Наша галактика (стр. 2 из 5)

Как тогда писали, «лот, закинутый в глубину мироздания, достал дно». Стали известны масштабы звездных расстояний. Нужно было продолжить работы Гершеля на более высоком уровне знаний. Этим и занялся В.Я. Струве.

Теоретически подсчитав, сколько звезд должны быть видимы в телескопы Гершеля и сколько он видел на самом деле, В. Я Струве пришел к фундаментальному открытию. Межзвездное пространство наполнено веществом, поглощающим свет звезд. Без учета этого межзвездного поглощения выяснить строение Галактики невозможно. Кстати оказать, оценка величины поглощения света, подсчитанная Струве, близка к современным оценкам.

В отличие от Гершеля, Струве не считал светимость звезд одинаковой. Но звезд с известным до них расстоянием было еще очень мало, и поэтому учесть светимость звезд Струве мог только приближенно.

В 1847 г вышел в свет обобщающий труд В.Я. Струве «Этюды звездной астрономии». В нем автор приходит к выводу, что сгущение звезд в плоскости Млечного Пути — реальное явление, и, следовательно, Галактика должна иметь форму плоского диска. По исследованиям Струве, Солнце расположено не в центре Галактики, а на значительном расстоянии от него. Размеры Галактики (с учетом поглощения света) получились большими, чем полагал Гершель. Границы нашей звездной система оказались недоступными для зондирования, и поэтому оценить параметры Галактики в целом В. Я Струве не смог.

В середине прошлого века некоторые астрономы предполагали, что в центре Галактики находится исполинское «центральное Солнце», заставляющее своим тяготением все звезды двигаться вокруг себя. Профессор Казанского университета М.А. Ковальский (1821—1884) доказал, что существование «центрального Солнца" вовсе не обязательно и звезды Галактики могут двигаться вокруг динамического центра, т.е. геометрической точки, являющейся центром тяжести всей звездной системы. Формулы Ковальского позволили по собственным движениям звезд найти направление на центр Галактики.

В 1927 г. голландский астроном Ян Оорт окончательно доказал, что все звезды Галактики обращаются вокруг ее центра. При этом Галактика в целом не вращается как твердое тело. Во внутренних областях Галактики (примерно до Солнца) угловые скорости звезд почти одинаковы. Однако далее к краям Галактики они постепенно убывают, но несколько медленнее, чем положено по третьему закону Кеплера. Орбитальная скорость Солнца составляет 250 км/с, причем Солнце завершает полный оборот вокруг центра Галактики примерно за 200 млн. лет.

Только в 1934 г. были уверенно определены следующие параметры нашей звездной системы: расстояние от Солнца до центра – 32 000 св. лет; диаметр Галактики 100 000 св. лет; толщена галактического «диска» 10 000 св. лет; масса 165 млрд. солнечных масс.

Общая схема строения Галактики современным данным представлена на рисунке.

В Галактике различают три главные части — диск, гало и корону. Центральное сгущение диска называется балджем. В диске сосредоточены звезды, порождающие явление Млечного Пути. Здесь же присутствуют многочисленные облака пыли и газа. Диаметр диска близок к 100 000 св. годам, наибольший и наименьший поперечники балджа соответственно близки к 20 000 и 30 000 св. лет.

Гало по форме напоминает слегка сплюснутый эллипсоид с наибольшим диаметром, немного превосходящим поперечник диска. Эту часть нашей звездной системы населяют главным образом старые и слабосветящиеся звезды, а газ и пыль там практически отсутствуют. Масса гало и диска примерно одинакова. Обе эти части Галактики погружены в огромную сферическую корону, диаметр которой в 5—10 раз больше диаметра диска. Возможно, что корона содержит главную массу Галактики в форме невидимого пока вещества («скрытой массы»). По некоторый оценкам эта «скрытая масса» примерно раз в 10 больше массы всех обычных звезд Галактики, сосредоточенных в диске и гало.

Такова общая картина. Важны и детали. Внутри Галактики существуют разные по масштабам звездные системы — от двойных звезд до скоплений из десятков тысяч звезд. Различают и более крупные подсистемы в нашей звездной системе. Существенный элемент структуры Галактики - межзвездная среда, пылевые и газовые туманнос-ти. Со всем этим более подробно мы сейчас и ознакомимся.

СОДРУЖЕСТВА ЗВЕЗД

Очень многие звезды «предпочитают» странствовать не в одиночку, а парами. Вполне естественно считать, что близость компонентов в системе двойной звезды имеет глубокие причины. Две звезды объединились в одну систему не при случайной встрече в бескрайних просторах космоса (что весьма маловероятно), а возникли совместно. В последнем случае их физические свойства должны, по-видимому, быть сходными, хотя известны и такие пары звезд, где компоненты не имеют друг с другом почти ничего общего. Приведем примеры.

