Млечный Путь
Наша галактика представляет собой плоский диск протяженностью примерно 120 000 световых лет в поперечнике, с выпуклостью в центре. Звезды на диске расположены по спирали (лишь в середине нынешнего века стало ясно, что Млечный Путь – гигантский рукав, скрученный в спираль огромной звездной системы). Количество составляющих его звезд превышает 100 миллиардов (точная цифра пока не установлена). Там, где родились или рождаются новые звезды, витки этой огромной спирали содержат пыль и газ. Диск галактики вращается в виде целостности – наподобие тарелки. Угловая скорость вращения вокруг центра отдельных звезд разная. Вращение галактики было открыто нидерландским астрономом Яном Хендриком Оортом (1925 г.). Он же определил и положение ее центра, находящегося в направлении созвездия Стрельца. Наше Солнце находится на расстоянии 30 000 световых лет от центра Млечного Пути, в той части спирали, которая называется ветвь Ориона. Изучая относительное движение звезд, Оорт установил, что Солнце движется и вокруг центра галактики по орбите, близкой к круговой, со скоростью 220 км/сек. Современные измерения доводят эту величину до 250 км/сек.
Наша галактика (как и другие) чрезвычайно напоминает живой организм. Она обладает своего рода обменом веществ – “космическим метаболизмом”. Различные объекты галактики и составные элементы ее иерархии находятся в состоянии непрерывного взаимодействия. Наша галактика, по мнению большинства ученых, относится к сравнительно молодым галактикам.
Черная дыра
Недавно ученые обнаружили, что в центре нашей галактики может находиться гигантская ЧЕРНАЯ ДЫРА. Черные дыры – это невидимые космические объекты очень большой плотности, образующиеся после взрыва больших звезд. Они имеют такую большую гравитацию, которую не может преодолеть даже луч света. Однако черную дыру можно распознать по выбросу рентгеновских лучей, которые испускает материя, засасываемая ею. Если мы наблюдаем звезды, вращающиеся вокруг мощного, но невидимого источника рентгеновского излучения, значит, можно говорить о наличии черной дыры.
Скопления галактик
А что же творится вокруг нашего галактического острова? Еще совсем недавно ученые полагали, что галактики образуют во Вселенной достаточно однородную массу, равномерно и монотонно распределяясь в необозримом космическом пространстве. Все оказалось не так! Обнаружилось, что на самом деле галактики сбиты в комки, а между ними – зияющие пустоты. Причем комья эти образованы не отдельными галактиками, а их скоплениями. По существу, вся Вселенная состоит из подобных сверхскоплений. Так была открыта крупномасштабная структура Вселенной -–одно из значительных достижений теоретической космологии, наблюдательной астрономии и практической астрофизики в конце ХХ в. Самые большие из обнаруженных на сегодня сверхскоплений напоминают длинные волокна или же сферические оболочки, состоящие из сотен и даже тысяч галактик. Самое большое из обнаруженных скоплений имеет протяженность более 1 миллиарда световых лет. Такое вытянутое галактическое волокно было открыто в области созвездий Персей и Пегас. Космические пустоты столь же протяженны. Так, измеренные расстояния между волокнами достигают 300 миллионов световых лет. Все это позволило космологам сравнивать структуру Вселенной с гигантской губкой.
Интенсивное изучение галактик, в том числе и с помощью радиотелескопов, открытие фонового излучения, новых космических объектов типа квазаров, излучающих в десятки раз больше энергии, чем самые мощные галактики, привело к возникновению новых загадок в изучении Вселенной.
Большой взрыв. Большое сжатие
Установлено, что расстояние между дальними галактиками увеличивается, т.е. Вселенная расширяется. Исходя из этого астрономы полагают, что начало Вселенной положил Большой взрыв, в результате которого образовались звезды, планеты и галактики. Некоторые ученые уверены, что Вселенная может расширяться до бесконечности, однако, другие думают, что расширение постепенно замедлится и, возможно, остановится совсем. Тогда Вселенная начнет сжиматься, и в конце концов все закончится противоположностью Большого взрыва – большим сжатием.
ОТКРЫТИЕ КОМЕТЫ ХЭЙЛА-БОППА
Многими великими открытиями мы обязаны астрономам-любителям, которые часами просиживают в темноте, разглядывая ночное небо. Именно любителями открыты многие новые звезды и кометы – к примеру, комета Хэйла-Боппа. Чаще всего астроном-любитель совершает открытие, долгое время наблюдая за небольшим участком ночного неба и сверяя свои наблюдения с картой. Только так любитель может обнаружить что-то стоящее. Как правило, они делают свои открытия случайно. Комета Хэйла-Боппа тоже была открыта благодаря случаю. В июле 1995 г. Алан Хэйл и Томас Бопп, наблюдая звездное небо, заметили возле одного из созвездий слабо светящийся объект, который оказался не известной ранее кометой. А в 1997 г. эта комета максимально приблизилась к Земле – она была от нас на расстоянии 200 000 000 км. Комета Хэйла-Боппа – одна из самых крупных в Солнечной системе. Ученые вычислили, что в ближайшие 4000 лет она не вернется.
