Cтанислав Зигуненко - Тайны космоса
«Семьи» созвездий. Сам Млечный Путь является частью так называемого «местного скопления» — семейства примерно из 20 галактик, которые являются нашими соседями; среди них и такие знакомые всем, например, по фантастическим романам И. А. Ефремова, как Туманность Андромеды и Магеллановы Облака.
Вообще, как полагают ученые сегодня, галактики вокруг вовсе не распределены по воле случая: примерно 85 процентов из них составляют скопления из нескольких десятков, сотен или даже тысяч себе подобных. Таким образом то же «местное скопление» представляет собой своего рода малую Метагалактику. Она имеет центральную сферу-ядро диаметром 6 млн световых лет и два гигантских спиральных рукава диаметром 100 тыс. световых лет или еще больше. Каждый из них, в свою очередь, сопровождается двумя галактиками-сателлитами. Спутниками нашего Млечного Пути в данном случае служат Магеллановы Облака (малое и большое), которые хорошо видны из Южного полушария Земли в районе созвездия Тукана. Кстати, свое название они получили потому, что были впервые описаны во время первого кругосветного путешествия одним из спутников известного мореплавателя.
Магеллановы Облака находятся от нас на расстоянии примерно 160 тыс. световых лет. Затем идут 2-3 галактики средних размеров, в том числе и МЗЗ правильная спираль, наблюдаемая в созвездии Треугольника. Все остальное — карликовые галактики, большинство из которых имеют эллиптическую форму.
В общем, современные астрономы насчитали порядка 25 объектов, находящихся в пространстве протяженностью около 3 млн световых лет.
Такое скопление галактик в «местной системе» довольно-таки распространенное явление во Вселенной. Как, впрочем, и наш Млечный Путь — обычная галактика, а Солнце — рядовая звезда типа «желтый карлик».
«Строения» Вселенной. Во Вселенной известны и многие другие образования. Самое близкое из них в созвездии Девы, находящемся на расстоянии 4050 млн световых лет: оно содержит свыше 3 тыс. галактик. Внимательное изучение подобных сверхскоплений приводит к мысли, что и сами они входят в более значительные объединения. «Местная система», созвездия Девы и Большой Медведицы, несколько других ближайших к нам сверхскоплений, по-видимому, часть того, что ученые называют Метагалактикой.
А что находится между галактиками? С помощью гигантского телескопа Паломарской обсерватории в середине 70-х годов нашего века были сфотографированы «нити» и целые «мосты», связывающие некоторые галактики. На основании этих данных группа исследователей из Института астрофизики и физики атмосферы Академии наук Эстонии под руководством академика Я. Э. Эйнасто предложила несколько лет назад концепцию гипергалактик, которую охочие на хлесткие сравнения журналисты окрестили «сотами Вселенной».
Суть этой концепции заключается в следующем. Когда специалисты принялись внимательно рассматривать крупномасштабную объемную карту Вселенной, созданную на основании наблюдений последних лет, то обратили внимание, что галактики в ней располагаются отнюдь не равномерно, а составляют как бы стенки ячеек, «сот», заполненных чем-то не видимым глазу.
Работа эстонских астрофизиков получила всеобщий резонанс, во всем мире группы исследователей стали работать в этом направлении. И как раз в тот момент, когда я был в институте, там получили сообщение о работе ученых Гарвардского университета. Когда американские исследователи попытались составить карту еще более крупных размеров, то выявили, что сами по себе «соты» складываются в некое еще более крупномасштабное образование. Оно получило название «Великой стены».
Стена эта представляет собой конгломерат, сложенный из тысяч галактик, подобных нашему Млечному Пути. Ее размеры еще недавно показались бы неправдоподобными: длина — 0,5 млрд, ширина 200 млн, а толщина 15 млн световых лет!
«Великая стена» — самая крупная структура, обнаруженная за последнее время, заявила по этому поводу одна из составительниц карты Маргарет Геллер. Ее существование оказалось для астрономов большой неожиданностью. Тем не менее приходится смотреть правде в глаза: по мере того как при изучении Вселенной мы переходим к все более крупным масштабам, увеличиваются и структуры, которые мы обнаруживаем. Сначала это были как бы озера звезд. Потом мы открыли моря. А сегодня речь идет уже об океанах. И думаю, что если мы начнем пользоваться все более мощными телескопами, то обнаружим и еще большие структуры.
