книги из ГПНТБ / Воронцов-Вельяминов Б.А. Галактики, туманности и взрывы во Вселенной

цефеиды с ее видимым блеском дает расстояние до дан­ ной цефеиды, а тем самым и до содержащей ее звездной системы. Толщина такой далекой системы всегда мала сравнительно с расстоянием до нее, а потому безразлич­ но, в какой ее (неизвестной нам) части находится дан­ ная цефеида. Определение расстояний по цефеидам при­ менимо к шаровым скоплениям нашей Галактики и к другим ближайшим галактикам. Этот метод лежит в основе оценки всех расстояний между звездными си­ стемами.

Некоторая неточность метода цефеид состоит в том, что светимости ближайших из них, находящихся в на­ шей Галактике, известны еще с какой-то ошибкой. При­ чина этого — достаточная их удаленность от нас и меж­ звездное поглощение света, величина которого известна не всегда точно. Ослабление света далеких звезд кос­ мической пылью, находящейся в межзвездном простран­ стве, искажает видимый блеск звезд.

Наконец, за последние годы сравнение разных спосо­ бов определения расстояний показало, что сама свети­ мость цефеид одного и того же периода в разных систе­ мах слегка различна. По-видимому, это происходит от некоторого различия в химическом составе цефеид.

Для горячих сверхгигантских звезд характерно, что они расположены только вблизи экваториальной пло­ скости Галактики, в слое толщиной всего лишь около 600 световых лет. Между тем диаметр Галактики со­ ставляет около 100 000 световых лет. Кроме того, горя­ чие сверхгиганты своим расположением обрисовывают спиральные ветви, выходящие из ядра (центрального сгущения звезд) нашей Галактики. В ядре нашей Галак­ тики и вблизи него горячих сверхгигантов нет, а ядро образовано более холодными, желтыми и красными,

10

2

ПЫЛЕВАЯ

ДИФФУЗНАЯ

МАТЕРИЯ

Темные пылевые туманности

Светлая полоса Млечного Пути, образованного пер­ спективным наложением множества далеких звезд, рас­ положенных в экваториальной плоскости Галактики, очень клочковата. В южном полушарии неба, в сияю­ щем Млечном Пути, видны два резких темных пятна, которые мореплаватели назвали «угольными мешками». Подобное пятно (поменьше) видно и в северном полу­ шарии, недалеко от звезды а Лебедя. На фотографиях Млечного Пути таких пятен видно множество, и одно из них в созвездии Ориона за его форму было названо «конская голова» (см. Приложение, рис. 3).

Только в начале нашего века Барнард в США убеди­ тельно показал на основании своих фотографий Млечно­ го Пути, что темные пятна в нем не длинные пустые каналы в звездной толще, а облака вещества, погло­ щающего свет. Это т е м н ы е т у м а н н о с т и .

12

Пространство между темными туманностями продол­ жали, однако, считать прозрачным, хотя еще в 1847 г. русский ученый В. Я. Струве из подсчетов звезд в раз­ ных местах неба пришел к выводу о существовании в плоскости Млечного Пути общего поглощения света. Только в 1930 г. существование этого общего межзвезд­ ного поглощения света было окончательно признано. До­ казательством послужило обнаруженное Тремплером в США ослабление видимого света далеких звезд более быстрое, чем обратно пропорционально квадрату рас­ стояния (как должно быть в прозрачном пространстве). Кроме того, выяснилось, что для красных лучей погло­ щение света меньше, чем для синих. В общем, как мы теперь знаем, поглощение света, если его выражать в звездных величинах, пропорционально длине волны. Вви­ ду этого фотографии Млечного Пути, сделанные в крас­ ных лучах (через красный светофильтр), показывают более далекие звезды. В этих лучах звезд вообще вид­ но больше и сам Млечный Путь ярче.

Первоначально считали, что поглощающее вещество расположено плоскопараллельным слоем в галактиче­ ской плоскости и имеет толщину около 600 световых лет. Вне этого слоя Галактика прозрачна.

За последующие 35 лет упорного изучения выясни­ лись два обстоятельства: 1) слой поглощающего веще­ ства с удалением от плоскости Галактики разрежается постепенно; 2) величина поглощения различна по раз­ ным направлениям и меняется также вдоль луча зрения

вразных направлениях по-разному.

Впоследнее время возникли даже указания на воз­ можное различие по разным направлениям зависимости

поглощения от длины волны. Это крайне осложнило задачу учета влияния межзвездного поглощения света

13

на видимую яркость звезд. А этот учет необычайно ва­ жен для выяснения структуры нашей Галактики.

Дело заключается в том, что прямые (тригонометри­ ческие) способы определения расстояний возможны только для самых близких звезд. Для далеких звезд большой светимости, расположение которых определяет как бы костяк Галактики, расстояния находят путем сравнения светимости звезд с их видимым блеском. (Светимость их устанавливается изучением близких звезд таких же типов, расстояние до которых определя­ ется как-либо независимо.) Видимый блеск далеких звезд ослаблен межзвездным поглощением. Считая ви­ димый блеск источника света меняющимся обратно про­ порционально квадрату расстояния (как в прозрачном пространстве), мы относим звезды на более далекое расстояние, чем то, какое есть в действительности. Ошибка в оценке величины поглощения света на пути от звезды к нам растет с увеличением расстояния. В га­ лактической плоскости поглощение света на протяжении 3000 световых лет составляет более одной звездной ве­ личины, т. е. свет ослабляется более чем в 2,5 раза.

