Кто ты, Вселенная?
Ночью, когда звезда уходит на покой, над планетой раскидывается тончайшая ткань небесной материи с бесчисленной россыпью звезд. Это наша Вселенная, вернее тот ее крохотный кусочек, который доступен нашему взору. Если вооружиться любым оптическим инструментом - биноклем, зрительной трубой, телескопом - мы увидим больше, заглянем глубже в ее бесконечные просторы. И все же, по сравнению с бескрайностью Вселенной, видимая нами часть - лишь жалкая песчинка на берегу безбрежного океана. Что составляет Вселенную, что она заключает в себе? Можно коротко и верно ответить - все. Самое исчерпывающее определение для Вселенной дали в Древней Греции философы- пифагорейцы - все, включающее в себя всю материю и весь космос. Давайте рассмотрим эту грандиозную структуру, ну хотя бы насколько это возможно, находясь внутри нее, на планете Земля.
Планеты, спутники, малые тела Солнечной системы.
Мы живем на одной из планет, вращающихся вокруг ничем не примечательной звезды, рядовой, одной из многих. Разумеется, не с нашей точки зрения. Для нас она основа всего. И группа наша называется Солнечной системой не зря, мы лишь придаток, эскорт, сопровождающий звезду Солнце, которой мы обязаны всем. Не случайно во всех преданиях и древнейших верованиях центральное место в пантеоне богов занимает Ярило, Гелиос, Амон и так далее. Это все она, наша звезда. Земля совместно с Меркурием, Венерой и Марсом образует так называемую земную группу планет. Они отличаются твердой поверхностью (на нее можно высадиться), относительно небольшими размерами, они находятся сравнительно недалеко от звезды. Планеты нашей группы не имеют собственного источника свечения и просто отражают свет Солнца, поэтому доступны наблюдению.
Но наряду с нами в Солнечной системе присутствуют и другие планеты - гиганты. Они во много раз превосходят по размерам и массам Землю, у них нет твердой поверхности. Это сильно сжатые газовые сфероиды, возможно, с жидкометаллическим ядром. Свечение этих планет превышает отраженный солнечный свет, но каковы могут быть их внутренние источники энергии - неизвестно. Это не энергия термоядерного распада, как у звезд, для этого у гигантов недостаточны масса и температура. Других вариантов того, что происходит в их недрах, у нас пока нет. К планетам- гигантам относятся Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Все они обладают еще некоторыми интересными особенностями. У них есть кольца - красивейшее зрелище. Они состоят из осколков твердого вещества и ледяных глыб. Самые известные из них, конечно же, кольца Сатурна, которые наблюдал еще Галилео Галилей. Ширина колец столь внушительна, что по ним как по дорожке мог бы катиться земной шар. Другие гиганты украшены менее широкими и впечатляющими кольчатыми структурам, но, тем не менее, они присутствуют у всех. Крупнейшие из планет гигантов - Юпитер, Сатурн и Нептун - обладают весьма внушительными магнитными и гравитационными полями и "контролируют", в некотором смысле, движение любых тел в Солнечной системе. Если говорить до конца, то в нашей системе есть и еще одна очень далекая и маленькая, по космическим масштабам, планетка. Это Плутон. Еще недавно она относилась к планетам земного типа, так как имеет твердую поверхность и характеристики, дающие ей пропуск в эту группу. Но дальше все как- то пошло не так. На малышку набросились с упреками и сама- то она маленькая, и все у нее не так и не эдак, а как надо - никто толком не знает. В общем, печальная история, выставили Плутон из земной группы, а куда поставить не указали. Не помогло и предъявление самого большого, в сравнении с самой планетой, спутника Харона. Так и осталась она, маленькая и гордая планетка, на задворках Солнечной семьи. А стоило ли обижать малышку, если, собственно, это ни на что не влияет?
