Виктор Вайскопф: Наука и удивительное [Как человек понимает природу]

В настоящее время мы знаем гораздо больше о строении Галактики. В нее входят не только звезды, но также газы и пыль; особенно много их в центре Галактики. Эта межзвездная материя затрудняет применение нашего простого метода измерения расстояний. Видимая через слой газа и пыли, звезда кажется слабее, и мы можем ошибочно заключить, что она дальше от нас, чем на самом деле. Но астрономы разработали много методов, позволяющих преодолеть эту трудность. Современная радиоастрономия, например, дает хороший метод определения областей, в которых находится межзвездный газ; этот газ испускает определенные радиоволны, характерные для атомов водорода — основного элемента в межзвездном газе. Таким методом, а также целым рядом других установлено, что звезды сосредоточены в больших спиральных рукавах, выходящих из центра диска и закрученных в его плоскости.

Система звезд, образующих нашу галактическую систему, — это вторая, более крупная единица космической среды, в которой мы обитаем. Сначала мы рассматривали Землю, а затем и солнечную систему как наше местообитание. Теперь мы узнали, что Солнце вместе со своими планетами — только малая часть большой системы, насчитывающей многие миллиарды звезд, — нашей Галактики. Что находится вне этой системы?

Рис. 6. Современный радиоастрономический телескоп.

Посмотрим опять на звездное небо в бинокль. Мы увидим миллиарды звезд нашей Галактики. Иногда, однако, мы увидим нечто отличное от звезды — туманность, протяженное светящееся пятно. Прекрасным примером ее служит туманность в созвездии Ориона. Эта туманность, как и многие другие, оказалась облаком светящегося газа. Однако существуют и другие туманности; наиболее поразительна среди них туманность Андромеды, которая при наблюдении в малый телескоп выглядит как дискообразная светящаяся область. Рассматривая эти туманности в очень сильные телескопы, мы увидим, что на самом деле они представляют собой скопления очень слабых звезд, расположенных в виде такой же дискообразной спирали, как и наша Галактика. Это было потрясающее открытие! Наша Галактика оказалась не единственной. Существуют и другие аналогичные звездные системы. Число таких галактик очень велико. Чем мощнее телескоп, тем больше можно увидеть галактик. Они простираются глубоко во Вселенную. Насколько они удалены от нас и каково их распределение в пространстве?

Мы снова можем получить некоторое представление об интересующих нас расстояниях, исходя из кажущейся яркости объектов. Обратимся к туманности Андромеды (фото I).

Ее полная яркость примерно такая же, как у средней звезды, удаленной на 10 световых лет. Очень мощные телескопы показывают, что число всех звезд в этой галактике такого же порядка, как и в нашей, — около 50 миллиардов. Отсюда мы должны заключить, что на самом деле эта туманность в 50 миллиардов раз ярче отдельной звезды нашей Галактики. Она кажется столь же яркой; следовательно, расстояние до туманности Андромеды должно быть в √50·10 9раз больше, чем до ближайших звезд, т. е. должно равняться произведению 10 световых лет на √50·10 9, что дает около 2 миллионов световых лет. Это число неоднократно проверялось другими, более точными методами и оказалось примерно правильным. Расстояние от нашей Галактики до соседней приблизительно в 20 раз больше диаметра Галактики. Свет, приходящий от туманности Андромеды, покинул ее тогда, когда нашу Землю населяли еще не люди, а их обезьяноподобные предки.

Тот же метод можно применить к другим видимым на небе галактикам. Сравним кажущуюся яркость какой-либо галактики с яркостью туманности Андромеды; пусть яркость первой, скажем, в x раз меньше; тогда данная галактика в √x раз дальше. Это заключение основано на гипотезе, что все галактики имеют приблизительно одинаковые размеры и истинную яркость. Многие тщательно выполненные наблюдения подтверждают эту гипотезу.

Таким путем можно получить представление о распределении по небу множества спиральных туманностей, которые мы видим в сильные телескопы. Теперь нам известно о миллионах таких туманностей. Мы нашли, что они распределены в пространстве более или менее равномерно по всем направлениям, причем среднее расстояние между соседями достигает нескольких миллионов световых лет. Расстояние между нашей Галактикой и туманностью Андромеды приблизительно равно среднему расстоянию между галактиками вообще. Чем дальше мы смотрим, тем больше галактик находим. Дойдем ли мы в своих поисках до конца?