Что есть Земля, Луна, Солнце, звезды? Где начинается и
где заканчивается Вселенная? Когда она возникла и из чего
состоит? Что способствовало ее образованию? Где границы
ее познания? Можно задать еще множество подобных вопро-
сов, касающихся Вселенной, но если вопрос задается, а ответ
на него не звучит, значит, он еще не найден. Получается, что о
Вселенной мы, грубо говоря, ничего не знаем.
Изучение Вселенной, даже только известной нам ее час-
ти, является грандиозной задачей. Чтобы получить те сведе-
ния, которыми располагают современные ученые, понадоби-
лись труды целых поколений.
Вселенная — это все существующее. Она бесконечна во
времени И пространстве, хотя каждая ее частичка имеет свое
начало и конец, как во времени, так и в пространстве. Вселен-
ная состоит из мельчайших пылинок и атомов, огромных скоп-
лений вещества и звездных миров и систем. Существует науч-
ная дисциплина, которая представляет собой учение об общих
закономерностях строения Вселенной, и называется она кос-
мологией.
Космология — учение, включающее в себя теорию всей
охваченной астрономическими наблюдениями области мира
как частг» Вселенной. Сущность ее состоит в том, что вмес-
то интересующего объекта изучается его модель, более или
менее точно повторяющая оригинал или его наиболее су-
щественные особенности. Взятая в качестве образца мо-
дель не обязательно является вещественной копией объек-
232 Астрономия
та. Построение приближенных моделей различных явлений
помогает ученым еще глубже познавать окружающий мир.
Все результаты, полученные с помощью моделей Вселен-
ной, обязательно проверяют, сравнивая их с реальностью.
Ни в коем случае нельзя отождествлять само явление с мо-
делью, нельзя без тщательной и многократной проверки
приписывать природе те свойства, которыми обладает мо-
дель, так как ни одна модель не может претендовать на роль
точной «копии» Вселенной. Поэтому в космологии требу-
ется углубленная разработка моделей неоднородной и не- .
изотронной Вселенной.
Вселенная состоит из многочисленных звезд, объединен-
ных в гигантские звездные системы, которые называются га-
лактиками. Наше Солнце также является рядовой звездой,
входит в состав нашей Галактики, которая, в свою очередь,
включена в Местное скопление галактик.
В Галактике насчитывается около 1012 (триллиона) звезд.
Млечный Путь, который мы видим на ночном небе в виде
серебристой полосы рассыпанных звезд, составляет основную
часть нашей Галактики. Млечный Путь наиболее яркий в со-
звездии Стрельца, где находятся самые мощные облака звезд,
менее яркий — в противоположной части неба. Из этого не-
трудно вывести заключение, что Солнечная система находит-
ся не в центре Галактики, который виден от нас в направлении
созвездия Стрельца.
Если смотреть на нашу Галактику сбоку, она по форме
напоминает линзу или чечевицу. Размеры Галактики были вы-
числены по звездам, которые видны на больших расстояниях
— цефеиды и горячие гиганты. Диаметр Галактики составил
около 3000 пк (парсек (пк) — расстояние, с которым большая
полуось земной орбиты, перпендикулярная лучу зрения, видна
под углом в 1"; 1 парсек – 3,26 светового года – 206265 а. е.
= 3-Ю13 км) или 100 000 световых лет (световой год — рас-
стояние, пройденное светом в течение года). Четкой грани-
цы у нашей Галактики нет, потому что звездная плотность
постепенно сходит на нет.
В центре Галактики расположено ядро, состоящее из ги-
гантского и уплотненного скопления звезд (красных гигантов
и короткопериодических цефеид), диаметром 1000—2000 пк.
Ядро практически невозможно наблюдать из-за того, что оно
почти полностью скрыто плотной завесой облаков. Оно нахо-
дится от нас на расстоянии 30 000 световых лет в направлении
созвездия Стрельца. Звезды, а особенно сверхгиганты и клас-
сические цефиды, составляют более молодое население Га-
лактики. Они располагается дальше от центра и образуют
сравнительно тонкий слой или диск. Среди звезд этого диска
находится пылевая материя и облака газа. Субкарлики и ги-
ганты образуют вокруг ядра и диска Галактики сферическую
систему.
