№ 56Скрученные почти в бараний рог. Форма галактик
Галактики на удивление разнообразны по размерам и форме. Чтобы навести порядок в изучении космоса, астрономы разделили их на четыре основные группы.
Спиральные галактики имеют форму диска и состоят из центральной сферы и отходящих от нее рукавов, закручивающихся в спирали. Наша галактика Млечный Путь относится к этой разновидности. Спиральные галактики довольно молоды, они заполнены большим количеством межзвездного газа, в них много туманностей и звездных скоплений, состоящих из звезд в юном и зрелом возрасте.
Эллиптические галактики, как понятно из названия, имеют форму эллипсов. Состоят они в основном из старых звезд (красных гигантов, карликов разных видов) и шаровых звездных скоплений. В них нет пылевой материи, потому что она уже израсходована, и почти нет межзвездного газа. Это довольно пожилые галактики, где завершился процесс рождения новых светил. По одной из теорий, эллиптические галактики сформировались от слияния спиральных галактик небольшого размера.
Линзообразные галактики похожи на спиральные, только у них нет закрученных рукавов. Они занимают промежуточное положение: в них очень мало межзвездной материи (она уже израсходована), но все же иногда появляются новые звезды.
Неправильными называются все галактики, не попадающие в первые три группы. Они могут иметь самую разную форму, иногда в них присутствуют обрывки спиралей. Это либо молодые галактики, только начинающие свой жизненный цикл, либо старые, по какой-то причине разрушенные. К самым юным галактикам относятся карликовые галактики. Они просто переполнены веществами, из которых образуются новые звезды.
Что же таится в космосе, там, где обнаруживается материя?
№ 57Слияния и поглощения. Эволюция галактик
Когда мы смотрим на звездное небо, мы видим прошлое. Особенно это касается самых отдаленных от Земли объектов, ведь свет от них может идти до нас миллионы лет! Картинка доходит до нас с невероятно большим опозданием. Это позволяет астрономам наблюдать изменения, происходящие в космосе и делать интересные выводы.
Сразу после Большого взрыва наша Вселенная была однородной, позже образовались сгустки материи, из которых появились звезды, объединившиеся в галактики. На этом процесс не остановился, границы галактик на протяжении миллиардов лет менялись и продолжают меняться до сих пор. Крупные галактики притягивают и поглощают мелкие, иногда две гигантские галактики могут объединиться в сверхгигантскую. Бывает и такое, что большие галактики силой притяжения разбивают маленькую галактику на несколько частей.
№ 58Желток от яичницы. Центр галактики
Наша спиральная галактика Млечный Путь похожа на огромный диск, от которого отходят закручивающиеся рукава. Рукава состоят из молодых звезд, преимущественно белых и голубых, а также газовых облаков. В галактическом центре располагаются в основном более взрослые — красные и оранжевые — звезды.
Если не считать рукава, то наша галактика по форме напоминает две яичницы-глазуньи из одного яйца, наложенные друг на друга желтками наружу. В центре диска разместилась выпуклость, которая называется балдж. Это довольно плотное скопление звезд, массой приблизительно в 10 миллиардов масс Солнца. Внутри балджа, в самой его середине, находится сверхмассивная черная дыра, окруженная горячим газовым облаком. В центре галактики обитают самые старые звезды, которые образовались давным-давно, вместе с самой галактикой.
№ 59Туманность Андромеды, Магеллановы Облака, Водоворот, Сомбреро. Галактики-знаменитости
Среди галактик есть признанные астрономами знаменитости — те, что удобны для наблюдения, хорошо изучены и имеют интересные особенности. Перечислим галактики, которые наиболее удобно наблюдать, находясь в Северном полушарии нашей планеты.
Галактика Андромеды, крупнейшая в Местной группе галактик, долгое время считалась туманностью. Ее обнаружил еще персидский астроном Ас-Суфи в Х веке, он описал ее как «маленькое облачко». Действительно, если смотреть на нее невооруженным глазом, то она видится небольшим туманным пятном. В 1885 году в этой галактике вспыхнула сверхновая, ее назвали S Андромеды.
Галактика Водоворот находится в созвездии Гончих Псов и не так близка к нам, как галактика Андромеды, но ее вполне можно разглядеть в телескоп. Это спиральная галактика, расположенная под прямым углом к земному наблюдателю, что позволяет хорошо рассмотреть ее структуру. Она стала первой спиральной галактикой, обнаруженной астрономами.
Галактика Сомбреро тоже спиральная, но видим мы ее сбоку, поэтому ее диск кажется нам полями гигантской шляпы, украшенной мелкими звездочками. Она находится в созвездии Девы, на расстоянии 30 миллионов световых лет от нас. От этой галактики исходит мощнейшее радиоизлучение, ученые полагают, что его источник — черная дыра массой в 1 миллиард солнечных масс.
