Вселенная. Пространство. Время 2018 №04 (164) [Журнал «Вселенная. Пространство. Время»] (pdf) читать онлайн

пространство+время
№ 4 (1Б4) 2018

Международный научно-популярный журнал
по астрономии и космонавтике

*

В п о и ска х от вет а на вопрос о п р о и схо ж ни и ж и з н и уч е н ы м вначале следовало
вы яснит ь, от куда взялись ее сост авляю ­
щие
хи м ические элемент ы , входящ ие в
сост ав органических м олекул. О казалось,
чт о больш инст во и х возникл о в недрах
звезд — все м ы дейст вит ельно созданы из
звездной пыли».
—

*

и их роль
в сот ворении
Вселенной

«БЕЛЫЕ
ДЫРЫ»
возможный компонент
темной' материи?

НОВЫЙ ВЗГЛ ЯД НА

М ИСТЕРИИ

ё

0.

ЗА ГА Д К А

Ультрафиоле-

ТУМ АННОСТЬ

звездных

первых

товый каталог

«ЛАГУНА»

останков

галактических

окрестностей

скоплений

Галактики

к 28-летию
телескопа Hubble

СОДЕРЖАНИЕ
7 / > / J

Ш

■1

М

№ 4 (164)2018

S J

*

и их роль
в сотворении
Вселенной

«ЗВЕЗДНЫ Е Ф А Б РИ К И »
химических
элементов

• , ' . 1

&

М ИСТЕРИИ
звездных
останков

СТР. 16
Руководитель проекта, главны й редактор:
Гордиенко С. П.
Вы пускаю щ ий редактор:
М анько В. А,
Редактор:
Разм ы слович К Р. (М инск)

2

Редакционны й совет:
М итрахов Н. А. - П резидент инф ормаци­
онно-аналитического центра «Спейс-Информ», директор киевского представи­
тельства ГП КБ «Южное», к.т.н.

Рябов М. И. - старш ий научны й сотрудник
О десской обсерватории радиоастроном и­
ческого института НАН Украины , кандидат
ф.-м наук, сопредседатель М еж дународ­
ного астроном ического общества

Вавилова И. Б. - ученый секретарь Совета
по косм ическим исследованиям НАН Укра­
ины, вице-президент Украинской астроно­
м ической ассоциации, кандидат ф.-м. наук

О лейник И. И. - генерал-полковник,
д октор технических наук, заслуженны й
деятель науки и техники РФ

«БЕЛЫЕ
ДЫРЫ»возможный компонент
темной материи?

С Т Р /20
.

НОВЫ Й ВЗГЛ ЯД НА
ТУМ АННОСТЬ

Обозревая просторы

«ЛАГУНА»
к 28-летию телескопа

Гмактики

Hubble

СТР. 36

• .

ЗА ГА Д К А

СТР. 24

первых

Ультрафиоле­
товый каталог

галактических.

окрестностей

I

скоплений

Галактики

t

СТР. 38

СТР. 4 0

Андронов И. Я. - декан факультета
О десского национального м о р ско го уни­
верситета, д о кто р ф.-м. наук, профессор,
вице-президент У краинской ассоциации
любителей астроном ии

Учредитель и издатель:
ЧП «Третья планета»
Зарегистрировано Государственным комите­
том телевидения и радиовещания Украины.
С видетельство КВ 7947 от 06.10.2003 г.

Д изайн, верстка:
Кисилица Елена
1Т-сопровождение:
Голойда Андрей

© ВСЕЛЕННАЯ, пространство, время № 1 6 4 (4 ) 2018

Г

ВСЕЛЕННАЯ, пространство, время м еждународны й научно-популярны й
ж урнал по астроном ии и косм онавтике,
рассчитанны й на м ассового читателя

N00SPHERE
Technology Knowledge Humanity

3

ВСЕЛЕННАЯ

разработан Freepik

If f A N D THE UNIVERSE

Джордж Смут
А м е р и ка н с к и й а стр о ф и зи к,
Н о б е л е в ски й лауреат, про ф ессор *
К а л и ф о р н и й с ко го у н и в е р с и те та
в Б е р кл и (С Ш А)

