Наша Галактика - звездный дом человечества

 

Особый интерес вызывает вопрос о том, что представляет собой наш звездный дом — наша Галактика. Те отдельные звезды, которые мы можем различить на ночном небе,— просто ближайшие к нам члены нашей Галактики. Большая же часть Галактики видна лишь как раз­мытая световая полоса, пересекающая небо. Это так называемый Млечный Путь. Благодаря этому (в отличие от других галактик) нашу Галактику может легко наблюдать на небе каждый: на ночном небе светящаяся полоса Млечного Пути представляет собой огромное ко­личество удаленных звезд нашей Галактики, диск которой мы видим как бы «с ребра». Средний телескоп позволяет различить в Млечном Пути мириады отдельных звезд. Для изучения структуры Галактики очень невыгодно положение Земли: мы живем в ней и видим ее изнутри. Это очень затрудняет установление того, что мы могли бы выявить, бросив на нее лишь мимолетный взгляд откуда-нибудь извне.

Наша Галактика — гигантская звездная система, состоящая при­близительно из 200 млрд звезд, среди них и наше Солнце. Кроме звезд Галактика содержит много пыли, газа; она пронизана магнитными полями, заполнена космическими лучами. По форме она представля­ет собой достаточно правильный диск с шарообразным утолщением (балдж) в центре (это напоминает линзу или чечевицу). Диаметр Галактики около 100 000 световых лет (примерно 30 кпк), толщина ее в 10—15 раз меньше, а масса Галактики 2 • 10¹¹ масс Солнца. Около 1 % этой массы составляет межзвездный водород, преимущественно нейтральный. Возраст Галактики около 15 млрд лет.

Звездный состав Галактики очень разнообразный. Звезды разли­чаются по физическим, химическим характеристикам, особеннос­тям орбит, возрасту и др. Есть старые звезды и молодые (около 100 тыс. лет), некоторые звезды рождаются в настоящее время. По­давляющее большинство звезд имеет «средний» возраст — несколько миллиардов лет. К ним относится и наше Солнце — рядовая звезда нашей Галактики, — которое расположено ближе к ее краю, пример­но в 25 000 световых лет от ядра Галактики.

Солнечная система обращается вокруг центра Галактики со ско­ростью около 220 км/с. Центр нашей Галактики лежит в направле­нии на созвездие Стрельца (хотя расположен гораздо дальше). Со­лнце совершает один оборот вокруг центра Галактики за 250 млн лет. Этот период может быть назван галактическим годом. История чело­вечества по сравнению с этим периодом — только краткий миг. Вся наша Галактика вращается вокруг центра Местной системы галактик (примерно на 2/3 пути между нашей Галактикой и туманностью Анд­ромеды, на расстоянии 0,46 Мпк от Галактики).

Особый интерес для астрономов представляет ядро Галактики. Здесь нет горячих сверхгигантов и возбуждаемых ими к свечению диффузных газовых туманностей. Нет и пыли, но есть нейтральный водород, который по не вполне понятной причине растекается отту­да в плоскости Галактики со скоростью 50 км/с. Основное излучение ядра создается оранжевыми звездами-гигантами (но не сверхгиганта­ми). Ядро Галактики должно было бы казаться очень ярким, если бы не поглощение света в массах космической пыли. Но пыль меньше поглощает инфракрасные лучи и почти не поглощает радиоволны. В центре ядра находится небольшое сгущение звезд с малым, но чрезвычайно компактным и сильным радиоисточником (Стрелец А). Высказано предположение, что он является черной дырой (массой равной примерно миллиону солнечных масс).

 

Межзвездная среда

 

Хотя в мощные телескопы нам удается увидеть только галактики, в темных пространствах, разделяющих их, несомненно присутствует вещество. Вопрос в том, сколько его и в каком состоянии оно нахо­дится. Кроме вещества, Вселенная насыщена излучениями и быстры­ми частицами различных типов. Сюда входят электромагнитное и гравитационное излучения, потоки нейтрино и космические лучи (состоящие из множества разнообразных субатомных частиц).

Межзвездное пространство заполнено газом и пылью. Основной компонент межзвездного газа — водород. Но втором месте — гелий, Значительно меньше в ней углерода, азота, кислорода и других хи­мических элементов. Тяжелые элементы попадают в Космос как остатки взрывов сверхновых звезд. Таким образом, межзвездная среда - это вещество и поля, заполняющие межзвездное пространство внут­ри галактик.

