Страница:
В 1999 г. была открыта ещё одна галактика, принадлежащая к Местной группе. Она была идентифицирована как малая сфероидальная форма и получила название Цетус. Это наводит на мысль, что членов Местной группы галактик может быть значительно больше. Просто астрономы, «обшаривая» небо в разных направлениях и диапазонах пока не в силах их идентифицировать вследствие технической ограниченности средств наблюдения в данный период времени и специфичности условий наблюдения.
Название Местной группы, введённое в научный оборот Э. Хабблом, применимо и к взаимоотношениям в других группах галактик, которые тоже могут рассматриваться как местные (только с маленькой буквы, по аналогии с различением нашей Галактики и других галактик). Наша Местная группа не является компактной общностью и не имеет единой мобилизационной структуры, определяющей порядок движения и характер взаимодействия входящих в неё галактик (хотя не исключено, что всё это пока находится за пределами наших знаний). Известно, что вся Местная группа со всеми её галактиками вращается вокруг общего центра масс, который представляет собой ось вращения. Эта ось пролегает между центрами Млечного Пути и Туманности Андромеды вследствие наибольшей массивности этих двух галактик-сестёр.
Группы галактик образуются в ходе взаимодействия пространственно близких друг к другу галактик, в результате чего создаётся общее поле тяготения. Взаимодействующие галактики не обязательно полностью охватывают друг друга своими полями тяготения. Он могут притягивать лишь наиболее близкие к ним части и области, деформируя тем самым каждую галактику как целое.
Взаимодействие галактик в местных группах может происходить по различным сценариям. Чаще всего большие галактики поглощают малые и разрастаются ещё больше за счёт них. Но иногда карликовая галактика, обладающие значительной энергией и скоростью перемещения, врезается в большую, прошивает её насквозь, вырывает из её «тела» множество звёзд и уносит их с собой. Именно так поступила галактика «Каретное колесо» в созвездии Скульптора.
Галактики сталкиваются между собой не так уж редко, поскольку расстояния между ними превосходят их размеры лишь в десятки или сотни раз, а скорости их перемещения довольно велики. Подсчитано, что при скорости, предшествовавшей столкновению, около 200 км/сек галактики, как правило, сталкиваются, при скорости около 600 км/сек они прорываются сквозь друг друга и расходятся, унося части звёздной и газово-пылевой материи. Если же скорость достигает 1000 км/сек на сходящихся направлениях, обе галактики рассыпаются с разрывом на составные части.
Гравитационное взаимодействие двух или нескольких галактик может вести к уплотнению входящих в них газо-пылевых облаков, что приводит в действие механизм звёздообразования. Поэтому при столкновении спиральных галактик интенсификация процессов звёздообразования может привести к истощению газо-пылевого вещества рукавов и на их месте возникнет единая эллиптическая галактика с повышением в несколько раз уровня светимости.
В научной литературе приводится немало примеров взаимодействия галактик в рамках местных групп. Так, галактика М 51 Водоворот в созвездии Гончих Псов отсасывает рукав у своего спутника и приближает его, раскручивая, подобно спирали. Она всё сильнее притягивает его и готовится поглотить. В созвездии Большой Пёс две взаимодействующие галактики взаимно искажают структуры друг друга. Одна из них, обладающая значительно большим ядром, как бы одолевает другую с меньшим ядром, но и сама деформируется воздействием конкурентки. В созвездии Пегаса наблюдается группа из пяти взаимодействующих галактик, получивших название Квинтета Стефана. Их взаимодействие не только оказывает влияние на положение рукавов, но и деформирует их ядра.
В созвездии Ворона две почти одинаковые по размерам галактики с яркими и мощными ядрами образовали единый огромный рукав и движутся навстречу друг к другу. Через несколько миллиардов лет произойдёт их слияние путём объединения ядер и мощного процесса звёздообразования на периферии.
Процессы взаимодействия между галактиками происходят с колоссальными скоростями, но для земных наблюдателей они практически незаметны вследствие того, что эти процессы занимают миллионы или миллиарды лет – промежутки времени, несравнимые с человеческой жизнью и особенностями человеческого восприятия. Ограниченность земного типа человеческого восприятия восполняется компьютерным моделированием, которое с помощью машинной графики придаёт наглядность процессам, динамика которых реализуется через тысячи тысяч лет после смерти тех, кто сейчас воспроизводит в компьютерах будущее галактик и результаты их группового взаимодействия. Уже это показывает величие науки, её возможность проследить судьбы космических систем. Наука знает многое такое, что и не снилось никаким пророкам.
9.4. Скопления и сверхскопления галактик
9.5. Звёзды
Название Местной группы, введённое в научный оборот Э. Хабблом, применимо и к взаимоотношениям в других группах галактик, которые тоже могут рассматриваться как местные (только с маленькой буквы, по аналогии с различением нашей Галактики и других галактик). Наша Местная группа не является компактной общностью и не имеет единой мобилизационной структуры, определяющей порядок движения и характер взаимодействия входящих в неё галактик (хотя не исключено, что всё это пока находится за пределами наших знаний). Известно, что вся Местная группа со всеми её галактиками вращается вокруг общего центра масс, который представляет собой ось вращения. Эта ось пролегает между центрами Млечного Пути и Туманности Андромеды вследствие наибольшей массивности этих двух галактик-сестёр.