C o s m ic C o n n e c tio n

>

G e o rg e S m o o t

A stro p h y s ic is t, N obel Laureate,
U niversity o f C a lifo rn ia Berkeley (USA)
Д о к л а д п р о ч и та н 19 и ю н я 20 17 г.
на ф естивале
STARMUS (Т ронхейм , Н о р ве ги я )
♦
П еревод:
Валерия К овеза

Р е д а кто ры перевода:
С ергей Гордиенко,
Владим ир М анько

ВСЕЛЕННАЯ

Джордж Смут
f

»
-i

Г

Джордж Фицджеральд.Смут

(George Fitzgerald Smoot III) — американский

астрофизик и космолог. Родился 20 февраля 1945 г. в Юконе (штат Фло­
рида), в 1962 г. окончил Высшую школу Верхнего Арлингтона в штате
Огайо (Upper Arlington High School, Ohio). Вначале изучал в основном
математику, после поступления в Массачусетский технологический институт занялся физикой, в 1966 г. получил степень бакалавра, в 1970' г,

-wwТ д

защитил диссертацию доктора философии в области физики частиц. Позже
сосредоточил свои интересы на космологии и перешел в Национальную ла­
бораторию Лоуренса при Калифорнийском университете в Беркли (Lawrence
Berkeley National Laboratory), где участвовал в эксперименте НАРРЕ,
в котором при -помощи стратосферного воздушного шара предпринималась
попытка обнаружения антиматерии в верхних слоях атмосферы- Земли. С
середины 1970^х переключился “ка исследования реликтового излучения.
.С помощью Луиса Альвареса и Ричарда Мюллера (Luis Alvarez, Richard
Miffle’
r) разработал дифференциальный радиометр. Этот инструмент, установленный на самолете
Lockheed’U-2, помог установить, что*полная скорость вращения Вселенйой в п р е д е л ^ точности
измерений 'равна нулю.
•
•.
.
•
•
щ
.
•
В настоящее время — профессор, физики в Калифорнийское университете в Беркли; с 2010 г: также
занимает должность 'профессора в парижском Университете Дидро. Один- %гз авторов проекта СОВЕ
'по. изучению «неоднородностей температуры реликтового фона с помощью-специального космического
аппарату. Эксперимент успешно завершился в;1992 г. По его результатам в *2006 г. Джордж Смут
•совместно с •Джоном;Мазером -(John Mather) получил Нобелевскую премию по фйзике «за открытие
анизотропии» и ’чернотёльной структуры энергетического сНектра космического фонового излуче­
ния». Ранее* в 2003 г.,. з§. свои^научсные достижения был награжден медалью Эйнштейна. В 2009 г.
.выиграл^миллион*долларов *в телешоу канала Fox (став вторым победителем в идтории этого-шоу).
• Снгррал самого-сеЬя в,одном из эпизодов сериала «Теория Большого Взрыва».
’
•

г

.*
••V

V
-v J P ;

••

4*

\ ’Л

.

И з н а ч а л ь н о я п л а н и р о в а л р а сска за т ь б о л ьш е п р о к о с м о л о г и ю , Б о л ь ш о й В зр ы в , о собы т иях, п р и в е д ш и х к в о з н и к н о в е н и ю ж у \зн и и, в к о н ц е
к о н ц о в , к ф ест ивалю STARMUS. Н о в итоге я р е ш и л , что м о й д Ъ кл а д
будет носит ь н е м н о г о и н о й характ ер: я р а с с к а ж у о к о с м и ч е с к и х сЪя-.
з я х - о том, к а к с ф о р м и р о в а л с я к о с м о с , к а к о б р а з о в а л и с ь ат омны е
я д р а , в с е х и м и ч е с к и е элем ент ы , с о е д и н е н и я и, н а к о н е ц , ж и з н ь . О с­
н о в н о е в н и м а н и е в с в о е м в ы ст уп л е н и и я хотел бы уделит ь в о п р о с у
о б р а з о в а н и я х и м и ч е с к и х элем ент ов. З д е с ь в о зн и ка ю т ' с л е д у ю щ и е
п р и н ц и п и а л ь н о в а ж н ы е в о п р о с ы : откуда о н и в з я л и с ь ? Что м ы узн а л и ,
о б и х п р о и с х о ж д е н и и с п о м о щ ь ю т е ле скоп о в и т еорет ических р а с с у ж ­
д е н и й ? К р о м е того, к а к п о я вл я ю т с я с а м ы е т яж елы е элем ент ы ? В едь,
к а к в ы в с к о р е узнает е, о б р а з о в а н и е б о л е е л е г к и х - п р о ц е с с от носи­
тельно н е с л о ж н ы й .

