Читать книгу "Астрофизика с космической скоростью, или Великие тайны Вселенной для тех, кому некогда - Нил Деграсс Тайсон"

* * *

Обычное вещество – это вещество, из которого состоим все мы. Оно чувствительно к гравитации и взаимодействует со светом. Темное вещество – это таинственная субстанция, чувствительная к гравитации, но не взаимодействующая со светом никакими известными нам способами. Темная энергия – это загадочное давление вакуума (пустого пространства), которое действует противоположно гравитации и вынуждает Вселенную расширяться все быстрее. Наше френологическое обследование показывает, что мы понимаем, как вела себя Вселенная в эпоху последнего рассеяния, но оказывается, что эта Вселенная в основном состоит из субстанции, о которой нам ничего не известно. Однако, несмотря на наше глубочайшее невежество, сегодня у космологии наконец появилась зацепка, поскольку фоновое космическое излучение показывает, из какого портала вышли мы все. Именно здесь физика становится особенно интересной, именно так мы можем узнать, что творилось во Вселенной и до, и после того, как свет в ней обрел свободу.

Темное вещество – это таинственная субстанция, чувствительная к гравитации, но не взаимодействующая со светом никакими известными нам способами.

Само по себе открытие космического микроволнового излучения вывело космологию из сферы мифологии. Однако чтобы превратить ее в современную точную науку, потребовалась подробная карта фонового микроволнового излучения. Космологи очень высокого мнения о себе. Еще бы! Ведь их работа – выяснить, какова причина возникновения Вселенной! Но без данных их объяснения были лишь гипотезами. А теперь каждое новое наблюдение, каждая крупица данных служит сразу двум целям: во-первых, дает космологии такую же плодородную почву и надежный фундамент, как и у всех других точных и естественных наук, а во-вторых, отсеивает теории, которые люди выдумывали, когда данных было недостаточно и невозможно было сказать, правы они или нет.

Без этого никакая наука не может считаться зрелой.

4. Между галактик

При масштабной инвентаризации Вселенной и ее составляющих в первую очередь обычно подсчитывают галактики. По последним оценкам, в наблюдаемой Вселенной их примерно сто миллиардов. Галактики – яркие, красивые, набитые звездами – украшают темные пустые бездны пространства, будто города – ночной пейзаж под крылом самолета. Но насколько на самом деле пусты эти пустые бездны? (Насколько пусты поля и луга между городами?) Если галактики бросаются в глаза и убеждают нас, что все остальное неважно, это не значит, что в пространстве между галактиками не таится много такого, что труднее пронаблюдать. Не исключено, что это даже интереснее или важнее для эволюции Вселенной, чем сами галактики.

Наша собственная спиральная галактика Млечный Путь названа так за то, что и правда похожа на молоко, пролитое на ночное небо, если смотреть на него с Земли невооруженным взглядом. Само слово «галактика» происходит от древнегреческого «галактос» – «молоко». Две наши ближайшие соседки-галактики, расстояние до которых меньше 200 000 световых лет, маленькие и неправильной формы. Эти космические объекты наблюдал Фернан Магеллан во время своего знаменитого кругосветного путешествия в 1519 году и написал об этом в своем судовом журнале. В честь великого мореплавателя мы назвали их Большое и Малое Магелланово облако, и видны они в основном в Южном полушарии в виде пары облачков на небе где-то за звездами. Ближайшая галактика больше нашей находится в двух миллионах световых лет от нас, за звездами, составляющими созвездие Андромеды. Эта спиральная галактика, исторически названная Великая туманность Андромеды, несколько массивнее и вдвое ярче Млечного Пути. Примечательно, что во всех этих названиях вовсе не говорится о звездах: Млечный Путь, Магеллановы облака, Туманность Андромеды. Все они были окрещены до изобретения телескопов, поэтому люди не могли разглядеть их в подробностях и не знали, что они состоят из звезд.

Галактики – яркие, красивые, набитые звездами – украшают темные пустые бездны пространства, будто города – ночной пейзаж под крылом самолета.

Галактики, запечатленные телескопом Хаббла

* * *

Как рассказано в главе 9, если бы не телескопы, работающие в различных диапазонах спектра, мы бы до сих пор считали, что в космосе между галактиками пусто. Однако при помощи современных детекторов и современных теорий мы исследовали космические луга и поля и обнаружили там самые разные «скрытые» объекты: темную материю, карликовые галактики, тусклые голубые галактики, убегающие из галактик звезды, в том числе взрывающиеся, вездесущие газовые облака, потрясающие высокоэнергичные частицы разного рода, загадочную квантовую энергию вакуума и раскаленный до миллионов градусов газ, испускающий рентгеновские лучи.

Впечатляющий список: можно сказать, что все самое интересное во Вселенной происходит между галактиками, а не в них самих.

Если тщательно исследовать любой объем пространства, окажется, что карликовых галактик в нем раз в десять больше, чем крупных. Моя первая научно-популярная статья, которую я написал в начале 80-х, называлась «Галактика и семь гномов» и была посвящена миниатюрному семейству, проживающему в ближайших окрестностях Млечного Пути. С тех пор поблизости от нас насчитали уже десятки карликовых галактик. Полнокровные большие галактики содержат сотни миллиардов звезд, а карликовые могут содержать всего-то миллион, а следовательно, зарегистрировать их в сто тысяч раз сложнее. Неудивительно, что мы до сих пор открываем их прямо у себя под носом.

Если тщательно исследовать любой объем пространства, окажется, что карликовых галактик в нем раз в десять больше, чем крупных.

Карликовые галактики, где больше не рождаются звезды, обычно похожи на крошечные скучные пятнышки. Если же в карликовой галактике еще возникают новые звезды, она обязательно будет иметь неправильную форму и, откровенно говоря, выглядеть не слишком привлекательно. У карликовых галактик есть три свойства, мешающие их обнаружить. Во-первых, они очень маленькие, и их легко затмевают соблазнительные спиральные галактики, которые соревнуются за наше внимание. Во-вторых, они тусклые, поэтому не попадают во многие исследования, где рассматриваются объекты с яркостью выше некоторого порога. А в-третьих, у них невысокая плотность звезд, поэтому они плохо видны на фоне свечения ночной атмосферы Земли и других источников. Все это так. Но поскольку карликовых галактик гораздо больше, чем «нормальных», наше определение нормального, пожалуй, стоит пересмотреть.

Большинство известных нам карликовых галактик держатся поблизости от более крупных галактик и вращаются вокруг них по орбите, будто спутники. Оба Магеллановых облака – это часть карликового семейства Млечного Пути. Однако жизнь галактик-спутников трудна и полна опасностей. Почти все компьютерные модели их орбит указывают на медленные изменения, которые в конце концов приведут к тому, что большая галактика сначала растерзает, а потом попросту съест незадачливого карлика.