Читаем Галактики. Большой путеводитель по Вселенной полностью

Наш эксперимент удался. Мы обнаружили популяцию светящихся инфракрасных галактик (примерно в 10 раз менее ярких, чем ультраяркие инфракрасные галактики, которые мы встречали), образующих звезды со скоростями, которые ранее были серьезно недооценены. Эти галактики присутствовали в достаточном количестве и формировали достаточно звезд, чтобы можно было предположить, что они могут создать дополнительную звездную массу, необходимую для образования S0. Галактики в основном находились на окраинах скопления, довольно далеко от наиболее серьезных воздействий эффекта «давления поршня», поэтому можно было собрать много звездных масс без помех для окружающей среды. Мы рассчитывали, что суровая окружающая среда внутри скопления предотвратит дальнейшее образование звезд: диск и спиральные рукава исчезнут, а балдж станет больше – все, что нужно для превращения спирали в S0.

Через пару лет мы вернулись к образцу. Мы хотели уточнить, сколько газа содержат галактики, идентифицированные «Спитцером», – предполагаемые предшественники линзовидных. Измерение скорости звездообразования – это хорошо, но важно также иметь представление и о количестве газа, оставшегося в галактиках для дальнейшего звездообразования. Скорость звездообразования – это мгновенное измерение того, что сейчас происходит с галактикой. Но было ли в тех галактических резервуарах достаточно газа, чтобы сформировать звезды в S0? Нам удалось обнаружить окись углерода в образце пяти галактик одного из исследуемых кластеров, чьи инфракрасные свойства мы очень хорошо измерили. Общая масса газа в галактиках, полученная из светимости окиси углерода, была примерно в 10 млрд раз больше массы Солнца. Это не сгоревшее топливо; мы знали, что у галактик уже были довольно большие звездные массы (оптические и ближние инфракрасные данные предполагали массы десятков миллиардов солнечных масс), но газовые наблюдения подтвердили, что для дальнейшего строительства было достаточно сырья, чтобы создать дополнительную звездную массу и соответствовать массе типичной S0.

Сейчас я пытаюсь изучить эти галактики более подробно, чтобы узнать больше об их физике. Одна из основных задач – попытаться получить наблюдения звездообразования и газа с более высоким пространственным разрешением, чтобы выяснить, где в галактиках создается звездная масса. Требуется время на сбор и анализ данных, чтобы понять, происходит ли это в области балджа, как мы ожидаем, или по всему диску? Но одно из самых захватывающих ощущений в работе ученого – чувство, что вы находитесь на пути открытий, что каждый следующий шаг позволяет узнать что-то новое о природе – то, чего никто никогда не знал.

Мы говорили об эволюции галактик и, в частности, о важности ведения инфракрасных и субмиллиметровых наблюдений (прекрасный пример того, почему жизненно важно иметь многоволновое представление о Вселенной). Теперь давайте рассмотрим некоторые методы, которые мы можем использовать, чтобы лучше исследовать галактики в далекой Вселенной.

Гравитационные окна в прошлое

Надеюсь, мне удалось разъяснить тот факт, что астрономы постоянно борются с отношением «сигнал – шум». Свет – это поток, который падает на Землю от самых далеких галактик.

Он крайне мал, поэтому наше представление о далекой Вселенной становится все более неопределенным, так как размеры этого сигнала все больше напоминают шум в измерениях. Легче всего обнаружить и измерить самые яркие системы, такие как квазары и галактики с интенсивным образованием звезд, поэтому ими всегда будут рекордные (по размерам) галактики. Здесь проявляется то, что мы называем эффектом выбора: дело не в том, что эти экстремальные галактики – единственные, просто их легче обнаружить. Обычные галактики, подобные нашему Млечному Пути, трудно найти в далекой Вселенной. К счастью, природа дала нам несколько уловок, которые позволяют «видеть» дальше. В одной из наиболее эффективных и замечательных методик современной внегалактической астрономии используется естественный эффект, называемый гравитационным линзированием.

Одно из предсказаний общей теории относительности Эйнштейна, которая описывает силу тяжести через искривление пространства-времени, состоит в том, что фотон, проходящий вблизи большой массы, будет отклоняться из-за искажения пространства-времени в ее окрестностях. Классическая двумерная иллюстрация этого эффекта – шар для боулинга, помещенный на резиновый лист, где он создает глубокую ямку. Если вы покатите шарик по поверхности этого листа и посмотрите на его движение сверху, то увидите, что траектория шарика будет отклоняться от прямой линии из-за углубления в листе, сделанного шаром для боулинга. То же происходит и со светом, который проходит мимо больших масс, например галактик и скоплений. Этот эффект и называется гравитационным линзированием: подобно лупе, мы можем использовать его для усиления светового потока далеких галактик.

Перейти на страницу:

Все книги серии Как наблюдать за звёздами

Галактики. Большой путеводитель по Вселенной
Галактики. Большой путеводитель по Вселенной

Галактики – это своеобразные «кирпичики» в бескрайнем «здании» Вселенной. Возникшие из пыли Большого Взрыва, эти «кирпичики» не находятся в состоянии покоя вот уже 13 миллиардов лет – они продолжают изменяться.Джеймс Гич рассказывает увлекательную историю эволюции самых красочных элементов космоса: как возникли галактики; почему их так много, они отличаются размерами, яркостью и формой; и как им удалось вырастить в своих недрах черные дыры. Как практикующий исследователь Гич приподнимает завесу тайны над работой астрофизика: они борются за финансирование, пишут заявки на доступ к телескопам в последний момент перед дедлайном ради азарта увидеть то, что еще не было доступно глазу человека. А самое главное Гич объясняет, почему современный астрофизик – охотник за светом, и каким образом можно увидеть далекое прошлое Вселенной.В формате PDF A4 сохранен издательский макет книги.

Джеймс Гич

Астрономия и Космос / Учебная и научная литература / Образование и наука

Похожие книги

«Аполлон-8»
«Аполлон-8»

В августе 1968 г. НАСА приняло смелое решение: запустить первый обитаемый космический корабль к Луне. Всего год назад три астронавта погибли в пожаре во время испытаний, и с тех пор программа «Аполлон» терпела одну неудачу за другой. Тем временем СССР выигрывал космическую гонку, холодная война становилась все жарче с каждым месяцем, и обещание президента Кеннеди отправить человека на Луну к концу десятилетия казалось несостоятельным. Но когда Фрэнка Бормана вызвали на секретную встречу и предложили его экипажу опасную миссию, он без колебаний согласился.Эта книга – первая подробная история «Аполлона-8». Джеффри Клугер предлагает читателю захватывающую историю о миссии, которая была столь рискованной, что воспринималась почти как лотерея, но, увенчавшись успехом, ознаменовала начало новой эры в освоении космического пространства.

Джеффри Клюгер

Астрономия и Космос