ВСЕЛЕННАЯ

о м е р е р а з в и т и я н а у ки
древнее и скусство ал­
хим ии приобрело со м ­
нительную
р е п у та ц и ю
ш а р л а т а н с ко й п р а к т и к и .
с о в р е м е н н ы х р е а л и я х « а л хим ия
В се л е н н о й » н а п о л н и л а с ь н о в ы м
см ы сл ом с появлением периоди­
ч е с к о й та б л и ц ы э л е м е н т о в — у н и ­
в е р с а л ь н о й схе м ы , ко т о р а я л е гк о
ум е щ а е тся на са л ф е тке . М о ж н о
с к а з а т ь , ч то в н а ш и д н и это д р е в ­
нее п о н я т и е в ка к о м -т о с м ы с л е
ве р н ул о себе д о б р о е им я.
С оврем енная «алхимия» воз­
никла на рубеже XIX и XX столетий
благодаря работам Анри Б еккереля
и М арии С кл о д о вской -К ю р и (Henri
Becquerel, M aria Sktodowska-Curie). В
результате С кло д о вска-К ю р и стала
е динственной ж енщ иной, получив­
шей целых две Н обелевских прем ии
- по хим ии и по ф изике. В частности,
награда была присуж дена за о ткр ы ­
тие в о зм о ж н о сти преобразовы вать
одни элем енты в другие, точнее -

Я

Б

того, что они м огут это делать сам и
по себе. П озж е обнаруж илось, что
этот процесс связа н с од ним из трех
о ткр ы ты х по зж е ви д о в р а д и о а кти в­
Нноо го враспада (альфа, бета и гамма).
Существует два вида «алхимии»:
распад и синтез. Первый предполага­
ет разделение тяж елого элемента на
несколько более легких, причем сум ­
марное количество протонов и ней­
тронов в новы х ядрах, ка к правило,
остается та ки м же, ка к в исходном.
Второй вид — синтез — представляет
собой процесс, при котором несколь­
ко ядер легких элементов объеди­
няю тся в одно ядро более тяжелого.
В аж ны й аспект, касаю щ ийся этого
процесса, описы вается с пом ощ ью
графика, назы ваем ого кривой энер­
гии связи. Эта энергия определяет,
насколько сильна связь м еж д у со­
ставляю щ им и атом ного ядра. График
показы вает, что у легких элементов
она относительно слаба, а при про­
движ ении далее, к более тяж елы м
ядрам, она увеличивается, достигая

м аксим ум а у атома железа, у кото­
рого энергия связи составляет около
7% от общей массы частиц, входящ их
в состав его ядра. У элементов, сле­
дую щ их дальш е по периодической
таблице в направлении урана, она на­
чинает постепенно сниж аться.
По сути, в этой з а ко н о м е р н о с ти
и з а кл ю ч е н о тве т на во прос, о ткуда
в зя л и с ь все х и м и ч е с ки е элем енты .
С ам ая пе р ва я научная работа,
в ко то р о й бы ла п р е д п р и н я та п о ­
п ы т ка о б ъ я с н и ть п р о и с х о ж д е н и е
х и м и ч е с к и х э л е м е н то в, увид е л а
с в е т в 1948 г. Она и зв е с тн а под
н а зв а н и е м «Альфа, Бета, Гамма»,
п о с к о л ь к у ее а в то р а м и б ы л и Ге­
о р ги й Гам ов, Ральф А льф ер и Х анс
Бете (R alph Alpher, Hans Bethe).
Д а н н ы е , о п у б л и ко в а н н ы е в ра­
боте, ф а кт и ч е с ки п о л учи л Гам ов
и его у ч е н и к А льф ер, а Бете они
п р и гл а с и л и с та ть со а в то р о м , ч т о ­
бы п о с л е д о в а те л ь н о с ть ф ам ил ий
бы ла с о з в у ч н а с п е р в ы м и б у кв а ­
м и гр е ч е с ко го алф авита. Работа