Группы галактик образуются в ходе взаимодействия пространственно близких друг к другу галактик, в результате чего создаётся общее поле тяготения. Взаимодействующие галактики не обязательно полностью охватывают друг друга своими полями тяготения. Он могут притягивать лишь наиболее близкие к ним части и области, деформируя тем самым каждую галактику как целое.
Взаимодействие галактик в местных группах может происходить по различным сценариям. Чаще всего большие галактики поглощают малые и разрастаются ещё больше за счёт них. Но иногда карликовая галактика, обладающие значительной энергией и скоростью перемещения, врезается в большую, прошивает её насквозь, вырывает из её «тела» множество звёзд и уносит их с собой. Именно так поступила галактика «Каретное колесо» в созвездии Скульптора.
Галактики сталкиваются между собой не так уж редко, поскольку расстояния между ними превосходят их размеры лишь в десятки или сотни раз, а скорости их перемещения довольно велики. Подсчитано, что при скорости, предшествовавшей столкновению, около 200 км/сек галактики, как правило, сталкиваются, при скорости около 600 км/сек они прорываются сквозь друг друга и расходятся, унося части звёздной и газово-пылевой материи. Если же скорость достигает 1000 км/сек на сходящихся направлениях, обе галактики рассыпаются с разрывом на составные части.
Гравитационное взаимодействие двух или нескольких галактик может вести к уплотнению входящих в них газо-пылевых облаков, что приводит в действие механизм звёздообразования. Поэтому при столкновении спиральных галактик интенсификация процессов звёздообразования может привести к истощению газо-пылевого вещества рукавов и на их месте возникнет единая эллиптическая галактика с повышением в несколько раз уровня светимости.
В научной литературе приводится немало примеров взаимодействия галактик в рамках местных групп. Так, галактика М 51 Водоворот в созвездии Гончих Псов отсасывает рукав у своего спутника и приближает его, раскручивая, подобно спирали. Она всё сильнее притягивает его и готовится поглотить. В созвездии Большой Пёс две взаимодействующие галактики взаимно искажают структуры друг друга. Одна из них, обладающая значительно большим ядром, как бы одолевает другую с меньшим ядром, но и сама деформируется воздействием конкурентки. В созвездии Пегаса наблюдается группа из пяти взаимодействующих галактик, получивших название Квинтета Стефана. Их взаимодействие не только оказывает влияние на положение рукавов, но и деформирует их ядра.
В созвездии Ворона две почти одинаковые по размерам галактики с яркими и мощными ядрами образовали единый огромный рукав и движутся навстречу друг к другу. Через несколько миллиардов лет произойдёт их слияние путём объединения ядер и мощного процесса звёздообразования на периферии.
Процессы взаимодействия между галактиками происходят с колоссальными скоростями, но для земных наблюдателей они практически незаметны вследствие того, что эти процессы занимают миллионы или миллиарды лет – промежутки времени, несравнимые с человеческой жизнью и особенностями человеческого восприятия. Ограниченность земного типа человеческого восприятия восполняется компьютерным моделированием, которое с помощью машинной графики придаёт наглядность процессам, динамика которых реализуется через тысячи тысяч лет после смерти тех, кто сейчас воспроизводит в компьютерах будущее галактик и результаты их группового взаимодействия. Уже это показывает величие науки, её возможность проследить судьбы космических систем. Наука знает многое такое, что и не снилось никаким пророкам.
9.4. Скопления и сверхскопления галактик
Скопления галактик, или, по-английски, галактические кластеры связывают между собой группы галактик, причём, как и в группах, связующим звеном выступает гравитационное взаимодействие. Огромное большинство галактик входит в состав скоплений, которых в настоящее время науке известны тысячи и тысячи.
Скопления галактик бывают «богатые» и «бедные», правильные и неправильные, обладающие мощным излучением и наличием ярких галактик в центре и лишённые этих особенностей. «Богатые» скопления очень разнообразны, они включают сотни или даже тысячи галактик самой различной конфигурации и групповых взаимодействий. Но если существуют «богатые», то при неравномерном распределении вещества и энергии должны существовать и «бедные». «Бедные» скопления более однообразные, лишены блеска ярких галактик и объединяют в едином поле тяготения значительно меньше галактик.
Довольно богатым является ближайшее к нам скопление Девы, расположенное в созвездии Девы и распространяющееся на ряд соседних созвездий. Оно содержит несколько тысяч галактик и охватывает пространство чуть меньше 10 млн. световых лет, отстоя от нашей Местной группы почти на 50 млн. световых лет. Оно состоит из галактик самых различных типов, вследствие чего и причисляется к «богатым». В то же время оно имеет неправильную форму, включая в себя целый ряд сгущений. Богато это скопление и галактиками-гигантами. Только одна галактика М 87, эллиптической формы по своим размерам превосходит всю Местную группу. Есть основания считать, что наша Местная группа также является окраиной скопления Девы.
Правильные скопления не только содержат очень большое количество галактик, но и имеют правильную сферическую форму, отличаются значительной устойчивостью и симметрией. В них наблюдается очень значительное повышение концентрации вещества от периферии к центру. Это означает, что такие скопления имеют собственные центральные структуры, которые благодаря высокой плотности и массе вещества подчиняют себе движение периферийных галактик и регулируют их взаимодействие, оказывая влияние общим («кооперативным») полем тяготения и на внутренние процессы, происходящие в галактиках. В центре таких скоплений обычно располагается одна, две или целая группа массивных и ярких галактик, которые являются как бы стержнем структуры скопления. На этот стержень «наматывается» разнообразная материя, структурированная в соответствии с пройденными ею путями эволюции. «Космическая инженерия» эволюции выстраивает эту материю в общекосмический порядок, в котором мобилизационные центры с большей плотностью вещества и энергии определяют движение более рассеянной и энергонасыщенной периферии, а системы более высокого уровня регулируют в определённых пределах взаимодействие систем более низкого уровня.
