Гайд по астрономии. Путешествие к границам безграничного космоса

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 послужить ему в качестве «стандартной свечи» для нахождения расстояний, в то время как у гораздо более ярких звезд- сверхгигантов, так называемых цефеид, просматривалась четкая связь между светимостью и периодами пульсации. Ее впервые обнаружила Генриетта Ливитт (1868–1921), астроном из Гарвардской обсерватории, и это позволило рассчитать расстояния лишь на основе наблюдений за изменением светового потока цефеид (к которым мы вскоре вернемся). Измеряя космические глубины, Шепли выяснил, что сами скопления «копятся» в направлении созвездия Стрельца. Он верно предположил, что ядро их распределения прослеживалось до истинного центра Млечного Пути, но рассчитанное им расстояние более чем вдвое превышало то, которое мы допускаем сегодня.

После Второй мировой войны, с улучшением технологий, радиоастрономы смогли уточнить расчеты Шепли. Наблюдая за движением облаков из газообразного водорода в пределах прямой видимости, они обнаружили точку симметрии в созвездии Стрельца. С одной стороны от этой точки газовые облака приближались к нам, с другой — удалялись. Хотя оптика не позволит увидеть центр Галактики — его скрывают многочисленные газопылевые облака, — за ним легко наблюдать на радиоволнах. Пристальное изучение радиоизлучающего газа, обходящего по орбите точку симметрии, показало, что удаленность объекта от нас составляет около 28 000 световых лет. Расстояния до звезд, формирующих галактический балдж, дали аналогичные значения. В последнее время радиоастрономы склоняются к мысли, что расстояние от нас до центра Галактики (наш галактоцентрический радиус) меньше и ближе к 26 000 световых лет.