\
пр и н е сл а с в о и м а в то р а м Н о б ел е в­
с к у ю п р е м и ю п о ф и зи ке в 19 67 г., и
Бете ее т о ж е в п о л н е за с л у ж и л : его
д а л ь н е й ш и е и с с л е д о в а н и я п о м о г­
ли п р о л и ть с в е т на о б р а зо в а н и е
п е р в ы х а то м н ы х яд ер п о сл е Б о л ь­
ш о го В зры ва .
И м е н н о идея, л е ж а в ш а я в о с н о ­
ве э т о го труда, и по л у чи л а н а з в а ­
ние Теории Б о л ь ш о го В зры ва, в
ходе ко то р о го , к а к п р е д п о л а га л о с ь
ее а вто р а м и , р о д и л и с ь ВСЕ х и м и ­
ч е с ки е эл е м е н ты . Она т а к ж е п р и ­
вела Гам ова, Альф ера и Роберта
Герм ана (R obert H erm an) к ф орм у­
л и р о в ке о с н о в пр о це сса, и з в е с т ­
н о го на м те пе р ь к а к н укл е о с и н те з.
В то ж е вр е м я Гам ов ч а с то с п о р и л
с и з в е с тн ы м ко с м о л о го м Ф р ед о м
Х о йл о м (Fred Hoyle), ко т о р ы й бы л
н а стр о е н в о тн о ш е н и и этой теории
в е сь м а с к е п т и ч е с к и . К ста ти, он к а к
р а з и п р и д ум а л и р о н и ч н о е в ы р а ­
ж е н и е «Б ольш ой В зры в» в п о п ы т ­
ке в ы с м е я т ь и д е ю Гамова... но о н о
п р и ж и л о с ь в ка ч е с т в е о б щ е п р и ­
н я то го н а зв а н и я этой ко н ц е п ц и и .
Сам Х ойл в с о в м е с т н о й работе с
У и л ь я м о м Ф оулером , Д ж е ф ф р и и
М а р га р е т Б е р б и д ж а м и (G eoffrey
B urbidge, M a rga re t B urbidge, W illia m
Fow ler) сф о р м ул и р о в а л теорию ,
п р е д п о л а га ю щ у ю
о б р а зо в а н и е
х и м и ч е с ки х э л е м е н то в в яд рах
з в е з д в п р о ц е сс е их ж и з н е н н о го
ц и кл а, ко то р а я то ж е уд о сто и л а с ь
Н о б е л е в ско й п р е м и и п о ф и зи ке в
1983 г.
Н о к а к ж е о п р е д е л и ть , чья те ­
о р и я верна? Д л я э то го пр ид е тся
угл у б и ть ся в а с п е кт ы яд е р н о й ф и­
з и ки . Это са м а я н е п р и я тн а я с т о ­
рона ко с м о л о ги и : д л я ее п о н и м а ­
ния н у ж н о хо р о ш о р а зб и р а тьс я в
н а п р а в л е н и я х ф и зи ки , п о с к о л ь к у
р а зн ы е э та п ы с у щ е с тв о в а н и я Все­
л е н н о й о п р е д е л я ю тс я р а зл и ч н о й
ф и зи ко й . В д а н н ы й м о м е н т на с и н ­
тересует и м е н н о яд ерная.
Если тщ а те л ь н о р а с с м о тр е ть
п р о ц е с с Б о л ь ш о го В зры ва, п р е д ­
п о л а га е м ы й о д н о и м е н н о й те о р и ­
ей (а и м е н н о э ти м и за н и м а л и с ь
Гамов, А льф ер и Герм ан в 1948 г.
и п о зж е , в 1950-е), с т а н о в и т с я о че ­
в и д н ы м , ч то д л я то го , чтоб ы с л и ть
в о е д и н о а т о м н ы е яд ра - о б ъ е кты ,
в со ста в ко то р ы х в х о д я т н е й тр о ­
ны и п р о то н ы — н е о б хо д и м о пр е ­
о д о л е ть сил у э л е к т р о с т а т и ч е с ко ­
го о т та л ки в а н и я , с у щ е с тв у ю щ у ю
м е ж д у н им и, а д л я э то го по тр еб у­
ется о пр е д е л е н н а я ки н е т и ч е с ка я

