Не смотря на гигантское расстояния до (составляющее 2,54 млн св. лет) она всё же имеет видимую звёздную величину 3,44 и линейный размер 3,167×1° на звёздном небе, что позволяет наблюдать её невооружённым глазом на небе как немного продолговатое пятнышко. Это достигается тем что Андромеда содержит около триллиона звёзд (превосходя тем самым размеры по крайней мере в 2,5 раза и являясь крупнейшей галактикой Местной группы). Однако не смотря на огромное число звёзд в ней, она всё ещё уступает по своей яркости примерно 150 звёздам в обоих полушариях звёздного неба.
Наблюдение
Галактика Андромеды находится в одноимённом созвездии, но её поиск лучше всего начинать от более легко находимой и двигаться через созвездия или .
Созвездие Пегаса: в данном случае на продолжении созвездия Пегаса нам необходимо будет найти Альферац (ярчайшую звезду созвездия Андромеды) от которой необходимо двигаться к Мираху, от которого мы поворачиваем на 90° и ищем две другие яркие звезды этого созвездия. Чуть далее второй из этих звёзд будет находиться Андромеда.
Созвездие Кассиопеи: другой способ нахождения Андромеды также начинается от Полярной звезды, но в данном случае нам следует найти созвездие Кассиопеи, выглядящее на небе как буква M или W в зависимости от текущего его положения. На продолжении линии Полярная звезда-Шедар (2-й звезды справа этого созвездия) чуть далее половины дистанции между ними будет находиться галактика Андромеды.
История наблюдений
Так как эта галактика видна невооружённым глазом, первые упоминания о ней датируются 946 годом н.э. Но до появления современных многометровых телескопов различить отдельные звёзды в ней было невозможно, так что истинная природа этого объекта скрывалась от наблюдателей под личиной маленькой туманности в нашей галактике. Первые признаки её внегалактического происхождения были получены посредством спектрального анализа, сделанного в 1912 году (оказалось, что она движется в нашу сторону со скоростью в 300 км/с) и зарегистрированного в 1917 году взрыва сверхновой (который дал первое приближённое значение дистанции до неё – 500 тыс. св. лет). Однако окончательную точку в спорах учёных удалось поставить только Эдвину Хабблу.
Вид звездного неба, особенно на деревенском небе, прекрасен. Десятки ярких звезд подобны драгоценным камням. Сотни тусклых и едва видимых звезд наполняют извечную картину мелкими деталями. В темную прозрачную ночь на небе можно увидеть невооруженным глазом около 3000 звезд (и 6000 звезд, включая небо южного полушария Земли). Возникает вопрос: неужели звездное небо - это только наша Галактика, Млечный Путь? Неужели среди 6000 звезд на небе нет ни одного светила, принадлежащей другим звездным островам, ведь галактик во Вселенной миллиарды?
Для человека, знакомого с астрономией, ответ очевиден: увы, но это так. Все звезды, видимые на небе, принадлежат Млечному Пути.
Все звезды, которые мы можем видеть ночью невооруженным глазом, принадлежат нашей Галактике. © Михаил Рева
Несмотря на то, что количество галактик во Вселенной невероятно велико, все они находятся чрезвычайно далеко от нас, и лишь считанные единицы видны на небе невооруженным глазом. В северном полушарии это Туманность Андромеды и, при крайне благоприятных атмосферных условиях, за городом, а лучше в горах, - галактика Треугольника (М33). В южном полушарии можно увидеть два спутника Млечного Пути, галактики Большое и Малое Магеллановы Облака . Туманность Андромеды и галактика М33 видны как небольшие туманные пятнышки, а Магеллановы Облака темной ночью и впрямь похожи на облачка, оторвавшиеся от Млечного Пути (см. видео ниже).
Тусклое туманное свечение вышеперечисленных галактик представляет собой суммарный свет от десятков и сотен миллиардов звезд, входящих в их состав. Можно представить, насколько огромно расстояние, отделяющее нас от этих звездных систем!
Да что там, мы видим далеко не все звезды даже нашей собственной галактики, Млечного Пути! Одним из главных виновников выступает межзвездная пыль, которая поглощает свет очень далеких звезд. Из-за этого луч нашего зрения проникает примерно на 10000 световых лет вдоль плоскости нашей галактики (вдоль дорожки Млечного Пути).
