Тайны Вселенной - Валерий Демин

«Тщательное исследование возможных источников ошибок показывает, что наблюдения, по-видимому, согласуются с представлениями о нескоростной природе красных смещений <…> В теории до сих пор продолжается релятивистское расширение Вселенной, хотя наблюдения и не позволяют установить характер расширения <…> Исследование будет продолжено. Пока не исчерпаны возможности эмпирического подхода, не следует погружаться в призрачный мир умозрительных построений».

Хотя в представлении современного читателя Хаббл считается чуть ли не отцом концепции «Большого взрыва», сам он до конца дней своих относился подчеркнуто осторожно (и даже настороженно) к подобной «славе», предпочитая использовать по отношению к новомодной теории сослагательное наклонение, оговорки и вводные предложения и постоянно высказываясь в том смысле, что не за горами, дескать, более надежное и непарадоксальное представление о начальных и ранних этапах происхождения Вселенной. Вот что, к примеру, говорил он на лекции, прочитанной на собрании английского королевского астрономического общества за четыре месяца до смерти:

Я намерен рассмотреть закон красного смещения, — связь между расстояниями туманностей и смещениями линий в их спектрах. Это одна из двух обнаруженных характеристик той части Вселенной, которая может быть изучена и, вероятно, способна дать представление о состоянии Вселенной как целого. По этой причине важно, что закон, определяющий эмпирическую связь между данными наблюдений, был установлен вплоть до пределов, достижимых самыми крупными телескопами. Тогда с ростом точности перечень возможных интерпретаций, допускаемых неуверенностью наблюдения, может быть соответственно сокращен. Итак, когда будет достигнута окончательная формулировка [закона], свободная от систематических ошибок и с достаточно малыми случайными погрешностями, число конкурирующих интерпретаций будет сведено к минимуму.

Красное смещение — обычное физическое явление (рис. 57), но объясняется оно вовсе не «разбеганием» источников электромагнитного излучения, а тормозящим действием сил тяготения, приводящим к уменьшению скорости света. В спектре Солнца также наблюдается красное смещение, но из этого, разумеется, не вытекает, что Солнце «убегает» от Земли. Существуют и иные объяснения факта красного смещения: 1) «старение» света, то есть потеря фотоном части своей энергии при движении в пространстве (А. А. Белопольский — Россия); 2) аннигиляция (исчезновение) вещества (Х. Альвен — Швеция); 3) зависимость массы элементарных частиц и излучения от времени (Ф. Хойл — Англия; Дж. Нарликар — Индия) и т. д. Как тут не вспомнить старый афоризм Паскаля: «Нет несчастия хуже того, когда человек начинает бояться истины, чтобы она не обличила его».

Хотя нас окружает бессчетное число галактик, человека, конечно же, в первую очередь интересует и всегда будет интересовать его собственный дом — Галактика Млечного Пути (рис. 58). Он постоянно напоминал о себе, всегда был перед глазами — во всякие эпохи и в любых концах земли. И во все времена люди задавались вопросом: что же за расчудесное явление раскинулось у них перед глазами. В одном из астрономических трактатов Аристотеля Млечному Пути посвящена отдельная глава. Великий Стагирит приводит различные мнения относительно его происхождения, высказанные различными мыслителями — от Пифагора до современных ему ученых. Но формулирует и собственную точку зрения, исходя из науки того времени. При этом выдвигается верная в общем-то догадка, что Млечный Путь является своего рода «хвостом», наподобие кометного, но созданным не одним небесным телом, а множеством звезд.

Мы же поведем рассуждение, повторив наши исходные положения. Как уже было сказано, внешний [слой] так называемого воздуха имеет свойства огня, так что, когда движение [неба] разрежает воздух, выделяется такой состав, каким и являются, по нашему учению, кометы. Нам следует представлять себе возникновение [Млечного Пути] подобным возникновению [комет], когда такое выделение образовалось не само по себе, но под действием какой-нибудь неподвижной или блуждающей звезды. Эти [светила] кажутся тогда кометами, потому что при перемещении им сопутствует такое же образование, что и Солнцу, из-за которого, как мы утверждаем, благодаря отражению и появляется гало (когда у воздуха оказывается необходимый [для этого] состав). Следует признать, что происходящее с одной из звезд происходит и со всем небом, и со всем верхним обращением, ибо вполне разумно [предположить], что если движение одной звезды, то тем более движение всех [звезд] производит такое действие и воспламеняет [воздух], разрежая его из-за величины круга [вращения], прежде всего там, где звезды особенно часты, особенно многочисленны и велики. В круге Зодиака такой состав разрушается ходом Солнца и блуждающих звезд, именно поэтому большинство комет образуется вне тропиков. Кроме того, у Солнца и Луны хвосты, [как у комет], не образуются, ибо рассеивание [происходит] слишком быстро, чтобы такой состав успел образоваться. Между тем круг, в котором является наблюдателю Млечный Путь, — самый большой круг и расположен он так, что далеко выходит за тропики.