ВСЕЛЕННАЯ

Современная «алхимия»: ядерный синтез и распад

л е гко е яд р о

яд р о р а д и о а кт и в н о го
эл е м е нта
д е л ени е ядра
г
п р о д у к т д е л ени я

т

вы д е л е н и е ^
э н е р ги и
^

свободны е
н е й тр о н ы

Распад

.с л и я н и е ядер

вы деление •
э н е р ги и
Синтез

т

п р о д у кт те р ­
м о я д е р н о го
с и н те за

а Превращение одних элементов в другие, о котором мечтали алхимики, постоянно про­
исходит в природе при процессах радиоактивного распада. Обратный процесс - синтез
тяжелых атомных ядер из более легких протекает в недрах звезд (а также при взрывах
сверхновых) в условиях сверхвысоких давлений и температур.

г Удельная энергия связи - величина общей энергии связи атомного ядра, приходящаяся
на один нуклон (протон или нейтрон) - возрастает у химических элементов o r дейтерия к
железу, после чего начинает снижаться. Д ля ядер тяжелее свинца она становится меньше
сил электростатического отталкивания: такие элементы не имеют стабильных изотопов.

с:
s

Copyright О 2005 Pearson Prenbce Hall. Inc.

э н е р ги я . С о о тве тстве н н о , н уж е н
м о щ н ы й н а гр е в : р а сче ты п о к а з ы ­
ва ю т, ч то на к а ж д о е а то м н о е яд ро
д о л ж н о п р и х о д и ть с я н е с ко л ь ко
д е с я т к о в м и л л и а р д о в ф отонов. В
результате о ко л о 20% м а с с ы р а н ­
ней В селенной, п о м и м о водорода,
с о с т а в и л и а то м ы гелия, и с о в с е м
н е зн а ч и те л ь н о е к о л и ч е с т в о ве щ е ­
с тв а п р и ш л о с ь на д е й те ри й, л и ти й
и б ер ил л и й. Э то все, ч то м о ж е т о б ­
р а зо в а ть с я при Б о л ьш о м В зры ве.
А р гу м е н т, ко т о р ы й и с п о л ь зо в а л
Га м о в в с в о и х с п о р а х с Х ойлом ,
о с н о в ы в а л с я на то м , что е го те­
о р ия о б ъ я сн я л а п р о и с х о ж д е н и е
99% м а с с ы м о л о д о й В селенной.
Но и м е н н о это п р е д с к а з а н и е о к а ­

за л о с ь о ш и б о ч н ы м . В о с та л ь н о м
эта те ор ия о п и с ы в а л а р а н н и е эта ­
пы на ш е го м и р а о ч е н ь непл охо:
с о гл а с н о ей, в пе р в ы е с е ку н д ы он
д о л ж е н бы л б ы ть н е о б ы ч а й н о го ­
р яч и м . О дин и з д о кл а д ч и ко в , к о ­
то р ы х вы с е го д н я ви д е л и на этой
сц е не - Р оберт В ил сон (R obert
W ilso n ) - с о в м е с т н о со с в о и м
н а п а р н и ко м А р н о П е н зи а с о м в
19 65 г. о т кр ы л то са м о е о с т а ­
т о ч н о е п о с л е с в е ч е н и е Б о л ь ш о го
В зр ы ва с п о м о щ ь ю антенны , на
ко т о р о й о н и работали. Э то т а к на ­
з ы в а е м о е р е л и кт о в о е и зл уче н и е
п р е д с та в л я е т со б о й тепло, о с т а в ­
ш ееся со вр е м е н м о л о д о с ти В се­
л е нно й , а В и л сон и П е н зи а с д о к а ­
7

