Удивительная астрономия - Дмитрий Брашнов

На первом месте в этом каталоге под номером М1 значилась та самая туманность в Тельце, так жестоко подшутившая над Мессье. Сегодня она называется Крабовидной – из-за своей формы, действительно напоминающей вид краба сверху (см. также главу 2). Спустя много лет после составления каталога Мессье стало ясно, что в этот перечень включены удивительнейшие объекты Галактики, ничуть не уступающие по своей причудливости метеорным роям. Метеорный рой – местное явление, тогда как туманности обволакивают десятки и даже сотни звездных миров.

Странные космические объекты

В одной лишь нашей Галактике насчитывается почти 200 миллиардов звезд. Казалось бы, их свет должен заливать нашу планету и днем и ночью, но в действительности этого не происходит. Почему? Да потому, что большая часть звездного сияния гасится межзвездными газом и пылью, в первую очередь – газопылевыми туманностями.

Все космические туманности различаются на те, в которых больше газа, чем пыли, и те, в которых, наоборот, больше пыли, чем газа. Первые называются «светлыми», вторые «темными».

Светлые туманности и действительно похожи на светящиеся светло-зеленые облака. Их второе, научное, название – диффузные , что означает «размытые»: в телескоп эти объекты наблюдаются как размытые зеленоватые пятнышки.

Некоторые из них несложно наблюдать даже с помощью бинокля. Например, отлично различима земным наблюдателям Большая туманность Ориона , которая по видимой величине в два раза крупнее лунного диска, но плохо заметна невооруженному глазу из-за тусклости свечения. На небе эта туманность расположена чуть ниже Пояса Ориона. Она удалена от нас на 1300 световых лет. Это очень крупный объект протяженностью 23 световых года. Но вместе с тем для объекта столь значительных размеров у туманности не слишком большая масса: все вещество туманности весит лишь в 300 раз больше Солнца.

Большая туманность Ориона

Это объясняется просто: диффузное вещество сильно разрежено, то есть на единицу объема туманности приходится слишком мало частиц газа и пыли.

Представим себе, что у нас есть звездолет и мы вознамерились собрать килограмм газа из туманности Ориона. Весь собранный газ помещается нами в двухлитровые пластиковые бутылки. Знаете, сколько бутылок нам понадобится для одного лишь килограмма газа? Миллион миллиардов!

Хорошо наблюдаются астрономами-любителями 12 светлых туманностей, а всего в Галактике насчитывается 150 таких объектов. Светятся они по разным причинам. Есть туманности, которые отражают свет соседних звезд. А есть и такие, которые излучают сами, получая энергию от горячих голубых гигантов, находящихся неподалеку или погруженных в туманность.

Редкой разновидностью диффузных туманностей является световое эхо . Эта туманность может не освещаться ничем на протяжении столетий, а затем, когда неподалеку взорвется новая или сверхновая звезда, вспышка от взрыва на какой-то миг озарит газопылевое облако. Туманность будет много лет тускло сиять, становясь со временем все более блеклой, пока наконец не потухнет окончательно.

В самом начале изучения диффузных туманностей ученые не могли объяснить их зеленоватый оттенок. Какой газ окрашивает туманности в этот бледный цвет? Кое-кто даже предположил, что ученые столкнулись с совершенно неизвестным науке веществом, существующим лишь в безднах космоса, которое заранее назвали «небулием». Но затем выяснилось, что зеленоватое свечение испускает кислород, в земных условиях на такое не способный.

Увы, найдется немало туманностей, которые ничем не озаряются, а потому совершенно не видны в земные телескопы. О существовании таких космических облаков судят по радиосигналам. Водород, из которого главным образом состоит диффузное вещество, является слабым источником радиосигналов. Для приема этих сигналов ученые создали специальные устройства – радиотелескопы . Это огромные антенны, настроенные на прием сигналов из глубин Галактики, куда не проникает «зрение» обычных, оптических, телескопов.

И тем не менее астрономам показалось подозрительным, что поблизости от многих светящихся туманностей оказываются яркие звезды. Подозрения усилились, когда выяснилось, что все эти звезды относятся к классам О и В. То есть перед нами – огромные и очень горячие светила, причем их так много, что некоторые даже сливаются для земного наблюдателя.

Скажем, Тэта Ориона, видимая невооруженным глазом как одна не слишком яркая звездочка, в действительности оказалась скоплением из близко расположенных четырех светил. Эту четырехкратную звезду назвали «Трапецией Ориона», поскольку по расположению звезды напоминают вершины трапеции. А всего в туманность Ориона погружены десятки массивных горячих звезд классов О и В.

