Астрономия 10 класс Воронцов-Вельяминов (стр. 27 из 31)

В Метагалактике действует закон красного смещения Хаббла,
и признано, что это смещение действительно отражает движение

Рис. 106. Часть скопления галактик в созвездии Девы.

галактик. А это означает, что галактики удаляются от нас (и
друг от друга) во все стороны, и тем быстрее, чем они от нас
дальше. Этот процесс захватывает всю наблюдаемую часть Вселен-
ной, а возможно, и всю Вселенную, и потому его назвали расши-
рением Вселенной. На возможность расширения Вселенной
впервые указал в своих теоретических работах советский ученый
А. А. Фридман на основании общей теории относительности
А. Эйнштейна. Сделано это было за несколько лет до открытия
закона Хаббла.

Наука, которая изучает Вселенную, рассматривая ее как еди-
ное целое, а Метагалактику — как часть безграничной Вселенной,
называется космологией. Большинство существующих космологичес-
ких теорий базируется на общей теории относительности. Один
из выводов этой теории заключается в том, что массивные небес-
ные тела меняют свойства окружающего пространства, «искривля-
ют» его, делая не совсем точными для него аксиомы и теоремы
евклидовой геометрии. Совокупное действие всех тел Вселенной
приводит к появлению кривизны пространства, которую можно из-
мерить, наблюдая очень далекие объекты. Она очень мала и из-
вестна еще недостаточно точно.

В космологии широко используется метод моделирования,
ученые ищут теоретические модели Вселенной, которые бы наглядно
представляли наблюдаемые явления. Реальная Вселенная, как ока-
залось, хорошо описывается моделями расширяющейся Вселенной,
в которой средняя кривизна пространства медленно уменьшается
со временем.

Расширение Вселенной говорит о том, что раньше галактики
были в среднем ближе друг к другу, чем сейчас, а около
10—15 млрд. лет назад средняя плотность материи во Вселенной, по-
видимому, была такой высокой, что вещество в ней не могло су-
ществовать в форме звезд и галактик. Оно представляло собой
плотный и быстро расширяющийся газ, состоящий в основном из
водорода и гелия. Из этого газа потом и возникли галактики и
звезды.

Что представляла собой Вселенная до начала расширения,
на самых ранних его этапах, и сменится ли в будущем расширение
сжатием? Это очень сложные вопросы, над решением которых уче-
ные работают сейчас.

Идеалисты и богословы спешат воспользоваться тем, что
природа указанного явления пока еще не изучена. Они торопятся
сделать угодный религии вывод о том, что начало расширения
Вселенной порождено было сверхъестественным, «божественным
актом». Такое заявление является ничем не обоснованной вы-
думкой. Она нужна противникам материализма для якобы научного
подтверждения библейской легенды о сотворении мира. Однако
все огромное многообразие качественных изменений материи,
наблюдаемых в процессе расширения Метагалактики, происходит
без нарушения законов сохранения и не требует никаких сверхъесте-
ственных сил. Открытие эволюции нашей Метагалактики представля-

126

ет грандиозную победу человеческого разума. Это достижение
означает проникновение человека в глубь мироздания, в
его далекое прошлое и разбивает миф об ограниченности челове-
ческого познания.

Раздел астрономии, занимающийся вопросами происхождения
и развития небесных тел, называется космогонией.

Материалистическая космогония считает бессмысленным воп-
рос о начале мира и о происхождении Вселенной. Весь опыт чело-
вечества показывает, что материя несозидаема и неуничтожаема.
Она лишь меняет форму своего существования. Закон сохранения
вещества и закон сохранения и превращения энергии лежат в ос-
нове научной космогонии. Космогония опирается не только на всю
совокупность наук о природе, но и на философию.

Основная трудность решения вопросов космогонии состоит в том,
что небесные тела развиваются и меняются чрезвычайно мед-
ленно. В сравнении с возрастом науки возраст небесных тел не-
обычайно велик. Земля существует около 5 • 109 лет, а есть све-
тила еще более старые, хотя известны и совсем молодые.

ВОЗРАСТ НЕБЕСНЫХ ТЕЛ. ВОЗНИКНОВЕНИЕ И РАЗВИТИЕ
ГАЛАКТИК И ЗВЕЗД

1. Возраст небесных тел. Возраст Земли определяют разными ме-
тодами. Самый точный из них состоит в определении возраста гор-
ных пород. Он заключается в подсчете отношения количества ра-
диоактивного урана к количеству свинца, находящихся в данной
породе. Дело в том, что свинец является конечным продуктом са-
мопроизвольного распада урана. Скорость этого процесса извест-
на точно, и изменить ее нельзя никакими способами. Чем меньше
урана осталось и чем больше свинца накопилось в породе, тем
больше ее возраст. Самые древние горные породы в земной коре
имеют возраст несколько миллиардов лет. Земля в целом возник-
ла, очевидно, несколько раньше, чем земная кора. Изучение ока-
менелых Ъстатков животных и растений показывает, что за послед-
ние сотни миллионов лет излучение Солнца существенно не изме-
нилось. По современным оценкам возраст Солнца составляет около
5 млрд. лет. Солнце старше Земли

Есть звезды, которые много моложе, чем Земля, например —
горячие сверхгиганты. По темпу расходования энергии горячими
сверхгигантами можно судить о том, что возможные запасы
их энергии позволяют им расходовать ее так щедро лишь короткое
время. Значит, горячие сверхгиганты молоды — им 106—107 лет.