ВСЕЛЕННАЯ

зали, что и сх о д и т о н о и з к а ж д о й
ее то ч ки , о то в сю д у . За с в о е о т к р ы ­
тие о н и у д о с то и л и с ь Н о б е л е в ско й
п р е м и и по ф и зи ке в 1978 г.
К р о м е того, за по дтв е рж д е ни е
это го о т кр ы т и я бы ла пр и су ж д е н а
ещ е одна Н о б ел е вска я пр е м и я ко м а нд е, п р о во д и вш е й и сс л е д о ва ­
ния с п о м о щ ь ю с п у тн и ка СОВЕ в
1992 г. Н овы е, более тщ ате л ьны е
набл ю д е ния вы яви л и, что в р е л и к­
то в о м и зл уче нии и м е ю тс я неболь­
ш ие перепады тем пературы . Эти
перепады м н о го е го во р ят об э во л ю ­
ции и свой ствах наш ей Вселенной.
О днако вернем ся все ж е к вопросу о

том, откуда взял о сь это излучение, и
ка ки м ж е образом все-таки образо­
вались хи м и че ски е элем енты .
Ч то б ы п о н я т ь , к а к и м о б р а зо м
п р о и с х о д и л п р о ц е с с н у кл е о с и н т е ­
за с р а зу п о с л е Б о л ь ш о го В зры ва ,
необходим о произвести не ко то ­
р ы е р а с ч е ты . С пер ва п р о и с х о д и т
за х в а т э л е к т р о н о в п р о т о н а м и

с о б р а з о в а н и е м н е й тр о н о в , п о ­
то м — с л и я н и е в б олее т я ж е л ы е
яд ра, но с о в с е м с к о р о в о з н и к а е т
п р о б л е м а : не с у щ е с т в у е т с т а б и л ь ­
ны х ядер с атом ной м ассой 5 и
8. Э то п р е д с т а в л я е т с л о ж н о с т ь ,
п о с к о л ь к у , ч то б ы « н а п о л н и ть »
В селенную
б ол е е
тяж елы м и
э л е м е н т а м и , н е о б х о д и м о пр е о -

▼ Первичный нуклеосинтез происходил на протяжении первых трех минут после Большого
Взрыва, когда образовавшаяся в ходе него кварк-глюонная плазма остыла настолько, что из
нее «выкристаллизовались» протоны и нейтроны Завершился он после того, как температура
и плотность новорожденной Вселенной опустились ниже необходимых для термоядерного
синтеза. Этот процесс объясняет наблюдаемое содержание во Вселенной водорода (75%),
гелия-4 (23%), дейтерия (0,003%), гелия-3 (0,004%), а также еще меньших количеств лития и
бериллия Более тяжелые элементы в ходе него образоваться не могут

История Вселенной

И с ку с с тв е н н о
достигнутая
энергия

Высокоэ н е р ге ти ч е

Ускорители
тяжелых
ионов

Протоны
(Большой
адронный
коллайдер)

вселенной
размер

ческие лучи

Инфляция

Большой
Взры в

t = время (s - секунды , остальное - годы)
Е = энергия ф отонов (в гигаэлектрон-вольтах)
о

