Текст книги "Мир астрономии. Рассказы о Вселенной, звездах и галактиках"

Автор книги: Лев Мухин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 8 (всего у книги 17 страниц)

В такой среде действует лишь одна сила – тяготение. Ведь в этой среде нет ни перепадов давления, ни потоков, ни каких-либо других неоднородностей вещества. И тем не менее этой силы оказывается вполне достаточно, чтобы нарушить однородность исходной среды и создать в ней неоднородности. Именно эта сила и создает первичные «куски» вещества в изначально однородной Вселенной.

Как это происходит? Представим себе для наглядности, что в каком-то районе среды немного повысилась ее плотность, или, иными словами, возникла флуктуация плотности. В соответствии с законом всемирного тяготения частицы среды начнут притягиваться к участку с большей плотностью и тем самым стремиться еще больше увеличить плотность этого участка.

Но мы пока не учитывали силу, которая неизбежно возникнет при увеличении плотности и начнет противодействовать силе гравитации. Эта сила – перепад давления. В данном случае именно возрастание давления прекращает в конце концов процесс сжатия.

Разумеется, схема, которую мы здесь нарисовали, чересчур упрощена, носит слишком качественный характер и может вызвать некоторое недоумение у читателя. Ведь применительно к расширяющейся Вселенной необходимо учитывать характер расширения. Кроме того, хорошо было бы знать и размеры, и массу первоначальных сгущений.

Анализ процессов гравитационной неустойчивости в однородной покоящейся среде привел к понятию «джинсовой массы» и «джинсова размера» (в честь Д. Джинса – знаменитого английского астронома, занимавшегося вопросом гравитационной неустойчивости). Джинсова длина – это критический размер участка нашей среды, при котором сила тяготения сравнима с перепадом давления в объеме этого участка. Джинсова масса – это масса участка, обладающего критическим размером.

Что дают нам понятия критической длины и массы? Ответить на этот вопрос довольно просто. Флуктуация – это такое образование, которое обязано или жить и развиваться, или в конце концов исчезнуть. Статичной она быть не может. Судьба флуктуации полностью определяется результатом конкурентной борьбы гравитации и перепада давления, а критическая масса и размер – количественный критерий этого результата. Естественно, что джинсова длина прямо пропорциональна давлению и обратно пропорциональна плотности среды.

Если размеры сгущения меньше критической длины Джинса, то сила давления преобладает над гравитацией, и в конце концов сгущение начнет расширяться. Более того, при расширении это сгущение по инерции «проскочит» среднее значение плотности окружающей среды и станет менее плотным, чем среда. Естественно, возникнет разность давлений, и рассматриваемый нами участок среды (теперь мы уже не можем называть его сгущением) некоторое время будет испытывать колебания плотности, которые рано или поздно затухнут из-за вязкости, и от сгущения не останется и следа.

Гипотетическая ледяная планета в созвездии Лиры.

Если же размеры превышают критическую длину Джинса, то плотность сгущения будет расти, причем размеры таких сгущений определяются величиной начальных малых флуктуаций плотности. При исследовании этого вопроса, как мы уже говорили, совершенно необходимо учитывать то радикальное обстоятельство, что все процессы дифференциации вещества происходили в расширяющемся мире.

Качественная картина возникновения и роста сгущений справедлива лишь для бесконечной, однородной среды, содержащей затравочные флуктуации. Пионерские работы, в которых исследовалось поведение малых возмущений в однородной расширяющейся среде, были выполнены в нашей стране сразу после войны академиком Е. Лифшицем. Эти работы показали, что в реальном случае расширяющейся Вселенной участки среды с большей плотностью будут расширяться несколько медленнее, чем Вселенная в целом. Это понятно, поскольку тяготение в этих участках сильнее, и оно будет препятствовать расширению. Эти области будут постепенно отставать в расширении от Вселенной, а в какой-то момент времени они и совсем перестанут расширяться. Они как бы отключатся от общего космологического расширения Вселенной.

Теория, развитая Е. Лифшицем, позволяет аккуратно и точно рассчитывать временную эволюцию сгущений и их начальную величину. И вот именно здесь возникают весьма серьезные трудности.

