Текст книги "Астрономия для "чайников""
Автор книги: Стивен П. Маран
сообщить о нарушении
Текущая страница: 21 (всего у книги 27 страниц)
Итак, планетарная туманность– это атмосфера старой звезды типа Солнца, которая затем сбросила свои внешние атмосферные слои. Такая туманность ионизирована и светится ультрафиолетовым светом, исходящим от расположенной в ее центре маленькой горячей звезды, т. е. того, что осталось от прежнего «солнца». Эти туманности распространяются в космос и, по мере такого расширения, угасают.
На протяжении десятилетий астрономы считали, что многие или большинство планетарных туманностей имеют приблизительно сферическую форму. Но теперь известно, что большинство их них биполярны, т. е. они состоят из двух круглых долей, выступающих с противоположных сторон от центральной звезды. Некоторые планетарные туманности, которые выглядят сферическими, как, например, Кольцевая туманность (Ring Nebula) из созвездия Лиры (рис. 12.4), на самом деле тоже биполярные. Дело в том, что ось, проходящая через центры этих долей, направлена на Землю, поэтому они и кажутся сферическими, – как гантель, если смотреть на нее с торца. Но, чтобы понять это, астрономам понадобилось много лет. Заметим, что, в отличие от зон Н II, планетарные туманности могут находиться достаточно далеко от галактической плоскости.
Рис. 12.4. Кольцевая туманность в созвездии Лиры
Фотография любезно предоставлена NASA
Галактика-неудачник
В 1950-е годы термином "туманность" называли также галактики, поскольку до 1920-х годов считалось, что галактики за пределами Млечного Пути – это туманности Млечного Пути. Астрономы верили в существование только одной галактики, в которой находится планета Земля, т. е. Млечного Пути.
Потребовалось несколько десятков лет, чтобы в астрономическом языке отразилось изменение понятий и представлений. Авторы астрономических книг совсем недавно перестали называть галактику Андромеды привычным именем – "Туманность Андромеды".
Эдвин П. Хаббл (Edwin P. Hubble), в честь которого назван знаменитый космический телескоп, написал замечательную книгу The Realm of the Nebulae. Она полностью посвящена галактикам, а не туманностям (в том смысле, в каком мы используем этот термин сегодня). Наряду со многими достижениями, Э. Хаббл доказал, что туманность Андромеды – это галактика, полная звезд, а не большое газовое облако. Бывший боксер, он воевал в Первую мировую, курил трубку и, говорят, был груб с другими астрономами обсерватории Маунт-Вилсон. Но его исследования действительно внесли большой вклад в науку.
Любопытная деталь: существуют также протопланетарные туманности(protoplanetary nebulae), в значительной степени изученные астрофизиками. Один тип протопланетарной туманности представляет собой начальный жизненный этап планетарной туманности, т. е. определенную стадию умирания звезды. Другой тип – это порождающее облако системы, состоящей из звезды и ее планет. Конечно, со стороны астрономов не слишком остроумно использовать один и тот же термин для обозначения двух совершенно разных видов объектов, но увы, нет совершенства в этом мире. Видимо, нужен другой Эдвин Хаббл, который бы заставил нас выработать более правильную терминологию.
Остатки сверхновойна начальном этапе представляют собой вещество, извергнутое при взрыве массивной звезды. Молодые остатки сверхновой состоят почти исключительно из осколков взорвавшейся звезды. Но по мере продвижения по межзвездному пространству газ начинает собирать все на своем пути, как снежный ком. И к тому времени, когда остатки сверхновой станут старыми, т. е. спустя десятки тысяч лет, туманность будет до краев заполнена этим собранным по пути межзвездным газом, и сами осколки взорвавшейся звезды будут составлять незначительную долю общей массы.
Остатки сверхновых обнаружены в галактической плоскости Млечного Пути или рядом с ней.
Ниже перечислены некоторые из самых лучших и ярких (или, наоборот, самых темных, для темных туманностей) и красивых туманностей, которые видны в северных широтах, а также некоторые объекты, которые ненамного южнее небесного экватора.
Туманность Ориона (Orion Nebula), М42, в созвездии Ориона.
Зону Н II, туманность Ориона, очень легко увидеть невооруженным глазом. Эта туманность кажется размытым пятном в Мече Ориона. Она прекрасно выглядит в бинокль и очень эффектно – в малый телескоп. В телескоп также видна Трапеция (Trapezium), яркая четверная звезда (см. главу 11) в этой туманности.