кварк
глю он

нейтрино'
V

Р

м ю он

Р

тау

8

звезда

ион

Ы -б о з

О электрон

О латом
^

барион

Появление
реликтового излучения

фотон

*

галактика
черная
ды ра

Ф орм ирова­
ние крупно­
м асш та б н о й
структуры

Темная энер­
гия ускоряет
расширение

Y^

ВСЕЛЕННАЯ

д о л е т ь э то т б а р ь е р д о т о го , к а к
п р о с т р а н с т в о р а с ш и р и т с я (а т е м ­
п е р а ту р а и п л о т н о с т ь в е щ е с тв а
соответственно снизятся) и про­
пад ут усл овия, требуем ы е для
п о д д е рж ан и я реакци й синтеза.
С д ел а ть эти р а сч е ты н у ж н о с м а к ­
си м а л ьн о во зм о ж н о й точностью ,
у ч и т ы в а я вр е м я ж и з н и н е й тр о н а
д о н е м и н у е м о го р а с п а д а 1 - а это
о к о л о 10-15 м и н ут.
И з в с е го в ы ш е с ка з а н н о го м о ж ­
но сд е л а ть вы во д , что в пе р вы е
м гн о в е н и я св о е й ж и з н и В селен­
ная н а п о л н и л а с ь в о д о р о д о м , в
м е ньш е й сте пе н и — ге лие м , и
в д о б а в о к - с о в с е м н е б о л ьш и м
ко л и ч е с т в о м л е гк и х э л е м е нто в,
п р и ч е м все это п р о и з о ш л о м енее
чем за 10 м и нут. А д ал ее в течение
о че н ь д л и т е л ь н о го в р е м е н и не
п р о и с х о д и л о п р а к т и ч е с к и н и ч е го .2
Д л я д а л ь н е й ш е го «роста» ядер
в о с т ы в а ю щ е й В се л е нно й уж е
не хв а та л о э н е р ги и . Д л я п р о д о л ­
ж е н и я п р о ц е сса н укл е о с и н те за
д о л ж н ы б ы л и п о я в и т ь с я о б ъ е кты ,
в недрах ко то р ы х и м е ю тс я по д х о ­
д я щ и е усл о в и я д л я в о з н и к н о в е ­
ния более тя ж е л ы х х и м и ч е с ки х
э л е м е н то в . Но гр а в и та ц и о н н ы е
в з а и м о д е й с тв и я
о че н ь слабы ,
и м и к р о с к о п и ч е с к и м ч а с ти ц а м
в р а зр е ж е н н о м га зе требуется
1 «Одиночные» нейтроны, находящиеся вне
атомных ядер, весьма нестабильны и вскоре
распадаются на протон и электрон.
2 Космологи называют это время «темной
эпохой» (она началась, когда реликтовое из­
лучение из-за расширения Вселенной пере­
шло из видимого в инфракрасный диапазон,
и закончилась, когда зажглись самые пер­
вые звезды). Ее продолжительность сейчас
оценивается в 250 млн лет.

о гр о м н о е к о л и ч е с т в о врем ени,
ч то б ы б л а го д а р я е два за м е т н ы м
р а зл и ч и я м п л о т н о с т и н а ч а ть с о ­
б и р а ть ся в м а с с и в н ы е га зо в ы е
о бл а ка , в п о с л е д с т в и и с ж и м а ю щ и ­
еся п о д д е й с т в и е м со б с тв е н н о й
с и л ы тя ж е с т и , образуя зв е зд ы .
Ж и зн е н н ы й ц и кл зв е зд ы со сто ­
ит и з о че нь п р о с ты х ста д ий . В п р о ­
цессе а кт и в н о го сущ е ство ва н и я
она с ж и га е т с в о й за п а с те рм о яд е р ­
н о го то пл и ва , п р о и зв о д я все более
тя ж е л ы е элем енты , ко то р ы е уле­
ту ч и в а ю тс я со зв е з д н ы м ветром
и, в ко н ц е ко н ц о в , вы б р а сы ва ю тся
в о кр у ж а ю щ е е п р о с тр а н с тв о во
вр е м я в зр ы в а С ве рхно вой .3 П отом
эта м атерия сн о ва собирается в га ­
зо в о -п ы л е в ы е обл ака, с ж и м а е тс я
под с о б с тв е н н ы м весом , образует
сл ед ую щ ие п о ко л е н и я зве зд , пла­
неты , а в о зм о ж н о , и ж и з н ь . О днако
все тя ж е л ы е элем енты , и з ко то р ы х
с о с то я т о кр у ж а ю щ и е на с вещ и хо ть их ко л и ч е с тв о и не н а м н о го
пр е вы ш ае т 1% о т общ ей м ассы
вещ е ства во В селенной - д о л ж н ы
бы ли о ткуд а -то взя ться .
Д а в а й те р а с с м о тр и м , к а к наш е
С о л нц е « сж и га е т» во д ор о д . К на ­
ш е м у с ч а с ть ю , п р о и с х о д и т это
д о с т а т о ч н о м е д л е нно . П р о тоны
в е го не драх н о сятся с о гр о м н о й
с ко р о с т ь ю , п о ка , н а ко н е ц , не с та л ­
ки в а ю т с я и не с л и в а ю т с я . В та ­
ки х « ски та н и я х» о н и п р о в о д я т
о б ы ч н о о т года д о м и л л и а рд а
лет, а за те м за д о л ю с е ку н д ы
п р о и с х о д и т с л и я н и е в яд ро