Правильные скопления в какой-то мере повторяют в своих структурах правильные галактики. Только вместо яркого и массивного ядра в их центрах наблюдаются одна или две яркие и массивные эллиптические галактики. Правильные скопления чаще всего бывают «богатыми», они объединяют огромное множество самых разнообразных галактик.
Типичным примером крупного правильного и «богатого» скопления является скопление в созвездии Волосы Вероники. Оно объединяет почти 40000 галактик, охватывает пространство размером более 13 световых лет и отстоит от нас на расстоянии около 326 млн. световых лет.
Неправильные скопления имеют неправильную, хаотически выстроенную форму. Эта форма образуется гравитационным взаимодействием самых различных галактик и возникновением в условиях этого взаимодействия разнообразных сгущений вещества. Неправильные скопления отличаются от неправильных галактик тем, что последние имеют ограничения в объеме и часто бывают относительно небольшими или даже карликовыми, тогда как первые могут быть и относительно небольшими, и гигантами.
Скопления галактик входят в состав ещё более грандиозных сверхобразований, или суперкластеров. В отличие от скоплений, сверхскопления образуются не путём стягивания материи гравитацией, а путём выталкивания материи на периферию гигантских пустот – космических войдов в процессе расширения пространства-времени Метагалактики. Крупномасштабная структура Метагалактики напоминает мыльные пузыри, тончайшие стенки которых заполнены сверхскоплениями, а внутри не воздух, как в мыльных пузырях, а космическая пустота, вакуумная пустыня, в которой очень и очень редко ближе к краям встречаются карликовые галактики. Очень может быть, что в образовании войдов участвует и скрытая энергия, эквивалентная антигравитации.
Наша Галактика Млечный Путь вместе с Местной группой галактик, частью которой она является, находится в окраинной части Местного сверхскопления галактик. Поскольку центр этого сверхскопления находится в скоплении галактик в созвездии Девы, наше Местное сверхскопление некоторые астрономы называют Сверхскоплением Девы.
Сверхскопление Девы располагается на краю огромной Пустоты Волопаса. Этот войд был обнаружен американским астрономом Робертом Киршнером. Диаметр войда составляет около 13 млн. световых лет. Облегание войдов стенками, составленными из скоплений галактик, и предопределяет ячеистость (или сетчатость) крупномасштабной структуры Метагалактики. Сверхскопления составляют чётко выраженные фрагменты этих стенок, связанных между собой своеобразными узлами, в которых находятся, как правило, крупнейшие галактические скопления. При этом если длина скоплений составляет до 3 млн. световых лет, то сверхскопления тянутся на расстояния в 100–200 миллионов световых лет и могут содержать десятки или даже сотни скоплений.
Наряду с обычными сверхскоплениями – стенками войдов выделяются и гигантские сверхскопления, получившие название Великих Стен. В 1984 г. была открыта первая Великая Стена, длина которой составляет, по разным оценкам от 500 до 750 млн. световых лет и охватывает от 5 до 10 % всего наблюдаемого вещества Метагалактики. Ещё одна Великая Стена длиной более 600 млн. световых лет была обнаружена в начале нынешнего века в созвездии Льва. Это сверхскопление отделяет от нас около 6,5 млрд. световых лет.
Ещё более грандиозный космический объект был обнаружен при изучении так называемой зоны избегания – пространства, плотно окутанного космической пылью и недоступного исследованию при помощи оптических телескопов. Применение стометрового радиотелескопа позволило обнаружить наличие колоссального даже по космическим масштабам центра тяготения, который представляет собой сверхскопление галактик, охватывающее пространство от созвездий Индейца и Павлина до созвездия Парусов. Этот центр тяготения обусловливает совместное движение групп галактик, находящихся в совершенно различных областях космического пространства. Этот центр получил название Великого Аттрактора (от англ. Слова, означающего «притяжение»). Великий Притягиватель тянет к себе почти половину галактик обозримой нами части Метагалактики.
Наша Местная группа галактик вместе с Млечным путём, Скоплением Девы и Сверхскоплением Девы летит по направлению в Аттрактору со скоростью около 600 км в секунду. При такой скорости расстояние в 300 млн. световых лет наша Галактика преодолеет за 150 млрд. лет, после чего, если за это время не рассыплется Метагалактика, произойдёт воссоединение Млечного Пути с Великим Аттрактором. Величие Аттрактора состоит не только в не имеющей аналогов силе притяжения, но и в его роли регулятора движения в видимой нами части Вселенной. Очень возможно, что титаническая сила притяжения Великого Аттрактора обусловлена не обнаруженным радиоастрономами сверхскоплением галактик, а тем, наличие чего было давно предсказано астрономами и названо скоплением скоплений. Существенная разница между этими понятиями заключается в том, что гипотетическое скопление скоплений собирается воедино силой тяготения, исходящей из некоего центра, тогда как сверхскопления образуются «скапливанием» и напластованием вещества по краям космических пустот.