Мы уже говорили о процессах конденсации влаги в атмосфере. В этих процессах также велика роль флуктуаций плотности. Они носят чисто тепловой характер. Эти флуктуации возникают из-за случайного повышения плотности воздуха в силу хаотического движения молекул газовой среды. Кстати говоря, Джинс в своих работах рассматривал именно тепловые флуктуации как затравочные центры гравитационной неустойчивости.

Не представляет особенной сложности оценить величину чисто тепловой флуктуации плотности, в системе из N частиц. Это может быть стакан воды, атмосфера, район Вселенной, содержащей число частиц, соответствующее, к примеру, числу частиц в нашей Галактике (≈ 10⁶⁸). Поскольку для любой термодинамической системы относительное значение флуктуации плотности равно просто 1/√N, то для N = 10⁶⁸ относительная величина теплового возмущения плотности равна 10^–34.

Пора, наконец, сказать, что относительная величина возмущения плотности определяется как (ρ_φ – ρ_c)/ρ_c, где ρ_φ – плотность в районе возмущения, а ρ_c – средняя плотность среды. Итак, тепловые флуктуации дают очень небольшие отклонения от средней плотности среды. Но теория Лифшица требует, чтобы в момент времени, равный одной секунде после Большого Взрыва, во Вселенной существовали начальные возмущения, относительная величина которых никак не меньше 10^–17. Как мы видим, разница здесь огромная.

Казалось бы, что такое 10^–17? Очень маленькая величина. Но в то же время она на 17 порядков превышает значение чисто тепловых флуктуаций. И именно вопрос о том, какие процессы в ранней Вселенной могли привести к появлению флуктуаций требуемой величины, мучает теоретиков уже многие годы.

Число нерешенных проблем в этой области как туман закрывает от нас таинство происхождения галактик. Разумеется, картину нельзя назвать уж совсем безрадостной. Общий подход здесь более или менее ясен. Были малые начальные флуктуации, работала гравитационная неустойчивость, и на небе астрономы отчетливо видят галактики. Нужно лишь проследить и описать в рамках какой-то разумной теории всю эту картину. Но когда теоретики пытаются прийти к общей точке зрения по поводу ключевого вопроса в этой проблеме, вопроса о начальных возмущениях, выросших впоследствии в галактики, в их лагере сразу же появляются противоречия и споры не утихают по сегодняшний день.

Нынешнее время в теории образования галактик – эпоха поиска; окончательной, завершенной картины нет, есть только наброски. Но и по этим наброскам мы вправе попытаться представить себе общий ход событий, помня, разумеется, что наши сценарии будут в значительной мере предварительными. Ведь даже вопрос о том, с каких образований – крупных или небольших – началось структурирование мира, решается разными учеными совершенно по-разному.

А вопрос этот принципиальный. Ведь наблюдательные данные достаточно убедительно свидетельствуют о том, что в необозримых просторах Вселенной галактики образуют огромные космические соты – сверхскопления, окружающие гигантские «черные области» – пустоты.

Возникновение подобных структур требует наличия очень больших начальных изолированных масс: 10¹⁵–10¹⁶ М. Эти массы под действием гравитации начинают сжиматься, причем происходит это весьма своеобразно. Сжатие первоначального объекта начинается в эпоху отделения излучения от вещества (когда излучение перестает взаимодействовать с веществом). Исчезновение давления излучения приводит к развитию гравитационной неустойчивости, которая «подтягивает» вещество к области повышенной плотности.

Расчеты показывают, что сжатие вещества будет анизотропным. Если, к примеру, сначала исходный объект имел форму куба, то впоследствии он сожмется в пластинку. Такую пластину авторы модели назвали «блином».

Первоначально изолированные друг от друга плоские «блины» очень скоро вырастают в плотные слои. Эти слои пересекаются, и наконец в процессе их взаимодействия образуется ячеисто-сетчатая структура, где стенками огромных пустот служат блины. Отдельный блин представляет собой сверхскопление галактик, имеющее уплощенную форму.

«Блинная» модель, или, точнее сказать, теория, не свободна от недостатков. Она находится в противоречии с данными наблюдательной астрономии. Ведь исходные возмущения должны быть по этой теории столь велики, что современные способы оценки флуктуаций реликтового фона обязаны были бы зарегистрировать соответствующие отклонения в температуре. Однако этого не случилось. И поэтому для спасения блинной теории необходимо предположить, что плотность Вселенной была выше, чем думали ранее.

