Читать книгу Спасите человечество - Ху Цзяци - Страница 10

Несомненно, Млечный Путь также является результатом Большого взрыва, но специфический процесс формирования Млечного Пути шел не так последовательно, как процесс формирования Вселенной. Принято считать, что большой атомный газ собирается под действием силы тяжести вскоре после образования Вселенной, поскольку эта сила притяжения достаточно велика, она может быть относительно независимо закрыта от простой силы расширения Вселенной. В то же время все еще из-за гравитационного эффекта внутри этой большой, относительно независимой закрытой воздушной массы образуется множество других независимых закрытых воздушных масс. Эти меньшие воздушные массы становятся все более и более частыми под действием силы тяжести, так что внутренняя температура становится все выше. Примерно через 200 миллионов лет после образования Вселенной воздушные массы последовательно воспламеняли ядра водорода своими собственными силами гравитации, огромная жара способствовала горению воздушной массы, что стало причиной рождения первых звезд. Первоначальная атмосфера сотен миллионов звезд превратилась в огромную галактику Млечный Путь.

Согласно текущим исследованиям Млечный Путь представляет собой спиральную галактику, состоящую из большого количества звезд. Некоторые сравнивают ее с диском, который метают спортсмены: она круглая, тонкая с выпуклым центром. В направлении диаметра его центр называется галактическим центром, выпуклая часть галактического центра называется кариосферой, а затем галактическим диском и галактической короной.

Кариосфера Млечного Пути представляет собой плоский сфероид, ее диаметр составляет около 16 000 световых лет, а толщина – около 13 000. Это плотная область звезд, полная межзвездной материи и туманностей. Согласно наблюдениям, в центре кариосферы находится огромная черная дыра. Такое суждение основано на сильном излучении космических лучей в центре кариосферы, что свидетельствует о том, что черная дыра пожирает небесное тело.

Плотная область внешней звезды кариосферы называется галактическим диском. Галактический диск имеет диаметр около 10 0000 световых лет и толщину около 3000–6000. Он утолщен к центру и сужен у края. Сфероид, окружающий галактический диск, называется галактической короной, чей диаметр составляет около 100 000 световых лет. Это редкая звездная область, в основном состоящая из нескольких старых и бедных металлом звезд и туманностей. Здесь некоторые звезды существуют до последнего периода жизни. Эти стареющие звезды с большими массами выбрасывают тяжелые элементы внутреннего синтеза в виде взрывов сверхновых звезд. Они приземляются на галактический диск и становятся «материалом» новой звездной системы.

Галактический диск представляет собой плоскость, в которой находятся спирали и перемычки. Обычно диск симметричен галактическому центру. Рукав – это плотная, молодая, яркая металлическая звезда в пыли галактики, и она же – место рождения звезд. Галактический диск Млечного Пути имеет четыре рукава: Ориона, Персея, Лебедя и Стрельца. В настоящее время наша Солнечная система находится в рукаве Ориона. Солнце находится на расстоянии 27 000 световых лет от галактического центра, примерно в 26 световых годах к северу от галактической плоскости, и вращается вокруг галактического центра со скоростью 220 километров в секунду.

Невооруженным глазом не разглядеть спиральную туманность Млечного Пути, тем более структуру рукава. В ясном небе летней ночи мы можем заметить только яркую реку звезд, пересекающих небо.

По некоторым оценкам, в Млечном Пути насчитывается около 200 миллиардов звезд и около 300 миллиардов галактик во Вселенной. Это огромная цифра, поэтому многие звезды и галактики нельзя сосчитать. Количество звезд и галактик «оценивается» с помощью законов, регулирующих движение звезд и галактик.

Млечный Путь – это относительно большая галактика во Вселенной, окруженная более чем 10 относительно мелкими галактиками. Эти галактики имеют в своем составе по меньшей мере миллиарды звезд, максимум – десятки миллиардов звезд. А некоторые карликовые галактики и вовсе имеют от нескольких до сотен миллионов звезд. Млечный Путь управляет своими собственными гравитационными силами и влияет на их действия. В дополнение к Млечному Пути есть более крупные галактики, например галактика Андромеды. Она состоит почти из 100 миллиардов звезд, а также управляет более чем 10 небольшими галактиками. Кроме того, в рядах есть несколько галактик, которые меньше Млечного Пути и галактики Андромеды. Они не управляются двумя галактиками, но имеют внутренние связи и образуют независимую гигантскую небесную систему. Мы называем эту небесную систему группой галактик.

Независимая небесная система Млечного Пути очень маленькая, она включает в себя всего 30 галактик, которые можно назвать местными группами галактик.

Мы знаем, что галактики отделены друг от друга, но это не совсем так. В дополнение к 10 спутникам, которые вращаются вокруг Млечного Пути, галактика Андромеды, которая находится на расстоянии 2 миллионов световых лет, плывет к Млечному Пути со скоростью около 120 километров в секунду. Так, она встретится с Млечным Путем только спустя более трех миллиардов лет.

