Таинственные явления природы и Вселенной - Сергей Минаков

В некотором смысле черные дыры — создатели галактик, так как они тянут планеты и звезды к спиральному центру. У каждой галактики есть черная дыра, и иногда галактики сталкиваются вместе из-за гравитации более крупных черных дыр.

Все подобные объекты можно разделить на три типа: 1) черные дыры с массой от 3 до 50 солнечных масс, представляющие собой продукт эволюции массивных звезд; 2) сверхмассивные черные дыры в ядрах галактик, достигающие 106–109 масс Солнца; 3) так называемые первичные черные дыры, образовавшиеся на ранних стадиях Вселенной. Своим появлением на свет они обязаны локальным деформациям метрики пространства-времени в первые моменты после Большого взрыва, задолго до того, как зажглись первые звезды. Поскольку черные дыры постепенно «испаряются» (это доказал Стивен Хокинг), до наших дней могли дожить первичные черные дыры только с массой более 1012 кг.

Звезды — существа социальные

Звезды не распределяются в пространстве равномерно, а образуют более или менее компактные структуры — галактики. Те, в свою очередь, входят в состав скоплений и сверхскоплений, простирающихся на десятки миллионов световых лет. Наша галактика Млечный Путь является одним из таких звездных сообществ и насчитывает 200, а может быть, даже 400 млрд звезд.

В любой галактике принято выделять ядро, или балдж (от англ. bulge — «выпуклость, вздутие»), диск и галó (галактическую корону). Ядро представляет собой компактный сферический компонент, окружающий галактический центр. Масса его оценивается в 20 млрд солнечных масс. А в центре — сверхмассивная черная дыра с массой от двух до трех миллионов масс Солнца. Около центра галактики звезды располагаются очень плотно. Для сравнения: если в окрестностях Солнца на 50 кубических световых лет приходится всего одна звезда, то в центре Млечного Пути всего лишь в объеме, равном 3 кубическим световым годам, содержится примерно 10 тыс. звезд. По мере удаления от центра плотность звезд падает.

Более половины массы галактики (около 60 млрд масс Солнца) приходится на плоский диск, внутри которого выделяют тонкую и толстую часть. Поперечник галактического диска составляет 100 тыс. световых лет, или 30 килопарсек (30 кпк), а его толщина колеблется в широких пределах — от 300 до 3 тыс. световых лет. В области центра он тоньше, а к периферии заметно расширяется. Галактический диск неверно представлять себе как сплошную гомогенную структуру наподобие колеса: он распадается на спиральные рукава. Солнце расположено в 26 тыс. световых лет от центра галактики и совершает вокруг него полный оборот за 220 млн лет, преодолевая примерно 250 км/с. Иногда говорят, что один оборот вокруг центра — это галактический год, и выходит, что возраст Солнечной системы составляет 20 галактических лет.

Кроме плоского диска и центрального компонента в области ядра, галактика обладает сферическим гало, которое окутывает галактическую линзу наподобие облака и в основном состоит из разреженного горячего газа, звезд и темной материи. Помимо шаровых скоплений и одиночных звезд, в галактической короне обнаруживаются газовые облака и карликовые галактики.

Общепринятую классификацию галактик составил Эдвин Хаббл. Помните Эдвина Хаббла? Это он открыл и экспериментально показал, что галактики разбегаются, и значит, наша Вселенная расширяется.

Млечный Путь относится к числу спиральных галактик, которые обозначают буквой S (от англ. spiral). Все спиральные галактики состоят из сферического и плоского компонентов, то есть из ядра и диска, причем диск имеет выраженную спиральную структуру. Как правило, основных спиральных рукавов бывает два, но может быть и больше.

В зависимости от формы спиральных ветвей и размеров балджа внутри галактик типа S выделяют несколько подтипов: Sa, Sb, Sc и Sd. В этом ряду спиральные ветви становятся все более тонкими, а размер ядра уменьшается. Спиральные рукава тоже могут быть ориентированы по-разному: в одних случаях они начинаются непосредственно от ядра, а в других цепляются за концы бара — толстой звездной перемычки, пересекающей центральную часть галактики. В таком случае галактика попадает в категорию Sb (spiral + bar). Галактики с баром подразделяются на те же самые четыре подвида. Наш Млечный Путь вроде бы тоже обладает небольшой перемычкой, крайние точки которой отстоят на 3–4 кпк от центра, а по строению спиральных ветвей и размерам балджа занимает промежуточное положение между подтипами b и с.