Но не только пыль мешает нам наслаждаться видом бо́льшего числа звезд! Еще и гигантские расстояния между звездами. Так, если Солнце поместить на расстоянии 60 световых лет от Земли, то оно перестанет быть видимым невооруженным глазом. А ведь диаметр Млечного Пути составляет не менее 100 тысяч световых лет ! Неудивительно, что даже те звезды, которые находятся в пределах 10000 световых лет от нас, сливаются в одну сплошную туманную дорожку, названную древними Млечным Путем! Галактики же находятся он нас на расстоянии сотен тысяч (Магеллановы Облака) и миллионов (Туманность Андромеды и М33) световых лет. Ясно, что они предстанут для нас тусклыми туманными пятнышками и звезд в них не различить не только невооруженным глазом, но даже и в крупный любительский телескоп.
И все же иногда звезды других галактик можно увидеть невооруженным глазом! Как это возможно? Очень редко, раз в несколько десятков или сотен лет в галактике вспыхивает сверхновая звезда . Вспышка сверхновой, по сути, представляет собой грандиозный взрыв, которым оканчивает свое существование массивная звезда (после вспышки ядро звезды может перейти в принципиально новую форму нейтронной звезды или черной дыры, или же совсем прекратить существование). Во время взрыва выделяется столько энергии, что в течение нескольких месяцев сверхновая звезда может излучать столько же света, что и целая галактика!
Если сверхновая вспыхнет в одной из перечисленных выше галактик, то мы, скорее всего, сможем увидеть ее невооруженным глазом! За примерами далеко ходить не надо: в 1987 году сверхновая звезда зажглась в Большом Магеллановом Облаке. Она была прекрасно видна невооруженным глазом в южном полушарии Земли как звезда 3-й величины.
В столице продолжаются мероприятия, приуроченные к 55-й годовщине первого полета человека в космос. 18 мая открывается выставка "Русский космос". Специально к этому событию мы собрали некоторые интересные факты о Вселенной. Эти, казалось бы, самые обычные вопросы часто задают даже дети. А вот самих взрослых они порой ставят в тупик. Какая температура в космосе, можно ли услышать звук планет и сколько звезд во Вселенной – читайте в нашем материале.
С Земли можно увидеть галактики невооруженным глазом
С Земли невооруженным глазом мы можем увидеть целых четыре галактики: в Северном полушарии видны наш Млечный Путь и Андромеда (М31), а в Южном – Большое и Малое Магеллановы Облака.
Галактика Андромеды – самая крупная из ближайших к нам. А вот если вооружиться достаточно большим телескопом, можно увидеть еще много тысяч галактик. Они будут видны как туманные пятна различной формы.
Солнечной системе почти 4,5 миллиарда лет
Глядя на ночное небо, мы смотрим в прошлое
Когда мы смотрим в ночное небо и видим привычные нам звезды, мы действительно заглядываем в прошлое.
Это происходит оттого, что на самом деле мы видим свет, посланный очень далеким объектом много лет назад. Все звезды, которые мы видим с Земли, находятся на расстоянии многих световых лет от нас. И чем звезда дальше, тем дольше добирается до нас ее свет.
Например, галактика Андромеды находится в 2,3 миллиона световых лет от нас. То есть ровно столько идет до нас ее свет. Галактику мы видим такой, какой она на самом деле была 2,3 миллиона лет назад. А наше Солнце мы видим с опозданием в восемь минут.
Солнце вращается вокруг своей оси неравномерно. На экваторе – за 25,05 земных дня, у полюсов – за 34,3 дня
В космосе не абсолютная тишина
Наши уши воспринимают колебания воздуха, а в космосе из-за безвоздушной среды мы действительно не сможем услышать никаких звуков.
Но это не значит, что их там нет. На самом деле даже разреженный газ или вакуум может проводить неслышный для нашего уха звук очень большой длинной волны. Его источником могут стать столкновения газопылевых облаков или вспышки сверхновых.
Слышать такие электромагнитные волны мы, конечно, не можем. А вот у некоторых космических кораблей есть инструменты, способные захватывать радиоизлучение, а ученые, в свою очередь, могут преобразовать его в звуковые волны. Например, мы можем послушать "голос" гиганта Юпитера, сделанный космический аппаратом Кассини в 2001 году.
Какая температура в космосе
На самом деле наше обычное представление о температуре к космическому пространству не совсем применимо. Температура – это состояние вещества, а его в открытом космосе, как известно, практически нет.
Но все же космическое пространство не безжизненно. Оно буквально пронизано излучением от самых разных источников – столкновения газопылевых облаков или вспышки сверхновых и многого другого.
Считается, что температура в открытом космосе стремится к абсолютному нулю (минимальному пределу, которое может иметь физическое тело во Вселенной). Абсолютный нуль температуры является началом отсчета шкалы Кельвина или минус 273,15 градуса по Цельсию.