Молодые звезды находятся в спиральных ветвях галактики,
как и газовые туманности, из вещества которых возникают звез-
ды. Звезды, не успевшие рассеяться из ветви, молоды. Выходя
из ветви, они стареют.

Звезды шаровых скоплений, по современной теории внутрен-
него строения и эволюции звезд, самые старые. Им может быть

127

более 1010 лет. Ясно, что звездные системы — галактики должны
быть старше, чем звезды, из которых они состоят. Возраст боль-
шинства из них должен быть не меньше чем Ю10 лет

В звездной Вселенной происходят не только медленные из-
менения, но и быстрые, даже катастрофические. Например, за
время порядка года обычная на вид звезда вспыхивает, как «сверх-
новая» (§ 24.3), и примерно за то же время ее яркость спадает.

В результате она, вероятно, превращается в крохотную звез-
ду, состоящую из нейтронов и вращающуюся с периодом по-
рядка секунды и быстрее, (нейтронную звезду). Ее плотность воз-
растает до плотности атомных ядер (1016 кг/м ), и она становится
мощнейшим излучателем радио- и рентгеновских лучей, которые, как
и ее свет, пульсируют с периодом вращения звезды. Примером та-
кого пульсара, как их называют, служит слабая звездочка в
центре расширяющейся Крабовидной радиотуманности (§ 24.3).
Остатков вспышек сверхновых звезд в виде пульсаров и радиотуман-
ностей, подобных Крабовидной, известно уже много.

Вопрос о происхождении Солнечной системы должен решаться
вместе с проблемой происхождения и развития звезд. Пожалуй,
ее трудно решить правильно без знания того, как формируются
и развиваются галактики.

2. Возникновение галактик и звезд. Академик В. А. Амбарцумян
высказал предположение, что галактики образовались из какого-то
сверхплотного «дозвездного вещества». По его мысли, оно обладает
способностью самопроизвольно дробиться и образует галактики.
Ядра их путем дальнейшего дробления порождают ассоциации
«дозвездных» тел, а те, дробясь, порождают и звезды, и диф-
фузную материю. Галактики с активными ядрами, с которыми свя-
зано мощное радиоизлучение и из которых происходит выброс боль-
ших масс газа, в рамках этого предположения считаются моло-
дыми.

Большинство ученых придерживаются более подробно разрабо-
танной гипотезы о том, что звезды и галактики возникали из
во дородно-гелиевой среды Метагалактики путем ее распада на
отдельные облака. За этим следовало сжатие этих облаков за
счет тяготения. Они распадались на множество сгустков, имеющих
почти сферическое распределение. Так возникли шаровые скопления,
эллиптические галактики и ядра спиральных галактик.

В эллиптических системах повышенная плотность газа бла-
гоприятствовала конденсации его в звезды. Процесс образования
звезд в шаровых и эллиптических системах давно закончился.
Их звезды являются самыми старыми звездами.

В 1931 г. автором этого учебника было доказано и теперь
признано всеми, что звезды в процессе эволюции выбрасывают столь-
ко газа, что его достаточно для формирования новых поколений
звезд.

В недрах звезд, особенно сверхновых, в процессе ядерных
реакций вырабатываются тяжелые элементы. Поэтому выбрасы-
ваемый звездами газ уже обогащен ими. Так возникали и возника-

128

Рис. 108. Глобулы — маленькие, черные, очень плотные газопылевые туманности.

ют путем конденсации вторично накопившегося газа звезды ново-
го поколения, более молодого. Они отличаются от прежних своим
химическим составом: содержат больше химических элементов тя-
желее гелия, чем старые звезды шаровых скоплений.

Во Вселенной идет непрерывное развитие и изменение не
только органического, но и неорганического вещества — вечный
круговорот его, а не простое повторение уже пройденных эта-
пов.

3- Развитие звезд. В пользу возникновения звезд путем грави-
тационной конденсации (т. е. взаимного тяготения частиц) из
облаков газовой или газопылевой среды говорят многие факты.
Молодые звезды почти всегда наблюдаются в таких областях, где
плотность холодного межзвездного газа особенно высока. На фоне
светлых туманностей были открыты очень маленькие, но плотные
пылевые туманности, названные глобулами (рис. 108). Возмож-
но, что они являются зародышами звезд. Наряду с этим Аро
(Мексика) и Хербиг (США) в пылевых туманностях созвездия
Ориона обнаружили крохотные, крайне слабые сгустки (рис. 109).
В одном из них позднее появилась туманная звездочка, которой
раньше здесь не видели. Может быть, это зародилась звезда. За-
рождающиеся звезды называются протозвездами