Межзвездный сор

Во времена Галилея было много ревнителей чистоты небес, — того пространства над нашей головой, которого, по их мнению, не могла запятнать не ступавшая туда нога человека. Это убеждение заставляло их яростно отвергать существование темных пятен на лучезарном Солнце — эмблеме чистоты и блистательности божественных небес. Неумолимая наука опровергла эти ни на чем не основанные фантазии, и мы убедились не только в существовании пятен на Солнце, но и в наличии крупных и мелких осколков во всем межпланетном пространстве, в Солнечной системе и даже пылевых туманностей между звездами.

Но уж остальное пространство между звездами должно быть чисто, — думали еще недавно астрофизики. И эту мысль у них родили не беспочвенные убеждения, а некоторые научные данные. Например, звезды, собранные в тесные шаровые кучи и находящиеся от нас дальше большинства остальных звезд, как будто не обнаруживали никакого избытка цвета. Видимый их блеск тоже как будто зависел только от квадрата расстояния до них, как может быть только в абсолютно прозрачном пространстве.

На существование поглощения света, а следовательно, и поглощающей среды в межзвездном пространстве впервые со всей определенностью указал выдающийся русский ученый В.Я. Струве в 1847 г. К этому заключению он пришел, изучая распределение звезд по разным направлениям. Однако этот вывод был настолько смел и неожидан, что к нему отнеслись с сомнением, и ученые в дальнейшем предполагали межзвездное пространство совершенно прозрачным.

В 1930 г. Трюмплер в США, изучая тесные скопления звезд, обнаружил странный и неправдоподобный факт. Чем дальше от нас находится звездное скопление, тем линейный диаметр его оказывается больше! Надо сказать, что изучались не те шаровые скопления, о которых говорилось выше и которые видны несколько в стороне от полосы Млечного Пути. Изучались так называемые галактические звездные скопления, более близкие к нам, чем шаровые, и видимые в самой полосе Млечного Пути. К ним относятся, например, звездные скопления Плеяд и Гиад. Их видимое положение в полосе Млечного Пути означает, что в пространстве они лежат вблизи той плоскости, к которой скучиваются звезды нашей звездной системы, создавая тем самым вокруг нас картину звездного кольца — Млечного Пути. Естественно, что прежде чем сообщить свои странные результаты, Трюмплер задумался, не могло ли тут замешаться какое-либо обстоятельство, не замеченное и не учтенное раньше. Он еще раз пересмотрел метод исследования звездных скоплений.

Сначала определялись расстояния до наиболее близких скоплений способами, не вызывающими никаких сомнений. Зная эти расстояния, по видимой угловой величине скоплений вычисляли их линейные размеры. Оказалось, что линейные размеры и блеск главных звездных скоплений одного и того же вида одинаковы. Тогда, естественно, решили, что у скоплений данного вида видимый блеск их главных звезд зависит только от их расстояния, убывая обратно пропорционально квадрату расстояния. Зная же истинный блеск таких звезд и сравнивая его с видимым блеском звезд, который легко измерить, нетрудно подсчитать расстояние от далеких скоплений. По вычисленным таким образом расстояниям далеких скоплений и по их видимым угловым диаметрам и определили их линейные размеры. И вот они, оказывается, растут с удалением скопления от нас!

Что же могло тут сказаться? Если бы найденные расстояния далеких скоплений были преувеличены, и тем больше преувеличены, чем больше сами расстояния, то результат был бы именно такой: линейные диаметры оказались бы тоже преувеличенными и тем больше, чем больше расстояние. Ведь на истинном линейном диаметре расстояние никак не может сказаться. Но вот на видимом блеске звезд расстояние может сказаться, если в пространстве поглощается свет. Чем дальше скопление, тем больший путь в поглощающей среде проходят его лучи и тем сильнее уменьшается его блеск. Мы же, не догадываясь о поглощении, относили скопление дальше, чем оно от нас находится в действительности. Так Трюмплер окончательно установил, что в нашей звездной системе есть поглощающая материя; она концентрируется к плоскости Млечного Пути, представляя собой довольно тонкий слой. Впоследствии его толщину оценили в 600 световых лет. Свет от светил, находящихся внутри этого слоя (подобно нашей Солнечной системе), испытывает в нем сильное поглощение (например, галактические скопления). Наоборот, свет от светил, находящихся вне этого слоя (например, шаровые звездные скопления), испытывает очень малое поглощение, потому что их свет внутри поглощающей среды проходит только небольшую часть своего пути. Поэтому-то при наблюдениях шаровых звездных скоплений существование поглощающей среды осталось незамеченным.

Нашли, что на каждые 3000 световых лет вблизи плоскости Млечного Пути видимый блеск звезд ослабляется примерно на 0,4 звездной величины, а блеск звезд на фотографиях — даже на 0,7 звездной величины; в самой плоскости Млечного Пути ослабление блеска еще больше.

Более поздние исследования выявили, что межзвездная среда распределена в пространстве очень неравномерно: в одних местах она плотнее, в других — реже. Величина поглощения, ослабляющего видимый блеск звезд, зависит и от расстояния и от направления. По некоторым направлениям в плоскости Млечного Пути поглощение доходит до нескольких звездных величин на каждые триста световых лет расстояния.

Так как изучение строения нашей звездной системы основано на изучении числа и яркости звезд, а последняя искажена поглощением света в пространстве и в разных направлениях по-разному, то приходится это поглощение постоянно изучать и учитывать. Задача изучения строения звездной системы из-за существования поглощения света стала очень хлопотливой и сложной. Звездную систему приходится изучать, так сказать, по кусочкам, шаг за шагом, в каждом направлении отдельно.