Важную роль в формировании температуры космоса играют планеты и их спутники, астероиды, метеориты и кометы, космическая пыль и многое другое. Из-за этого температура может колебаться. Кроме того, вакуум – это отличный теплоизолятор, что-то вроде огромного термоса. А из-за того, что в космосе отсутствует атмосфера, предметы в нем нагреваются очень быстро.
Например, температура тела, помещенного в космосе вблизи Земли и находящегося под лучами Солнца, может повыситься до 473 градусов Кельвина, или почти 200 по Цельсию. То есть космос может быть и горячим, и холодным, смотря в какой его точке измерять.
Луна каждый год удаляется от нашей планеты примерно на четыре сантиметра
Космос не черный
Хотя все мы видим черное ночное небо, а голубой цвет днем – это из-за атмосферы нашей планеты. Казалось бы, все просто: космос черный, потому что там темно. Но как же звезды? Ведь на самом деле их так много, что космос должен быть пронизан их светом.
С Земли мы не видим звезд повсюду, потому что свет многих из них просто не может до нас добраться. Кроме того, наша Солнечная система находится в относительно тихом, довольно скучном и темном месте галактики. И звезды здесь разбросаны очень далеко друг от друга. Ближайшая к нашей планете – Проксима Центавра находится аж в 4,22 световых года от Земли. Это в 270 тысяч раз дальше Солнца.
На самом деле если рассмотреть космос во всем диапазоне электромагнитных излучений, то он ярко излучает в основном радиоволны от разных астрономических объектов. Если бы наши глаза могли их видеть, то мы жили бы в значительно более яркой Вселенной. Но сейчас нам кажется, что мы обитаем в полной темноте.
Солнце составляет 99,86 процента всей массы Солнечной системы
Самая большая звезда во Вселенной
Конечно, речь идет о самой большой известной нам звезде. По оценкам ученых, Вселенная содержит более 100 миллиардов галактик, каждая из которых, в свою очередь, содержит от нескольких миллионов до сотен миллиардов звезд. Нетрудно догадаться, что в них могут существовать такие гиганты, о которых мы даже не подозреваем.
Оказалось, что вопрос, какая звезда самая большая, неоднозначен даже для самих ученых. Поэтому расскажем о трех известных на данный момент гигантах. Довольно долго самой большой звездой считалась VY в созвездии Большого Пса. Ее радиус – от 1300 до 1540 радиусов Солнца, а диаметр – около двух миллиардов километров. Для сравнения, диаметр Солнца – 1,392 миллиона километров. Если представить наше светило как шар в один сантиметр, то диаметр VY составит 21 метр.
Самая массивная из известных звезд – R136a1 в Большом Магеллановом Облаке. Это трудно представить, но звезда весит как 256 Солнц. Она же самая яркая из всех. Этот голубой гипергигант светит ярче нашей звезды в десять миллионов раз. А вот по своим размерам R136a1 далеко не самая крупная. Несмотря на впечатляющую яркость, увидеть ее с Земли невооруженным глазом не получится, потому что она находится в 165 тысячах световых лет от нас.
В настоящее время лидер списка огромности – красный гипергигант NML Лебедя. Радиус этой звезды ученые оценивают в 1650 радиусов нашего светила. Чтобы лучше себе представить этого сверхгиганта, поместим звезду в центр нашей Солнечной системы вместо Солнца. Она займет собой все космическое пространство до орбиты Юпитера.
На орбите Земли находится "свалка" из отходов развития космонавтики. Вокруг нашей планеты обращаются более 370 тысяч объектов весом от нескольких грамм до 15 тонн
Большую часть планет Солнечной системы можно увидеть без телескопа
В подходящее для этого время с Земли мы можем наблюдать Меркурий, Венеру, Марс, Юпитер и Сатурн. Эти планеты были открыты еще во времена античности.
Далекий Уран тоже иногда различим невооруженным глазом с Земли. Но до его открытия планету принимали просто за тусклую звезду. О существовании Урана, Нептуна и Плутона из-за большой их удаленности ученые узнали только с помощью телескопа. С Земли невооруженным глазом мы не сможем увидеть только Нептун и Плутон, который, правда, больше не считается планетой.
Жизнь не только на Земле?
В Солнечной системе есть еще одно небесное тело, на котором ряд ученых все-таки допускают наличие жизни. Пусть даже в самых примитивных формах. Это спутник Сатурна Титан.
На Титане находится большое количество озер. Правда, искупаться в них не получится: в отличие от земных, они наполнены жидкими метаном и этаном.
Тем не менее Титан считается похожим на Землю в самом начале ее развития. Из-за этого некоторые ученые полагают, что в подземных водоемах спутника Сатурна могут существовать простейшие формы жизни.