Сталкивающиеся галактики.

На роль спасителей теории блинов претендуют сейчас нейтрино, поскольку, как мы знаем, есть указания на то, что их масса покоя не равна нулю, или какие-то пока ненаблюдаемые частицы. С учетом массивных нейтрино теория блинов совмещается с наблюдениями реликтового излучения. Авторы теории надеются к концу XX века завершить построение общей теории.

Существуют, однако, и другие подходы к проблеме структурирования. Теория блинов оперирует лишь со сверхструктурой Вселенной, не отвечая на вопрос о происхождении более мелких образований – галактик. А ведь нас в первую очередь интересует именно это. Для решения этого вопроса придется снова вернуться к массе Джинса.

Тщательный анализ эволюции возмущений плотности различных типов в ранней Вселенной показывает, что ко времени рекомбинации остается два выделенных масштаба масс: 10⁶ и 10¹² солнечных масс. Случайно ли то обстоятельство, что массы шаровых скоплений составляют около миллиона солнечных масс, а массы наиболее массивных галактик и небольших скоплений приближаются, в свою очередь, к величине 10¹² М.

Безусловно, этот факт заслуживает внимание. Соответственно, появилась очередная космогоническая гипотеза, согласно которой из первичных возмущений с массой 10⁵–10⁶ М возникло «все» – и шаровые скопления, и галактики, и скопления галактик. В этой теории существенно то обстоятельство, что масса исходного сгустка сравнима с массой Джинса. Поэтому силы давления также сравнимы с силами гравитации.

Гигантская галактика.

Процесс сжатия здесь отличается от случая, когда гравитация полностью преобладает над давлением. Сжатие такого сгустка не может привести к образованию блина, так как давление сглаживает любую анизотропию. Поэтому первичные объекты, образовавшиеся в результате сжатия сгустков вещества с массой 10⁵ солнечных масс, сферически симметричны. Они сразу фрагментируют на звезды, образуя шаровое скопление. Затем отдельные шаровые скопления при взаимодействии друг с другом собираются в галактики, а галактики, в свою очередь, образуют скопления.

Все это многообразие трудностей и нерешенных вопросов требует развития новых методов наблюдений. Более тридцати лет назад, выступая на Дарвиновских чтениях, Э. Хаббл сказал: «Что касается будущего, то можно проникнуть в пространство еще глубже, проследить красное смещение еще дальше назад во времени, но мы уже вступили в область уменьшения отдачи: инструменты будут стоить все дороже и дороже, а достижения возрастать все медленнее и медленнее… Но, возможно, позднее, когда военные ассигнования можно будет передать ученым, более счастливое поколение сможет возобновить наступление на пространство.

…Из нашего дома на Земле мы вглядываемся в даль, стараясь представить себе, каков мир, в котором мы были рождены. Сегодня мы уже далеко проникли в космическое пространство. Но чем больше расстояния, тем меньше мы знаем, и пока на едва различимой линии горизонта, среди едва уловимых ошибок наблюдений мы отыскиваем вряд ли более заметные, чем эти ошибки, „межевые столбы“. Но эти поиски будут продолжаться. Стремление к познанию старше истории. Оно безгранично и неодолимо». Слова эти не потеряли своей актуальности и сегодня.

Свойства галактик

Посмотрим теперь на некоторые свойства галактик, на их характерные особенности. Как мы уже говорили, Хаббл думал, что его камертонная диаграмма отражает эволюционный путь галактик. При этом он руководствовался гипотезой Джинса, согласно которой эллиптические галактики представляли собой гигантские газовые туманности. С течением времени туманность, охлаждаясь, сжималась и вращалась все быстрее, проходя последовательно все стадии от Е0 до Е7. При достижении определенной скорости вращения на экваторе туманности начиналось истечение материи в виде спиральных струй, в которых конденсировались звезды. Таким образом, туманность проходила весь путь по камертонной диаграмме, превращаясь в спиральные звездные системы.

Сегодня нам хорошо известно, что эллиптические образования во Вселенной не туманности, а звездные системы. Вопрос эволюции уже образовавшихся звездных систем – галактик заставляет нас обратить внимание и на их вращение, взаимодействие друг с другом, причины морфологических различий и т. д.