Две галактики, расположенные рядом, Большое Магелланово Облако и Малое Магелланово Облако, называют спутниками Млечного Пути — это ближайшие к нам галактики. Они похожи на два газовых облака, которые вращаются в космическом пространстве парой, никогда не отдаляясь друг от друга. Эти галактики связаны гравитацией и представляют собой двойную систему.
Меня ужасает вечное безмолвие этих пространств.
№ 60Звезды и пустота. Войды
Когда мы смотрим на ночное небо, Вселенная представляется нам довольно плотно населенной: звезды, созвездия, галактики прямо-таки наползают друг на друга. На самом деле все обстоит несколько иначе, между всеми космическими объектами очень много пустоты, иногда просто необозримые пространства.
Галактические нити и великие стены — самые крупные космические структуры. Они образованы из множества галактик, их размеры поражают воображение. Но еще более поразительные образования находятся между ними — это войды, или галактические пустоты. По приблизительным подсчетам, они занимают половину пространства Вселенной. Но все же войд — это не вакуум, в пустоте содержится темная материя и протогалактические облака (вещество, из которого могут быть созданы галактики). Войды могут простираться на невообразимо огромные расстояния, до 3,5 миллиарда световых лет.
№ 61Откуда взялась эта напасть? Происхождение черных дыр
Откуда берутся черные дыры? На этот счет у астрофизиков есть несколько теорий. Самая популярная: черная дыра появляется на месте массивной звезды, в которой закончился весь водород — топливо для термоядерных реакций. Под действием силы гравитации звезда начинает стремительно сжиматься. После этого она может взорваться как сверхновая. Но если масса звезды велика (как минимум в три раза больше массы Солнца), то процесс сжатия продолжается. Звезда как будто обрушивается внутрь самой себя, а на ее месте появляется черная дыра. То, что было мощным источником энергии, превращается в еще более мощного ее поглотителя.
Сверхмассивные черные дыры образуются из больших газовых облаков, которые входят в состояние коллапса, подобно сверхновой звезде. Ученые предполагают, что существуют еще и первичные черные дыры, которые сформировались на заре существования Вселенной.
№ 62Вырваться из цепких лап гравитации. Скорость убегания
Черная дыра может засасывать в себя все что угодно: астероиды, звезды, даже целые звездные системы. Чтобы выбраться из черной дыры, объект должен иметь такую энергию, какой у него быть не может. Подобная энергия называется скоростью убегания. Это скорость, которая нужна для того, чтобы покинуть какой-либо космический объект.
Например, чтобы покинуть Землю, ракета должна развить вторую космическую скорость, 11 км/с. На Марсе гравитация меньше, поэтому достаточно будет разогнаться до 5 км/с. А чтобы выбраться из черной дыры, нужна скорость, превышающая скорость света, то есть больше 300 000 км/с. Такая скорость в нашей Вселенной невозможна, ее не может развить даже свет.
Гравитация черной дыры настолько огромна, что она действует даже на время: его течение вблизи этого странного объекта замедляется.
№ 63Зазеркалья Вселенной. Искажения пространства и времени
В черных дырах происходят очень странные изменения времени и пространства — обе эти величины, которые кажутся нам стабильными и незыблемыми, искривляются. Например, прямая линия, по которой в нормальных условиях движется свет, в районе черной дыры становится кривой. Значит, пространство меняет свою структуру.
Чтобы проиллюстрировать искривление времени, можно представить гипотетический опыт. В черную дыру опускается космический аппарат, на поверхности которого находятся часы. За ним наблюдают с Земли в телескоп. Чем ближе будет аппарат к черной дыре, тем сильнее будет замедляться время на часах. А если внутри аппарата окажется космонавт, то на его часах время будет идти в обычном режиме, и он не заметит никакого искривления. То есть с точки зрения наблюдателя и с точки зрения участника событий время будет идти по-разному. Этот эффект называется гравитационным замедлением времени.
С расстоянием тоже произойдут интересные вещи. Если на падающее в черную дыру тело будет смотреть наблюдатель, то ему покажется, что тело постепенно замедляется и в итоге практически останавливается у горизонта. А на самом деле оно уже упало вниз.
При этом цвет падающего объекта будет становиться все более красным — потому что мощная гравитация черной дыры смещает свет в красную сторону спектра. В конце концов цвет достигнет инфракрасного диапазона, который человеческий глаз не воспринимает, и тело просто исчезнет для наблюдателя. Если же в черную дыру падает космический корабль, а внутри него находится космонавт, выглядывающий в иллюминатор, то для него все окружающее будет окрашено в фиолетовые цвета спектра.