Извечные тайны неба

Расстояния, о которых идет пока речь, установлены путем измерения смещений звезд. Таким образом измерены на сегодня расстояния примерно до 6-7 тыс. звезд. Но чем дальше звезды, тем меньше их смещения. Измерять очень малые смещения в конце концов становится невозможным. Метод смещений применим только при расстояниях не больше 300 световых лет. А как же поступать с более далекими объектами? Ведь размеры Галактики значительно больше. А как определять расстояния до других галактик?

Вот тут-то и пора, наконец, вспомнить о звездах, меняющих свой блеск.

Глаз Медузы «моргает» нам из-за того, что одна звезда периодически затмевает другую, более яркую. Звезды такого типа именуют затменно-переменными. Но далеко не все из переменных звезд – затменные.

«Моргает» и звезда ΰ (дельта) Цефея. Только причина в этом случае совсем иная. Звезда δ Цефея относится к разряду физически переменных – она пульсирует. Блеск физически переменных звезд действительно меняется: звезда «худеет» – и блеск растет, звезда «набухает» – и тускнеет. Все физически переменные звезды, которые ведут себя подобно ΰ Цефея, повелось называть цефеидами. Цефеиды широко распространены во Вселенной. Их находят повсюду: в различных звездных скоплениях, в других галактиках.

В начале XX в. на Гарвардской обсерватории в США принялись за изучение цефеид в галактике, известной под названием Малого Магелланова Облака. Магеллановы Облака – Большое и Малое – не видны с территории СССР. Они расположены в южной части неба и выглядят как отдельные кусочки Млечного Пути. На самом деле это сравнительно небольшие и удаленные системы звезд, которые находятся за пределами нашей Галактики. Но Магеллановы Облака связаны с Галактикой: они являются как бы сопровождающими ее спутниками.

Казалось бы, изучение цефеид в Магеллановом Облаке не предвещало удивительных открытий. И задача-то была простая. Требовалось уточнить периоды изменения блеска цефеид. Для каждой цефеиды этот период строго постоянен, а от звезды к звезде меняется: период изменения блеска может составлять от нескольких дней до сотен дней и больше.

Но вдруг внимание астрономов привлекло странное обстоятельство. Чем длиннее оказывался период изменения блеска цефеиды, тем ярче была сама звезда. О чем это говорит?

Малое Магелланово Облако находится настолько далеко от нас, что все его звезды можно считать практически одинаково удаленными. Представьте себе лыжника, спешащего вечером по заснеженной долине. Вот он выскакивает на перевал и видит где-то далеко-далеко впереди огни поселка. Строго говоря, каждый дом поселка, каждый из огоньков находится от лыжника на разных расстояниях. Но расстояния между домами настолько малы по сравнению с общим расстоянием до поселка, что человек вправе считать их одинаково удаленными. А тогда можно сделать вывод: чем ярче светит огонек, тем более яркой лампочкой пользуется хозяин дома.

Если бы лыжник стоял уже на улице поселка, то такого вывода сделать было бы нельзя. Тогда главную роль играло бы расстояние: чем ближе дом, тем ярче свет. Но пока лыжник смотрит на поселок издалека, со стороны, наблюдаемая им яркость огоньков соответствует силе источников света.

Это рассуждение справедливо и по отношению к цефеидам в удаленной звездной системе. Стало быть, заключили астрономы, чем больше светимость пульсирующей звезды, тем длиннее период изменения ее блеска. То же подтвердили наблюдения и над другими скоплениями. Так была обнаружена зависимость между периодом «моргания» цефеид и их светимостью.

Зная это правило, можно отыскивать расстояние до самых далеких объектов, например других галактик, в которых есть цефеиды. Измерив период изменения блеска цефеиды и сравнив его примерно с таким же периодом другой цефеиды, расстояние до которой известно, определяют расстояния до галактики.

Для того чтобы пользоваться описанным методом, понадобились цефеиды с известными расстояниями, возникшая ситуация напоминает школьную арифметическую задачу. Гражданин А старше гражданина Б на два года, гражданин Б старше гражданина В на пять лет и т. д. До тех пор, пока мы не узнаем возраста хотя бы одного из них, мы не сможем узнать возраста остальных. И даже не будем знать, молодые они или старые.

Башня телескопа в обсерватории Эдинбурга представляла собой примечательное архитектурное сооружение. Эта особенность имеет давние традиции: астрономические обсерватории часто проектировались выдающимися зодчими как яркие и необычные по своему облику здания

Точно то же и для цефеид. Если мы по периоду найдем, как эта звезда светит на самом деле, то, сравнивая с тем, как она видна на небе, и помня, что ослабление блеска происходит из-за ее удаленности, мы сумеем вычислить расстояние до нее. Но чтобы находить многие расстояния, нужно сперва знать их хотя бы для нескольких цефеид. А еще лучше, поскольку всякие измерения связаны с неминуемыми случайными погрешностями, знать расстояния до многих цефеид. Тогда последующие определения расстояний станут более точными.