Обилие горячих звезд объясняется просто, если мы вспомним, что светила этих классов относятся к очень молодым звездам. Молодые звезды собраны группами в туманностях, потому что именно из диффузного вещества они и родились.

Хотя в космосе события нередко могут протекать и наоборот – не туманность порождает звезды, а звезда порождает туманность. Скажем, Крабовидная туманность возникла много столетий тому назад в результате взрыва сверхновой. Планетарные туманности появились в космосе «мирным путем», без взрывов и катастроф – просто в результате тихой смерти своей звезды.

Для начала нужно пояснить, почему они называются планетарными. По форме такие туманности напоминают гигантские планеты – это большие разноцветные шары, которые состоят из разреженного газа.

Планетарная туманность «Песочные часы»

Внутри газового шарика находится горячее ядро умершей звезды, нагретое до температуры +40 000 °C. Когда-то это ядро принадлежало остывающему красному гиганту. Чем сильнее остывала звезда, тем шире становился ее внешний газовый слой. Температура в этом слое снижалась, и наконец расширяющаяся и охлажденная оболочка отсоединилась от ядра и превратилась в планетарную туманность. Всего астрономам известно около 1500 планетарных туманностей, из которых в любительские телескопы удается рассмотреть только пять. Эти объекты до сих пор продолжают свое расширение со скоростями от 10 до 30 км/с. Со временем все планетарные туманности расширятся до такой степени, что станут прозрачными и исчезнут из виду.

Колонии микробов

Если и можно про что-то сказать «чернее ночи», то это определенно про темные туманности . В отличие от диффузных они состоят главным образом из межзвездной пыли. Такие пылевые облака были бы незаметны в космическом мраке, если бы не заслоняли собой светлые объекты – светящиеся туманности и Млечный Путь.

Например, Трехраздельная туманность в Стрельце (М20), которая лежит в 2184 световых годах от Земли, делится на три части двумя темными полосами. Эти полосы – темные пылевые скопления, контрастно выделяющиеся на фоне свечения М20. Протяженность этой туманности составляет 20 световых лет.

Детальные исследования показали, что вещество в пылевых облаках не «свалено в кучу», а под действием магнитного поля Галактики собирается в своеобразные «волокна».

В известной фантастической повести К. Булычева «Путешествие Алисы» о приключениях школьницы из будущего Алисы Селезневой есть упоминание о некой живой туманности. По поводу существования этого таинственного космического объекта ходили споры. Некоторые ученые верили в то, что живая туманность есть, и пытались отыскать ее. Другие, в том числе папа Алисы, отказывались верить в подобное. И все же эту туманность удалось обнаружить и, поймав в особую сеть, спустить на ближайшую планету:

«Два корабля справились наконец с сетью, и через полчаса живая туманность, надежно сжатая двумя кораблями, лежала на траве неподалеку от нас… Туманность нас разочаровала. Она, наверное, очень эффектна в межзвездном пространстве, когда расстилается на миллионы километров, но здесь, на траве, она казалась чуть пульсирующим серым сгустком тумана».

Разумеется, на самом деле ничего подобного в Галактике не встречается. И все-таки кое-кто из астрономов всерьез полагает, что живые туманности – это не совсем выдумка, но отчасти реальность. Настоящие живые туманности отличаются от «Алисиной» тем, что они не являются единым организмом. Живая туманность в повести Булычева представляла собой одно целое, как бы «сверхживотное». Реальные живые туманности лучше сравнивать с коралловыми рифами – это скопища микроскопических живых существ.

Темная туманность Конская голова

К такому выводу астрономы пришли не сразу. На протяжении многих лет ученые старательно собирали сведения о химическом составе темных пылевых туманностей, где удалось обнаружить большинство веществ, входящих в состав земных организмов. Но самым главным открытием стало то, что основной «строительный материал» туманностей – графит. Тот самый химически чистый углерод, из которого делают грифели карандашей. Но ведь углерод служит еще и главным «кирпичиком» жизни.

Астрономов крайне заинтересовало, почему космический графит настолько черен. Конечно, это само по себе довольно темное, грязновато-черное вещество, но все-таки космические туманности наполнял какой-то другой, особенный графит. И тогда стало понятно, что углеродные пылинки покрывает тончайший слой неизвестного вещества, и оно делает внеземной графит чернее земного.