Возможно также, что в Великом Аттракторе находится некий центр значительной части Метагалактики, ядро скопления скоплений, препятствующее её разлёту и разрыву пространства-времени. Драматическая борьба двух космических титанов – невидимой материи и скрытой энергии – происходит при явном преимуществе последней. Метагалактика расширяется с ускорением, но в локальных областях материя стягивается. Всё это чревато разрывом пространственно-временного «листа» (континуума, т. е. непрерывности) Метагалактики по достижении некоего критического порога.
Однако существует и определённый порог нашего наблюдения, именуемый горизонтом исследований. Этот горизонт космического видения человечества постоянно расширяется по мере совершенствования техники и методологии наблюдений. В настоящее время он составляет 10–13 млрд. световых лет от Земли. Что за этим горизонтом, мы не знаем, но с каждым годом всё больше узнаём.
Горизонт наблюдения невооружённого человеческого глаза охватывает около 6 тысяч звёзд. Современные приборы всеволновой астрономии позволяют наблюдать около миллиарда галактик, каждая из которых содержит миллиарды звёзд. Но и эта Метагалактика, кажущаяся такой грандиозной для такого крохотного существа, как человек – всего лишь песчинка мироздания, частица бесконечно многообразной материи, вариант «космической инженерии» в бесконечном эволюционном процессе Вселенной как Универсума. Величие и грандиозность этого крохотного и физически слабого существа, человека, как раз и состоит в том, что, познавая эту масштабно несоизмеримую с ним Вселенную, он становится наравне с ней. А совершенствуя на основе достигнутого знания своё мировоззрение, самого себя и свой мир, делая его более гуманным и свободным, человек превосходит эту необъятную Вселенную с её косной материей и безжизненными пространствами. Опираясь на свои знания, человек оказывается способным совершенствовать эволюцию, создавать собственную Вселенную на Земле и за её пределами. Но не по законам физики только, а по законам человечности.
Скопления галактик бывают «богатые» и «бедные», правильные и неправильные, обладающие мощным излучением и наличием ярких галактик в центре и лишённые этих особенностей. «Богатые» скопления очень разнообразны, они включают сотни или даже тысячи галактик самой различной конфигурации и групповых взаимодействий. Но если существуют «богатые», то при неравномерном распределении вещества и энергии должны существовать и «бедные». «Бедные» скопления более однообразные, лишены блеска ярких галактик и объединяют в едином поле тяготения значительно меньше галактик.
Довольно богатым является ближайшее к нам скопление Девы, расположенное в созвездии Девы и распространяющееся на ряд соседних созвездий. Оно содержит несколько тысяч галактик и охватывает пространство чуть меньше 10 млн. световых лет, отстоя от нашей Местной группы почти на 50 млн. световых лет. Оно состоит из галактик самых различных типов, вследствие чего и причисляется к «богатым». В то же время оно имеет неправильную форму, включая в себя целый ряд сгущений. Богато это скопление и галактиками-гигантами. Только одна галактика М 87, эллиптической формы по своим размерам превосходит всю Местную группу. Есть основания считать, что наша Местная группа также является окраиной скопления Девы.
Правильные скопления не только содержат очень большое количество галактик, но и имеют правильную сферическую форму, отличаются значительной устойчивостью и симметрией. В них наблюдается очень значительное повышение концентрации вещества от периферии к центру. Это означает, что такие скопления имеют собственные центральные структуры, которые благодаря высокой плотности и массе вещества подчиняют себе движение периферийных галактик и регулируют их взаимодействие, оказывая влияние общим («кооперативным») полем тяготения и на внутренние процессы, происходящие в галактиках. В центре таких скоплений обычно располагается одна, две или целая группа массивных и ярких галактик, которые являются как бы стержнем структуры скопления. На этот стержень «наматывается» разнообразная материя, структурированная в соответствии с пройденными ею путями эволюции. «Космическая инженерия» эволюции выстраивает эту материю в общекосмический порядок, в котором мобилизационные центры с большей плотностью вещества и энергии определяют движение более рассеянной и энергонасыщенной периферии, а системы более высокого уровня регулируют в определённых пределах взаимодействие систем более низкого уровня.
Правильные скопления в какой-то мере повторяют в своих структурах правильные галактики. Только вместо яркого и массивного ядра в их центрах наблюдаются одна или две яркие и массивные эллиптические галактики. Правильные скопления чаще всего бывают «богатыми», они объединяют огромное множество самых разнообразных галактик.
Типичным примером крупного правильного и «богатого» скопления является скопление в созвездии Волосы Вероники. Оно объединяет почти 40000 галактик, охватывает пространство размером более 13 световых лет и отстоит от нас на расстоянии около 326 млн. световых лет.
Неправильные скопления имеют неправильную, хаотически выстроенную форму. Эта форма образуется гравитационным взаимодействием самых различных галактик и возникновением в условиях этого взаимодействия разнообразных сгущений вещества. Неправильные скопления отличаются от неправильных галактик тем, что последние имеют ограничения в объеме и часто бывают относительно небольшими или даже карликовыми, тогда как первые могут быть и относительно небольшими, и гигантами.
Скопления галактик входят в состав ещё более грандиозных сверхобразований, или суперкластеров. В отличие от скоплений, сверхскопления образуются не путём стягивания материи гравитацией, а путём выталкивания материи на периферию гигантских пустот – космических войдов в процессе расширения пространства-времени Метагалактики. Крупномасштабная структура Метагалактики напоминает мыльные пузыри, тончайшие стенки которых заполнены сверхскоплениями, а внутри не воздух, как в мыльных пузырях, а космическая пустота, вакуумная пустыня, в которой очень и очень редко ближе к краям встречаются карликовые галактики. Очень может быть, что в образовании войдов участвует и скрытая энергия, эквивалентная антигравитации.
