Твиты о вселенной
Шрифт:
Как это ни парадоксально, самые близкие звезды не видны невооруженным глазом. Это холодные, тусклые «красные карлики», которые составляют ~70 % всех звезд.
Красные карлики так скупо сжигают свое ядерное топливо, что многие будут жить в течение 10 трлн лет, что в 1000 раз дольше, чем период жизни Солнца.
Самая близкая звезда, конечно, Солнце. Его свету требуется 8,3 минуты, чтобы добраться до нас. Вторая по близости к нам звезда — Альфа Центавра, находящаяся на расстоянии 4,2 световых года.
Альфа Центавра фактически тройная звездная система.
Одна из главных целей астрономии состоит в том, чтобы оглянуться на события далекого прошлого и увидеть первые звезды Вселенной в момент их возникновения.
67. Почему звезды мерцают?
«Ты мигай, звезда ночная! Где ты, кто ты — я не знаю. Высоко ты надо мной, как алмаз во тьме ночной» [15] , — написала Джейн Тэйлор в 1806.
15
Перевод с англ. стихотворения « Twinkle, twinkle, little star…»,написанного Джейн Тэйлор, взят из книги: Льюис Кэрролл. Приключения Алисы в стране чудес. Алиса в Зазеркалье. — М: Наука, 1978. Перевод с англ. и подготовка издания: Нина Демурова. Стихи в переводах С. Я. Маршака, Д. Г. Орловской и О. И. Седаковой. Комментарий Мартина Гарднера.
Древние люди заметили, что звезды мерцают, а планеты — нет. Они также заметили, что звезды кажутся неподвижными на небесном своде, в то время как планеты блуждают.
Оба явления обусловлены расстоянием. Звезды настолько далеки, что они выглядят как уколы от булавки и их движение незаметно…
… Планеты сравнительно недалеки, поэтому в телескопе они выглядят как маленькие диски и их движение по небу заметно.
Наблюдение за звездами и планетами через турбулентную атмосферу подобно разглядыванию лампочек на потолке бассейна со дна бассейна.
Колебания воды создают впечатление, как будто точечные огни дрожат (мерцают). Но у больших огней возникает лишь рябь по краям, поэтому они остаются стабильными.
Подобным образом мерцают звезды: этот эффект создается из-за их малых размеров по сравнению с «массивностью» атмосферы; планеты же остаются «немигающими», потому что они большие.
Мерцание звезд размывает изображения в телескопах. Единственный путь, который позволит получить более четкие изображения заключается в том, чтобы подняться над атмосферой (Космический телескоп Хаббл).
По-другому скомпенсировать мерцание можно за счет изгибания поверхности тонкого телескопического зеркала много раз в секунду (адаптивная оптика).
Точечные источники радиоволн, такие как «пульсары», также мерцают (межзвездные сцинтилляции) в связи с турбулентностью межзвездного газа.
68. Как мы можем узнать расстояние до звезды?
Если при наблюдении из двух разных точек объект заметно смещается, то он близко; если смещение очень мало, то он расположен далеко.
Проверьте сами. Держите палец близко и посмотрите на него одним глазом, затем другим. Смещение заметно. Сделайте то же самое, когда палец
Этот эффект (параллакс) может показать расстояние до звезды. Наблюдайте за звездой из двух точек на противоположных сторонах орбиты Земли (потребуется шесть месяцев между наблюдениями).
Говорят, что звезда на расстоянии 1 парсека (3,26 световых лет) при наблюдении за шесть месяцев меняет направление на 1 угловую секунду (1/3600 °).
Проблема метода: турбулентность атмосферы «смазывает» звездные изображения на 0,5 угловой секунды или больше, поэтому с помощью параллакса можно определить расстояния только до ближайших звезд.
Решение проблемы: выйти в космос. Европейский спутник Гиппарк (Hipparcos)использует параллакс, чтобы установить расстояние до 100 000 звезд, расположенных более чем в 100 световых годах от нас.
Чтобы измерять большие расстояния, необходимо идентифицировать звезды с известным собственным блеском. Если одна звезда слабее другой, то она дальше.
Есть ли звезды, собственный блеск которых известен? Да. «Переменные цефеиды» — звезды высокой светимости, которые пульсируют как бьющиеся сердца.
Решающее открытие сделала Генриетта Ливитт в 1912 [16] : цефеиды, которые, по сути, ярче других звезд, изменяют свой блеск в течение длительного периода времени.
Определение расстояния до цефеиды: 1) временной «период» изменения блеска —> собственная светимость; 2) сравнение собственной и видимой светимостей —> расстояние.
16
«Стоит отметить, — писала мисс Ливитт, — что более яркие переменные имеют больший период». Ливитт получила периоды 25 звезд и сопоставила их на графике с блеском в максимуме и минимуме. Блеск оказался связанным с периодом линейной зависимостью, и она заключила: «Так как эти переменные звезды, вероятно, находятся на одинаковом расстоянии от Земли, их периоды, очевидно, связаны с количеством излучаемого ими света», т. е. со светимостью. Так появилась знаменитая зависимость период — светимость.
В 1923 Эдвин Хаббл обнаружил цефеиды в туманности Андромеды и заключил, что это была островная «галактика», далекая от Млечного Пути (2,5 млн световых лет).
Космический телескоп НАСА Хаббл определил цефеиды в галактике М100, охватывая звездные расстояния до 56 млн световых лет от Солнца.
69. Откуда мы знаем, из чего состоят звезды?
В 1835 философ Огюст Конт заявил, как о чем-то совершенно бесспорном, что наука никогда не разгадает состав звезд. Он был неправ.
Природа благосклонна к нам. Атомы каждого элемента излучают свет, характеризующийся цветом/длиной волны, что позволяет определить химические элементы в составе звезд.
Уникальный «спектральный» отпечаток существует потому, что каждый атом конкретного химического элемента имеет уникальное расположение электронов на орбите.
Когда электрон перескакивает с одной орбиты на другую, излучается порция света. Ее энергия равна разности между энергиями электрона на двух орбитах.