Одним из достаточно сложных и интересных вопросов является проблема очень широкого диапазона масс галактик. Для объяснения этой проблемы можно предположить, что определенную роль в образовании галактик играла не только газовая фрагментация, но и объединение, слияние первичных галактик. Однако вопрос о том, что образуется раньше: галактики или их скопления, непонятен до сих пор.

Галактика сомбреро.

Различия в морфологии галактик проявляются очень отчетливо. Многие имеют довольно выпуклую округлую форму, например, эллиптические. Такие галактики нередко концентрируются в богатых скоплениях, проявляя тягу к коллективизму. Для спиральных галактик характерно более индивидуальное поведение, они распределены во Вселенной более однородно и несколько шире распространены, чем галактики других типов. Какие причины могли привести к подобным различиям?

В качестве одного из возможных механизмов ученые рассматривают слияние галактик. Этот процесс был промоделирован на ЭВМ. Результаты оказались чрезвычайно интересными.

В процессе слияния двух галактик поначалу образуется объект совершенно неправильной формы. Но затем эти неправильности сглаживаются, и в результате образуется массивная галактика эллиптической формы. Процесс этот довольно быстрый (по космическим масштабам, конечно), он занимает «всего» несколько сотен миллионов лет. Можно думать, что эллиптические галактики – продукт столкновений протогалактик в скоплениях, а спирали образовались вне скоплений. Такова одна из возможных точек зрения.

Спиральная галактика NGS 891.

Интересно, что эллиптические галактики не бывают сильно сплюснуты. В экстремальных случаях у галактик класса Е7 сплюснутость достигает 3:1. Это, по всей видимости, связано с неустойчивостью вращающейся системы с большим значением сплюснутости. В результате такой неустойчивости может образоваться дискообразная структура, которая постепенно будет приобретать облик спиральной галактики. Подтверждением подобной точки зрения служит в известной мере наличие галактик класса S0. Это сильно уплощенные системы, занимающие промежуточное положение между спиральными и эллиптическими галактиками.

Когда мы говорили о процессе слияния галактик, мы упомянули лишь о численном машинном эксперименте, подтверждающем возможность подобного механизма. Однако природа обладает здесь куда более впечатляющими иллюстрациями. Хорошо известно, что в скоплениях галактик присутствуют иногда гигантские галактики, радиус которых достигает миллиона световых лет. Такие образования в 100 раз могут превышать по массе и светимости нашу собственную Галактику, которая, как мы знаем, сама относится к категории гигантских.

В скоплениях галактик присутствует, как правило, лишь один такой сверхгигантский компонент – галактика-монстр. Каково же ее происхождение?

Скажем прямо, механизм ее роста не совсем привлекателен с человеческой точки зрения, – это самый натуральный каннибализм. В чем же здесь дело? Поначалу галактика-каннибал лишь ненамного превышает по размерам соседние. Но по мере движения по спиральной траектории к центру скопления эта галактика заглатывает более мелкие системы. Мелкие галактики, обреченные на съедение галактикой-каннибалом, называют «миссионерами».

Конечно, подобные процессы наблюдаются не в каждом скоплении галактик. Иногда взаимодействие галактик может иметь характер лобового столкновения. При таком столкновении центральные области одной из галактик – участниц катастрофы – могут быть выброшены наружу. В результате образуется кольцевая структура, представляющая собой неустойчивую, короткоживущую систему. Астрономам известно несколько кольцевых галактик.

Здесь у читателя может возникнуть вполне уместный вопрос. Ведь хорошо известно, что галактики разлетаются друг от друга вследствие общего космологического расширения Вселенной. О каких же столкновениях может идти речь?

Ключ к пониманию этих процессов лежит в поведении, во взаимодействии отдельных частей гравитационно связанных систем. Наиболее наглядный пример в этом плане представляет собой наша Солнечная система, которая никак не реагирует на общее космологическое расширение. То же самое характерно и для звезд внутри нашей Галактики. Именно поэтому, если какие-то системы связаны гравитационно, они остаются в пространственной близости друг от друга.