Наша Галактика Млечный Путь вместе с Местной группой галактик, частью которой она является, находится в окраинной части Местного сверхскопления галактик. Поскольку центр этого сверхскопления находится в скоплении галактик в созвездии Девы, наше Местное сверхскопление некоторые астрономы называют Сверхскоплением Девы.
Сверхскопление Девы располагается на краю огромной Пустоты Волопаса. Этот войд был обнаружен американским астрономом Робертом Киршнером. Диаметр войда составляет около 13 млн. световых лет. Облегание войдов стенками, составленными из скоплений галактик, и предопределяет ячеистость (или сетчатость) крупномасштабной структуры Метагалактики. Сверхскопления составляют чётко выраженные фрагменты этих стенок, связанных между собой своеобразными узлами, в которых находятся, как правило, крупнейшие галактические скопления. При этом если длина скоплений составляет до 3 млн. световых лет, то сверхскопления тянутся на расстояния в 100–200 миллионов световых лет и могут содержать десятки или даже сотни скоплений.
Наряду с обычными сверхскоплениями – стенками войдов выделяются и гигантские сверхскопления, получившие название Великих Стен. В 1984 г. была открыта первая Великая Стена, длина которой составляет, по разным оценкам от 500 до 750 млн. световых лет и охватывает от 5 до 10 % всего наблюдаемого вещества Метагалактики. Ещё одна Великая Стена длиной более 600 млн. световых лет была обнаружена в начале нынешнего века в созвездии Льва. Это сверхскопление отделяет от нас около 6,5 млрд. световых лет.
Ещё более грандиозный космический объект был обнаружен при изучении так называемой зоны избегания – пространства, плотно окутанного космической пылью и недоступного исследованию при помощи оптических телескопов. Применение стометрового радиотелескопа позволило обнаружить наличие колоссального даже по космическим масштабам центра тяготения, который представляет собой сверхскопление галактик, охватывающее пространство от созвездий Индейца и Павлина до созвездия Парусов. Этот центр тяготения обусловливает совместное движение групп галактик, находящихся в совершенно различных областях космического пространства. Этот центр получил название Великого Аттрактора (от англ. Слова, означающего «притяжение»). Великий Притягиватель тянет к себе почти половину галактик обозримой нами части Метагалактики.
Наша Местная группа галактик вместе с Млечным путём, Скоплением Девы и Сверхскоплением Девы летит по направлению в Аттрактору со скоростью около 600 км в секунду. При такой скорости расстояние в 300 млн. световых лет наша Галактика преодолеет за 150 млрд. лет, после чего, если за это время не рассыплется Метагалактика, произойдёт воссоединение Млечного Пути с Великим Аттрактором. Величие Аттрактора состоит не только в не имеющей аналогов силе притяжения, но и в его роли регулятора движения в видимой нами части Вселенной. Очень возможно, что титаническая сила притяжения Великого Аттрактора обусловлена не обнаруженным радиоастрономами сверхскоплением галактик, а тем, наличие чего было давно предсказано астрономами и названо скоплением скоплений. Существенная разница между этими понятиями заключается в том, что гипотетическое скопление скоплений собирается воедино силой тяготения, исходящей из некоего центра, тогда как сверхскопления образуются «скапливанием» и напластованием вещества по краям космических пустот.
Возможно также, что в Великом Аттракторе находится некий центр значительной части Метагалактики, ядро скопления скоплений, препятствующее её разлёту и разрыву пространства-времени. Драматическая борьба двух космических титанов – невидимой материи и скрытой энергии – происходит при явном преимуществе последней. Метагалактика расширяется с ускорением, но в локальных областях материя стягивается. Всё это чревато разрывом пространственно-временного «листа» (континуума, т. е. непрерывности) Метагалактики по достижении некоего критического порога.
Однако существует и определённый порог нашего наблюдения, именуемый горизонтом исследований. Этот горизонт космического видения человечества постоянно расширяется по мере совершенствования техники и методологии наблюдений. В настоящее время он составляет 10–13 млрд. световых лет от Земли. Что за этим горизонтом, мы не знаем, но с каждым годом всё больше узнаём.
Горизонт наблюдения невооружённого человеческого глаза охватывает около 6 тысяч звёзд. Современные приборы всеволновой астрономии позволяют наблюдать около миллиарда галактик, каждая из которых содержит миллиарды звёзд. Но и эта Метагалактика, кажущаяся такой грандиозной для такого крохотного существа, как человек – всего лишь песчинка мироздания, частица бесконечно многообразной материи, вариант «космической инженерии» в бесконечном эволюционном процессе Вселенной как Универсума. Величие и грандиозность этого крохотного и физически слабого существа, человека, как раз и состоит в том, что, познавая эту масштабно несоизмеримую с ним Вселенную, он становится наравне с ней. А совершенствуя на основе достигнутого знания своё мировоззрение, самого себя и свой мир, делая его более гуманным и свободным, человек превосходит эту необъятную Вселенную с её косной материей и безжизненными пространствами. Опираясь на свои знания, человек оказывается способным совершенствовать эволюцию, создавать собственную Вселенную на Земле и за её пределами. Но не по законам физики только, а по законам человечности.