Масса нашей Галактики приблизительно равняется 240"
масс Солнца, при том, что масса Солнца равна 2-1030 кг. Около
1/1000 ее массы заключена в межзвездном газе и пыли.
В 1944 г. московский астроном В. В. Кукарин пришел к
заключению, что Галактика имеет спиральную структуру, при-
чем мы находимся между двумя спиральными ветвями, в мес-
те, бедном звездами. Наблюдения ученого подтверждаются
тем, что в некоторых местах на небе невооруженным глазом
можно различить тесные группы звезд, связанные взаимным
тяготением, или звездные скопления.
Существует два вида звездных скоплений: рассеянные и
шаровые. Рассеянные скопления состоят обычно из десятков
или сотен звезд главной последовательности и сверхгигантов
со слабой концентрацией к центру. Шаровы*.’ же скопления
состоят обычно из десятков или сотен звезд главной последо-
вательности и красных гигантов, с сильной концентрацией
звезд к центру. Иногда они содержат керотке периодические
цефеиды. Примером рассеянных скоплений служат скопле-
ния Гиады и Плеяды в созвездии Тельца. Шаровые скопле-
ния намного превосходят по размерам рассеян t ые скопления.
Известно более 100 шаровых и несколько сотен рассеянных
скоплений
В состав галактик входят также меж:мездный газ и
пылевидные частицы, представляющие собой рассеянное ве-
щество, которое и образует туманности. Так, к примеру, раз-
новидностями туманностей являются газопылевая туман-
ность в созвездии Ориона и темная пылевая туманность
Конская Голова. Расстояние до туманности в созвездии
Ориона равно 500 пк, диаметр центральной части туманно-
сти — 6 пк, масса приблизительно в 100 раз эольше массы
Солнца. Туманности бывают диффузными (клочковатой
формы) и планетарными. Туманности, как правило, осве-
щаются близлежащими звездами.
Галактики различны по своему внешнему виду.
Эллиптические галактики внешне невыразительные, пе-
реходящие от круглых форм к эллиптическим. Ядро галак-
тики — плотная конденсация в центре — является характер-
ной деталью почти всех галактик. Галактики класса Е имеют
яркое звездообразное ядро в центре. Эллиптические галак-
тики построены из красных и желтых гигангэв, красных и
желтых карликов и некоторого количества белых звезд ие
очень высокой светимости.
Спиральные галактики представляют собой пример ди-
намики формы, из центрального ядра выходя: красивые ветг
ви, как бы теряющие очертания за пределами .тактики, ука-
зывающие на мощное и стремительное движение. Спиральные
галактики поражают своим многообразием фс рм и рисунков
ветвей, поэтому Хаббл, классифицируя спира/.fi по характеру
их ветвей, различал группы Sa, Sb и Sc. У гахгктик класса S
имеются две спиральные ветви, берущие начало в противопо-
ложных точках ядра, развивающиеся симметрично и теряю-
щиеся в противоположных областях периферии. По мере пе-
рехода к более поздним спиралям ядро системы уменьшается
за счет роста ветвей, которые все больше и больше раскручи-
ваются, пока центральная область не сжимается в звездооб-
разную точку, а все остальное составляют спиральные ветви.
Известны галактики, имеющие более двух спиральных ветвей,
в некоторых случаях одна спираль значительно более развита,
чем вторая. В спиральной галактике центральная система мо-
жет быть более или менее сжата; например, особенно заметно
сжатие в NGC 5494.
Вышеперечисленные классы галактик имеют опреде-
ленный характер рисунка, но довольно часто (2—3%) встре-
чаются галактики неправильной формы. Неправильная фор-
ма галактик, вероятнее всего, говорит о молодом возрасте
звезд или о том, что она не успела принять правильной фор-
мы из-за малой плотности в ней материи. Возможно и то,
что галактика потеряла свою форму из-за тесного взаимо-
действия с другой галактикой. По крайней мере, теперь мы
знаем, что все они принадлежат к галактикам типа Магелла-
новых облаков. Существует деление неправильных галак-
тик на два типа. Тип I имеет крайне неровны г края, низкую
поверхность и яркость. Тип II также имеет неровные края,
но при этом обнаруживаются абсолютно эллиптические очер-
тания, он характеризуется сравнительно высокой поверх-
Строение и эволюция Вселенной 233
ностью, яркостью и сложностью неправильной структуры
(NGC 5204).