тически поглощение света в направлении на ядро Галак­ тики так велико, что мы его совсем не видим. Следы его обнаруживаются только при наблюдении специальной аппаратурой в инфракрасных лучах.

Солнечная система близка к плоскости Галактики и погружена в поглощающий слой. Мы живем как в ту­

14

мане, смотрим сквозь него и должны определить его плотность по разным направлениям и на разных от нас расстояниях. Поглощающий слой приходится исследо­ вать топографически ценой кропотливейшего труда.

А затем вспомним, что точность всех измерений и расчетов со временем возрастает и прежние определе­ ния поглощения света нас уже не удовлетворяют. Иссле­ дования поглощения приходится повторять все вновь и вновь с большей точностью.

Делается это следующим образом: сначала устанав­ ливают «нормальные цвета» ближайших звезд данного спектрального типа, расстояния до которых известны точно. Влияние межзвездного поглощения света для них ничтожно. Затем определяют цвета далеких звезд в площадках неба и сравнивают их с «нормальными цве­ тами». Далекая белая звезда выглядит желтоватой, а еще более далекая—даже красноватой. Цвет и его ис­ кажение («избыток цвета») выражают при этом числа­ ми, например разностью звездной величины в синих и красных лучах.

Отношение величины «избытка цвета» к величине по­ глощения света в каких-либо данных лучах известно, а отсюда последняя и находится. Тогда уже находят и рас­ стояние до звезды.

Из-за межзвездного поглощения света в галактиче­ ской плоскости мы знаем расположение сверхгигантов всего лишь до расстояния в 3000 световых лет от нас. В других направлениях дело обстоит лучше, так как там слой вещества, поглощающего свет, тоньше. Однако проблема топографического изучения поглощения света в Галактике является предметом постоянного беспокой­ ства для астрономов.

Вблизи плоскости Галактики, возле которой мы на­

15

ходимся, на большом протяжении по лучу зрения так много поглощающего вещества, что мы совсем не видим

других галактик, которые находятся за нею.

Некоторые другие спиральные галактики, сходные с нашей, повернуты к нам ребром. В таких случаях вдоль них видна темная полоса, создаваемая поглощением

света звезд в их экваториальной плоскости.

Темная материя, располагающаяся часто в виде длин­ ных волокон, бывает видна и в некоторых спиральных галактиках, видимых плашмя. В нашей Галактике по­ добные темные пылевые каналы кое-где видны в Млеч­ ном Пути. Из них наиболее замечательны темные кана­ лы вблизи звезды q Змееносца и ее соседок (см. Прило­

жение, рис. 4).

В полосе Млечного Пути видны и светлые туманно­ сти, о которых речь будет идти дальше. Но отметим, что на фоне некоторых из них были обнаружены очень мел­ кие темные пятна, обычно приблизительно сферической

светлом фоне, они должны очень сильно поглощать свет. Вещество в них должно быть, следовательно, уплотнено гораздо сильнее, чем в больших облаках космической пыли. Поглощение света в них составляет от 2 до 5 звездных величин, т. е. они ослабляют свет от 6 до

100 раз.

Некоторые ученые допускают, что глобулы являют­ ся зародышами звезд. Уплотняясь под действием тяготе­ ния, они могут разогреться, и, когда в них начнутся ядерные реакции, они становятся звездами. Известным подтверждением таких взглядов можно считать факты, обнаруженные автором этих строк. Он обнаружил су­

16

Силовые линии магнитного поля, по-видимому, тянутся вдоль спиральных ветвей. Недавно существование этого магнитного поля было подтверждено прямыми измере­ ниями.

Избирательность поглощения света в пространстве, т. е. увеличение поглощения с уменьшением длины вол­ ны, и другие соображения говорят о том, что мы имеем дело, собственно говоря, не с поглощением света, как таковым, а с его рассеянием на мелких частицах. Вспом­ ните, как непрозрачно даже маленькое облачко дыма или пыли. А между тем масса вещества в таком облач­ ке ничтожно мала.

Исследования показывают, что наиболее сильно рас­ сеивают свет железные пылинки диаметром около 0,1ц или диэлектрические частицы диаметром около микрона. Они вполне могут создать поглощение света около од­ ной звездной величины и более на расстоянии 3 свето­ вых лет.

Для частиц других размеров потребовалась бы та­ кая большая концентрация их, что полная масса меж­ звездного вещества стала бы невероятно большой. Так называемые индикатрисы рассеяния показывают, сколь­ ко света рассеивается по разным направлениям. От большой частицы весь свет, упавший на нее, отражается назад, от частицы диаметром в 1 микрон света больше всего рассеивается по направлению его распростране­ ния, а от меньших частиц и молекул газа свет сильно рассеивается в стороны. Играет роль и длина волны света. Крупные частицы попросту загораживают любой свет, а молекулы воздуха создают рассеяние, обратно пропорциональное четвертой степени длины волны. Поэ­ тому земное небо, освещенное белым светом Солнца, видно как голубое.

18