- Космический мусор – вышедшие из строя космические аппараты, отработавшие ракетные и другие устройства и их обломки, которые находятся на околоземных орбитах.
- Невесомость – состояние, при котором действующие на тело гравитационные силы не вызывают взаимных давлений его частей друг на друга.
- Солнечный ветер – поток электронов и протонов с большими скоростями, постоянно испускаемых Солнцем.
- Черная дыра – область пространства, обладающая настолько мощным гравитационным полем, что покинуть ее не могут ни вещество, ни излучение. Возникают на конечной стадии эволюции некоторых сверхбольших звезд.
- Экзопланеты – планеты, находящиеся за пределами Солнечной системы.
- Комета – небольшой объект, вращающийся вокруг Солнца по сильно вытянутой эллиптической орбите. При приближении к Солнцу образует облако или хвост из пыли и газа.
- Галактика – связанная гравитацией система из звезд и звездных скоплений, межзвездного газа, пыли и темной материи.
- Звезда – массивный газовый шар, излучающий свет и удерживаемый силами собственной гравитации и внутренним давлением.
- Ракета – летательный аппарат, двигающийся за счет действия реактивной тяги, возникающей из-за отброса части собственной массы аппарата. Для полета не нужна воздушная или газовая среда.
- Космодром – территория с комплексом специальных сооружений и технических систем, предназначенная для запусков космических аппаратов.
- Гравитация – притяжение материальных объектов друг другом.
- Планета – небесное тело, вращающееся по орбите вокруг звезды. Достаточно массивное, чтобы стать округлым под действием собственной гравитации, но недостаточно массивное для начала термоядерной реакции.
- Астероид – относительно небольшое небесное тело Солнечной системы, движущееся по орбите вокруг Солнца. Значительно уступает по массе и размерам планетам, имеет неправильную форму, не имеет атмосферы.
- Световой год – расстояние, которое свет проходит в вакууме за один год.
- Вакуум – пространство, свободное от вещества.
- Туманность – облако межзвездного газа или пыли. На общем фоне неба выделяется своим излучением или поглощением излучения.
Так уж устроен человек, что ему постоянно необходимо испытывать пределы своих возможностей - бежать чуть быстрее, прыгать чуть выше, бросать чуть дальше... Испытывать, дабы доказать, что его способности далеко еще не исчерпаны. Но, казалось бы, какое это имеет отношение к столь далекой от спорта наблюдательной астрономии? Ан нет, и здесь тяга к соревнованиям дает о себе знать: вспомните свои попытки увидеть в телескоп самую слабую звезду или разрешить самую тесную двойную, найти на еще светлом небе Меркурий или тонкий лунный серп. Наверное, именно так появляются все новые и новые неофициальные зачеты: на наибольшее число объектов Мессье, увиденных за одну ночь, на самое первое наблюдение молодой Луны и многие другие рекорды, достойные коллекции Гиннеса.
Брент Арчинал, профессиональный астроном из американской Военно-морской обсерватории, сделал попытку определить, насколько далеко может заглянуть человек в пространство без помощи оптических приборов. А кто видит дальше всех? Конечно же, астрономы!
Итак, попробуем сориентироваться: Луна находится от нас на расстоянии около 400 тысяч километров, до Солнца уже 150 миллионов. ну а до самой дальней из планет, доступных невооруженному глазу - Урана - в противостоянии - около трех миллиардов! Мало? Конечно, ведь даже самые близкие звезды Млечного Пути расположены от нас гораздо дальше, и счет здесь уже идет не на километры, а на световые годы, десятки и сотни световых лет. Но. стоп! Мы же чуть не забыли про Туманность Андромеды - галактику, удаленную от нас на два с половиной миллиона световых тет (до Туманности Треугольника. по последним данным, немного меньше - 2.2 млн. св. лет). Вот он, предел?
M33
Другой бы, может, и успокоился на этой кругленькой цифре, но Арчинал задался вопросом: а нельзя ли еще дальше? И вот тут его внимание привлекла галактика М81 из созвездия Большой Медведицы, расстояние до которой оценивается в 12 миллионов световых лет. Интегральная яркость галактики равна 6.9 m , но относительно большие угловые размеры уменьшают ее поверхностную яркость. Тем не менее, у Арчинала еще теплилась надежда на то, что центральная часть галактики все же остается на границе видимости.
Для побития рекорда была выбрана безлунная ночь и высокогорная наблюдательная площадка вдали от городских огней. К сожалению, на максимальную высоту над горизонтом в это время года Большая Медведица поднималась только под утро. Делать нечего: ночевать пришлось в машине, но кто гарантировал, что путешествие на десять с лишним миллионов световых лет окажется легким?
