В истории есть неразгаданный феномен - в том, что человечество почти на полтора тысячелетия после нашей эры почему-то отказалось от наглядных астрономических знаний. Ведь о том, что звезды являются подобными Солнцу, догадывались еще пифагорейцы в древней Элладе. Такое понимание природы, однако, было потеряно вплоть до позднего средневековья.
Когда же ученый мир, наконец, снова признал, что звезды и Солнце – это схожие объекты, появилось множество других вопросов. Например, как далеко звезды расположены? Это стало неимоверно интересно. Люди словно обрели, наконец, свое место во Вселенной и, конечно же, захотели узнать как далеко до соседей.
Первые измерения расстояния до звезд произвел немец Фридрих Бессель. Первой звездой, расстояние до которой он вычислил, оказалась звезда 61 Лебедя. Почему? Эта звезда (представляющая собой двойную систему), быстрее других движется по небу. В 1838 году Бессель применил новую технику сверхизмерений - параллакс, и вычислил, что расстояние до этой звезды составляет 10,3 световых года. Современные методы позволили уточнить это расстояние: оно составляет на самом деле 11,36 световых года… За полтора столетия до эры компьютеров, Бессель оказался прав больше чем на 90 %!
Вечно манящая бесконечность
Сегодня определение расстояний в астрономии – это неизбежность. Измерение глубин мироздания дает нам возможность продвигаться в его освоении более уверенно. Действо это многоступенчато, поэтому систему астрономических «эталонов длины» иногда образно называют «лестницей расстояний».
В ее основе лежат определения дистанций в Солнечной системе, точность которых благодаря радиолокационным методам достигла уже миллиметровых значений! Из этих измерений выводится величина главного астрономического эталона длины, который без особых изысков так и называется - «астрономическая единица». Одна астрономическая единица представляет собою среднее расстояние от Земли до Солнца и равна примерно 150 миллионов километров.
Следующая ступенька «лестницы расстояний» - тот самый метод тригонометрических параллаксов. Орбитальное движение Земли приводит к тому, что в течение года мы оказываемся то по одну сторону Солнца, то по другую и в результате смотрим на звезды под немного разными углами. На земном небосводе это выглядит как колебания звезды вокруг некоторого среднего положения - так называемый годичный параллакс.
Чем дальше звезда, тем меньше размах этих колебаний. Определив, насколько сильно меняется видимое положение звезды из-за годичного движения, можно определить расстояние до нее с помощью обычных геометрических формул. Иными словами, расстояние, определенное по параллаксу, не отягощено никакими дополнительными предположениями, а его точность ограничена только точностью измерения параллактического угла.
С методом параллаксов связана еще одна красивая единица измерения космических расстояний: парсек.
Один парсек - это расстояние, с которого радиус земной орбиты виден под углом в одну секунду дуги. Беда в том, что даже для ближайших звезд параллактический угол очень мал. Например, для α Центавра он равен всего лишь трем четвертям угловой секунды. Поэтому с помощью даже самых современных угломерных инструментов удается определить расстояния до звезд, удаленных от нас не более чем на несколько сотен парсек. Для сравнения, расстояние до центра Галактики равно 8–10 тыс. парсек.
На следующей ступеньке лестницы находятся «фотометрические» расстояния, то есть расстояния, основанные на измерении количества света, поступающего от источника излучения. Чем дальше от нас он находится, тем тусклее становится. Поэтому, если нам каким-то образом удастся определить его истинную яркость, то мы, сравнив ее с видимой яркостью, оценим расстояние до объекта.
На относительно небольших расстояниях вне конкуренции с начала XX века остаются цефеиды - особый род звезд с переменной светимостью, у которых истинная яркость связана простым соотношением с периодом. На более значительных расстояниях в качестве «стандартных свечей» применяются сверхновые звезды. Наблюдения свидетельствуют, что в максимуме блеска их истинная яркость всегда примерно одна и та же.
Наконец, на самых больших удалениях, единственным указанием на расстояние до объекта служит пока закон Хаббла - обнаруженная американским астрономом прямая связь между расстоянием и смещением линий в спектре в красную область.
Надо сказать, что вне Солнечной системы единственным прямым и точным методом определения расстояний является, все-таки, метод параллаксов. Все остальные способы в той или иной степени опираются на различные предположения.