По-видимому, это общее поглощение света частично вызвано некоторой непрерывной пылевой средой, заполняющей пространство между звездами. Частично же его вызывают многочисленные темные туманности, расположенные далеко от нас и проектирующиеся друг на друга.

Общее поглощение света межзвездной пылью сопровождается также и избирательным поглощением света. Чем ближе к плоскости Млечного Пути расположены звезды и чем они дальше от нас, тем они краснее благодаря избирательному поглощению. За последние годы фотографирование на пластинках, чувствительных к красным лучам, выявило целые области неба — целые звездные облака Млечного Пути, имеющие красноватый цвет из-за поглощения света. На обычных фотопластинках, не чувствительных к красным лучам, эти далекие облака слабых звезд выходят слабо, на пластинках же, воспринимающих красный цвет, они получаются гораздо ярче, и в них видно больше звезд.

Поглощающее вещество расположено в звездной системе Млечного Пути не тонким, резко ограниченным слоем, но по мере приближения к плоскости Млечного Пути плотность его меняется так же, как плотность земной атмосферы в зависимости от высоты.

Центр нашей звездной системы, содержащий наиболее густые облака звезд и расположенный в направлении созвездия Стрельца в Млечном Пути, заслонен от нас поглощающей материей. Не будь ее, в этом направлении звездные облака Млечного Пути сияли бы почти ослепительным светом.

Темная «развилка» Млечного Пути, делящая его на два рукава, начинающихся в созвездии Лебедя и соединяющихся снова в южном полушарии неба, также образована скучиванием темных туманностей и не представляет собой гигантской прорехи в нашей звездной системе. В направлении этой развилки, так же как и по тем направлениям, где поглощение особенно велико, мы не видим далеких звездных образований, расположенных за пределами нашего Млечного Пути. Мы не видим там ни шаровых звездных скоплений, ни так называемых спиральных звездных систем, о которых мы узнаем в главе 9. Их мешает видеть темная межзвездная материя. Однако местами встречаются редкие «окна прозрачности» в пыльной толще Млечного Пути, которые напоминают полыньи в ледяных массивах Арктики или окна чистой воды в старом зазеленевшем пруду. В «окна прозрачности» видны звездные системы, лежащие вне пределов нашей собственной звездной системы. Автором этой книжки обнаружены еще так называемые «коридоры видимости», в которых благодаря их прозрачности только и видны далекие звезды нашей звездной системы, хотя и не видно других звездных систем, еще более далеких. А по направлениям, перпендикулярным к плоскости Млечного Пути, например в созвездии Волос Вероники, пространство почти совершенно прозрачно. Там мы свободно видим отдаленнейшие уголки Вселенной, лежащие далеко-далеко за пределами нашей Галактики.

Как известно, свет — это электромагнитные колебания, причем в световом луче колебания происходят перпендикулярно к направлению распространения луча. В обычном луче направления этих колебаний непрерывно и беспорядочно меняются. При отражении света от некоторых тел происходит упорядочивание световых колебаний: какое-либо направление световых колебаний становится преобладающим. Это явление называется поляризацией света, а луч с упорядоченным направлением колебаний — поляризованным. С помощью приборов можно узнать, поляризован ли свет. Свет звезды, прошедший через пылевую среду, поляризован тем больше, чем она дальше.

Поляризация света звезд межзвездной пылью указывает на то, что эти пылинки не круглые, а продолговатые, и что они располагаются в пространстве не хаотично, а вблизи плоскости Млечного Пути. Что же их вынуждает к этому? По-видимому, это происходит благодаря наличию в межзвездном пространстве магнитного поля. Так изучение влияния межзвездной пыли на свет звезд привело к открытию магнитных сил в межзвездном пространстве.

Рис. 116. Поглощающее вещество вблизи экваториальной плоскости далеких звездных систем.

Пылевое вещество, поглощающее свет, есть не только в нашей звездной системе. В звездных системах, подобных нашей Галактике, мы обнаруживаем на фотографиях поглощающее свет вещество, концентрирующееся опять-таки к плоскости их симметрии. Лучше всего это видно на фотографиях тех из них, которые повернуты к нам ребром и выглядят, как линза или как веретено. На многих таких фотографиях видна резкая узкая темная полоса, как бы рассекающая эту линзу или веретено пополам. Нет никакого сомнения в том, что эта темная полоска есть не что иное, как скопление темных туманностей. Они поглощают свет погруженных в них мириад звезд так же, как они делают это в нашей звездной системе, и создаваемая ими чернота ясно говорит о том, как велико это поглощение.

Так исследования последних десятилетий обнаружили универсальность метеоритного вещества, его распространенность во Вселенной.

Убедившись в чрезвычайной распространенности пылевого вещества во Вселенной, в том, что это один из основных элементов мироздания, мы можем быть подготовлены и к тому, что именно из этого материала формируются по крайней мерю некоторые миры, хотя в пространстве между звездами существует, помимо пыли, и огромное количество разреженного газа, также могущего быть материалом для формирования других небесных тел.

Когда же в телескоп астроном покажет вам в сияющей дали Млечного Пути темное пятно, то не считайте его больше бесконечной пустотой, которой нет предела и которая есть «ничто». Примите его скорее как невидимую колыбель, в которой в этот момент переживает младенчество новый мир. Быть может, в далеком будущем ему суждено стать планетой, подобной той, которая принесла нам жизнь и с которой мы постигаем тайны природы, еще недавно казавшиеся неразрешимыми.