9.5. Звёзды
Если галактики представляют собой основные массовые структурные элементы нашего Космоса, то звёзды – это «солисты» звёздного неба, которые для человека символизируют его вечное стремление к возвышенному, величественному, к тому, что поднимается над обыденным земным бытием человека и соответствует его космической природе, его попыткам упорядочивать окружающий мир по меркам человека и по законам космической гармонии, красоты и совершенства. Притяжение звёздного неба для человека, его устремлённость к полёту, к звёздам является психологическим феноменом, адекватным физическому феномену земного притяжения. В устремлённости к звёздам проявляется космическая сущность человека, безграничность его помыслов и ценностных ориентаций.
Звёзды для нас – не просто физический объект, не просто гигантские по сравнению с нами светящиеся плазменные шары. Они имеют колоссальное эстетическое, этическое и мировоззренческое значение. Они – дарители тепла и света, вестники далёких миров, скрывающие за своим загадочным блеском неведомые для нас космические острова, возможно, населённые неведомыми нам существами. Они – воплощение наших идеалов чистого света, рассеивающего ночную тьму, символ нашего вечного стремления к новым достижениям, выражаемым древним изречением «через тернии – к звёздам!». Они с их колоссальными энергиями сродни нам как существам, стремящимся к теплу и свету. Они – символ вечности космического миропорядка, хотя сами они отнюдь не вечны и проходят, хотя и с очень большими интервалами времени, те же стадии, что и человеческая жизнь: рождение, молодость, зрелость, старение и смерть.
Звёзды – это мобилизационный фактор нашей Вселенной, который соответствует мобилизационным усилиям, проявляемым нами в течение такой короткой и наполненной всяческими превратностями жизни.
Несмотря на своё романтическое, поэтическое и символическое значение для человека, звёзды представляют собой как физические объекты весьма прозаическое и утилитарное явление. Они рождаются из облаков пыли и газа в результате их постепенного сжатия и сгущения под действием их же собственной гравитационной силы. Гигантские молекулярные облака состоят главным образом из водорода и так велики, что нередко в миллионы раз превышают массу Солнца.
Газопылевые облака, являющиеся исходным материалом для образования звёзд, как уже отмечалось, состоят главным образом из водорода, атомы которого являются как бы «первоисточниками» того типа мироздания, который в процессе эволюции сложился в нашей Метагалактике. Только в нашей Галактике насчитывается около 20 тысяч таких облаков, из них около тысячи по своей массе в миллионы раз превосходят массу Солнца. Это очень холодные облака, их вещество в необогреваемом космическом пространстве охлаждено почти до абсолютного нуля. В такой холодной среде водород образует молекулы Н2, поэтому в научных трудах газопылевые облака нередко именуют гигантскими молекулярными облаками (ГМО).
ГМО постоянно перемещаются в межзвёздном и беззвёздном пространстве под действием различных центров тяготения. В огромных количествах запасы водорода в космическом пространстве пополняют выбросы из ядер галактик, а эти ядра в свою очередь являются порождениями особенно крупных ГМО. Сгущения ГМО и являются источниками звёздообразования и образования самых различных самосветящихся космических тел.
Английский астроном и астрофизик Д. Джинс в деталях описал исходный механизм этого явления. Запуск этого механизма происходит в ГМО в результате флуктуации, случайного сжатия в какой-то области облака, например, при наличии твёрдых частиц пыли, выбросов сверхновых и т. д. Поскольку газопылевая среда, ранее разреженная и однородная, обладает гравитационной неустойчивостью, любое объёмное сгущение создаёт массу вещества, достаточную для втягивания окружающей газопылевой материи, которая также под действием гравитации уплотняется и начинает притягивать газопылевую материю с ещё большей силой притяжения. Сгущение растёт как снежный ком и втягивает в себя всё новые области газопылевого облака.
Образование гравитационного сжатия в одной области громадного облака провоцирует формирование подобных же флуктуаций в других областях. Это сжатия в свою очередь нарушают однородность облака и образуют островки сгущений в окружающих их областях. Этот процесс называется каскадной фрагментацией облака и приводит к тому, что значительная часть облака или даже всё оно в целом разбивается на фрагменты, в которых и запускается процесс звёздообразования. Это объясняет, почему звёзды рождаются чаще всего не в единственных экземплярах, а группами, рассеянными или сгущёнными скоплениями, и почему их массы различаются в довольно узких пределах.
Когда масса данного фрагмента облака, непрерывно возрастая, набирает определённую критическую величину, гравитационное сжатие прекращается. Образуется временное равновесие между давлением газа, образуемым хаотически движением молекул, и притяжением наиболее плотного сгустка в центре газопылевого «кома». Так образуется относительно устойчивое дозвёздное тело, получившее название протозвезды. Протозвезда состоит из достаточно плотного ядра и окружающей его непрозрачной газовой оболочки, плотность которой по мере удаления от ядра уменьшается.