Карта, составленная в Гарварде, отображает клиновидную часть небосвода, соответствующую площади менее чем 0,9 процента видимой Вселенной. Любое увеличение потребует серьезных дополнительных усилий — ведь и данное изображение синтезировано по результатам многолетних наблюдений ученых многих стран. Так что, говоря строго, пока неизвестно, как широко простирается «Великая стена» за пределы изученного участка, единственная ли она в своем роде.
Правда, есть возможность проверить это с максимальной экономией средств и сил — провести дополнительное изучение Вселенной в таком же узком секторе, но, скажем, в противоположном направлении.
Взгляд в сторону Северного и Южного полюсов именно здесь на небе видно меньше всего звезд, а значит, удается подальше заглянуть в глубь Вселенной — показал, что на расстоянии в 20 млн световых лет от нашей Галактики действительно существуют скопления материи.
«Подобные регулярные образования, — заключили ученые, — можно в каком-то смысле уподобить крепостным башням, которые, как известно, есть и на Великой стене, построенной древними китайцами».
И наконец, последнее известие на эту тему. Недавно пришло сообщение о том, что французские астрономы Жан-Клод Пеккер, Жан-Поль Вижье, Жан Эйдман и их коллеги уподобили строение Вселенной некой сверхгигантской аналогии клеточной структуры. Галактики, по их мнению, располагаются как бы на ребрах, гранях и вершинах многогранников размером порядка 200 млн световых лет каждый. «Это чем-то напоминает распределение клетчатки в растительных тканях», — заявили исследователи.
Однако клетчатка заполнена внутри клеточным соком, имеет ядро и много чего еще. А чем заполнено пространство между стенками? Нам оно кажется пустым. Но так ли это?
Впрочем, прежде чем мы с вами займемся выяснением, что содержат «соты» или «клетки» Вселенной, нам придется обсудить еще одну проблему: неподвижны ли звезды и галактики вокруг нас?
Куда убегают звезды? Долгое время астрономы полагали, что звезды находятся в покое. Движутся лишь планеты, обращающиеся вокруг Солнца. Даже Альберт Эйнштейн, создавая свою знаменитую теорию относительности, полагал, что «все во Вселенной дышит покоем». Однако когда полученные им уравнения проанализировал в 1922-1924 годах российский теоретик Александр Фридман, то оказалось, что это далеко не так. Если пространство равномерно заполнено массивными телами, то такая система не может быть долго в состоянии покоя — она обязательно должна либо расширяться, либо сжиматься.
Эйнштейн попробовал было оспорить выводы Фридмана, однако с точки зрения математики в них все было безупречно. Да тут еще в 1924 году американский астроном Эдвин Хаббл на практике пришел к выводу, что, по крайней мере, некоторые галактики определенно движутся. Линии их спектров оказались не на своих законных местах, а сдвинуты в сторону.
Пытаясь хоть как-то объяснить замеченное явление, Хаббл в конце концов пришел к выводу, что во всем виноват эффект Доплера.
Этот эффект, названный так по имени австрийского физика Доплера, который еще в 1842 году обратил внимание, что гудок стоящего паровоза и гудок движущегося кажутся нам разной высоты. Когда поезд удаляется, тон гудка понижается, при приближении, напротив, повышается.
Потом французский физик А. Физо распространил понятие доплеровского смещения не только на акустику, но и на оптику. Ну а американец Хаббл отметил, что свет удаляющихся звезд смещен в красную сторону спектра. Иными словами, он выяснил, что галактики убегают от нас. Или мы, соответственно, от них.
В дальнейшем ученые обнаружили, что чем дальше отстоят эти галактики от нашей, тем больше красное смещение, тем выше, значит, скорость их убегания. Так родилась гипотеза о расширяющейся Вселенной.
Переучет на небесах. К 70-м годам нашего столетия ученые пришли к выводу, что мы с вами живем в протонной Вселенной. Ведь и звезды, и межзвездный газ состоят где-то на 72 процента из водорода, на 25 процентов из гелия и лишь оставшиеся 3 процента приходятся на все другие элементы и соединения. Общая масса планет, астероидов и т. д., где соотношение элементов иное, настолько незначительна в общем балансе, что ее можно и не принимать во внимание.
Масса же ядра того же водорода состоит в основном из протона. И атом гелия тоже состоит наполовину из протона. Таким образом и получается, что протоны составляют около 85 процентов массы.
