Эволюция астрономии
Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком
За последнее время астрономия преобразилась. Она совершенно не похожа на ту астрономию, какой она была раньше. Современная астрономия стала эволюционной. Если ученые прошлого изучали небо, звезды и определяли их положение, то теперь им этого уже мало. Новая наука говорит об эволюции, о причинах тех или иных небесных процессов, о происхождении наблюдаемых тел. А их мы открываем тем больше, чем глубже проникаем в мировое пространство и чем более сильные инструменты применяем.
К таким изменениям в астрономии частично привело обобщение теоретических материалов. Повлияло и другое обстоятельство: родился радиоастрономический метод. Радиоастрономия заставила нас обратить внимание на эволюцию небесных тел. Ведь свет, идущий от звезд, есть, в общем, равновесное, довольно спокойное излучение — лишь некоторые звезды меняют свою яркость. Поэтому оптическая астрономия несет относительно мало информации об изменениях в состоянии исследуемых звезд. А радиоастрономические наблюдения показали нам целый ряд явлений и целый ряд объектов, которые претерпевают самые бурные изменения.
Теперь, после короткого вступления, мне хотелось бы подробнее остановиться на некоторых конкретных вопросах.
Первое — рождение звезд. Еще недавно считалось, что все звезды нашей Галактики возникли в какую-то отдаленную эпоху, а сейчас нет такого места, таких условий, где мог бы идти процесс их образования. Сегодня же среди астрономов господствует противоположное мнение. Обнаружены группы молодых звезд. Это так называемые ассоциации горячих звезд. Возьмите, например, группировку Ориона — большое скопление ярких звезд. Ее возраст оценивается не больше чем в 10 миллионов лет. Возраст ассоциации в Персее — около 6 миллионов лет.
Кстати, я должен сказать, что установлению того факта, что существуют молодые звезды, предшествовали долгие споры о времени, в течение которого звезда проходит свой жизненный путь. Когда-то предполагалось, что звезды живут что-то около тысяч и даже десятков тысяч миллиардов лет. Считалось, что и наша Галактика столь же преклонного возраста.
Впоследствии оказалось, что это предположение ошибочно. Целый ряд данных, относящихся к звездной динамике, к звездной астрономии, показывает, что возраст звезд не превышает 10 миллиардов лет. Возможно, это средний возраст.
Итак, в галактиках, в звездных системах, которые существуют около 10 миллиардов лет, есть очень молодые группировки.
Чтобы вам понятнее был термин «очень молодые», я приведу такое сравнение. Много или мало для звезды 10 миллионов лет? По сравнению с 10 миллиардами лет это всего лишь одна тысячная. Если за среднюю продолжительность жизни человека взять век — 100 лет, то тысячная доля от нее составит один месяц! Звездные младенцы возрастом в один месяц живут среди столетних стариков, составляющих большинство населения галактик.
Звездное население нашей Галактики разнообразно. В экваториальной зоне обитают и звезды-младенцы, и дети, и юноши звездного мира, чей возраст — сотни миллионов лет. На периферии же (в так называемой сферической составляющей) живут глубокие старцы — звезды, возраст которых оценивается миллиардами лет. Об этом мы судим по таким физическим параметрам, как светимость звезды, ее температура.
Откуда же, из каких тел рождаются звезды? Тут есть две точки зрения. Я лично думаю (и мою точку зрения разделяют некоторые астрономы), что, помимо звезд и газовой материи, во Вселенной вещество находится и в других состояниях (возможно, сверхплотных) и, может быть, такие состояния приводят к рождению звезд. В последнее время эта точка зрения получила некоторое косвенное подкрепление.
Большинство же ученых думает иначе. Во Вселенной существует диффузная газовая материя. Эти газовые туманности, состоящие из ионизированного водорода, в определенных условиях могут превратиться в звезды. Та же часть газовой материи, которую мы наблюдаем,— по общепринятому мнению, остаток от процесса звездообразования. Иными словами, вся материя во Вселенной уже ушла на формирование звезд, и лишь какая-то незначительная ее часть осталась.
Впрочем, при этом еще вносится поправка: поскольку звезды иногда выбрасывают вещество, то газовая материя частично могла вновь возродиться из звезд, которые когда-то родились из нее. Отсюда следует, между прочим, возможность появления и второго поколения звезд, и третьего, и так далее. Итак, можно считать, что процесс рождения звезд, образование галактик продолжается и в настоящее время.
Это о рождении. А что такое эволюция звезд? Наше Солнце излучает огромную энергию. А есть звезды, которые излучают и в сотни и в тысячи раз больше энергии! Этот процесс испускания энергии односторонен, и, естественно, он приводит к старению звезд — оно заключается в изменении их внутреннего строения.
В общем-то, теоретически мы можем построить картину, которая покажет, как только что родившиеся звезды будут эволюционировать в дальнейшем, как будет меняться их строение, их состояние.
Должен сказать, что эта теория еще не полна. Откуда берется энергия звезд? Во-первых, в результате реакций ядерного синтеза. Но не только. Многие явления лишь с натяжкой объясняются теорией термоядерного происхождения звездной энергии, другие и вовсе не входят в ее рамки. Но вот другие механизмы происхождения энергии пока не очень ясны.
Еще один вопрос: ядра галактик. Оказывается, эволюцию звездных систем нельзя понять, не изучая того, что происходит в ядре. Мое мнение таково, что эволюция галактики в очень большой степени зависит от активности и деятельности ее ядра. Эта точка зрения только начинает распространяться, и я не буду преподносить ее как общепринятую. Наличие ядра — распространенное свойство галактик (правда, есть галактики и без ядер). И в нашей Галактике есть ядро, есть оно и в галактике Андромеды. Что представляют они собой?
Ядро галактики Андромеды — это небольшая звездная система, диаметром около 10 световых лет. Это небольшая величина, если учитывать, что диаметры самих галактик измеряются иногда несколькими десятками тысяч световых лет. Ядра галактик — очень плотные образования, там множество звезд, и есть предположение, что ядра состоят только из звезд. Но еще в середине прошлого столетия было открыто, что некоторые ядра, видимо, находятся в каком-то странном, возбужденном состоянии, там происходит движение газов со скоростью около 1000 километров в секунду.
Массы этих газов огромны, они измеряются тысячами солнечных масс, а иногда и сотнями тысяч. Каков же источник газов? Изучение радиогалактик позволило предположить, что в каждом ядре есть какое-то тело, обладающее незвездными свойствами, которое выбрасывает из себя огромные массы газов.
Наконец, существуют компактные галактики. Это, по сути дела, одно ядро, и ничего больше. Очень большое число компактных галактик было обнаружено американским астрономом Цвиком.
Автор: В. Амбурцумян.