Разумеется, закон всемирного тяготения описывает гравитационное взаимодействие на любых расстояниях. И в принципе любые системы во Вселенной гравитационно связаны между собой, в том числе и галактики, которые разбегаются друг от друга. Все дело в том, что в достаточно тесных, компактных по космическим масштабам образованиях, конечно, может существовать достаточно сильное гравитационное взаимодействие, определяющее собственную динамику поведения системы.

Так, например, наш Млечный Путь, Большое и Малое Магеллановы облака, Галактика Андромеды со своим спутником и ряд других небольших галактик-спутников образуют группу галактик, называемую Местной группой, или Местной системой галактик. (Небольшие группы галактик – обычное явление в космосе. Типичная группа может содержать несколько десятков галактик.)

Не только динамика взаимодействия галактик друг с другом заставляет вспомнить общее космологическое расширение. Существует еще одно немаловажное обстоятельство, связанное со строением галактик, которое может самым радикальным образом повлиять на характер расширения Вселенной. Что здесь имеется в виду?

В спиральных галактиках звезды, находящиеся в диске, обращаются вокруг общего центра масс. Движение этих звезд, а в общем случае не только звезд, но и пыли и газа, точно так же как и движение планет в Солнечной системе, определяется законом всемирного тяготения. Действительно, на стабильной орбите сила тяготения равна центробежной силе:

GM_rm/r² = mV_r²/r,

где M_r – масса, заключенная в пределах от 0 до r, V_r – орбитальная скорость массы m. Если масса сосредоточена в центре, то изменение скорости происходит по закону 1/√r, то есть по хорошо известному закону Кеплера.

Обычно в галактиках максимум яркости приходится на центр, а к периферии яркость быстро падает. Долгие годы астрономы полагали, что яркость пропорциональна массе, и поэтому масса, как и яркость, также уменьшается с расстоянием от центра Галактики. В этом случае вполне естественно было ожидать, что орбитальные скорости звезд должны меняться по закону Кеплера, другими словами, уменьшаться с увеличением расстояния от центра Галактики.

В последнее время выполнены тщательные наблюдения вращающихся дисков многих спиральных галактик. Эти наблюдения принесли поистине сенсационные результаты. Оказалось, что в удаленных от центра галактик районах скорость вращения не уменьшается по мере увеличения радиуса. Более того, в ряде случаев она увеличивается. Не нашлось буквально ни одной сколь-либо протяженной области внутри изученных галактик, в которой скорость вращения уменьшалась бы с увеличением расстояния от центра. Но, поскольку закон всемирного тяготения незыблем, этот факт может означать лишь одно: масса в отличие от яркости отнюдь не концентрируется к центру спиральных галактик.

И это еще не все. В галактиках есть невидимая масса, корректирующая скорости орбитальных движений. По всей видимости, спиральные галактики окружены мощной сферической короной невидимого вещества, причем размеры этой короны простираются далеко за пределы видимого диска галактик. Судя по всему, именно существование этого невидимого вещества и его гравитационное притяжение препятствуют уменьшению скорости вращения с увеличением расстояния от центра.

Косвенные указания на присутствие в нашей Галактике значительной невидимой массы были замечены около тридцати лет назад знаменитым голландским астрономом Я. Оортом, в честь которого назван кометный резервуар, находящийся на расстоянии более ста тысяч астрономических единиц от Солнца (знаменитое облако Оорта). Оорт оценил массу звезд и газа, которая требуется для стабилизации звезд, сферической составляющей нашей Галактики – «гало».

Сейчас, после недавних измерений кривой вращения многих спиральных галактик, оказалось, что наличие в них большой невидимой массы – повсеместное явление в космосе. Массивная корона невидимой материи может распространяться в некоторых случаях на величину до трех радиусов диска. Если включить (а это совершенно необходимо) корону в картину общей морфологии нашей Галактики, то окажется, что наше Солнце и, соответственно, Солнечная система расположены отнюдь не на периферии Галактики, как считалось совсем недавно.

Но это не самый важный вывод из наблюдений. Самое главное в том, что невидимая масса вполне может остановить расширение Вселенной. Мы помним, что значение критической плотности во Вселенной, то есть такой плотности, при которой Вселенная становится замкнутой и ее расширение рано или поздно сменится сжатием, составляет ρ_кр ≈ 10^–29 г/см³. Для достижения ρ_кр плотность невидимого, ненаблюдаемого вещества должна примерно в 70 раз превышать плотность светящейся материи. Когда астрономы начали подсчитывать значение невидимой массы, оказалось, что оно может в некоторых случаях при переходе к все большим и большим системам, достигать значений, близких к критическим.