Будильник прозвенел точно в 3 часа утра. Выйдя из машины и взглянув на усыпанное звездами небо. Арчинал сразу понял - ночь была поразительной чистоты и прозрачности.
И все же он сперва решил найти предмет своего интереса, воспользовавшись оптикой Бинокль с легкостью показал М81 и расположенную чуть севернее нее М82.
Итак, пришла пора отложить бинокль и двигаться дальше, рассчитывая только на собственные силы. Вскоре в нужном районе неба ему удалось разглядеть звезду SAO 15100, имеющую блеск 7.2 m - слабейшую из звезд, что он когда-либо видел невооруженным глазом. И почти сразу же справа от нее, боковым зрением было отмечено слабое свечение - есть объект! Воодушевленный легкой победой. Арчинал попытался было засечь и более слабую галактику М82, но сколько ни вглядывался, все безуспешно.
Было ли это наблюдение уникальным? Нет, и оно уже было повторено, в частности, известным американским любителем астрономии Стефаном О’Мара. Он проживает на Гавайских островах и имеет возможность пользоваться всеми преимуществами местного астроклимата. Кстати, помимо М81 он сумел разглядеть невооруженным глазом другую, даже немного более слабую, хотя и более близкую к нам галактику М83 из созвездия Гидры.
M83
Не менее зорким оказался и наш соотечественник, московский любитель астрономии Олег Чекалин. Увидеть невооруженным глазом галактику в Большой Медведице ему удалось на темном небе Кавказа (дело было в Специальной астрофизической обсерватории, куда этой весной он вместе с товарищами ездил на наблюдения). Самое удивительное, что произошло это совершенно случайно: выбирая область неба для фотографирования, он вдруг заметил странное пятнышко. Точно в этом месте на карту была нанесена М81 - галактика, которую он и не предполагал когда-либо найти простым глазом!
Интересно было бы узнать, а сможет ли еще кто-нибудь из наших читателей повторить наблюдение этого самого далекого объекта. теперь уже точно доступного невооруженному глазу? Обязательно напишите нам об этом!
M81
И в заключение, любопытная информация для любителей истории астрономии: несмотря на то, что самые слабые из наших объектов сегодня более известны как объекты Мессье, пара М81 и M82 была открыта в последний день 1774 года в Берлинской обсерватории Иоганном Боде, а М83 - в районе 1751 года на Мысе Доброй Надежды французским астрономом Луи де Лакайлем во время его экспедиции в Африку. К сожалению, мы не имеем документальных сведений о попытках этих астрономов отыскать своих "первенцев" невооруженным глазом, хотя все вышеизложенное может навести на мысль еще раз покопаться в архивах.
Доктор педагогических наук Е. ЛЕВИТАН, действительный член Российской академии естественных наук
Наука и жизнь // Иллюстрации
Одна из лучших современных астрофизических обсерваторий - Европейская южная обсерватория (Чили). На снимке: уникальный инструмент этой обсерватории - "Телескоп новых технологий" (NТТ).
Фотография обратной стороны 3,6-метрового главного зеркала "Телескопа новых технологий".
Спиральная галактика NGC 1232 в созвездии Эридана (расстояние до нее около 100 млн световых лет). Размер - 200 световых лет.
Перед вами огромный, возможно, раскаленный до сотен миллионов градусов по Кельвину газовый диск (его диаметр около 300 световых лет).
Странный, казалось бы, вопрос. Разумеется, мы видим и Млечный Путь и другие, более близкие к нам звезды Вселенной. Но вопрос, поставленный в заглавии статьи, на самом-то деле не так уж прост, а потому постараемся разобраться в этом.
Яркое Солнце днем, Луна и звездная россыпь на ночном небе всегда привлекали к себе внимание человека. Судя по наскальным рисункам, на которых древнейшие живописцы запечатлели фигуры наиболее приметных созвездий, уже тогда люди, по крайней мере наиболее любознательные из них, вглядывались в таинственную красоту звездного неба. И уж конечно проявляли интерес к восходу и заходу Солнца, к загадочным изменениям вида Луны... Вероятно, так зарождалась "примитивно-созерцательная" астрономия. Произошло это на много тысяч лет раньше, чем возникла письменность, памятники которой стали для нас уже документами, свидетельствующими о зарождении и развитии астрономии.