Кроме Меркурия и Венеры все планеты имеют спутники, вращающиеся вокруг планеты- хозяина. У гигантов их целые семейства. Это могут быть как твердые тела сферической формы, подобные Луне, Ио, Европе. Так и имеющие неправильную форму, обломки астероидов (вроде спутников Марса Фобоса и Деймоса), малых тел Солнечной системы. Ближайший к Земле пояс астероидов расположен между орбитами Марса и Юпитера, как раз на месте гипотетической погибшей планеты Фаэтон. Эти обломки разных размеров и форм периодически приближаются к Солнцу и могут сбрасываться с привычных орбит планетами- гигантами. В этом случае они оказываются в опасной близости от орбиты Земли. А иногда и пересекают ее, что рано или поздно приводит к катастрофам. Это случалось в истории планеты не раз. К еще одним нашим потенциально опасным соседям по Солнечной системе относятся кометы - оледеневшие обломки твердого вещества. Их ближайшее к нам место рождения - облако Оорта, на окраине системы. Вокруг Солнца они вращаются по сильно вытянутым эллиптическим орбитам, но из-за гравитационных воздействий планет могут менять траекторию на потенциально опасную и тогда к Земле устремляется неуправляемый снаряд. Иногда они проходят так удачно, что бывают видны с Земли невооруженным глазом. При приближении к Солнцу у этих звездочек отрастает светящийся хвост и это зрелище невозможно спутать ни с чем другим.Так, этой зимой мы могли любоваться зеленоглазой хвостатой красавицей - кометой Лавджоя. Таковы основные обитатели семьи Солнца.
Звезды.
Основное население Вселенной - звезды, сгустки раскаленного ионизированного водорода, внутри которых идут термоядерные реакции, превращающие водород в гелий и другие химические элементы. Мир звезд весьма обширен. Здесь и молодые, голубые и белые горячие гиганты, полные водорода, с массами в миллионы раз превышающими массу нашего Солнца и температурами порядка миллионов Кельвина. Здесь и звезды главной последовательности диаграммы Герцшпрунга- Рессела. И карлики, вроде нашего Солнца, водород в составе которых уже частично сожжен. И массивные красные гиганты, водород которых почти полностью превращен в гелий и которые готовы вспыхнуть новой или сверхновой, сбросив оболочку и породив газовое облако и необычный остаток - белый карлик, нейтронную звезду, иногда, как считают, черную дыру. Но об этом позже. Звезды похожи на людей. Иногда мы встречаем одиночек, не нуждающихся в обществе. Иногда они заводят "семью" - семейство планет. Иногда они разбиваются на пары, образуя двойные системы. В таких системах все зависит от масс компонентов. Если они сравнимы, звезды вращаются "взявшись за руки" вокруг общего центра масс. Если один из компонентов массивнее, то меньшая вращается вокруг большей. Но бывают и самые веселые звезды, которые образуют кратные системы. Особенно эффектен такой хоровод из нескольких звезд, если они имеют разный цвет.
Звездные скопления.
Некоторые люди являются членами клубов и обществ. А некоторые звезды объединяются в звездные скопления - рассеянные или шаровые. Рассеянные скопления состоят из десятков и сотен звезд главной последовательности, гигантов и сверхгигантов. Примером является скопление Плеяды. Если посмотреть на него хотя бы в небольшой бинокль, вместо шести звездочек вы увидите россыпь сверкающих бриллиантов. Шаровые скопления имеют сферическую форму с концентрацией к центру и содержат сотни тысяч звезд главной последовательности и красные гиганты. Примером такого скопления служит объект М80 из созвездия Скорпиона. Кстати, созвездия - это чисто условные объединения звезд в проекции наблюдения их с Земли. В космосе нет таких групп. Расстояния между звездами, "объединенными" в одно созвездие, могут достигать сотен тысяч и более световых лет, это чистой воды абстракция.
Галактики, скопления галактик, Метагалактика.
Все это звездное население с их семьями, друзьями, клубами и танцполами располагаются в гигантских звездных "городах" - галактиках. Они бывают разных видов: спиральные, с множеством звездных рукавов, с центральной перемычкой, с ярко выраженным эллиптическим ядром или без оного; эллиптические, шаровые, неправильные. Мы со своей звездой проживаем на окраине одного из рукавов спиральной галактики Млечный Путь. Размеры ее диаметра составляют порядка 100 тысяч световых лет. Это не самые впечатляющие размеры. Соседний звездный "город", галактика Андромеды, тоже спиральная, имеет диаметр порядка 220 тысяч световых лет. Обе наши галактики сопровождаются карликовыми спутниками с миллиардами звезд.