Конечно же, следует учитывать то обстоятельство, что здесь степень нашего незнания определяется отсутствием информации о том, какая доля массы спиральных галактик недоступна сейчас для наблюдений. Вопрос о том, что представляет собой эта невидимая масса, также нельзя считать решенным. Ненаблюдаемая материя может быть представлена несостоявшимися звездами – гигантскими планетами типа Юпитера, а может быть, блуждающими планетами еще большей, чем Юпитер, массы. Быть может, это черные дыры. Наиболее «удобный» на сегодня кандидат – нейтрино, обладающие массой покоя, или гипотетические тяжелые частицы – монополи, фотино, гравитино. Многие из этих экзотических частиц могли в принципе дожить со времени начала Большого Взрыва и до наших дней (в том случае, конечно, если они устойчивы). Итак, мы видим, что кропотливое и тщательное изучение галактик дает материал исключительной важности для решения глобальных проблем космологии.

Галактики задают вопросы

При исследовании галактик всегда возникает великое множество самых различных загадок. Возьмем, к примеру, Большое Магелланово Облако. Расположенное далеко на южном небе, недоступное для телескопов северного полушария, оно давно привлекает внимание наблюдателей-астрономов. Магеллановы Облака были впервые описаны во время первого кругосветного путешествия. Это самые близкие к нам галактики, с обильным и широким составом объектов. Интересно, что в некоторых случаях наблюдения удобнее проводить не в нашей Галактике, а в Магеллановых Облаках, поскольку наблюдениям, производящимся в направлении главной плоскости Галактики, мешает расположенная там темная пылевая материя. В то же время направления на Большое и Малое Магеллановы Облака составляют углы 33° и 45° с плоскостью Галактики. Следовательно, поглощение света пылевой материей не мешает наблюдениям.

Огромным «преимуществом» звезд Магеллановых Облаков по сравнению со звездами нашей Галактики является то, что, поскольку размеры Облаков малы по сравнению с расстояниями до них, все звезды Облаков можно считать расположенными на одном и том же расстоянии до нас. Именно это важное обстоятельство дало возможность в 1910 году разработать метод определения расстояний по изменению блеска цефеид.

В Большом Магеллановом Облаке очень много ярких молодых звезд. Там находится около 5 тысяч голубых сверхгигантов, каждый из которых светит ярче, чем 10 тысяч солнц. Но самый интересный объект находится в Большом Магеллановом Облаке, в созвездии Золотой Рыбы. В этом созвездии есть туманность Тарантул, а в ней объект R 136, который уже многие годы будоражит воображение астрономов и астрофизиков. Этот объект расположен около центра туманности. В видимой части спектра он светит в миллион раз сильнее, чем Солнце, а в ультрафиолете и того больше – в 50 миллионов раз. Если бы на месте самой близкой к нам звезды – проксима Центавра находился этот объект, он светил бы ярче, чем несколько лун.

В 1980 году удалось установить, что R 136 состоит из трех компонентов, и самый яркий из них был назван R 136а. Можно предположить, что R 136а – самая массивная из известных на сегодняшний день видимых звезд. Температура ее «поверхности» заключена в пределах 45 тысяч – 80 тысяч K. (Напомним, что «температура» поверхности нашего Солнца всего 6000 K.) Но это еще не все. Этот объект непрерывно теряет массу в результате истечения из него газа. Это так называемый звездный ветер. Но для объекта R 136а это уже не ветер – это звездный ураган: вещество удаляется от объекта со скоростью 3500 км/сек.

В 1983 году удалось выяснить, что R 136а состоит по крайней мере из четырех звездообразных объектов. Доминирующий объект был назван R 136а1. И здесь возник следующий очень важный вопрос: является ли R 136а1 одиночной звездой или же это скопление очень ярких звезд? Дело в том, что по астрономическим масштабам диаметр этого компонента совсем невелик – всего 24 световых дня (ближайшая к Солнцу звезда находится на расстоянии около 4 световых лет). Если это коллектив звезд, то тогда в сравнительно небольшой объем нужно затолкать около двух десятков массивных ярких звезд. Таких примеров мы не знаем.