Невооруженным глазом можно наблюдать всего лишь
3 галактики: Большое Магелланово облако (БМО), Малое
Магелланово облако (ММО) и туманность Андромеды. Если
наблюдать Магеллановы облака сбоку, можно отметить, что
они очень уплощенные. Но когда они видны с полюса или
почти с полюса (1С 1613), наблюдается очень слабая концент-
рация или же она вообще отсутствует. Получается, что если
бы эти системы имели другую форму, такая концентрация на-
блюдалась бы, поэтому эти галактики представляют собой
плоские системы.
Как выяснил в 1914 г. американский астроном Слайфер,
галактики вращаются. Как показали теоретические исследо-
вания, вращающаяся звездная система по истечении некото-
рого срока принимает форму шара, это подтверждается при-
мером шаровых скоплений, которые имеют шарообразную
форму и вращаются. Известно также, что если ззездная систе-
ма сплюснута, то она тоже вращается. Следовательно, должны
вращаться и эллиптитеские галактики, за исключением тех,
которые шарообразны и не имеют сжатия. Вращение происхо-
дит вокруг оси, которая перпендикулярна главной плоскости
симметрии. Галактика сжата вдоль оси своего вращения.
Галактики кроме своих форм отличаются друг от друга и
степенью светимости. Наиболее яркие из них называют радио-
галактиками. Галактика Лебедь 1 является этому ярким при-
мером. Лебедь I — слабая двойная галактика с очень плотно
расположенными друг к другу компонентами, являющимися
мощнейшим дискретным источником, она испускает большой •
поток радиоизлучения.
Несколько ярких галактик, входящих в каталог NGC,
также относятся к разряду радиогалактик, так как их радиоиз-
лучение настолько же сильное, но оно значительно уступает
по энергии световому. Многие из этих галактик являются
двойными.
В 1963 г. английские и австралийские астрономы, ис-
пользуя интерференционный метод, определили с большой
точностью положение большого числа дискретных источни-
ков радиоизлучения и определили некоторые угловые разме-
ры радиоисточников. Так, диаметры большинства из них со-
ставляли минуты или десятки секунд дуги, но у некоторых —
меньше секунды дуги. Заметим, что их поток радиоизлучения
не уступал дискретным источникам, превышающим первых
по площади излучения в десятки тысяч раз. Источники ра-
диоизлучения назвали квазарами, хотя сам источник энергии
до сих пор не ясен. Масса квазаров разнообразна, может дос-
тигать миллиона солнечных масс.
Теоретическое моделирование Вселенной играет важную
роль в выяснении ее прошлого и будущего. Так, А. А. Фрид-
ман предположил, что довольно большая часть Вселенной не
находится в состоянии равновесия, ее материя либо расширя-
ется, либо сжимается. В начале XX в. в спектрах далеких га-
лактик было обнаружено красное смещение. Хаббл объяснил
это явление разбеганием звездных систем. Явление красного
смещения наблюдается в спектрах почти всех галактик, кроме
нескольких ближайших к нашей. И чем дальше от нас галакти-
ка, тем больше сдвиг линий в ее спектре, то есть все звездные
системы удаляются от нас с огромными скоростями, более
далекие галактики двигаются с большими скоростями. А пос-
ле того, как эффект красного смещения был обнаружен и в
радиодиаиазоне, то не осталось никаких сомнений в том, что
наблюдаемая Вселенная расширяется. В настоящее время из-
вестны галактики, удаляющиеся от нас со скоростью 0,46 ско-
рости света, а сверхзвезды и квазары — 0,85 скорости света.
Причину расширения и движения можно объяснить тем, что
на галактики постоянно действует какая-то сила. Предполо-
жительно, в прошлом во Вселенной произошел взрыв из-за
образования сверхплотного состояния материи. Взрыв послу-
жил началом расширения Вселенной.