Рядом с Сириусом есть замечательная звездочка — это открытый в 1862 г. первый «белый карлик». В последнее время за спутником Сириуса («Песьей звездой» древних египтян) укоренилось даже собственное имя — Щенок. Щенок лишь вдвое уступает по массе Сириусу, а по объему—в 10³ раз. Ясно поэтому, что плотность вещества спутника Сириуса очень велика. Если бы можно было этим веществом наполнить волейбольный мяч, последний приобрел бы весьма солидную массу—около 160 т!

Сириус и Щенок—система из двух солнц, двойная звезда. Но как не похожи они друг на друга. Впрочем, астрономам известны и другие, куда более странные содружества.

В созвездии Цефея есть двойная звезда, обозначаемая символом VV. Главная звезда — колоссальный холодный сверхгигант, по диаметру в 1200 раз превышающий Солнце. Его спутник—обычная и горячая звезда, по-видимому, с обширной, «толстой» атмосферой. Главная звезда превышает свой спутник по объему почти в 2 000 раз.

Странных содружеств в мире звезд очень много. Их происхождение остается пока невыясненным. Справедливость требует, однако, заметить, что есть немало и таких систем, в которых звезды как две капли воды похожи друг на друга.

Вот, например, система четырех звезд из созвездия Лиры, которую астрономы обозначают буквой «эпсилон». Все четыре звезды очень похожи друг на друга. Они больше, массивнее и ярче Солнца, и каждая из них , скорее напоминает Сириус.

Особенно замечательна пара звезд-гигантов, сливающаяся для невооруженного глаза в одну звезду — Капеллу. Они схожи, как близнецы, и их тесное, в буквальном смысле слова, содружество (расстояние между ними — миллионы километров) заставляет обе звезды обращаться вокруг общего центра масс почти за три месяца.

Когда две звезды находятся друг от друга на расстоянии, сравнимом с их поперечниками, они неизбежно теряют свою сферическую форму. Взаимное притяжение оказывается настолько мощным, что обе звезды под действием приливных сил вытягиваются в направлении друг к другу. Вместо шара каждая звезда становится трехосным эллипсоидом, причем наибольшие оси эллипсоидов всегда совпадают с прямой, соединяющей центры обеих звезд.

Одним из типичных представителей этого класса звезд является звезда W из созвездия Большой Медведицы. В этой системе из двух дынеобразных заезд движение, как обычно, совершается вокруг общего центра масс. Оно весьма стремительно: звезды так близки друг к другу, что через восемь часов каждая из них снова возвращается в первоначальное положение. Любопытно, что обе «звездные дыни» как две капли воды сходны между собой. Благодаря равенству масс центр тяжести лежит в точности посередине между звездами, и обе они, в сущности, обращаются по одной общей круговой орбите.

При наблюдениях с Земли оба компонента этой системы неразличимы в отдельности даже в сильнейшие телескопы. Все сведения о природе звезды W Большой Медведицы были получены исключительно по наблюдениям изменения ее видимой звездной величины. Нетрудно сообразить, что, обращаясь вокруг общего центра тяжести, дынеобразные светила поворачиваются к нам то более широкой, те более узкой своей частью. По этой причине звезда W Большой Медведицы принадлежит к числу переменных звезд, т е. звезд, поток излучения от которых изменяется. Тщательный анализ кривой изменения потока от W Большой Медведицы и раскрыл перед астрономами все удивительные свойства этой двойной системы.

Иногда дынеооразными могут быть самые крупные, массивные из звезд. Примером может служить уникальная система АО Кассиопеи, в сравнении с которой предыдущая пара выглядят весьма миниатюрной.

Обе, звезды в системе АО Кассиопеи—горячие гиганты, температура атмосферы которых около 25000 К. Каждый из гигантов почти в 30 раз массивнее Солнца и в 200—300 тыс. раз превосходит его по светимости.

Расчеты показывают, что расстояние между центрами этих горячих гигантов составляет всего 25 млн. км., а вытянутость их такова, что обе исполинские «дыни» касаются друг друга! И вся эта система быстро вращается с периодом всего в несколько часов!

Звезду bЛиры можно без всяких колебаний назвать замечательной. Как и звезда W Большой Медведицы, b Лиры состоит из двух дынеобразных звезд, обращающихся вокруг общего центра тяжести. Большая из них—горячая гигантская звезда, атмосфера которой нагрета до 15000 К. Меньшая звезда вдвое холоднее, и ее излучение совершенно теряется в потоках света, излучаемых главной звездой.

На b Лиры впервые обратили внимание в конце ХVШ в., но, несмотря на тщательные исследования в течение почтя двух веков этой яркой звезды, ее природа до недавнего времени, казалась загадочной. Особенно сложными и непонятными были спектр звезды и те изменения, которые в нем наблюдались. Сейчас эти световые «ияеро-глифы» расшифрованы, и результаты проведенного исследования схематически представлены на рисунке.