Вселенная. Путешествие во времени и пространстве

Важным был и вопрос о структуре Вселенной. Получалось, что почему-то большая часть звезд и туманностей располагалась в пределах узкой полосы Млечного Пути, а вне этой полосы видны лишь отдельные звезды на фоне черного неба. Пространственное распределение звезд было явно неравномерным. Млечный Путь опоясывает все небо, его видно и в Северном, и в Южном полушарии, а это значит, что Солнце вместе со своими планетами (Солнечной системой) находится внутри гигантской плоской системы из множества звезд. Эту систему назвали Галактикой (от греческого слова «галактос» — молоко: многие народы связывали светлую полосу на небе с образом разлитого молока).

Если смотреть на Млечный Путь, мы увидим огромное множество звезд в виде светящейся полосы на небе. Если же смотреть перпендикулярно плоскости Галактики, на пути нашего взгляда (астрономы говорят «на луче зрения») окажется гораздо меньше звезд, поскольку Галактика оказалась по космическим меркам сравнительно тонкой. Между отдельными далекими друг от друга звездами видно черное небо — пустое пространство космоса.

Разное количество звезд в разных направлениях объясняется формой Галактики. Скопление звезд подобно плоскому диску.

Идею о расположении звезд в пределах плоского диска впервые выдвинул английский ученый Томас Райт (1711–1786). Одна из его геометрических моделей предполагала, что форма Галактики напоминает гигантский плоский диск. Любопытно, что Райт допускал существование множества таких дисков, похожих на наш Млечный Путь.

Версию Райта подтвердили наблюдения величайшего английского астронома, в прошлом немецкого музыканта Уильяма Гершеля (1738–1822). Гершель своими руками и при помощи подручных построил несколько телескопов, в том числе крупнейший по тем временам в мире. Он не пропускал ни одной ясной ночи, наблюдая небесные светила на протяжении практически пятидесяти лет подряд. В 1781 году Гершель открыл седьмую планету Солнечной системы, которую назвали Уран. Радиус Солнечной системы сразу увеличился в глазах астрономов почти вдвое.

Телескоп Гершеля — самый большой телескоп своего времени, крупнейший в мире рефлектор с металлическим зеркалом.

Одна из научных задач, которую пытался решить Гершель, — выяснить, как устроен Млечный Путь. Понять, как расположено огромное скопление звезд в пространстве, крайне сложно — подобно тому как трудно бактерии представить себе внешний облик астронома, сидя у него в желудке. Тем не менее такая задача оказалась решаемой.

Гершель исходил из того, что все звезды излучают свет примерно одинаково (обладают примерно одинаковой светимостью), и если блеск звезд различен, то это связано только с различиями в расстояниях до них[16]. Гершель вместе со своей сестрой Каролиной стали подсчитывать количество звезд на разных площадках, на которые они разбили небо. Брат и сестра Гершель полагали, что чем больше слабых звезд в том или ином направлении они обнаружат, тем больше протяженность в этом направлении нашей звездной системы. По результатам своих длительных наблюдений Вильям Гершель построил диа­грамму, которая подтверждала: множество звезд Млечного Пути расположено в пространстве в виде гигантской плоской системы.

Галактика Млечный Путь — спиральная система.

Любое изображение нашей Галактики сегодня может быть выполнено лишь на основе обработки результатов наблюдений. Даже если представить, что самый первый космический аппарат в истории космических полетов землян уже более 50 лет удаляется от Земли со второй космической скоростью, имея задачу сделать такую фотографию и прислать ее на Землю, до выполнения снимка должны пройти еще долгие миллионы лет.

Двухсотлетние наблюдения многих астрономов позволили представить структуру нашей Галактики, которую мы называем Млечный Путь, только в XX веке.

В этой книге мы не будем описывать эти наблюдения: они не меняют картину мира, о которой идет речь, а только уточняют ее. Так вот, оказалось, что Млечный Путь устроен существенно сложнее, чем просто плоский диск, как предполагал Райт и доказал Гершель. На самом деле диск нашей Галактики похож на плоскую раскручивающуюся спираль. Два спиральных рукава берут начало от концов центральной перемычки, которую называют бар, и раскручиваются в пространстве. Перемычка проходит через центральное сгущение, которое астрономы называют балдж. Два основных рукава дробятся: астрономы выделяют пять рукавов.

Схема Галактики. Разное количество звезд, наблюдаемое с Земли в различных направлениях, объясняется формой Галактики. Скопление звезд подобно плоскому диску.

Размеры Галактики колоссальны. Диаметр ее, измеряемый по внешним контурам спиральных рукавов, составляет ­более ста тысяч световых лет[17]. Расстояние от центра Галактики до нашей Солнечной системы составляет примерно 26 тысяч световых лет. Это сложно ­представить себе: свет от звезд в центральных областях Галактики идет к нам 26 ­тысяч лет.