Виктор Комаров - Тайны пространства и времени

• Название: Тайны пространства и времени
• Автор: Виктор Комаров
• Издательство: Вече
• Жанр: Философия
• Год: 2000
• ISBN: 5-7838-0711-7

Известный ученый и публицист В.Н. Комаров в своей книге размышляет над тайнами пространства и времени – самыми загадочными в ряду тайн мироздания.

---

От центра Галактики Солнечную систему отделяют 34 тысячи световых лет. А расстояние от одной видимой окраины нашего звездного острова до другой составляет около 100 тысяч световых лет.

Внутреннее положение Солнца и Земли в Галактике затрудняет ее изучение. Однако, несмотря на это, современная наука располагает методами, позволяющими составить представление о строении Галактики и природе происходящих в ней процессов. Один из них – метод сравнения. В пространстве Вселенной «разбросано» великое множество галактик, в том числе сходных по своему строению с нашей. И мы можем наблюдать их со стороны в различных ракурсах и на различных этапах их эволюции.

Если бы нам удалось вылететь за пределы Галактики и взглянуть на нее со стороны, мы увидели бы гигантский объем, похожий на шар, заполненный примерно 200 миллиардами звезд. Мы увидели бы также, что звезды распределены в этом объеме неравномерно. Наибольшее количество звезд сконцентрировано в плоском диске с шарообразным утолщением в центре – балджем. Поперечник балджа – около 13 световых лет.

В галактическом диске, приблизительно на половине расстояния между центральной частью Галактики и ее окраиной, расположено Солнце вместе с планетами.

Балдж и диск окружены своеобразным звездным «гало», поперечник которого достигает 120 тысяч световых лет. Таким образом, в Галактике существует как бы два подмножества – диск и гало, отличающиеся как по своей геометрии, так и по характеру движения. Кроме того, различные объекты Галактики относятся еще и к одной из двух подсистем – плоской и сферической. В частности, самые старые звезды принадлежат к сферической подсистеме.

Что касается рассеянных звездных скоплений, то самое молодое из них возникло около 5 миллиардов лет назад. А самые старые объекты – шаровые звездные скопления, принадлежащие галактическому гало. Самое древнее из них сформировалось около 12 миллиардов лет назад. Таким образом, шаровые звездные скопления старше рассеянных в среднем на 5-10 миллиардов лет. Это означает, что формирование Галактики представляет собой длительный процесс, сильно растянутый во времени. Во всяком случае образование диска началось лишь через несколько миллиардов лет после того, как завершилось формирование сферической подсистемы. Если справедлива конденсационная теория образования звезд, то столь большой разрыв во времени можно объяснить тем, что формирование звезд диска началось только тогда, когда газ, оставшийся после образования звезд сферической подсистемы, осел к галактической плоскости и его концентрация оказалась достаточной для звездообразования.

Подобная точка зрения связана с представлением о том, что не только звезды, но и сама Галактика сформировалась из газового водородно-гелиевого облака в результате его гравитационного сжатия под действием собственного тяготения. Сперва формировались звезды гало, и этот процесс сопровождался выделением огромного количества энергии. Как считают некоторые астрономы, энергия эта выделялась в результате многократных вспышек сверхновых звезд. Однако подобное объяснение отнюдь не является единственно возможным. Источником энергии могли быть процессы, происходившие в ядре Галактики, а также другие явления, нам еще не известные.

Но если энергия действительно выделялась в больших количествах, это должно было привести к разогреву газа и временному прекращению процесса звездообразования. Возможно, этим и объясняется столь значительный разрыв во времени между завершением формирования сферической подсистемы и началом формирования диска.

Кроме диска и гало у нашей Галактики, по-видимому, есть еще и своеобразный ореол – галактическая корона. На это указывает целый ряд фактов, однако природа космических объектов, из которых состоит Галактика, до сих пор остается невыясненной. Это – одна из наиболее интригующих проблем современной галактической астрономии.