Сначала небесные светила, может быть, были только предметом любопытства, потом - обожествления и, наконец, стали помогать людям, выполняя роль компаса, календаря, часов. Серьезным поводом для философствования о возможном устройстве Вселенной могло стать открытие "блуждающих светил" (планет). Попытки разгадать непонятные петли, которые описывают планеты на фоне якобы неподвижных звезд, привели к построению первых астрономических картин или моделей мира. Апофеозом их по праву считается геоцентрическая система мира Клавдия Птолемея (II век н. э.). Древние астрономы пытались (в основном безуспешно) определить (но еще не доказать!), какое место Земля занимает по отношению к семи известным тогда планетам (таковыми считались Солнце, Луна, Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн). И только Николаю Копернику (1473-1543) это наконец удалось.
Птолемея называют создателем геоцентрической, а Коперника - гелиоцентрической системы мира. Но принципиально эти системы отличались только содержащимися в них представлениями о расположении Солнца и Земли по отношению к истинным планетам (Меркурию, Венере, Марсу, Юпитеру, Сатурну) и к Луне.
Коперник, по существу, открыл Землю как планету, Луна заняла подобающее ей место спутника Земли, а центром обращения всех планет оказалось Солнце. Солнце и движущиеся вокруг него шесть планет (включая Землю) - это и была Солнечная система, какой ее представляли в XVI веке.
Система, как мы теперь знаем, далеко не полная. Ведь в нее кроме известных Копернику шести планет входят еще Уран, Нептун, Плутон. Последний был открыт в 1930 году и оказался не только самой далекой, но и самой маленькой планетой. Кроме того, в Солнечную систему входят около сотни спутников планет, два пояса астероидов (один - между орбитами Марса и Юпитера, другой, недавно открытый, - пояс Койпера - в области орбит Нептуна и Плутона) и множество комет с разными периодами обращения. Гипотетическое "Облако комет" (что-то вроде сферы их обитания) находится, по разным оценкам, на расстоянии порядка 100-150 тысяч астрономических единиц от Солнца. Границы Солнечной системы соответственно многократно расширились.
В начале 2002 года американские ученые "пообщались" со своей автоматической межпланетной станцией "Пионер-10", которая была запущена 30 лет назад и успела улететь от Солнца на расстояние 12 млрд километров. Ответ на радиосигнал, посланный с Земли, пришел через 22 ч 06 мин (при скорости распространения радиоволн около 300 000 км/сек). Учитывая сказанное, "Пионеру-10" еще долго придется лететь до "границ" Солнечной системы (конечно, достаточно условных!). А дальше он полетит к ближайшей на его пути звезде Альдебаран (самая яркая звезда в созвездии Тельца). Туда "Пионер-10", возможно, домчится и доставит заложенные в нем послания землян только через 2 млн лет...
От Альдебарана нас отделяют не менее 70 световых лет. А расстояние до самой близкой к нам звезды (в системе a Центавра) всего 4,75 светового года. Сегодня даже школьникам надлежит знать, что такое "световой год", "парсек" или "мегапарсек". Это уже вопросы и термины звездной астрономии, которой не только во времена Коперника, но и много позже просто не существовало.
Предполагали, что звезды - далекие светила, но природа их была неизвестна. Правда, Джордано Бруно, развивая идеи Коперника, гениально предположил, что звезды - это далекие солнца, причем, возможно, со своими планетными системами. Правильность первой части этой гипотезы стала совершенно очевидной только в XIX веке. А первые десятки планет около других звезд были открыты лишь в самые последние годы недавно закончившегося XX века. До рождения астрофизики и до применения в астрономии спектрального анализа к научной разгадке природы звезд просто невозможно было приблизиться. Вот и получалось, что звезды в прежних системах мира почти никакой роли не играли. Звездное небо было своеобразной сценой, на которой "выступали" планеты, а о природе самих звезд особо не задумывались (иногда упоминали о них, как... о "серебряных гвоздиках", воткнутых в твердь небесную). "Сфера звезд" была своеобразной границей Вселенной и в геоцентрической и в гелиоцентрической системе мира. Вся Вселенная, естественно, считалась видимой, а то, что за ее пределами, - "царствие небесное"...