Добавим к этому, что эта область заполнена самыми большими и яркими звездами, а кроме того, так называемыми рассеянными звездами (они видны совершенно ясно).

Лишь в середине нынешнего века стало ясно, что Млечный Путь — гигантский рукав скрученной в спираль огромной звездной системы, одной из множества давно известных спиральных галактик. Диаметр Млечного Пути — 100 000 световых лет.

Количество составляющих его звезд превышает 100 миллиардов (точная цифра пока не установлена). Спиралью Млечный Путь — так же, как и любая другая галактика данного типа, — предстает, естественно, только будучи повернутым к наблюдателю своим «лицом». С ребра спиральная галактика выглядит наподобие линзы — выпукло-шарообразная центральная часть и дископодобный обод (рис. 59).

Однако наша Галактика не ограничивается одними лишь звездами, образующими ее диск. Несколько процентов от общей галактической массы составляют межзвездный газ и галактическая пыль. На некотором отдалении от галактического диска разбросано множество звездных шаровых скоплений — своего рода спутников Галактики. Каждое такое скопление содержит до миллиона звезд. Наконец, сравнительно недавно выяснилось, что Галактика имеет еще и протяженную корону, которая простирается на расстояние, в несколько десятков раз превышающее диаметр диска. (Схематически это изображено на рис. 60.)

Диск Галактики вращается в виде целостности — наподобие тарелки. Угловая скорость вращения вокруг центра отдельных звезд разная. Вращение Галактики было открыто в 1925 году нидерландским астрономом Яном Хендриком Оортом (1900–1992). Он же определил и положение ее центра, находящегося в направлении созвездия Стрельца. Расстояние до него составляет приблизительно 30 000 световых лет. Изучая относительное движение звезд, Оорт установил также, что Солнце движется и вокруг центра Галактики по орбите, близкой к круговой, со скоростью 220 км/сек (современные измерения доводят эту величину до 250 км/сек). Полный оборот вокруг центра совершается примерно за 2,2.108 лет.

Подсчитано, что для создания притяжения, которое заставило бы Солнце двигаться по орбите на указанном расстоянии и с указанной скоростью, центр Галактики должен иметь массу, в 90 000 000 000 раз превосходящую массу Солнца. Если принять, что в центре Галактики сосредоточено 90 % ее массы, то общая масса Галактики должна быть в 100 000 000 000 раз больше массы Солнца. Отсюда делается вывод, что именно такое количество звезд (то есть единица с 11 нулями) составляет нашу Галактику (хотя некоторые ученые называют более высокую цифру). Установлена и скорость вращения некоторых других галактик; она колеблется от 100 до 300 км/сек.

Так как мы находимся внутри собственного дома — Галактики, — нам не дано воочию увидеть ни великолепия спиральных рукавов, ни ядра, в центре которого находится таинственный источник колоссальной энергии (подсчитано, что его мощность равна 100 миллионов Солнц, хотя размеры не столь велики — примерно в пределах орбиты Юпитера). Ученые верно подметили, что наша Галактика (как, впрочем, и другие) чрезвычайно напоминает живой организм. Она обладает своего рода обменом веществ — своего рода «космическим метаболизмом». Различные объекты Галактики и составные элементы ее иерархии находятся в состоянии непрерывного взаимодействия.[31]

А что же творится вокруг нашего галактического острова? Что находится в далях бесконечности, там, куда едва достают самые мощные радиотелескопы? Еще совсем недавно ученые полагали, что галактики образуют во Вселенной достаточно однородную массу, равномерно и монотонно распределяясь в необозримом космическом пространстве. Все оказалось не так! Обнаружилось, что на самом деле галактики сбиты в комки, а между ними — зияющие пустоты. Причем комья эти образованы не отдельными галактиками, а их скоплениями, известными астрономам и раньше. По существу, вся Вселенная состоит из подобных сверхскоплений. Обычные скопления образуют сверхскопления, подобно бусинкам на нитке. Так была открыта крупномасштабная структура Вселенной — одно из значительных достижений теоретической космологии, наблюдательной астрономии и практической астрофизики в конце ХХ века.[32]