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.

---

Еще одна примечательная область – окружающая центр Галактики «дыра» в газовом диске, простирающаяся на расстояние до 9 световых лет. Причины ее возникновения остаются неясными, хотя на этот счет и высказано немало гипотез. Возможно, что интенсивный процесс звездообразования привел в этом районе к дефициту газа или газ, располагавшийся в этой области, по какой-то причине утратил свой «запас вращения» и переместился в центр Галактики. Но, пожалуй, более правдоподобным выглядит предположение о том, что какие-то активные процессы, происходившие в ядре Галактики, отбросили газовые массы в более далекие области. В пользу такой точки зрения говорит существование газовых облаков, располагающихся в центре Галактики на расстояниях порядка 5-6 световых лет от галактической плоскости и удаляющихся от центра нашей звездной системы с весьма высокими скоростями. Быть может, в будущем эти газовые облака вообще покинут галактические пределы.

С другой стороны, на периферии Галактики обнаружены гигантские газовые облака, которые с довольно большими скоростями, достигающими в отдельных случаях 300 км/с, наоборот, приближаются к галактической плоскости. Не исключено, что некоторые из них «втянуты» притяжением нашей Галактики из межгалактического пространства или из соседних галактик. А может быть, эти облака когда-то были выброшены из центральной области и теперь возвращаются обратно, так и не преодолев галактического притяжения.

Как показывают радиоастрономические наблюдения межзвездного водорода на волне 21 сантиметр, вдоль галактической плоскости тянется сравнительно тонкий слой атомарного водорода, постепенно утолщающийся к краям диска. Он состоит из холодных облаков с температурой около 70 К и в 100 раз менее плотного горячего газа, находящегося в пространстве галактической плоскости.

Центр Галактики

Наша звездная система представляет собой объект чрезвычайно сложный и трудный для исследования. К тому же ее изучение современными методами началось сравнительно недавно. Поэтому нет ничего удивительного в том, что с Галактикой связано так много загадок и тайн.

Наибольший интерес представляет собой самый центр Галактики – область с поперечником в несколько десятков световых лет, которая по своим свойствам существенно отличается от всех других областей нашего звездного острова. Внутри нее находится «ядро» – сгущение вещества, радиус которого равен примерно 10 парсекам (1 парсек – 3,26 светового года). Ядро окружено газовым диском с массой около 2*1027 масс Солнца и балджем с массой 4*109 солнечных масс. Вокруг балджа располагается кольцевая область с низким содержанием газа – уже упоминавшаяся нами «дыра» в газовом диске. Ядро Галактики находится в районе созвездия Стрельца (так видится с Земли). Эта часть Млечного Пути отличается большим количеством пыли, в десятки тысяч раз ослабляющей свет более далеких объектов. Однако сквозь этот «занавес», словно нарочно опущенный природой, проникают радио- и инфракрасное излучения. Впервые изображение ядра в инфракрасных лучах было получено советскими учеными на Крымской астрофизической обсерватории.

Наибольший интерес представляет собой самый центр Галактики, область поперечником около 65 световых лет, которая по своим свойствам существенно отличается от всех других ее областей.

Согласно косвенным данным, подавляющая часть массы этого центрального «ядрышка» сосредоточена в звездах. Как показывают спектральные наблюдения, чем ближе расположены газовые облака к галактическому центру, тем быстрее они движутся. По мнению некоторых исследователей, это связано с тем, что в самом центре Галактики находится массивная черная дыра с массой порядка 106 масс Солнца (черная дыра – своеобразный объект, обладающий столь высокой плотностью и столь могучим притяжением, что из него наружу не могут «вырваться» ни частицы, ни какие бы то ни было излучения). Однако вряд ли это предположение соответствует действительности, поскольку активность ядра весьма невелика в сравнении с той активностью, какой оно должно было бы обладать при наличии черной дыры. К тому же, если бы это действительно была черная дыра, поток рентгеновского излучения от ядра был бы гораздо мощнее фактически наблюдаемого.