ТЕЛЕСКОП ХАББЛА
Многие годы астрономы мечтали о том, чтобы поместить в космосе мощный телескоп. Ведь из космоса, где нет воздуха и пыли, звезды будут видны особенно отчетливо. В 1990 г. их мечта сбылась: шаттл вывел на орбиту телескоп Хаббла. Не обошлось и без огорчений: вскоре выяснилось, что главное зеркало телескопа имеет дефект. Но в 1993 г. астронавты, добавив дополнительные линзы, исправили телескоп. С тех пор с его помощью на Земле было получено множество уникальных снимков небесных тел – планет, туманностей, квазаров, которые способствовали ряду открытий, пополнивших наши знания о Вселенной. С помощью космического телескопа Хаббла сделаны фотоснимки галактик, отдаленных от нас на 11 миллиардов световых лет. Представляете: мы видим их такими, какими они были 11 миллиардов лет назад! Они могут многое поведать нам о Вселенной, ее рождении, а возможно, и о ее последнем часе.
С помощью телескопа Хаббла было доказано, что квазизвездные источники (квазары), испускающие свет огромной интенсивности, являются центрами очень молодых галактик. Молодые галактики окружают квазар, обычно скрытый в самом центре галактического скопления. Ученые считают, что квазары черпают свою энергию за счет черных дыр, которые находятся в центре рождающихся галактик.
Один из наиболее впечатляющих снимков – туманность Орла. В этом гигантском газовом облаке рождаются новые звезды. Внутри длинных облачных отростков образуются уплотнения, которые под действием собственной силы тяжести начинают сжиматься. При этом они нагреваются до такой степени, что облако вспыхивает, превращаясь в сияющую звезду.
Рождение звезд происходит и в туманности Ориона. Здесь с помощью телескопа Хаббла вокруг очень молодых звезд были обнаружены газопылевые скопления в форме дисков, называемые протопланетарными дисками, или проплидами. Ученые предполагают, что это самые ранние стадии образования планетарных систем. Со временем эти гигантские облака пыли и газа сожмутся, соединяясь друг с другом, и постепенно образуют новые планеты, подобные уже существующим в Солнечной системе.
Пройдут миллиарды лет, и энергия звезды, необходимая для свечения, постепенно иссякнет. Звезда взорвется изнутри. Такой взрыв называется вспышкой сверхновой звезды. В результате взрыва образуются гигантские пространства, заполненные газом и обломками. Так, в результате подобного взрыва появилась туманность Кошачий Глаз. Пройдут еще тысячелетия, и постепенно эта гигантская газообразная туманность сожмется, что может привести к образованию черной дыры.
Обслуживание телескопа Хаббла
Раз в несколько лет астронавты прилетают на шаттле и проводят настройку, замену приборов и ремонт телескопа. С помощью дистанционно управляемого рукава они доставляют его в грузовой отсек шаттла и там заново настраивают или делают необходимый ремонт. Во время последней такой экспедиции в 1997 г. многие детали телескопа Хаббла, в том числе и инфракрасная камера, были заменены новыми.
ЗА ПРЕДЕЛАМИ ВИДИМОГО
Человеческий глаз видит далеко не все – например, мы не можем увидеть те излучения, которые, наряду со световыми лучами, испускают звезды и другие космические тела: рентгеновские и гамма-лучи, микро- и радиоволны. Вместе с лучами видимого света они образуют так называемый электромагнитный спектр. Изучая невидимые части спектра с помощью специальных приборов, астрономы сделали множество открытий, в частности, обнаружили над нашей галактикой огромное облако античастиц, а также гигантские черные дыры, пожирающие все вокруг себя. Наиболее мощные в электромагнитном спектре – рентгеновские и гамма-лучи. Их обычно излучает материя, которую поглощают черные дыры. Горячие звезды излучают большое количество ультрафиолета, тогда как микро- и радиоволны – признаки облаков холодного газа.
Недавно установлено, что внезапные выбросы гамма-лучей, причину которых долгое время не могли понять ученые, свидетельствуют о драматических событиях в далеких галактиках.
Изучая ультрафиолетовое излучение небесных тел, астрономы узнают о процессах, происходящих в недрах звезд.
Исследования, проводимые со спутников, выявляющих инфракрасное излучение, помогают ученым понять, что находится в центре Млечного Пути и других галактик.
Чтобы получить подробную картину других галактик, астрономы соединяют радиотелескопы, располагающиеся на противоположных концах Земли.
ПОИСКИ НОВЫХ ПЛАНЕТ
Нам хорошо известны планеты, вращающиеся вокруг нашей звезды – Солнца. А есть ли планеты у других звезд? Должны быть, считают ученые. Но обнаружить их чрезвычайно трудно. Даже ближайшая к нам звезда настолько далека от Земли, что и в мощный телескоп кажется маленькой светящейся точкой. А ведь любая планета в тысячи раз меньше, и значит, разглядеть ее во столько же раз труднее. Поэтому ученые пытаются обнаружить новые планеты, определяя малейшие изменения положения звезд в пространстве и детально анализируя структуру их света. И недавно факт существования планет в других системах получил подтверждение. Сейчас даже обсуждается возможность их съемки. Однако из-за пыли, окружающей Землю, качественные фотографии можно получить лишь с космического зонда, находящегося во внешней части Солнечной системы.