Существует несколько теорий эволюции Вселенной. Те-
ория пульсирующей Вселенной утверждает, что наш мир про-
изошел в результате гигантского взрыва. Но расширение Все-
ленной не будет продолжаться вечно, так как его остановит
гравитация. Пока же наша Вселенная расширяется в течение
18 млрд лет со времени взрыва. В будущем расширение пол-
ностью замедлится и произойдет остановка, а затем она начнет
сжиматься до тех пор, пока вещество вновь не сожмется и не
произойдет новый взрыв.
Теория стационарного взрыва предполагает, что Вселен-
ная бесконечна. Она постоянно пребывает в одном и том же
состоянии, так как все время идет образование нового водо-
ворота, чтобы возместить вещество удаляющихся галактик.
Но тогда есть опасения, что если Вселенная, начало которой
положил взрыв, будет расширяться до бесконечности, то она
постепенно охладится и совсем угаснет.
Так как Метагалактика является частью видимой Все-
ленной, то, соответственно, она тоже перенесла колоссаль-
ный взрыв. С помощью сложнейшего оборудования уче-
ные сделали расчеты и выяснили, что до расширения Мета-
галактики вещество состояло из элементарных частиц (нук-
лонов) и их античастиц. По мере расширения изменился
(наряду с температурой и плотностью) состав вещества, в
котором образовались электромагнитные кванты с высо-
кой долей излучения.
Ученые пришли к выводу, что расстояние между нашей
и другими галактиками непрерывно увеличивается, то есть
галактики не разлетаются во все стороны от нашей, а происхо-
дит взаимное удаление всех галактик. Следовательно, Мета-
галактика не стационарна, значит, она меняется, а отсюда вы-
вод: она эволюционирует. Расширение Метагалактики прояв-
ляется только на уровне скоплений и сверхскоплений галак-
тик. Интересно то, что Метагалактика не имеет центра, от ко-
торого удаляются галактики.
Использование суперсовременной сложнейшей техники
позволяет астрономам продвигаться вглубь Вселенной, изу-
чать ее по крохам и складывать, как мозаику, в общую карти-
ну. Наверное, нужно обратиться к древним мыслителям, кото-
рые не обладали совершенной техникой, но при этом верно
представляли Вселенную бесконечной, даже если заоблачные
дали для них были «апартаментами» божественными, недо-
ступными простым смертным. Так, древнегреческий философ
Анаксимандр (VI в. до н. э.) ввел представление о некой еди-
ной беспредельности. А в учении Левкиппа и Демокрита (V—
IV вв. до н. э.) присутствует гениальная догадка: Вселенная
состоит из бескачествешшх атомов и пустоты. Значительно
позже, в XVII веке, Рене Декарт создал теорию об эволюцион-
ной вихревой модели Вселенной на основе гелиоцентризма. В
своей модели он рассматривал образование небесных тел ка;\
результат вихревых движений, происходивших в самом нача-
ле в однородной мировой материи. Солнечная система, по
Декарту, являла собой один из таких вихрей мировой мате-
рии. Немецкий ученый и философ Кант (1724—1804) создал
первую универсальную концепцию эволюционирующей Все-
ленной. Он обосновал возможности и значительную вероят-
234 Астрономия
ность возникновения такой Вселенной исключительно под
действием механических сил притяжения и отталкивания и
пытался выяснить дальнейшую судьбу этой Вселенной. Эйн-
штейн, в свою очередь, совершил радикальную научную рево-
люцию, введя свою теорию относительности. Выдающийся
советский математик и физик-теоретик А. Фридман (1888—
1925 гг.) в начале XX в. раскритиковал выводы Эйнштейна о
том, что Вселенная конечна и имеет форму четырехмерного
цилиндра. Взамен он привел две модели Вселенной, которые
вскоре нашли удивительно точное подтверждение в непос-
редственных наблюдениях движений далеких галактик в эф-
фекте красного смещения в их спектрах. Этим ученый дока-
зал, что вещество во Вселенной не может находиться в покое,
чем теоретически способствовал возникнове! ню в будущем
теории эволюции Вселенной.
Пока, конечно, ни одна из этих теорией но доказана, но
будем надеяться, что в будущем они найдут i uoe подтверж-
дение.