В центральной области также был обнаружен, пожалуй, наиболее любопытный и интригующий объект Галактики – весьма компактный источник нетеплового радиоизлучения в сантиметровом диапазоне. В самом его центре расположено еще более яркое «радиопятно», поперечник которого не превосходит 10 а. е. Иными словами, этот объект мог бы поместиться внутри Солнечной системы. Его светимость на единицу объема чрезвычайно велика – она сравнима со светимостью наиболее мощных источников излучения в нашей Вселенной!

Именно этот загадочный объект некоторые астрономы и пытались связать с наличием в ядре массивной черной дыры. Однако, как мы уже говорили, подобная точка зрения встретила серьезные возражения.

Вблизи центра галактики находится также несколько источников инфракрасного излучения с невысокой температурой, близкой к комнатной. Но какова их природа и какие физические процессы с ними связаны, тоже пока неизвестно.

Ядро Галактики ведет себя довольно активно – оно все время выбрасывает газ в количестве, ежегодно составляющем 1,5 массы Солнца. На первый взгляд, это не так много для системы, состоящей из 200 миллиардов звезд. Однако не следует забывать, что Галактика существует многие миллиарды лет. Есть основания полагать, что современная активность ее ядра – лишь очень слабые отголоски гораздо более мощных и бурных процессов, которые происходили в центральной части нашего звездного острова в отдаленном прошлом, когда Галактика была моложе и богаче энергией.

Спиральная структура

Характерной особенностью нашей Галактики является наличие в диске спиральных рукавов или ветвей, существование которых подтверждается целым рядом независимых астрономических данных. В этих ветвях концентрируется межзвездный водород, они являются областями наиболее интенсивного диффузного радио- и гамма-излучения.

Первоначально высказывалось предположение, что рукава естественным образом сформировались в процессе вращения нашего звездного острова, поскольку галактический диск вращается не как единое целое, а дифференциально. Различные объекты, которые входят в его состав, движутся с разными угловыми скоростями: начиная с некоторого расстояния, чем дальше от центра, тем ниже скорость. В принципе подобное вращение действительно может создавать структуры, близкие к спиральным. Однако, как показывают расчеты, эти структуры не могут быть долговечными. За несколько оборотов Галактики они неминуемо должны были бы разрушиться.

Предполагают, что спиральные рукава представляют собой своеобразные «волны плотности» – возмущения плотности, которые возникают в звездном населении диска и распространяются в радиальных направлениях, вращаясь в то же время вокруг центра Галактики как единое целое. Иными словами, вращение волн плотности происходит с постоянной угловой скоростью, независимо от расстояния до центра. По неизвестной причине дифференциальное вращение галактического диска на характер вращения волн плотности сколько-нибудь заметного влияния не оказывает.

В волнах плотности число звезд в единице объема по сравнению с другими районами Галактики возрастает незначительно. Но, тем не менее, суммарная сила их тяготения в этих областях несколько выше. Поэтому межзвездный газ в поле тяготения спиральной волны сильно разгоняется, достигая сверхзвуковой скорости. Происходящее при этом сжатие газа может привести к возникновению ударных волн, охватывающих значительную часть галактического диска. Не исключено, что такие сжатия и запускают процесс звездообразования.

Согласно данным ученых, наше Солнце расположено в промежутке между двумя спиральными рукавами (или на внутренней окраине одного из них). И, видимо, это обстоятельство сыграло не последнюю роль в появлении и существовании жизни на Земле. Внутри спиральных рукавов, в районах интенсивного звездообразования формирование живых структур вряд ли является возможным…

Есть и еще одно, благоприятное для существования жизни на нашей планете обстоятельство, также связанное с галактическим расположением Солнца. Поскольку спиральные рукава вращаются как единое целое, а угловые скорости звезд по мере удаления от центра Галактики убывают, то на некотором расстоянии от него эти угловые скорости должны совпадать с угловой скоростью вращения спиральных ветвей – здесь и звезды и волны плотности движутся синхронно! Образуется своеобразное «кольцо», получившее название «коротационного круга» (от английского corotation, что означает «совместное вращение»).