Кольцевая туманность (Ring Nebula), М57, в созвездии Лиры.
Кольцевая туманность – это планетарная туманность, которая летними ночами видна высоко в небе северных умеренных широт. Чтобы найти в небе эту туманность и разглядеть ее в телескоп (как и все планетарные туманности), вам понадобится звездная диаграмма. Но, конечно, если у вас телескоп с компьютерным управлением, такой как Meade ЕТХ-90/ЕС (см. главу 3), который по команде будет направлен прямо на нужную туманность, то никакие диаграммы вам ни к чему.
Туманность Гантель (Dumbbell Nebula), М27, в созвездии Лисички.
Туманность Гантель и Кольцевая туманность относятся к планетарным туманностям, которые легче всего обнаружить в малый телескоп. Они удачно расположены в небе летом и осенью.
Крабовидная туманность (Crab Nebula), M1, в созвездии Тельца.
Крабовидная туманность– это остаток сверхновой, взорвавшейся в 1054 году (с точки зрения наблюдателя на Земле). Если смотреть на эту туманность в малый телескоп, то вы увидите еще одно размытое пятно, но в большой телескоп видны две звезды рядом с центром туманности. Одна из них никак не связана с Крабовидной туманностью, а просто находится на одной линии прямой видимости. Другая звезда – пульсар, оставшийся после взрыва сверхновой. Это звезда с пульсирующим излучением, вращающаяся со скоростью 30 оборотов в секунду.
Североамериканская туманность (North American Nebula), NGC 7000, в созвездии Лебедя.
Североамериканская туманность – это тусклая, но большая зона Н II, которую внимательный наблюдатель увидит темной летней ночью невооруженным глазом. Чтобы легче обнаружить эту туманность, используйте боковое зрение – смотрите уголком глаза. Название туманность получила благодаря своей форме.
Северный Угольный Мешок (Northern Coal Sack) в созвездии Лебедя.
Северный Угольный Мешок – это темная туманность недалеко от Денеба, Альфы Лебедя, самой яркой звезды созвездия Лебедя. Ее легко обнаружить невооруженным глазом; это темное пятно на более светлом фоне Млечного Пути.
А теперь перечислим туманности умеренных южных широт, которые, тем не менее, видны на большей территории и Южного, и Северного полушарий и заслуживают внимания.
Туманность Лагуна (Lagoon Nebula), М8, в созвездии Стрельца.
Трехраздельная туманность, М20, в созвездии Стрельца.
Обе эти туманности – большие и яркие зоны Н II, которые можно одновременно увидеть в бинокль. Летними ночами их положение в небе очень удобно для наблюдения. На цветной фотографии видно, что у Трехраздельной туманности есть яркая красная область и отдельная, более тусклая, голубая область. Красная область – это зона Н II, а голубая – отражающая туманность.
К самым знаменитым туманностям высоких широт Южного полушария относятся следующие.
Туманность Тарантул (Tarantula Nebula) в созвездии Золотой Рыбы.
Туманность Тарантул вообще находится не в Млечном Пути, а в галактике Большое Магелланово Облако. Но это такая большая и яркая зона Н II, что ее можно увидеть невооруженным глазом в умеренных и высоких южных широтах. Туманность Тарантул – еще один интересный объект для наблюдения во время круиза по южным морям. Поверьте мне – вы не пожалеете.
Туманность Киля (Carina Nebula) в созвездии Киля.
Туманность Киля, расположенная в районе огромной нестабильной звезды Эты Киля (см. главу 11) – это большая и яркая зона Н II.
Туманность Угольный Мешок в созвездии Креста.
Темная туманность Угольный Мешок – это большое черное пятно в Млечном Пути, в созвездии Креста. Вы не пропустите его, если ясной темной ночью будете смотреть на небо высоких широт Южного полушария.
Туманность Восьми Вспышек (Eight-Burst Nebula), NGC 3132, в созвездии Парусов.
Это планетарная туманность, которую можно увидеть в небе высоких южных широт.
Галактики – острова во ВселеннойБольшая галактика содержит тысячи звездных скоплений и от миллиардов до триллионов отдельных звезд, удерживаемых вместе силами гравитации. Существуют галактики разнообразных форм и размеров. В 1920-х годах астроном Эдвин Хаббл разделил их на четыре основные группы: эллиптические (Е), спиральные (S), пересеченные спиральные, или линейно-спиральные (SB), и неправильные (Irr) (рис. 12.5).