Межзвездная среда тесно связана со звездами. Из межзвездного газа образуются звезды, которые на поздних стадиях эволюции вновь отдают часть своего вещества межзвездной среде. Обмениваясь со звездами веществом, межзвездная среда обогащается создаваемыми в недрах звезд тяжелыми элементами. Примерно 85% всех тяжелых элементов возникло на заре образования нашей Галактики, т.е. при­мерно 9—10 млрд лет назад. В это время происходил интенсивный процесс звездообразования. Много возникало и сверхновых звезд. Однако 11—13% тяжелых элементов имеют возраст 5 млрд лет.

В межзвездной среде астрофизики наблюдают и различные орга­нические соединения: углеводород, спирты, альдегид, эфиры, амино­кислоты и другие соединения, в которых молекулы содержат до 18 атомов углерода, а самые тяжелые имеют массу до 123 единиц масс водорода. В настоящее время в межзвездной среде открыто около 40 органических молекул. Чаще всего они встречаются в местах наи большей концентрации газопылевого вещества.

Звезды поставляют в межзвездную среду также электромагнитное излучение и космические лучи.

Органические молекулы из межзвездной среды, электромагнитное излучение и космические лучи могли способствовать возникно­вению простейших форм жизни на Земле.

 

Понятие Метагалактики

 

Совокупность галактик всех типов, квазаров, межгалактической среды образует Метагалактику — доступную наблюдениям часть Все­ленной.

Одно из важнейших свойств Метагалактики — ее постоянное рас­ширение, «разлет» скоплений галактик. Об этом свойстве Метагалак­тики свидетельствуют «красное смещение» в спектрах галактик и открытие реликтового излучения (фоновое, независимое от направ­ления внегалактическое тепловое излучение, соответствующее тем­пературе около 3 К).

Из явления расширения Метагалактики вытекает важное следст­вие: в прошлом расстояния между галактиками были меньше. А если учесть, что и сами галактики в прошлом были протяженными и раз­реженными газовыми облаками, то очевидно, что миллиарды лет назад границы этих облаков смыкались и образовывали некоторое единое однородное газовое облако, испытывавшее постоянное рас­ширение.

Важное свойство Метагалактики — равномерное распределение в ней вещества (основная масса вещества сосредоточена в звездах). В современном состоянии Метагалактика — однородна и изотропна, т.е. свойства материи и пространства одинаковы во всех частях Ме­тагалактики (однородность) и по всем направлениям (изотропия). Маловероятно, что она была такой в прошлом. В самом начале рас­ширения Метагалактики анизотропия и неоднородность материи и пространства вполне могли существовать. Поиски следов анизотро­пии и неоднородности прошлых состояний Метагалактики — одна из важнейших проблем современной внегалактической астрономии.

Исчерпывает ли Метагалактика собой всю возможную материю и пространство? Многие ученые так и считают, утверждая единствен­ность всей нашей расширяющейся Метагалактики — Вселенной. Но такие утверждения напоминают космологию Аристотеля, многократ­но повторявшиеся заявления о единственности Земли со светилами вокруг нее, единственности Солнечной системы, единственности нашей Галактики и т.д. И потому все чаще высказывается мысль о множественности «метагалактик», множественности вселенных, каждая из которых имеет свой собственный набор фундаментальных физических свойств материи, пространства и времени, свои тип нестационарности, организации и др. Эти гипотезы не противореча современным математическим и физико-теоретическим представлениям. Более того, многие модели релятивистской космологии закономерно подводят к выводам такого рода*.

* См.: Розенталь И.Л. Проблемы начала и конца Метагалактики. М., 1985.

 

Одна из теоретических посылок для такого вывода связана с тем, что уравнения ОТО и квантовой физики не дают ответа на вопрос о начальных условиях эволюции нашей Вселенной. Здесь возможны два варианта:

1) первичное сингулярное состояние вещества из множества потенциальных физических возможностей реализовалось в одну реальную — нашу Метагалактику;

2) во Вселенной осуществляется все многообразие физических условий, явлений и движений, допускаемых основными физическими теориями.

Если допустить вторую возможность, то надо признать, что ре­ально существует множество вселенных (метагалактик), образовав­шихся в результате «Большого Взрыва», связанных между собой некими материальными «каналами», о которых мы пока можем толь­ко догадываться (представления о топосах и др.) и для познания которых понадобится как минимум завершенная теория супергравитации, а может даже и некоторая «новая физика».

 

Вселенная в целом

 

⇐ Предыдущая19202122232425262728Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: