Гайд по астрономии. Путешествие к границам безграничного космоса - Уильям Уоллер

других юных и «дерзких» звезд, составляющих змеевидное созвездие Скорпиона; «Гранатовая звезда Гершеля» (μ Цефея) — одна из крупнейших и ярчайших звезд в нашей Галактике; желтоватобелый сверхгигант Мирфак (α Персея), указывающий путь к нескольким ближайшим ассоциациям новорожденных горячих звезд в созвездии Персея; а также голубой сверхгигант Ригель и другие блистающие голубые звезды, которые украшают прекрасно знакомое нам созвездие Ориона.

Большинство звезд, составляющих пояс Гулда, находятся слишком далеко, чтобы расстояния до них можно было определить с помощью метода геометрического параллакса; даже сегодня параллактические углы слишком малы, какие бы техники измерения мы ни использовали. Но астрономы пошли другим путем: они тщательно изучили звезды в окрестностях Солнца, где метод параллакса работает, и воспользовались обретенными знаниями при наблюдениях за более удаленными звездами. (О том, как определяются цвета, температуры, размеры, светимость и массы звезд, мы узнаем в шестой главе.) Сравнив предполагаемую светимость этих звезд с их видимым блеском, астрономы высчитали расстояния до них с точностью до нескольких десятков процентов. Оказывается, пояс Гулда представляет собой не идеальный круг, а скорее эллипс протяженностью примерно 2400 ^ 1500 световых лет. Центр этого эллипса находится на расстоянии в 500 световых лет от Солнечной системы, направлен к созвездию Тельца и примерно совпадает с областью звездного скопления Плеяды. Таким образом, Солнце находится на полпути от центра эллипса к яркой звездной окраине пояса Гулда. Среди звездных светил в этом небесном венце блуждают пылевые облака, состоящие из атомарного и молекулярного газов. Эти гиганты станут родиной нового поколения звезд — и предвещают ближайшее будущее окрестностей нашей Галактики.

Есть и еще одна причина, по которой пояс Гулда достоин войти в наш космический адрес. Это первая структура с поистине галактическими размерами. Диаметр диска Млечного Пути составляет примерно 100 000 световых лет. Пояс Гулда занимает 2 % от этой протяженности — а это немалая величина. Представьте, что эта страница — диск Млечного Пути. Пояс Гулда был бы размером с этот 0 (ноль), окрестности Солнца — примерно с точку, а Солнечная система стала бы субмикроскопической пылинкой, не больше обычных атомов. И если бы кто-то наблюдал за нашей Галактикой извне, им пришлось бы хорошенько присмотреться в свои лучшие космические телескопы. Впрочем, опознать пояс Гулда они бы смогли.

Более поздний расчет расстояний до звезд в поясе Гулда, выполненный космическим телескопом Gaia [2], помог ограничить расстояния до ассоциируемых с этой областью облаков, в которых рождаются новые звезды. Здесь пояс Гулда сливается с гораздо более крупной змеевидной галактической нитью, которая, в свою очередь, заключает в себе Рукав Ориона — спиральную ветвь Млечного Пути. Впрочем, это заявление спорно, и нам придется подождать его подтверждения.

Местный пузырь

Местный пузырь, ассоциируемый с яркими звездами пояса Гулда, представляет собой лишь один из тысяч пузырьков, которые, как полагают, распространяются по всему диску Млечного Пути. Как и его собратья, Местный пузырь содержит горячий газ, возникший после взрыва массивных звезд. Область, занимаемая им в диске нашей Галактики, меньше, чем у пояса Гулда, а значит, он мог появиться только после одного особенно активного объединения звезд, которое когда-то случилось в поясе. В наше время некоторые астрономы указывают на группу светящихся звезд, расположенных в направлении созвездий Скорпиона и Центавра, как на место недавнего взрыва одной или нескольких сверхновых, которые могли раздуть Местный пузырь. Астрономы, проводящие наблюдения в радио-, ультрафиолетовой и рентгеновской областях электромагнитного спектра, выяснили, что пузырь состоит из очень разреженного и горячего газа. По-видимому, этот газ температурой в миллион градусов выходит из диска Млечного Пути в так называемое галактическое гало (рис. 3.10). Так что он вполне мог бы предстать перед взглядом любого внегалактического наблюдателя, которому посчастливилось бы отчетливо рассмотреть сбоку наш галактический диск.

Рис. 3.10. Местный пузырь, впервые обнаруженный в 1970-х годах благодаря радиоволновому излучению, содержит горячий газ, который вытягивается от диска нашей Галактики внутрь галактического гало. Верхнее изображение — инфракрасный снимок диска Млечного Пути, а на нижнем крупным планом показан радиоизлучающий газ, расположенный вблизи Солнца. Обозначения относятся к созвездиям, по направлению к которым нанесены на карту молекулярные облака. Диагональ показывает направление газовых потоков. (На основе пресс-релиза: www.berkeley.edu/news/media/releases/2003/05/29_space.shtml, авторы оригинального исследования: B. Y. Welsh et al.)

Рукав Ориона

Возраст нашей Солнечной системы составляет 4,6 млрд лет, в то время как блистающий пояс Гулда и Местный пузырь из раскаленного газа гораздо младше — им всего несколько десятков миллионов лет. Мы странствуем среди этих «младенцев», как дедушки и бабушки, зашедшие в ясли. По всему диску нашей Галактики копится туманное вещество, в котором рождаются новые звезды, а затем извергается газ. По большей части это изначальное вещество структурировано в виде обширных спиральных ветвей, или рукавов. Мы находимся между двумя из них, довольно крупными, в так называемом рукаве Ориона (рис. 3.11). Астрономы впервые сумели его отследить в 1960-х годах по радиоизлучению, которое испускают его облака, состоящие из холодного атомарного водорода. В дальнейшем на его характерные черты указывали и другие индикаторы недавнего звездообразования, в том числе голубые звезды и розовые туманности, получающие энергию от самых горячих из этих звезд. Считается, что рукав Ориона простирается на 10 000 световых лет в длину и на 3500 в толщину. Но стоит сразу предупредить, что определить расстояния до гигантских газопылевых облаков, заполонивших диск нашей Галактики, очень трудно, и к этому нужно подходить с осторожностью. Мы еще увидим, что светимость некоторых звезд приведена к стандарту, и у нас есть возможность, сравнив ее с их видимым блеском, определить их строение и расстояния до них. Однако с газовыми облаками все иначе.

Рис. 3.11. Схема Млечного Пути, основанная на наблюдениях в оптическом, инфракрасном и радиоволновом диапазонах. На этой карте Солнце находится внутри рукава Ориона, между спиральными рукавами Персея и Центавра. На других изображениях получается спиральный узор из четырех рукавов. (Материалы любезно предоставлены R. Hurt, Spitzer Science Center, Caltech/JPL, NASA.)

Млечный Путь

Астрономам больше повезло с оценкой расстояния от нас до центра Млечного Пути. О том, что Солнечная система находится на «периферии» нашей Галактики, впервые заговорил в 1920-х годах гарвардский астроном Харлоу Шепли (1885–1972), когда определил расстояние до шаровых звездных скоплений в галактическом гало. Свои расчеты Шепли основывал на блеске переменных звезд, которые он мог опознать в скоплениях. Переменные типа RR Лиры имели постоянную среднюю светимость, которая могла