По данным на 2014 год наши две галактики движутся навстречу друг другу и примерно через 3-4 млрд лет Млечный Путь поглотит галактики Большое и Малое Магеллановы облака, а через 5 млрд лет будет поглощен галактикой Андромеды. Да, бывают в жизни огорчения, галактики взаимодействуют, сталкиваются, взрываются. А еще их объединяют в эдакие вселенские "области" - скопления и сверхскопления галактик. К примеру, Млечный Путь, галактика Андромеды и галактика Треугольника образуют Местную группу галактик. Которая в свою очередь входит в Местное сверхскопление Девы. Продолжать бессмысленно, структуры укрупняются по мере увеличения масштабов, образуя своего рода вселенскую матрешку, где каждая последующая структура содержит предыдущую и сама входит в последующую. Все эти сверхскопления образуют Метагалактику, доступную нашим мысленным усилиям область Вселенной. Что там дальше - об этом мы даже пока не думаем.
Квазары, блазары, черные дыры, темная энергия и темная материя.
Вернемся к населению галактик и поговорим о необычных жителях звездных систем. Пространство между звездами холодное, содержит газовые и темные пылевые облака, температура фона порядка 2,725 К. Оно заполнено космическим вакуумом, но это не совсем пустота. Это сильно разряженное нечто, с плотностью порядка десять в минус двадцать девятой степени грамм на сантиметр кубический. Нечто - потому, что по последним данным, только около 5% в нем занимает привычная нам материя. Подавляющую часть его составляет нечто нерегистрируемое, неясной природы, но, тем не менее, присутствующее. Его назвали темной материей. А некоторые непонятные взаимодействия стали приписывать неизвестному полю, условно обозначенному как темная энергия. Сейчас этих космических "барабашек" пытаются схватить и хорошо рассмотреть с помощью Большого Адронного Коллайдера на энергии порядка 13 - 14 ТэВ.
К подобным объектам, до которых мы пока еще не дотянулись, относятся квазары, загадочные колоссально светящиеся образования относительно небольших размеров. По светимости они превосходят галактики, содержащие миллиарды звезд, но более скромных размеров. Они находятся слишком далеко для нас, поэтому исследования позволяют пока говорить о том, что, по- видимому, это активные ядра галактик. Еще более активны блазары, подозревают даже, что они подпитывают черные дыры.
Вот о последних есть хотя бы теоретические представления. Из теории относительности Эйнштейна следует, что некоторые особо гигантские звезды эволюционируют с образованием черной дыры. Это происходит когда огромным мощным взрывом звезда сбрасывает внешние слои, а оставшееся в недрах вещество в доли секунды коллапсирует на центр. При этом образуется объект громадной массы маленьких размеров. Вещество его находится в сверхплотном состоянии. Сила гравитации настолько велика, что даже излучение - ни фотоны, ни рентгеновское, ни гамма- излучение - не могут покинуть пределы этого монстра. Он невидим в любом диапазоне (отсюда и название), зато много и с удовольствием кушает, поглощая, как взбесившийся пылесос, всю материю вокруг себя - звезды, газовые и пылевые облака, неосторожных исследователей. В последнее время установили, что такой объект находится в центре почти всех галактик, в том числе и в нашей. Но нет теории их описывающей, это еще предстоит сделать.
И все это наш бесконечно кошмарный, убийственный и чужой, но в то же время добрый, уютный и прекрасный мир - наша Вселенная. Кстати, некоторые современные ученые считают, что она не уникальна, что вокруг множество пузырей- вселенных.
Информация:
Зигель Ф. Ю. "Сокровища звездного неба", М., Просвещение 1983
Стивен П. Маран "Астрономия для "чайников"", М., Издательский дом "Вильямс",2004
www.astrotime.ru
www.skywatching.net