Спиральных галактик больше других (свыше 50 %), а среди этих других принято выделять галактики эллиптические, линзовидные и неправильные. Эллиптические галактики почти не содержат межзвездного газа и не имеют плоского диска. По сути дела, они представляют собой одно сплошное ядро, форма которого варьируется в широких пределах: от практически идеального шара до эллипсоида различной степени сплюснутости. Хаббл присвоил им литеру Е (elliptical), а степень уплощенности выражал в арабских цифрах. Таким образом, туманность ЕО будет шаровидной галактикой, а Е7 приобретет форму веретена. Линзовидные галактики обозначаются латинской буквой L (от англ. lenticular — двояковыпуклый) и внешне весьма похожи на эллиптические, поскольку внушительное ядро преобладает над тонким звездным диском, внутри которого, как правило, не удается разглядеть никаких структурных образований. Неправильные галактики — это клочковатые рваные облака, заметно уступающие по массе галактикам других типов. Больше всего они похожи на бесформенные кляксы, внутри которых можно иногда обнаружить неустойчивые и короткие спиральные рукава. В классификации Хаббла они обозначаются как Ir или Irr (irregular — неправильные).

Помимо разнообразия форм, многие галактики обладают весьма заметной активностью. Они взрываются и сталкиваются, вытягивая из тел своих сестер длиннющие струи газа и звездного вещества, или, наоборот, сливаются в тесных объятиях наподобие половых клеток под микроскопом. Некоторые из них излучают в радиодиапазоне и выбрасывают из своих активных ядер мощные джеты протяженностью в несколько тысяч световых лет.

Взаимодействие галактик радикально меняет их структуру. Например, две спиральные галактики могут слиться, породив эллиптическую галактику, большие галактики проглатывают маленькие и так растут и «толстеют». Наш Млечный Путь — тоже результат слияния нескольких сравнительно небольших галактик. А через 2–3 млрд лет наша галактика, скорее всего, соединится с галактикой Андромеды, которая находится на расстоянии двух с половиной миллионов световых лет и сближается с нами со скоростью 120 км/с.

Между планетой и ее спутником возникает эффект приливного ускорения, который характеризуется замедлением вращения планеты вокруг собственной оси и изменением орбиты спутника. Так, каждое столетие вращение Земли замедляется на 0,002 с, в результате чего продолжительность суток на планете увеличивается примерно на 15 мкс в год, а Луна ежегодно удаляется от нас на 3,8 сантиметра.

Дети Солнца: такие разные родственники

Блуждающие Земли, или планеты

Если бы Вселенная исчерпывалась галактиками, звездами и прочими черными дырами, мы могли бы смело поставить здесь точку. Однако во Вселенной имеется еще нечто очень важное. Жизнь не может существовать где угодно, особенно если речь идет о сложных формах. А где может? На относительно малых и не светящихся собственным светом телах, которые обращаются вокруг звезд. Это планеты. На одном из таких небесных тел живем и мы с вами.

Слово «планета» в переводе с греческого означает «блуждающая». Древние греки еще за несколько веков до Рождества Христова заметили, что среди звезд есть такие, которые не стоят, как большинство других, на небосводе неподвижно, а выписывают на небесной сфере замысловатые кренделя. Античные астрономы знали пять блуждающих звезд: Меркурий, Венеру, Марс, Юпитер и Сатурн. Вместе с Луной и Солнцем они составляли космос античного мира, а сфера неподвижных звезд венчала этот стройный архитектурный ансамбль наподобие купола. Земля была центром всего этого мироздания.

Много позже, в Новое время, в XVIII–XX веках к списку планет добавились еще три: Уран, Нептун и Плутон — по планете в столетие. Эту троицу нельзя разглядеть невооруженным глазом, поэтому она была обнаружена сравнительно поздно — после изобретения телескопа. Уран открыл в 1781 году английский астроном Вильям Гершель, Нептун в 1846-м — француз Урбан Жозеф Леверье. А Плутон открыл Клайд Уильям Томбо из Америки, в 1930 году. Правда, сегодня некоторые ученые отказывают Плутону в праве называться планетой и помещают его в особую категорию карликовых планет или транснептуновых объектов. Но другие исследователи с этим не согласны.

Относительно размеров Солнца тоже существовали разные мнения. Наиболее отчаянные древнегреческие умы допускали, что оно может быть величиной с Афины, а один мудрец, дерзнувший предположить, что Солнце уж никак не меньше Пелопоннесского полуострова, был с позором изгнан.