Вообще ведь очень ярких звезд не так много, а звезд такого типа, как объект R 136а1, и того меньше. Известная на сегодняшний день максимальная концентрация ярких звезд – 4 звезды в объеме с линейным размером около 10 световых лет. А в случае с R 136а1 размеры намного меньше, а звезд больше. Так что в этом варианте трудности достаточно велики. Но они становятся еще больше, если предположить, что R 136а1 – отдельная самостоятельная звезда.

Еще примерно 60 лет назад английский астроном А. Эддингтон установил, что звезда определенной светимости не может иметь массу меньше некоторого определенного предела и оставаться при этом в равновесии. С другой стороны, сравнительно недавно Ф. Кан из Манчестерского университета показал, что существует верхний предел массы звезд, образующихся из газопылевых облаков. В работе Кана этот предел составил 40 солнечных масс. Но если R 136а1 – одиночная звезда, то ее масса должна быть заключена в интервале между 400 и 1000 солнечных масс.

Как и многие другие оценки, используемые в астрофизике, оценки Кана сильно зависят от заложенных в исходные данные параметров. При небольшом изменении параметров можно в принципе «получить» протозвезду с массой около 100 масс Солнца. Но эти расчеты, как и многие другие, не учитывают всех возможных факторов.

Для объяснения феномена туманности Тарантул привлекаются волнующие воображение процессы, как слипание звезд, находящихся в малом объеме пространства, и, конечно же, наличие черной дыры в этой туманности. Теоретики буквально спасают современную астрономию. Действительно, что было бы без черных дыр гравитонов, гравитино, массивных нейтрино, магнитных монополей? Число необъяснимых явлений в нашем мире было бы просто-напросто устрашающим, а так, всегда имея «в запасе» черную дыру или еще какой-либо экзотический объект, можно без труда объяснить самые сложные вещи.

Исследование галактик вносит вклад не только в космологию, но и в вопросы звездной эволюции. Объекты, подобные туманности Тарантул, нельзя считать уникальными. Так в галактике М 101 есть несколько туманностей, каждая из которых светит в пять раз сильнее, чем туманность Тарантул, причем светимость одной из них в 11 раз превышает светимость Тарантула.

Проявление активности в других галактиках принимает не менее впечатляющие формы, чем в Большом Магеллановом Облаке. В последнее время наблюдения с помощью радиотелескопов обнаружили новое удивительное явление, получившее название «космических выбросов». «Выброс» представляет собой довольно узкий поток плазмы из центра Галактики. Обнаруживается выброс по испускаемому им радиоизлучению, протяженность его достигает иногда миллионов световых лет.

Вообще говоря, выбросы были известны астрономам достаточно давно – в начале нынешнего столетия. Естественно, наблюдения можно было тогда проводить только в оптическом диапазоне электромагнитных волн. Но лишь с введением в строй радиоастрономических обсерваторий и радиоинтерферометров было принципиально улучшено разрешение, что дало возможность изучать детали и структуру как самих выбросов, так и их источников. Действительно, разрешение, которое сейчас можно получить в радиодиапазоне, достигает тысячной доли секунды. Это соответствует поперечнику двадцатикопеечной монеты, рассматриваемой с расстояния около 4 тысяч километров. Ученые сегодня знают много примеров космических струй, но реальные механизмы, приводящие к образованию выбросов, неизвестны.

В южной части неба нашего северного полушария радиоастрономы давно изучают оптическую галактику NGC 5128, с которой связан Центавр Α – один из сильнейших радиоисточников на небе. Размеры этого радиоисточника огромны – около 3 миллионов световых лет. Если бы мы могли увидеть этот источник на небе, он выглядел бы как объект в 20 раз больше Луны.

Так вот, вещество, образующее эту гигантскую радиообласть, исторгается из центра галактики, словно струя из шланга. Интересно то, что струя односторонняя. Хотя природа любит симметрию, наблюдается несколько случаев односторонних выбросов из ядра. Причина подобной асимметрии неизвестна, однако попытки объяснения подобного явления существуют. Мы не будем сейчас о них говорить. Остановимся вкратце на вопросах о причинах высокой галактической активности.