Гайд по астрономии. Путешествие к границам безграничного космоса

Вдоль полосы нестабильности были обнаружены два вида цефеид. «Классические», или цефеиды I типа, располагаются в диске, а цефеиды II типа, обладающие меньшей светимостью, обычно «населяют» гораздо более старые шаровые скопления, принадлежащие гало. Для сверхгигантов-цефеид I типа удалось установить критически важное соотношение, позволившее астрономам определять расстояния до звезд, которые находились далеко за пределами Млечного Пути. Наблюдая за цефеидами в Малом Магеллановом Облаке (одной из ближайших галактик — спутников Млечного Пути), астрономы в начале XX века выявили тесную взаимосвязь: оказалось, что у цефеид с более высокой светимостью периоды изменений длились дольше. Зависимость «период — светимость» была выверена по ближайшим к нам цефеидам, расположенным в диске Млечного Пути, и с тех пор помогает нам определять расстояния до любой галактики, если наши телескопы, разбирая ее на звезды, находят в ней цефеиды.

Наблюдая за световым потоком удаленной цефеиды от нескольких дней до нескольких недель, астроном может установить период изменения блеска звезды. Затем его можно преобразовать в светимость звезды, сравнить эту светимость с видимой звездной величиной — и вычислить, насколько далеко от нас находится звезда. Взаимосвязь периода и светимости цефеид впервые обнаружила Генриетта Ливитт в 1912 году, а в 1920-х годах Харлоу Шепли при помощи этого соотношения установил пространственное распределение шаровых скоплений в Галактике, и с тех пор мы с его помощью находим расстояния до галактик, удаленных от нас на десятки миллионов световых лет.

При наибольшей светимости верхний предел целостности звезд очерчивают голубые переменные звезды. Поток фотонов с поверхности этих новорожденных «крикунов» настолько велик, что полностью дестабилизирует внешние слои и сдувает их, рождая ветры колоссальной силы. Сейчас такие драматические вспышки происходят на звезде ? Киля, расположенной в 7500 световых годах от нас в южном созвездии Киля. Ее самая мощная зарегистрированная вспышка произошла в 1843 году, когда она, несмотря на удаленность, была второй по блеску небесной звездой, уступая лишь Сириусу. С тех пор ? Киля образовала из вырывающихся наружу газов небольшую биполярную туманность в форме изящных песочных часов. Когда она снова вспыхнет — или взорвется целиком — остается только гадать.

Газовые туманности

Вокруг галактического диска вращается примерно 6000 огромных облаков, состоящих из молекулярного газа и пыли. Каждое из них простирается на десятки-сотни световых лет и содержит туманное вещество, размер которого эквивалентен более чем миллиону солнц — и все это при температуре всего на несколько градусов выше абсолютного нуля (–273 °C). Эти холодные темные облака примерно на 73 % состоят из молекулярного водорода, на 25 % — из атомарного гелия, а на остаток приходится незначительная доля других молекул, таких как монооксид углерода и формальдегид, наряду с дымкой из микроскопических пылинок. Некоторые из этих пылевых облаков предстают перед нами в виде «темных туманностей», силуэты которых выделяются на сияющем звездном фоне Млечного Пути. Большой Провал, разделивший созвездия Орла и Лебедя, туманности Курительная Трубка в созвездии Змееносца и Угольный Мешок в созвездии Южного Креста — вот яркие примеры относительно близких к нам молекулярных облаков, скрывающих свет далеких звезд. Индейцы кечуа, живущие в Андах на территории Перу, воспринимали эти разнообразные темные области в светящемся Млечном Пути в обликах лисы, ламы, куропатки и разных мифических существ, тем самым изменив привычный взгляд на Млечный Путь как на светлую область на фоне черных небес.

Сейчас астрономы изучают темные туманности, наблюдая за светом, излучаемым их молекулами. Если учесть, что все это происходит при криогенных температурах, то по большей части свет излучается в низкоэнергетической микроволновой области электромагнитного спектра. Хотя молекулярный водород на сегодняшний день — это самая распространенная молекула, излучает он крайне слабо, за исключением случаев, когда его активизируют сильное ультрафиолетовое излучение или ударные волны, возникающие в межзвездной среде. А вот монооксид углерода легко излучает любую энергию, полученную им от звезд, космических лучей и даже от космического микроволнового фона. Его высокая излучательная способность помогла астрономам составить карту пространственного распределения молекулярных облаков по всему диску Галактики. Оказалось, что облака тяготеют к вращению в пределах кольца, которое охватывает область от 11 000 до 23 000 световых лет от центра Галактики, а также были получены некоторые намеки на то, что облака располагаются вдоль спиральных рукавов, хотя точное количество и форма рукавов остаются спорными.