Рис. 12.5. Различные типы галактик
Основными типами галактик (в зависимости от формы и размера) являются:
спиральные;
пересеченные спиральные;
линзообразные;
эллиптические;
неправильные;
карликовые;
низкой поверхностной яркости.
Спиральные галактики(spiral galaxies) имеют форму диска и спиральные рукава, изогнутые по этому диску. Эти галактики похожи на Млечный Путь, но их спиральные рукава могут быть свиты более или менее туго, чем рукава нашей галактики. И полная звезд центральная выпуклость спиральной галактики может быть более или менее рельефной, по сравнению с рукавами.
Спиральные галактики отличаются большим количеством межзвездного газа, туманностей, ОВ-ассоциаций, открытых и шаровых скоплений.
Пересеченные спиральные галактики(barred spiral galaxies) – это спиральные галактики, в которых рукава кажутся выходящими не из галактического центра, а из концов звездного облака, напоминающего по форме линию или эллипс и накрывающего центр. Это звездное облако называется поперечиной(bar). Газ из внешних областей галактики иногда проходит к центру через эту поперечину. За счет этого формируются новые звезды, составляющие центральную галактическую выпуклость, т. е. галактика становится еще более выпуклой в центре.
Линзообразные галактики(lenticular galaxies) – это плоские системы с галактическими дисками, как у спиральных галактик, но только без рукавов. Они состоят из газа и пыли. Их обозначение – SO.
Эллиптические галактики(elliptical galaxies) имеют форму эллипса. Причем это определение охватывает как эллипсоидные, так и сферические по форме галактики. Это великолепное зрелище, от которого я получил море удовольствия. Такие галактики содержат множество старых звезд и шаровых звездных скоплений, но мало чего помимо этого.
Эллиптические галактики – это системы, в которых формирование звезд в основном или полностью прекратилось. Здесь нет зон Н II, молодых звездных скоплений или ОВ-ассоциаций. Представьте, каково жить в одной из таких тусклых галактик, где нет ничего похожего на Туманность Ориона, которой можно было бы порадоваться, и ничто не дает рождения новым звездам. И, наверное, по телевизору тоже нечего смотреть.
Возможно, процесс образования новых звезд в эллиптической галактике прекратился, потому что использован весь имевшийся для этого газ. Или потому, что нечто развеяло или унесло весь оставшийся газ, пригодный для формирования новорожденных звезд. Я делаю такое предположение потому, что в некоторых эллиптических галактиках, хотя и не имеющих зон Н II или групп молодых звезд вообще, есть некоторое количество газа, но слой его так тонок и он настолько горяч, что излучает только в рентгеновском диапазоне. Подобному газу не так-то легко сжаться и превратиться в звезды. И, по правде говоря, в некоторых эллиптических галактиках есть ряд голубоватых звездных скоплений, которые, похоже, относятся к очень молодым шаровым звездным скоплениям, значительно моложе каких-либо других в Млечном Пути.
Основная на сегодня теория об эллиптических галактиках, или по меньшей мере о некоторых из них, говорит о том, что они сформировались в результате столкновения и слияния меньших галактик. Например, столкновение двух спиральных галактик может породить большую эллиптическую галактику, и образовавшиеся ударные волны могут сжать большие молекулярные облака в спирали, порождая огромные скопления горячих молодых звезд, возможно, те самые голубоватые звездные скопления, которые обнаруживают в некоторых эллиптических галактиках. Но столкновение малой галактики с большой спиральной может просто привести к тому, что вторая поглотит первую. И тогда выпуклость в центре спиральной галактики еще больше увеличится.
Астрономы, изучающие космос, видят много примеров сталкивающихся и сливающихся галактик; причем чем дальше мы заглядываем, тем больше таких примеров наблюдаем. Очевидно, что столкновение галактик было распространенным явлением на ранних этапах развития Вселенной, и это внесло вклад в формирование многих галактик, которые мы видим сегодня.
Галактика – это галактика
Слово "галактика" приходится повторять слишком часто, но, увы, у него нет других синонимов. Некоторые несведущие люди пишут "звездные скопления", чтобы как-то разнообразить свой текст, но это совершенно неправильно. И большая группа галактик – это не "галактическое скопление"; этот термин обозначает открытое звездное скопление внутри галактики. А большая группа галактик – это скопление галактик (cluster of galaxies).
