в 10 раз меньше звезд.

Андромеда — самый отдаленный объект, видимый невооруженным глазом. Она видна в небе как удлиненное пятно, приблизительно равное 6 размерам Луны.

Мы видим Андромеду, находящуюся в 2,5 млн световых лет, такой же, какой она была, когда предки человеческой расы — люди-обезьяны — карабкались на африканское плато.

В настоящее время Андромеда приближается к Млечному Пути. Через 2,3 млрд лет она пролетит мимо, и ее гравитация повлияет на звезды в нашей галактике.

Но, как маятник, пролетевший свою низшую точку, Андромеда качнется обратно. Через 5 млрд лет она врежется в Млечный Путь.

Результатом столкновения будет гигантская эллиптическая галактика, получившая название Милкомеда (Milkomeda). Солнце будет отброшено на расстояние от 27 000 до 52 000 световых лет от центра.

Ближайшее крупное скопление галактик — скопление Девы, находящееся примерно в 50 млн световых лет, содержит около 1300 галактик.

Фактически Местная Группа является удаленным членом скопления Девы. Она вращается на тихой окраине того, что астрономы называют «Местное сверхскопление»[22].

Галактики

86. Что такое галактики?

Галактики — большие острова звезд, дрейфующие в океане космического пространства. Это строительные блоки Вселенной, которых около 100 млрд.

Галактики разлетаются друг от друга как части космической шрапнели после колоссального взрыва — Большого взрыва.

Если бы Вселенная была сжата в сферу, около 1 км в поперечнике, каждая из 100 миллиардов галактик имела бы примерно размер таблетки аспирина.

Некоторые галактики являются постоянными, некоторые кажутся аморфными неровными звездными пятнами. Два наиболее распространенных типа — спиральные (как наш Млечный Путь) и эллиптические галактики.

Галактики содержат от нескольких миллионов звезд — в случае карликовой галактики, до нескольких триллионов — для гигантской эллиптической галактики.