Галактики. Большой путеводитель по Вселенной - Джеймс Гич

Конец звезды: туманность Кошачьего Глаза в Млечном Пути. Эта чрезвычайно сложная структура представляет собой останки звезды, которая потеряла свои слои на последних стадиях звездной эволюции, породив так называемую планетарную туманность. В центре формируется компактный белый карлик, остающийся от ядра звезды. Гибель звезд, конечная фаза звездной эволюции, – неотъемлемая часть общей эволюции галактик, поскольку она позволяет рассеивать в межзвездную среду тяжелые элементы, образующиеся внутри звезд в течение их жизни. Эти тяжелые элементы, или металлы, обогащают межзвездную среду и смешиваются с новыми поколениями звезд. Наилучшим подтверждением тому служит наша Солнечная система: существование планет и людей обусловлено тем, что облако газа, из которого образовалось Солнце, было загрязнено пеплом мертвых звезд. Кошачий Глаз – предвестие судьбы нашего Солнца, которая ожидает его через 5 млрд лет

Постоянный коллапс газовых облаков в процессе создания новых звезд, а также рециркуляция и постепенное обогащение межзвездной среды в результате эволюции звезд – ключевой процесс в эволюции галактик. Моя работа включает изучение галактик на большом красном смещении далеко за пределами нашей Местной группы – значительно дальше краев нашего кубика 1 × 1 м. Одна из важнейших концепций заключается в том, что, хотя мы говорили о связи между красным смещением и расстоянием, я не воспринимаю галактики, которые я изучаю, как невероятно далекие космические объекты (хотя они действительно далеко). Я считаю их отдаленными во времени, а не современными Млечному Пути. Расстояния между ними настолько велики, что испускаемый «далекими» галактиками свет, который мы видим, физически был излучен в древнем прошлом – миллиарды лет назад. Так что на самом деле мы измеряем то, какими были галактики, когда Вселенная была моложе. Некоторые отдаленные галактики сейчас (в этот самый момент) стали уже совсем другими, но мы не можем этого увидеть, потому что этот свет еще не дошел до нас.

Однако это не так уж и плохо, потому что, глядя в прошлое, мы можем понять, как космос и все его содержимое изменялись в процессе своей эволюции. Наблюдая за все более отдаленными галактиками, мы смотрим все дальше и дальше в прошлое. В этом суть моих исследований – изучение эволюции галактик.

Давайте очень кратко повторим все, что мы знаем, прежде чем продолжить наше путешествие. Мы оказались в ловушке на планете, вращающейся вокруг звезды, которая сама вращается – наряду с миллиардами других звезд и планетарных систем – вокруг дискообразной звездной системы, которую мы называем галактикой Млечный Путь, заполненной звездами, газом и пылью, а в «сердце» этой системы расположена огромная черная дыра. Мы знаем, что есть и другие галактики за пределами нашей: некоторые из них такие же, как Млечный Путь, некоторые – нет, и все они разделены огромными расстояниями и организованы в крупномасштабную структуру скоплений, групп и нитей. Когда звезды горят в этих галактиках, образуются новые элементы – металлы, которые могут рассеиваться по всей галактике, когда звезды умирают. Поскольку галактики отдаляются друг от друга все дальше, то времени, необходимого свету на преодоление большого расстояния между ними и нашими детекторами, требуется очень много, и поэтому мы видим эти галактики такими, какими они были раньше. Когда мы смотрим на очень далекие галактики, то получаем снимок прошлого Вселенной, и это – основа для наших исследований эволюции галактик. Так что пока у нас все довольно неплохо.

Туманность Ориона – область в нашей Галактике, где формируются новые звезды, изображаемые здесь в ближнем инфракрасном свете. Орион сияет за счет ионизированного газа и рассеянного звездного света, когда новые звезды освещают свои «колыбели», полные газа и пыли. Отображение этой области в ближнем инфракрасном свете позволяет астрономам преодолевать бо́льшую часть затемняющей пыли, которая коконом укутывает зарождающиеся звезды в центре туманности

Созвездия и астеризмы[3] не всегда являются физическими группами звезд, но они создают иллюзию общности, потому что мы не можем разобрать уровни их распределения невооруженным глазом. То, что мы видим, – просто проекции ярких звезд на разные расстояния, которые образуют узнаваемые формы. Способность человеческого мозга распознавать закономерности в звездах стала первым вкладом нашего вида в науку об астрономии, поскольку она позволила нам создавать карты звезд, разделяющие небо на самостоятельные области. Без этих удобных шаблонов было бы намного сложнее реидентифицировать звезду, планету или комету или указать ее местоположение.

В следующий раз, когда вы сможете увидеть созвездие Ориона, присмотритесь к нему повнимательнее. Орион – мое любимое созвездие, не только из-за безошибочно узнаваемого пояса из ярких звезд, который мгновенно запускает примитивные функции распознавания образов нашего мозга, но и потому, что внутри этого созвездия находится знаменитая туманность Ориона – огромный газовый комплекс, в котором формируются новые звезды.

Туманность Ориона достаточно большая и яркая, чтобы ее можно было легко обнаружить в обычный бинокль. На мой взгляд, прекрасные виды туманностей, которые дает нам телескоп, – это одни из самых впечатляющих изображений естественного мира. Туманность пылает светом ионизированного газа – в основном водорода, который отличается красноватым свечением, – и синим светом, излучаемым зарождающимися звездами, который отражается от межзвездного газа и пыли и рассеивается. Также есть излучение и от других элементов, смешивающихся со светом туманности. К таким пейзажам относится, конечно же, и знаменитая туманность Конская Голова: филигранные плетения из плотного газа, который поглощает излучаемый за ним свет, придают ей подобную форму.

Возможность увидеть эту фабрику звезд из моего сада, когда я был юн и рассматривал небо с помощью моего маленького телескопа-рефрактора, стала тем, что вдохновило меня выбрать астрономию как профессию. В то время я еще не знал об астрофизических деталях, регулирующих свечение туманности, – меня захватил сам факт того, что можно увидеть это своими глазами, а не в какой-то книге. Впервые тогда я по-настоящему понял, что галактика – не просто кучка точечных безликих звезд и чернота между ними. Итак, почему я выбрал Орион? Это не только мое любимое созвездие, но замечательная иллюстрация того, насколько разными бывают звезды. Лишь на первый взгляд они выглядят примерно одинаково: всего лишь точки белого света различной яркости. Найдите темное место вдали от свечения домов и уличных фонарей и дайте глазам привыкнуть к темноте – тогда вы заметите, что некоторые из ярких звезд немного отличаются по цвету.