У неправильных галактик(irregular galaxies), как правило, очень неправильная форма. Возможно, в какой-то из них вы обнаружите намек на небольшую спиральную структуру, а может, и нет. Обычно в них много межзвездного газа и новые (т. е. новорожденные) звезды формируются постоянно. Обычно неправильные галактики меньше спиральных и эллиптических галактик, в которых звезд гораздо меньше.
Карликовые галактики(dwarf galaxies) полностью соответствуют своему названию – это крошечные галактики, имеющие всего несколько тысяч световых лет в поперечнике или даже меньше. Они подразделяются на подтипы: карликовые эллиптические (dwarf elliptical), карликовые сфероидальные (dwarf spheroidal), карликовые неправильные (dwarf irregular) и, видимо, карликовые спиральные (dwarf spiral), хотя это спорный вопрос.
В нашей родной Местной Группе Галактик (более подробно о ней мы поговорим в следующем разделе), как и в Млечном Пути, самыми распространенными являются карликовые галактики, а самыми распространенными звездами – наименьшие звезды, т. е. красные карлики. Вероятно, это справедливо и для дальнего космоса, но утверждать это трудно, потому что карликовые галактики гораздо труднее увидеть и сосчитать на больших расстояниях, чем галактики нормального размера.
Галактики низкой поверхностной яркости(low surface brightness galaxies) были признаны важным классом объектов в 1990-е годы. Они могут быть такими же крупными, как большинство других галактик, но почти не светятся. Хотя они полны газа, звезд в них образуется мало, поэтому их свет неярок. Астрономы не замечали их в течение многих десятилетий и только сейчас начинают находить их с помощью современных цифровых фотоаппаратов. Это не слишком подходящие объекты для наблюдения в домашний телескоп, но я решил, что вы должны знать о них. Кто знает, что еще находится рядом с нами, чего мы пока не обнаружили?
Некоторые астрофизики думают, что значительную часть массы Вселенной составляют галактики низкой поверхностной яркости, которых пока еще просто не подсчитали должным образом.
Перечислим самые лучшие галактики для наблюдения в Северном полушарии.
Галактика Андромеды (М31) в созвездии Андромеды, названном в честь эфиопской царевны из греческой мифологии (эта галактика показана на рис. 12.6).
Рис. 12.6. Галактика Андромеды
Галактику Андромеды также называют Великой спиральной галактикой Андромеды, и в течение долгого времени она носила название Великой спиральной туманности Андромеды. Это еще одно размытое пятно, видимое невооруженным глазом; его можно увидеть в небе Северного полушария осенними ночами. Если небо в месте наблюдения будет достаточно темным, то в бинокль можно проследить эту галактику размером в три градуса на небе, что примерно в 6 раз больше диаметра полной Луны. Но не пытайтесь разглядеть галактику Андромеды в полнолуние, подождите, пока Луна не станет узким серпом, или, еще лучше, скроется под горизонтом. Чем темнее ночь, тем большую часть галактики Андромеды вы увидите.
Галактики NGC 205 и М32 в созвездии Андромеды.
NGC 205 и M32 – это небольшие эллиптические галактики по соседству с галактикой Андромеды. Одни специалисты называют их обеих карликовыми эллиптическими галактиками, а другие – нет. (Было бы неплохо, чтобы они пришли к общему мнению.) М32 – сфероидальная по форме, a NGC 205 – эллипсоидальная.
Галактика Треугольник (Triangulum), МЗЗ, в созвездии Треугольника.
Треугольник – это еще одна большая и яркая соседняя спиральная галактика, чуть меньшая и чуть более тусклая, чем галактика Андромеды. Она тоже прекрасно выглядит в бинокль темными осенними ночами.
Галактика Водоворот (Whirlpool Galaxy), М51, в созвездии Гончих Псов.
Галактика Водоворот более далекая и тусклая, чем галактики Андромеды и Треугольника, но это восхитительное зрелище в высококачественный малый телескоп. Это спиральная галактика, галактический диск которой находится практически под прямым углом к нашей линии зрения с Земли. Мы смотрим на нее прямо сверху (или снизу). Если у вас будет возможность воспользоваться большим телескопом, то вы сможете разглядеть ее спиральную структуру с расстояния около 15 миллионов световых лет. Именно у объекта М51 ученые открыли спиральную галактическую структуру, причем задолго до того, как мы узнали, что эти "туманности" – на самом деле галактики. Ищите эту галактику в небе весенними ночами.
Галактика Сомбреро (Sombrero Galaxy), M104, в созвездии Девы.