Если в исходном состоянии газопылевого облака вещество облака было охлаждено почти до абсолютного нуля, то в протозвезде оно начинает постепенно разогреваться. Формирование протозвёзд охватывает очень значительные с нашей точки зрения, но очень краткие по космическим меркам промежутки времени – от 100 тысяч до миллиона лет. Всё это время происходит разогревание протозвезды от очень холодного состояния к очень горячему. Источником разогревания является сжатое состояние молекул и атомов водорода, препятствующее их свободному хаотическому движению. В сжатом состоянии энергия столкновения молекул водорода раскалывает их на атомы, а столкновения атомов превосходят предел их устойчивости, они то переходят в возбуждённое квантовое состояние, то возвращаются в прежнее, излучая фотоны. Поверхностная часть водородной периферии протозвезды начинает излучать свет. Однако по мере дальнейшего сжатия под действием ядра оболочка протозвезды становится непрозрачной для собственного излучения. В ядре между тем атомы сближаются так тесно, что их электронные оболочки наталкиваются друг на друга, электроны отрываются и излучение всех длин волн усиливается, испускаемое свободно движущимися электронами при сдавленных ядрах атомов. Однако растущее испускание электромагнитных колебаний не находит выхода вследствие непрозрачности оболочки, что приводит к резкому ускорению разогрева (парниковый эффект). Ядро начинает «растапливать» оболочку и увеличивать свою массу за счёт неё, что ещё больше повышает светимость и разогрев. Затем наступает момент, когда разросшееся давление электромагнитных волн приводит к сбрасыванию остатков оболочки и может вызвать возникновение ударной волны, способной в свою очередь запустить механизмы звёздообразования в смежных областях космоса, заполненных газопылевыми облаками.
Температура ядра протозвезды при этом достигает пяти, а затем возрастает до десяти миллионов градусов по Цельсию, что приводит к возникновению термоядерных реакций в атомах водорода с синтезом гелия, т. е. к появлению внутри протозвезды нового мощного источника энергии. На месте старой непрозрачной возникает новая светящаяся оболочка. С этого момента протозвезда превращается в звезду. Её оболочка, мобилизуемая энергией ядра, испускает чудесное сияние, генерирует электромагнитные колебания во всех диапазонах и в космической темноте и пустоте свидетельствует всему миру: «Я родилась, я горяча, я сверкаю!». Но неземная красота этой солистки мироздания рождается в ходе страшной катастрофы термоядерного синтеза, звезда выходит из недр протозвезды в адском пламени термоядерной катастрофы.
Смерть протозвезды в термоядерной катастрофе рождения звезды приводит материю родившейся звезды к новому состоянию равновесия, обеспечивающему длительную жизнь новорожденной. Наступает период стабильности, при котором гравитационное сжатие, инициируемое ядром, уравновешивается упругими силами газового давления, возникающими в термоядерных реакциях превращения водорода в гелий. Ядерная топка в ядре разогревает звёздную оболочку до температуры в диапазоне от 2 до 50 тысяч градусов. Горение водорода – очень долгий процесс, и его может хватить на миллиарды лет.
Равновесие поддерживается системой саморегулирования, формирующейся в звезде на основе физического механизма взаимодействия ядра и оболочки. Температура в ядре может повыситься вследствие дополнительного поступления в «реактор» ядерного топлива. Тогда ядро раздувается и «выпускает пар из котла» в виде дополнительных выбросов газа в «атмосферу» звезды. Если же начнутся перебои в поступлении водородного топлива, и температура понизится, ядро начнёт сжиматься, «котёл» в нём разогреется и баланс между температурой и давлением будет восстановлен. В процессе «космической инженерии», таким образом, сформировалось нечто вроде предохранительного клапана для обеспечения действия природных ядерных реакторов.
Звёзды для нас – не просто физический объект, не просто гигантские по сравнению с нами светящиеся плазменные шары. Они имеют колоссальное эстетическое, этическое и мировоззренческое значение. Они – дарители тепла и света, вестники далёких миров, скрывающие за своим загадочным блеском неведомые для нас космические острова, возможно, населённые неведомыми нам существами. Они – воплощение наших идеалов чистого света, рассеивающего ночную тьму, символ нашего вечного стремления к новым достижениям, выражаемым древним изречением «через тернии – к звёздам!». Они с их колоссальными энергиями сродни нам как существам, стремящимся к теплу и свету. Они – символ вечности космического миропорядка, хотя сами они отнюдь не вечны и проходят, хотя и с очень большими интервалами времени, те же стадии, что и человеческая жизнь: рождение, молодость, зрелость, старение и смерть.
Звёзды – это мобилизационный фактор нашей Вселенной, который соответствует мобилизационным усилиям, проявляемым нами в течение такой короткой и наполненной всяческими превратностями жизни.
Несмотря на своё романтическое, поэтическое и символическое значение для человека, звёзды представляют собой как физические объекты весьма прозаическое и утилитарное явление. Они рождаются из облаков пыли и газа в результате их постепенного сжатия и сгущения под действием их же собственной гравитационной силы. Гигантские молекулярные облака состоят главным образом из водорода и так велики, что нередко в миллионы раз превышают массу Солнца.
Газопылевые облака, являющиеся исходным материалом для образования звёзд, как уже отмечалось, состоят главным образом из водорода, атомы которого являются как бы «первоисточниками» того типа мироздания, который в процессе эволюции сложился в нашей Метагалактике. Только в нашей Галактике насчитывается около 20 тысяч таких облаков, из них около тысячи по своей массе в миллионы раз превосходят массу Солнца. Это очень холодные облака, их вещество в необогреваемом космическом пространстве охлаждено почти до абсолютного нуля. В такой холодной среде водород образует молекулы Н2, поэтому в научных трудах газопылевые облака нередко именуют гигантскими молекулярными облаками (ГМО).
ГМО постоянно перемещаются в межзвёздном и беззвёздном пространстве под действием различных центров тяготения. В огромных количествах запасы водорода в космическом пространстве пополняют выбросы из ядер галактик, а эти ядра в свою очередь являются порождениями особенно крупных ГМО. Сгущения ГМО и являются источниками звёздообразования и образования самых различных самосветящихся космических тел.
