Гайд по астрономии. Путешествие к границам безграничного космоса

Рис. 3.8. Наблюдения за ближайшей звездой с противоположных точек земной орбиты показывают, что видимое положение этой звезды смещается относительно более удаленных звезд. При помощи этого эффекта параллакса можно определять геометрические расстояния до ближайших звезд.
С тех пор метод геометрического параллакса позволил вычислить расстояния до многих тысяч звезд. Благодаря ему мы создали полную трехмерную карту всех звезд в радиусе 100 световых лет от Земли и Солнечной системы (рис. 3.9). Свет распространяется со скоростью 300 000 км/с, и, таким образом, за один год он преодолевает 10 трлн км. Окрестности Солнца простираются примерно в 200 раз дальше — это поистине большие владения. Подробности мы обсудим в последующих главах, но пока отметим, что большая часть этих просторов состоит из очень-очень пустого пространства. Как правило, расстояния между звездами в 50–100 миллионов раз больше самих звезд. Можно представить автострады в Западном Техасе или австралийскую глушь, но даже эти бескрайние земли бледнеют в сравнении с межзвездной пустотой, присущей окрестностям Солнца.
Рис. 3.9. Схема внутренней области окрестностей Солнца; в центре — наша звезда. Первую звезду, расстояние до которой удалось успешно измерить, 61 Лебедя, можно увидеть примерно в десяти световых годах справа от Солнца. (Материалы любезно предоставлены R. Powell, An Atlas of the Universe.)
Кроме того, космическое пространство в окрестностях Солнца, по большей части, едва освещено, поскольку местные звезды — это, в основном, тусклые «лампочки», и в плане «выходной мощности» они намного слабее нашего Солнца. Заметное исключение — Сириус, ярчайшая звезда ночного неба. Он находится в 8,7 световых годах от нас, в созвездии Большого Пса, и его светимость превышает солнечную в 22 раза. Если бы странники с далеких звезд спросили бы у вас, как найти дорогу к вашему дому в Солнечной системе, разумно было бы посоветовать им сперва достичь Сириуса, а затем поискать в окрестностях гораздо более тусклую желтую звезду. Они увидели бы две такие звезды — α Центавра А и Солнце. Затем их требовалось бы направить к желтой звезде, которую не сопровождает никакая другая, поскольку α Центавра А — это часть тройной звездной системы, в которую входят чуть более тусклая оранжевая звезда, α Центавра В, и более удаленная и намного более тусклая красная звезда — Проксима Центавра.
 Пояс Гулда 
За пределами окрестностей Солнца нас окружит блистающий звездный венец. Здесь можно встретить некоторые из самых ярких звезд небесной сферы. Британский астроном Джон Гершель (1792–1871) впервые обратил на это внимание, когда был в Южной Африке, отметив в 1847 году «зону крупных звезд, в которой выделяются блистающее созвездие Ориона, яркие звезды Большого Пса и почти все наиболее заметные звезды таких созвездий, как Арго [современные Корма, Паруса и Киль], Южный Крест, Центавр, Волк и Скорпион». Бенджамин Гулд (1824–1896) первым проследил это явление во всей полноте и в Северном, и в Южном полушарии и в 1874 году написал: «…создается впечатление, словно огромный круг или зона ярких звезд опоясывает небо, пересекаясь с Млечным Путем в Южном Кресте, и проявляется в любое время года».
Пояс Гулда, наклоненный к Млечному Пути примерно на 20°, пересекает газовый диск нашей Галактики в Южном полушарии вблизи Южного Креста, а в Северном — неподалеку от Лебедя. К нему можно отнести почти половину всех ярких звезд небесной сферы. В их числе — красный сверхгигант Антарес и несколько 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.