Галактика Сомбреро – это яркая спиральная галактика, которую мы видим сбоку. "Поля шляпы" – это галактический диск, а темная полоса на поле видна потому, что мы смотрим прямо на темную туманность, расположенную на галактическом диске. Попробуйте наблюдать эту туманность также весной; она почти в три раза дальше, чем галактика Водоворот, но, тем не менее, прекрасно выглядит в телескоп.
А теперь перечислим самые эффектные галактики для наблюдения в Южном полушарии.
Большое и Малое Магеллановы Облака (Large, Small Magellanic Clouds – LMC, SMC) – это неправильные галактики, спутники Млечного Пути. Большое Магелланово Облако не только больше по размеру, но и ближе к Земле. От нас до него всего лишь 169 тысяч световых лет (или чуть больше, или чуть меньше). На самом деле долгие годы считалось, что Большое Магелланово Облако – это ближайшая галактика к Млечному Пути. Но сегодня ученым известно, что тусклое и жалкое подобие галактики под названием Карликовая галактика Стрельца (Sagittarius Dwarf Galaxy) еще ближе к нам. Но эту галактику еле-еле можно различить на фотографиях, сделанных с помощью телескопа, потому что ее постепенно поглощает Млечный Путь. Так что прощай, галактика Стрельца, мы даже не успели как следует с тобой познакомиться!
Большое и Малое Магеллановы Облака действительно похожи на облака в ночном небе. Они большие и яркие и расположены рядом с небесным полюсом, если смотреть с большей части территории Южного полушария. Другими словами, в высоких южных широтах они никогда не садятся за горизонт. Поэтому, если отправиться, например, в южную часть Южной Америки, то можно наслаждаться зрелищем Большого и Малого Магеллановых Облаков каждой ясной ночью. Изучите их в бинокль и постарайтесь определить, сколько в них звездных скоплений и туманностей.
Галактика Скульптор (Sculpter Galaxy), NGC 253, – это большая и яркая спиральная галактика.
Галактика Центавр A (Centaurus A), NGC5128, – это гигантская галактика, имеющая необычный внешний вид. Она сфероидальная, но через ее центр проходит толстая полоса темной пыли. Здесь находится мощный источник радиоволн, принимаемых радиотелескопами. Теоретики размышляли о том, не видят ли они перед собой пример сталкивающихся галактик. Я думаю, что, вероятно, эта галактика в свое время поглотила одну-две мелкие галактики, так что советую вам наблюдать ее с безопасного расстояния.
Местная Группа Галактик (Local Group of Galaxies), которую для краткости именуют просто Местной Группой, состоит из двух больших спиральных (Млечный Путь и галактика Андромеды) и меньшей спиральной галактики (галактика Треугольник), галактик-спутников (включая Большое и Малое Магеллановы Облака, а также галактики М32 и NGC 205) и около двух десятков карликовых галактик.
Местная Группа Галактик не так велика, как другие скопления галактик, но это наш дом. Это самая крупная структура, с которой наша Земля связана гравитационными силами. Это означает, что в процессе расширения Вселенной Земля не улетит от Местной Группы. Так же как Солнечная система не становится больше – потому что гравитация Солнца не позволяет планетам удаляться или вообще улететь, – все объекты Местной Группы удерживаются вместе гравитацией трех спиральных галактик и более мелких объектов. Но все остальные группы и скопления галактик, а также далекие отдельные галактики Вселенной, которые находятся вне воздействия гравитации Местной Группы, удаляются от Местной Группы со скоростью, определяемой законом Хаббла. Более подробно об этом удалении говорится в главе 16.
Размер Местной Группы – примерно один мегапарсек в ширину. Ее центр находится возле Млечного Пути. Парсек(parsek) – это единица измерения расстояния в космосе, равная 3,26 световых года. А приставка мега означает «миллион». Таким образом, ширина Местной Группы – примерно 3,26 миллиона световых лет. Но если вам кажется, что это очень много, замечу, что это лишь крохотная часть по сравнению с размерами остальной обозримой Вселенной за пределами Местной Группы.
Скопления и сверхскопления галактик намного больше Местной Группы и их легко обнаружить в космосе на расстоянии миллиардов световых лет от нас. Но большинство галактик во Вселенной, по меньшей мере из тех, которые легко увидеть, входят в небольшие группы, насчитывающие только десятки членов (или даже меньше), как и Местная Группа (в которой около 30 объектов). Так что, похоже, мы находимся в "средних" условиях.