Английский астроном и астрофизик Д. Джинс в деталях описал исходный механизм этого явления. Запуск этого механизма происходит в ГМО в результате флуктуации, случайного сжатия в какой-то области облака, например, при наличии твёрдых частиц пыли, выбросов сверхновых и т. д. Поскольку газопылевая среда, ранее разреженная и однородная, обладает гравитационной неустойчивостью, любое объёмное сгущение создаёт массу вещества, достаточную для втягивания окружающей газопылевой материи, которая также под действием гравитации уплотняется и начинает притягивать газопылевую материю с ещё большей силой притяжения. Сгущение растёт как снежный ком и втягивает в себя всё новые области газопылевого облака.
Образование гравитационного сжатия в одной области громадного облака провоцирует формирование подобных же флуктуаций в других областях. Это сжатия в свою очередь нарушают однородность облака и образуют островки сгущений в окружающих их областях. Этот процесс называется каскадной фрагментацией облака и приводит к тому, что значительная часть облака или даже всё оно в целом разбивается на фрагменты, в которых и запускается процесс звёздообразования. Это объясняет, почему звёзды рождаются чаще всего не в единственных экземплярах, а группами, рассеянными или сгущёнными скоплениями, и почему их массы различаются в довольно узких пределах.
Когда масса данного фрагмента облака, непрерывно возрастая, набирает определённую критическую величину, гравитационное сжатие прекращается. Образуется временное равновесие между давлением газа, образуемым хаотически движением молекул, и притяжением наиболее плотного сгустка в центре газопылевого «кома». Так образуется относительно устойчивое дозвёздное тело, получившее название протозвезды. Протозвезда состоит из достаточно плотного ядра и окружающей его непрозрачной газовой оболочки, плотность которой по мере удаления от ядра уменьшается.
Если в исходном состоянии газопылевого облака вещество облака было охлаждено почти до абсолютного нуля, то в протозвезде оно начинает постепенно разогреваться. Формирование протозвёзд охватывает очень значительные с нашей точки зрения, но очень краткие по космическим меркам промежутки времени – от 100 тысяч до миллиона лет. Всё это время происходит разогревание протозвезды от очень холодного состояния к очень горячему. Источником разогревания является сжатое состояние молекул и атомов водорода, препятствующее их свободному хаотическому движению. В сжатом состоянии энергия столкновения молекул водорода раскалывает их на атомы, а столкновения атомов превосходят предел их устойчивости, они то переходят в возбуждённое квантовое состояние, то возвращаются в прежнее, излучая фотоны. Поверхностная часть водородной периферии протозвезды начинает излучать свет. Однако по мере дальнейшего сжатия под действием ядра оболочка протозвезды становится непрозрачной для собственного излучения. В ядре между тем атомы сближаются так тесно, что их электронные оболочки наталкиваются друг на друга, электроны отрываются и излучение всех длин волн усиливается, испускаемое свободно движущимися электронами при сдавленных ядрах атомов. Однако растущее испускание электромагнитных колебаний не находит выхода вследствие непрозрачности оболочки, что приводит к резкому ускорению разогрева (парниковый эффект). Ядро начинает «растапливать» оболочку и увеличивать свою массу за счёт неё, что ещё больше повышает светимость и разогрев. Затем наступает момент, когда разросшееся давление электромагнитных волн приводит к сбрасыванию остатков оболочки и может вызвать возникновение ударной волны, способной в свою очередь запустить механизмы звёздообразования в смежных областях космоса, заполненных газопылевыми облаками.
Температура ядра протозвезды при этом достигает пяти, а затем возрастает до десяти миллионов градусов по Цельсию, что приводит к возникновению термоядерных реакций в атомах водорода с синтезом гелия, т. е. к появлению внутри протозвезды нового мощного источника энергии. На месте старой непрозрачной возникает новая светящаяся оболочка. С этого момента протозвезда превращается в звезду. Её оболочка, мобилизуемая энергией ядра, испускает чудесное сияние, генерирует электромагнитные колебания во всех диапазонах и в космической темноте и пустоте свидетельствует всему миру: «Я родилась, я горяча, я сверкаю!». Но неземная красота этой солистки мироздания рождается в ходе страшной катастрофы термоядерного синтеза, звезда выходит из недр протозвезды в адском пламени термоядерной катастрофы.
Смерть протозвезды в термоядерной катастрофе рождения звезды приводит материю родившейся звезды к новому состоянию равновесия, обеспечивающему длительную жизнь новорожденной. Наступает период стабильности, при котором гравитационное сжатие, инициируемое ядром, уравновешивается упругими силами газового давления, возникающими в термоядерных реакциях превращения водорода в гелий. Ядерная топка в ядре разогревает звёздную оболочку до температуры в диапазоне от 2 до 50 тысяч градусов. Горение водорода – очень долгий процесс, и его может хватить на миллиарды лет.
Равновесие поддерживается системой саморегулирования, формирующейся в звезде на основе физического механизма взаимодействия ядра и оболочки. Температура в ядре может повыситься вследствие дополнительного поступления в «реактор» ядерного топлива. Тогда ядро раздувается и «выпускает пар из котла» в виде дополнительных выбросов газа в «атмосферу» звезды. Если же начнутся перебои в поступлении водородного топлива, и температура понизится, ядро начнёт сжиматься, «котёл» в нём разогреется и баланс между температурой и давлением будет восстановлен. В процессе «космической инженерии», таким образом, сформировалось нечто вроде предохранительного клапана для обеспечения действия природных ядерных реакторов.