Abolere vetustas (опустошающая старость)
С возрастами в видимой вселенной ситуация гораздо менее определенная. Настолько менее, что не всегда бывает понятно даже, что именно называть возрастом. В пределах Солнечной системы, например, помимо обычных геологических методов для оценки возраста поверхностей небесных тел используется, например, степень их покрытия метеоритными кратерами (при условии, что известна средняя частота падения метеоритов).
Цвет поверхности астероидов постепенно меняется под воздействием космических лучей (это явление называется «космической эрозией»), поэтому их возраст можно примерно оценить по цвету.
Возраст остывающих космических объектов, лишенных источников энергии - коричневых и белых карликов - оценивают по их температуре. Оценки возрастов пульсаров опираются на скорости замедления их периодов. Примерно определить возраст разлетающейся оболочки сверхновой можно, если удается измерить ее размер и скорость расширения.
Когда "звездам числа нет"
С возрастом других звезд дело обстоит получше. Правда, большую часть времени жизни звезда проводит в стадии сгорания водорода в недрах, когда внешне с ней происходит очень мало видимых изменений. Поэтому глядя, например, на звезду, подобную Солнцу, трудно сказать, образовалась ли она миллиард лет назад или все пять. Ситуация упрощается, если удается наблюдать группу звезд примерно одного возраста, но различных масс.
Такую возможность предоставляют звездные скопления. (Звезды в них, конечно, образуются не совсем одновременно, но в большинстве случаев разброс возрастов отдельных звезд меньше среднего возраста всего скопления).
Теория звездной эволюции предсказывает, что звезды различных масс живут по-разному - чем массивнее звезда, тем быстрее она заканчивает свой «звездный путь». Поэтому чем старше скопление, тем ниже опускается планка общей массы населяющих его звезд.
Недалеко от центра нашей Галактики наблюдается фантастический объект Arches (Арки). Это очень молодое звездное скопление. В нем есть звезды с массой в десятки солнечных. Такие звезды живут не более каких-то нескольких миллионов лет, стало быть, именно таков максимальный возраст этого скопления.
А вот в шаровых, наиболее крупных и красивых скоплениях, самые тяжелые звезды имеют массу не более двух масс Солнца. Это говорит о том, что возрасты шаровых скоплений измеряются миллиардами лет.
Invenire potest, nemo omnia! — больше всего другого, но не всего!
Необычайно загадочными, а от того и наиболее заманчивыми для познания видимыми объектами во Вселенной являются, конечно, квазары.
Квазары - не только самые яркие, но еще и самые древние источники света. Как это определили? Современные научные теории в своих предположениях уже давно превосходят самую смелую фантастику. Считается, что квазары и черные дыры в центрах галактик – это стадии одного и того же грандиозного явления. Когда сверхмассивная черная дыра активизируется, поглощая звездное вещество вокруг себя, то любое излучение и даже свет уже не могут покинуть область внутри ее горизонта событий. Но энергия, создаваемая квазаром, генерируется как раз снаружи, когда под действием гравитации и огромного трения (из-за вязкости газа в аккреционном диске), увлекаемое черной дырой вещество нагревается до запредельно высоких температур. Тогда-то оно и начинает светиться на весь космос.
Так что квазары явно царствовали во времена ранней Вселенной, то есть 10 - 13 миллиардов лет назад. Пока не закончилось выделение энергии от поглощаемого гигантскими черными дырами окружающего газа и пыли. Возможно, что большинство наблюдаемых галактик, включая наш Млечный Путь - это те, что прошли уже свою активную стадию, когда они выглядели как квазары. И теперь они находятся в состоянии постепенного затухания, потому что вещества для «растопки» центральных черных дыр им уже не хватает.
Эта гипотеза хорошо подтверждается тем, что в нашей Галактике уже обнаружены свидетельства чрезвычайной активности черной дыры в прошлом…
Еще: космический "джем" на канале Симфомир Symfomir:
Бездна Эридана... и научная правда о параллельных мирах
Темная материя - прорыв и провал одновременно
Звездная машина. Путешествовать по Галактике можно с комфортом!
Увидеть Солнце "сверху": в погоне за суперфантомом
Правда и магия космических расстояний
Нельзя смотреть на Эридан
Письмо в бутылке из созвездия Киля
Послание космоса: зачем объявились коричневые карлики
Выше всего клуб СИМФОМИР ценит этику и человечность интернет-познания. Мы рады тем, кто разделяет такие наши взгляды. Присоединяйтесь! C пожеланием неизменной удачи - Ваш СИМФОМИР Symfomir.