Сегодня мы знаем, что невооруженным глазом видна лишь ничтожная часть звезд. Белесоватая полоса, протянувшаяся через все небо (Млечный Путь), оказалась, как догадывались еще некоторые древние греческие философы, множеством звезд. Наиболее яркие из них Галилей (в начале XVII века) различил даже с помощью своего весьма несовершенного телескопа. По мере увеличения размеров телескопов и их совершенствования астрономы получали возможность постепенно проникать в глубь Вселенной, как бы зондируя ее. Но далеко не сразу стало понятно, что звезды, наблюдаемые в разных направлениях неба, имеют какое-то отношение к звездам Млечного Пути. Одним из первых, кому удалось это доказать, был английский астроном и оптик В. Гершель. Поэтому с его именем связывают открытие нашей Галактики (ее иногда так и называют - Млечный Путь). Однако увидеть целиком нашу Галактику простому смертному, видимо, не дано. Конечно, достаточно заглянуть в учебник астрономии, чтобы обнаружить там ясные схемы: вид Галактики "сверху" (с отчетливой спиральной структурой, с рукавами, состоящими из звезд и газово-пылевой материи) и вид "сбоку" (в этом ракурсе наш звездный остров напоминает двояковыпуклую линзу, если не вдаваться в некоторые детали строения центральной части этой линзы). Схемы, схемы... А где же хотя бы одна фотография нашей Галактики?
Гагарин был первым из землян, кто увидел нашу планету из космического пространства. Теперь, наверное, каждый видел фотографии Земли из космоса, переданные с борта искусственных спутников Земли, с автоматических межпланетных станций. Сорок один год минул со времени полета Гагарина, и 45 лет со дня запуска первого ИСЗ - начала космической эры. Но и поныне никто не знает, сможет ли когда-нибудь человек увидеть Галактику, выйдя за ее пределы... Для нас это вопрос из области фантастики. А потому вернемся к реальности. Но только при этом, пожалуйста, подумайте о том, что всего лишь лет сто назад нынешняя реальность могла показаться самой невероятной фантастикой.
Итак, открыты Солнечная система и наша Галактика, в которой Солнце - одна из триллионов звезд (невооруженным глазом на всей небесной сфере видно около 6000 звезд), а Млечный Путь - проекция части Галактики на небесную сферу. Но подобно тому, как в XVI веке земляне поняли, что наше Солнце - самая рядовая звезда, мы теперь знаем, что наша Галактика - одна из множества ныне открытых других галактик. Среди них, как и в мире звезд, есть гиганты и карлики, "обычные" и "необычные" галактики, относительно спокойные и чрезвычайно активные. Они находятся на громадных расстояниях от нас. Свет от самой близкой из них мчится к нам почти два миллиона триста тысяч лет. А ведь эту галактику мы видим даже невооруженным глазом, она в созвездии Андромеды. Это очень большая спиральная галактика, похожая на нашу, и поэтому ее фотографии в какой-то степени "компенсируют" отсутствие снимков нашей Галактики.
Почти все открытые галактики удается рассмотреть лишь на фотографиях, полученных с помощью современных наземных телескопов-гигантов или космических телескопов. Применение радиотелескопов и радиоинтерферометров помогло существенно дополнить оптические данные. Радиоастрономия и внеатмосферная рентгеновская астрономия приоткрыли завесу над тайной процессов, происходящих в ядрах галактик и в квазарах (самых далеких из известных ныне объектов нашей Вселенной, почти неотличимых от звезд на фотографиях, полученных с помощью оптических телескопов).
В чрезвычайно огромном и практически скрытом от глаз мегамире (или в Метагалактике) удалось открыть его важные закономерности и свойства: расширение, крупномасштабную структуру. Все это несколько напоминает другой, уже открытый и во многом разгаданный микромир. Там исследуются совсем близкие к нам, но тоже невидимые кирпичики мироздания (атомы, адроны, протоны, нейтроны, мезоны, кварки). Познав устройство атомов и закономерности взаимодействия их электронных оболочек, ученые буквально "оживили" Периодическую систему элементов Д. И. Менделеева.
Самое важное то, что человек оказался способным открыть и познать непосредственно не воспринимаемые им миры различных масштабов (мегамир и микромир).
В этом контексте астрофизика и космология вроде бы не оригинальны. Но тут мы приближаемся к самому интересному.
"Занавес" издавна известных созвездий открылся, унося с собой последние потуги нашего "центризма": геоцентризма, гелиоцентризма, галактикоцентризма. Мы сами, как и наша Земля, как Солнечная система, как Галактика, - всего лишь "частицы" невообразимой по обыденным масштабам и по сложности структуры Вселенной, именуемой "Метагалактика". Она включает в себя множество систем галактик разной сложности (от "двойных" до скоплений и сверхскоплений). Согласитесь, что при этом осознание масштаба собственной ничтожной величины в необъятном мегамире не унижает человека, а, наоборот, возвышает мощь его Разума, способного открыть все это и разобраться в том, что было открыто ранее.
Казалось бы, пора и успокоиться, поскольку современная картина строения и эволюции Метагалактики в общих чертах создана. Однако, во-первых, она таит в себе много принципиально нового, ранее неведомого для нас, а во-вторых, не исключено, что кроме нашей Метагалактики есть и другие мини-вселенные, образующие пока еще гипотетическую Большую Вселенную...
Может быть, на этом стоит пока остановиться. Потому что нам бы сейчас, как говорится, со своей Вселенной разобраться. Дело в том, что она в конце ХХ века преподнесла астрономии большой сюрприз.
Тем, кто интересуется историей физики, известно, что в начале ХХ века некоторым великим физикам показалось, будто бы их титанический труд завершен, ибо все главное в этой науке уже открыто и исследовано. Правда, на горизонте оставалась пара странных "облачков", но мало кто предполагал, что они вскоре "обернутся" теорией относительности и квантовой механикой... Неужели что-то подобное ожидает астрономию?
Вполне вероятно, потому что наша Вселенная, наблюдаемая с помощью всей мощи современных астрономических инструментов и вроде бы уже довольно основательно изученная, может оказаться лишь вершиной вселенского айсберга. А где же его остальная часть? Как могло возникнуть столь дерзкое предположение о существовании еще чего-то громадного, материального и совершенно доселе неизвестного?
Вновь обратимся к истории астрономии. Одной из ее триумфальных страниц было открытие планеты Нептун "на кончике пера". Гравитационное воздействие какой-то массы на движение Урана натолкнуло ученых на мысль о существовании неизвестной еще планеты, позволило талантливым математикам определить ее местоположение в Солнечной системе, а потом точно указать астрономам, где ее искать на небесной сфере. И в дальнейшем гравитация оказывала астрономам подобные услуги: помогала открывать разные "диковинные" объекты - белых карликов, черные дыры. Так вот и теперь исследование движения звезд в галактиках и галактик в их скоплениях привело ученых к выводу о существовании таинственного невидимого ("темного") вещества (а может быть, вообще какой-то неведомой нам формы материи), и запасы этого "вещества" должны быть колоссальными.
По наиболее смелым оценкам, все то, что мы наблюдаем и учитываем во Вселенной (звезды, газово-пылевые комплексы, галактики и т. д.), составляет лишь 5 процентов от массы, которая "должна была бы быть" по расчетам, основанным на законах гравитации. Эти 5 процентов включают весь известный нам мегамир от пылинок и распространенных в космосе атомов водорода до сверхскоплений галактик. Некоторые астрофизики относят сюда даже всепроникающие нейтрино, считая, что, несмотря на их небольшую массу покоя, нейтрино своим бессчетным количеством вносят определенный вклад все в те же 5 процентов.
Но, может быть, "невидимое вещество" (или по крайней мере часть его, неравномерно распределенная в пространстве) - это масса потухших звезд или галактик либо таких невидимых космических объектов, как черные дыры? В какой-то мере подобное допущение не лишено смысла, хотя недостающие 95 процентов (или, по другим оценкам, 60-70 процентов) восполнить не удастся. Астрофизики и космологи вынуждены перебирать различные другие, в основном гипотетические, возможности. Наиболее фундаментальные идеи сводятся к тому, что значительная часть "скрытой массы" - это "темное вещество", состоящее из не известных нам элементарных частиц.
Дальнейшие исследования в области физики покажут, какие элементарные частицы кроме тех, которые состоят из кварков (барионы, мезоны и др.) или являются бесструктурными (например, мюоны), могут существовать в природе. Разгадать эту загадку будет, вероятно, легче, если объединить силы физиков, астрономов, астрофизиков, космологов. Немалые надежды возлагаются на данные, которые могут быть получены уже в ближайшие годы в случае успешных запусков специализированных космических аппаратов. Например, планируется запустить космический телескоп (диаметр 8,4 метра). Он сможет зарегистрировать огромное число галактик (до 28-й звездной величины; напомним, что невооруженным глазом видны светила до 6-й звездной величины), а это позволит построить карту распределения "скрытой массы" по всему небу. Из наземных наблюдений тоже можно извлечь определенную информацию, поскольку "скрытое вещество", обладая большой гравитацией, должно искривлять лучи света, идущие к нам от далеких галактик и квазаров. Обрабатывая на компьютерах изображения таких источников света, можно зарегистрировать и оценить невидимую гравитирующую массу. Подобного рода обзоры отдельных участков неба уже сделаны. (См. статью академика Н. Кардашева "Космология и проблемы SETI", недавно опубликованную в научно-популярном журнале президиума РАН "Земля и Вселенная", 2002, № 4.)
В заключение вернемся к вопросу, сформулированному в названии данной статьи. Думается, что после всего сказанного вряд ли на него можно уверенно дать положительный ответ... Древнейшая из самых древних наук - астрономия только начинается.