Во Вселенной группы галактик не считаются гигантами. Существуют также сверхскопления галактик, которые по праву можно назвать самыми большими. Сверхскопления галактик известны как вторичные группы галактик, состоящие из множества других, собранных вместе групп галактик. Галактика, к которой мы принадлежим, относится к местному сверхскоплению галактик. Группы галактик Скульптора, M81 и Девы тоже принадлежат к местному сверхскоплению. Эта группа сверхскоплений состоит из около 50 скоплений галактик и других галактик, насчитывающих тысячи таких же, и представляет собой большое плоское скопление галактик. Местное сверхскопление галактик является лишь частью своего края, его центр находится далеко от скопления Девы, на расстоянии около 60 миллионов световых лет. Млечный Путь сосредоточен вокруг центра скопления галактик в созвездии Дева.

Ближе всех к местному сверхскоплению галактик – кластер Персея, который находится на расстоянии около 250 миллионов световых лет от нас, а также кластер Геркулеса – на расстоянии около 500 миллионов световых лет. В огромном диапазоне миллиардов световых лет даже межзвездное вещество встречается крайне редко, не говоря уже о каких-либо небесных телах.

Небесная система, которая на один уровень выше сверхскоплений галактик, является частью Вселенной, которую мы теперь можем наблюдать. Средства наблюдения, которыми люди пользуются сегодня, все еще очень ограниченны. Мы можем следить лишь за частью Вселенной.

В марте 2016 года с помощью телескопа Хаббла была обнаружена одна из самых отдаленных галактик, которая до сих пор была неизвестна, – GN‐211, также известная как Детская галактика, расположенная на расстоянии 13,4 миллиарда световых лет от Земли. Это свидетельствует не только о невероятных масштабах Вселенной, но и об определенных свойствах времени. Потому что свет не только создает расстояние, но и хранит информацию. 13,4 миллиарда световых лет – это расстояние между далекой галактикой и нами, это информация, которую она пронесла с собой через 13,4 миллиарда лет. Другими словами, галактика, которую мы видим, – это галактика возрастом 13,4 миллиарда лет. Мы должны знать, что теоретическая Вселенная – история 13,8 миллиарда лет. Это означает, что мы можем следить за галактиками, которые родились только через 400 миллионов лет после рождения Вселенной.

Итак, можем ли мы продолжать совершенствовать наши методы наблюдения и наконец увидеть всю Вселенную? На самом деле теоретически невозможно достичь этой конечной цели, поскольку самая высокая скорость в природе – это скорость света. Закон Хаббла говорит нам, что чем дальше мы отдаляемся от галактики, тем быстрее и она отдаляется от нас. Одни галактики быстро покидают нас, однако их свет доходит со скоростью света. Эти две противоположные скорости компенсируют друг друга так же, как бег на тренажере – невозможно пробежать реальное расстояние.

Давайте поймем микроструктуру Вселенной после понимания ее макроскопической структуры. В истории эволюции Вселенной мы находимся в периоде ее звездного времени. Согласно теоретическим расчетам, этот период будет длиться сотни миллионов лет. Главную роль в микроскопической структуре Вселенной во время звездного периода играет Солнце. Мы видим звезды, сияющие на небе, потому что они горят. Звезд, которые мы видим невооруженным глазом, на самом деле очень мало, всего 6000, а их количество во Вселенной многократно больше. Многие звезды умерли и стали белыми карликами, нейтронными звездами или черными дырами.

Звезды не статичны подобно тому, как Солнце вращается вокруг галактического центра. Они работают по определенным правилам. Звезды не одиноки. Во-первых, планета управляется гравитационным притяжением звезды. Наша Земля – обычная планета и член Солнечной системы, небесное тело, которое вращается вокруг планеты, мы называем ее спутником. Спутники также являются членами звездного семейства, но планеты управляют ими напрямую, спутники контролируются гравитационной силой планеты. Луна – спутник Земли. Спутники не самые маленькие объекты в звездной системе. Помимо них есть много астероидов, комет, метеоритов и межзвездных сред (все они входят в семейство звезд), на которые влияют гравитационные силы звезд.

Между звездами вакуум с межзвездным газом и пылью, космическими лучами и потоками частиц и межзвездными магнитными полями. Эти вещества называют межзвездной материей. Межзвездное вещество чрезвычайно тонкое и неравномерно распределено. В астрономических наблюдениях мы часто обнаруживаем, что в космосе есть некоторые концентрированные облачные объекты. Мы называем их туманностями, которые являются областью, где сосредоточено межзвездное вещество.

В галактиках звезды распределены неравномерно. В центральной области плотность звезд высокая, а плотность краевых областей низкая. Подобно тому, как ядро Млечного Пути представляет собой плотную область звезд, галактическая корона представляет собой редкую область звезд не только для Млечного Пути, но и для эллиптических, дисковых и неправильных галактик.

В дополнение к приведенным выше правилам распределения звезд в галактиках некоторые звезды также используют гравитационные взаимодействия для формирования скоплений. Они располагают по крайней мере десятками тысяч таких скоплений. Десятки миллионов из них сгруппированы вместе, чтобы сформировать небольшую звездную систему. Звездные скопления можно разделить на шаровые и открытые. Они принадлежат к семейству галактик.

Во Вселенной темной материи и энергии гораздо больше, чем видимой материи. Предполагается, что последняя составляет всего 5 % от космической материи, а остальное – темные материя и энергия. При нынешнем уровне науки и техники мы очень мало знаем об этом, следовательно, не можем точно говорить о ее существовании. Например, вращающиеся галактики движутся быстрее, чем теоретические скорости, а это означает, что вещества, которые мы не видим, ускоряют свое вращение. Например, скорость расширения Вселенной выше теоретической, что означает, что работает темная энергия.