Галактическое вращение

Из года в год мы видим в небе одни и те же созвездия. Их очертания не меняются. Создается впечатление, что положение небесных светил в пространстве с течением времени остается неизменным. Но впечатление это обманчиво. Звезды движутся и движутся с огромными скоростями. Так, наше Солнце, обращаясь вокруг центра Галактики, несется со скоростью около 250 км/с. Это более чем в 8 раз превосходит скорость движения Земли по околосолнечной орбите. Полный оборот вокруг галактического центра Солнце завершает примерно за 250 миллионов лет (так называемый галактический год).

Вокруг центра Галактики обращаются и все другие объекты, которые входят в ее состав. Однако это галактическое вращение не похоже на обращение планет вокруг Солнца. В то время как в Солнце сосредоточена подавляющая часть массы Солнечной системы, масса галактического ядра составляет всего около 5 миллионов солнечных масс. Поэтому любая звезда или другой объект испытывает притяжение не только со стороны галактического центра, но и всей массы окружающих звезд. Это не может не сказываться на характере движения галактических объектов и форме их орбит.

Наблюдения показывают, что гало вращается со сравнительно небольшой скоростью. На расстоянии около 30 тысяч световых лет от центра Галактики (то есть на том расстоянии, где расположено Солнце) эта скорость составляет около 50 км/с. Что же касается звезд диска, то они движутся значительно быстрее. В районе Солнца у них такая же скорость, как и у нашего дневного светила – то есть 250 км/с. Однако не следует думать, что все звезды, принадлежащие к сферической или плоской подсистеме, движутся как единое целое. У звезд, которые входят в состав гало, скорости различаются весьма существенно. Это различие достигает 150 км/с. Что же касается звезд диска, то у них оно значительно меньше. Но и в диске, например, старые звезды, участвуя в галактическом вращении, движутся на 10-15 км/с медленнее, чем молодые.

Причем, чем больше возраст того или иного типа звезд, тем значительнее различаются скорости (или, как ее называют астрономы, дисперсия скоростей) представителей этого типа космических объектов. Как мы знаем из истории происхождения и эволюции Солнечной системы, характер современных движений космических объектов – это след прошлого в настоящем. Иными словами, особенности движений, о которых идет речь, связаны с условиями формирования этих объектов в прошлом. Поэтому исследование пространственной структуры подсистем нашей Галактики, характера движений составляющих ее объектов, а также их химического состава – интересно не только само по себе, но и позволяет восстановить картину предшествующей эволюции нашего звездного острова, расшифровать те ее страницы, которые еще не прочитаны.

Например, медленное вращение гало, по-видимому, свидетельствует о том, что на сравнительно ранней стадии эволюции Галактики, когда формировались наиболее старые звезды, действовал какой-то механизм, который предопределил сравнительно невысокие скорости их галактического вращения. Предполагают, что выделявшаяся при сжатии протогалактического водородно-гелиевого облака гравитационная энергия преобразовывалась в кинетическую энергию движения газа и образующихся звезд.

Благодаря росту кинетической энергии, сжатие звездной составляющей довольно быстро прекратилось. Вот почему те звезды, которые образовались в начальный период сжатия протогалактического облака, сохранили сферическое распределение в пространстве, а также тот сравнительно небольшой запас вращения, которым облако обладало в этот момент.

Что же касается газа, то приобретенная им кинетическая энергия в результате столкновения газовых облаков переходила в тепло и излучалась в пространство. Вследствие этого газ продолжал сжиматься, и скорость вращения газовой составляющей в соответствии с законами механики постепенно возрастала. Развивавшиеся при этом центробежные силы в какой-то момент уравновесили сжатие в галактической плоскости, и оно продолжалось лишь вдоль оси вращения. Этот процесс и привел к образованию плотного плоского газового диска. Возникшие в нем звезды образовали быстро вращающуюся плоскую подсистему.

В этой подсистеме и по сей день содержится большое количество газа и пыли. Наличием газово-пылевой материи объясняются хорошо видимые даже невооруженным глазом темные места в Млечном Пути, как бы свободные от звезд. В действительности в этих местах расположены плотные диффузные облака, поглощающие свет более далеких объектов.

Особое внимание в центральной части Галактики привлекает к себе область, расположенная в промежутке от 16 до 19 световых лет от центра. В этом «кольце» наблюдается повышенная концентрация газа и молодых звезд. Некоторые астрономы считают, что именно там и образуются гигантские молекулярные газовые комплексы и звезды.