Гайд по астрономии. Путешествие к границам безграничного космоса
Шрифт:
Некоторые астрономы видят обширные галактические поверхности, похожие на пузыри. Другие говорят, что крупномасштабная структура галактик и связанной с ними темной материи подобна космической паутине, которая состоит из тонких «нитей», сходящихся к более плотным «узлам», где и располагаются сверхскопления. Наш Млечный Путь, по-видимому, является частью нити сверхскоплений Девы — Центавра — Гидры. Помимо галактик и неуловимой темной материи, нити содержат сгустки горячего газа, на что намекают результаты наблюдений неба в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазонах. На данный момент мы не знаем, какой смысл в подобном устроении, но нас воодушевляет тот факт, что оно согласуется с расстоянием
Ланиакея и запределье
Самая большая структура, к которой мы принадлежим, известна как Ланиакея, в переводе с гавайского — «необъятные небеса». Она охватывает сверхскопления Девы — Гидры — Центавра, Печи — Эридана и Павлина — Индейца. Огромное пустое пространство отделяет Ланиакею от следующей крупной галактической системы, центром которой является сверхскопление Персея — Рыб. Вместе они простираются более чем на миллиард световых лет. Помимо этих структур, наша выборка галактик слишком мала, чтобы делать какие-то выводы. Мы можем видеть несколько галактик, в которых наблюдаются яркие квазары и гамма-всплески, и немного первозданных «звездных колыбелей» с красным смещением, которое отдаляет их на расстояние до 10 млрд световых лет от нас, — но, конечно, этих «чудовищ» недостаточно для создания подробных трехмерных карт. Впрочем, новые возможности телескопических наблюдений и методов съемки могут восполнить этот пробел в нашей галактической переписи, что позволит нам проследить как структуру, так и эволюцию материи во всей наблюдаемой Вселенной.
Космические масштабы
Почти всю эту главу мы посвятили пространственной иерархии космических «вложений» и тому, как астрономы начали ее измерять. В каком-то смысле сведений слишком много, чтобы обдумать все сразу. Тут нам и поможет математика. Удобный способ разобраться с невероятным диапазоном размеров и расстояний во Вселенной — начать с какого-нибудь легко измеряемого масштаба (скажем, метра), умножить его на десять — и повторить этот шаг еще много-много раз. Так мы пройдем всю Вселенную, как в фильме «Степени десяти», и придем к границе всего пространства (и времени) всего за двадцать пять шагов.
105 м = 102 км (штат Массачусетс [с севера на юг], большая часть известных астероидов, спутник Урана Миранда);
106 м = 103 км (Мексиканский залив, крупнейший астероид Церера, Луна);
107 м = 104 км (Земля, белый карлик Сириус В);
108 м = 105 км (расстояние от Земли до Луны [4 • 105 км], Юпитер);
109 м = 106 км (Солнце, Сириус А и другие «обычные» звезды, сжигающие водород, кома кометы);
1010 м = 107 км (водородное гало кометы, голубая звезда-сверхгигант Ригель);
1011 м = 108 км (хвост кометы, красная звезда-сверхгигант Бетельгейзе, расстояние от Земли до Солнца [1,5 • 108 км] = 1 а. е.);
1012 м = 109 км ~ 10 а. е. (расстояние от Солнца до Сатурна: 9,2 а. е.);
1013 м = 10[3] км ~ 102 а. е. (диаметр орбиты Плутона ~ 80 а. е.)
1014 м = 1011 км ~ 103 а. е. (остаточный диск около звезды ? Живописца);
1015 м = 1012 км ~ 104 а. е. (расстояние от Солнца до кометного облака Оорта: 5000–50 000 а. е.);
1016 м = 1013 км ~ 105 а. е. (расстояние, которое свет проходит за один год: 1 световой год [св. год] = 9,5 • 1015 м = 9,5 • 1012 км = 6,3 • 104 а. е., расстояние до Проксимы Центавра = 4,2 св. года = 2,6 • 105 а. е.);
1017 м ~ 10 св. лет (расстояние до ближайших тридцати звезд в окрестностях Солнца, размер ядра молекулярного облака, размер туманности Ориона);
1018 м ~ 102 св. лет (радиус окрестностей Солнца, расстояние до ближайшего молекулярного облака [4 • 102 св. лет], размер гигантского молекулярного облака);
1019 м ~ 103 св. лет (расстояние до ближайшего гигантского молекулярного облака [1,5 • 103 св. лет], толщина диска Млечного Пути);
1020 м ~ 104 св. лет (ширина спирального рукава Млечного Пути);
1021 м ~ 105 св. лет (размер Млечного Пути);
1022 м ~ 106 св. лет (расстояние до галактики Андромеды [2,5 • 106 св. лет]);
1023 м ~ 107 св. лет (расстояние до большинства других галактик в локальной Вселенной);
1024 м ~ 108 св. лет (размер сверхскопления Девы);
1025 м ~ 109 св. лет (расстояние до квазаров и первозданных галактик);
1026 м ~ 1010 св. лет (расстояние до видимого «края» Вселенной… до эпохи Большого взрыва).
Иногда передать космические масштабы помогала видеоанимация. Хорошими примерами станут новаторское путешествие по макроскопической и микроскопической Вселенной под названием «Степени десяти» — фильм, который сняли Чарльз и Рэй Имз; интерактивная веб-страница «Масштабы Вселенной»; эпизод из «Симпсонов» и фантастическая концовка первой части «Людей в черном».
А теперь, когда мы добрались до границ известной Вселенной, давайте глубже вникнем в ее миры, начав с нашей Солнечной системы, — единственной звездной и планетной системы, которую мы можем непосредственно исследовать.
ЧАСТЬ II. СОСТАВЛЯЮЩИЕ КОСМОСА
4. Знакомство с Солнечной системой
Разумные существа других систем, изучая солнечную систему с полной беспристрастностью, сделали бы, по всей вероятности, такую запись о Солнце: «Звезда x, спектральный класс G2, четыре планеты плюс обломки» [4].