3 Согласно современным представлениям,
взры вами сверхновых заканчивается ж и з­
ненный цикл звезд, превышающ их по массе
Солнце как минимум втрое.

д е й те ри я (п о с л е ч е го - с л и я н и е
д в ух яд ер д е й те ри я в я д р о гелия).
Р а зл и ч н ы м и п у тя м и эта р е а кц и я
вн утр и с о л н е ч н о го яд ра п р о и с х о ­
д и т п о в с е м е с тн о , и в о д о р о д п о сте ­
п е н н о « переплавл яется» в ге л ий . В
результате э то го п р о ц е сс а надра
на ш е го с в е ти л а п о сте п е н н о о б о га ­
щ аю тся гелием .
Т а ки м образом , с р о к ж и з н и Солн-

▲ Протон-протонный цикл
совокуп­
ность термоядерных реакций, в ходе кото­
рых водород превращается в гелий. Д о м и ­
нирует в звездах с массой порядка массы
Солнца или меньше, находящихся на глав­
ной последовательности (на него прихо­
дится д о 98% выделяекюй ими энергии).
Порядка 95% времени своего активного су­
ществования звезды *сжигают» водород

ВСЕЛЕННАЯ

ца ограничен. К а к и др угие звезды ,
о н о им еет свой ж и зн е н н ы й цикл, и
сл ед ую щ ая его стадия — превращ е­
ние в кр а сн о го гиганта - на ступи т
п р и б л и зи те л ь н о чер е з 5 м л р д лет.
В э то т п е р и о д о н о н а ч н е т вы б р а ­
с ы в а т ь в о кр у ж а ю щ е е п р о с т р а н ­
ство больш ое коли чество синтези­
р о в а н н о го в е го не драх ве щ е ства .
О д н а ко д о это го о тд а л е н н о го
м о м е н та ж и з н ь на З ем л е м о ж е т
н а с л а ж д а ть с я на у д и в л е н и е р а в ­
н о м е р н ы м и у м е р е н н ы м п о т о ко м
ч и с то й э н е р ги и , и с п у с ка е м о й на ­
ш ей зв е зд о й .
Но к а к ж е п р о и с х о д и т « с ж и га ­
ние» гелия? М о ж н о п р е д п о л о ж и ть ,
ч то а н а л о ги ч н ы м о б р а зо м : его
яд ра с т а л ки в а ю т с я и «слипаю тся»,
о б р а зуя ещ е более тя ж е л ы е э л е ­
м е н ты . О д н а ко тут е с ть з а гв о з д ка .
Она за кл ю ч а е тс я в том , что с л е д у ­
ю щ и й э л е м е н т - б е р и л л и й 4 - не ­
ста би л е н. Е го яд р а р а с п а д а ю тс я
с р а з у ж е п о сл е о б р а з о в а н и я за
1 0 16 с е ку н д ы - н е в е р о я т н о к о р о т ­
ки й п р о м е ж у т о к в р е м е н и . П р о ­
д о л ж и те л ьн о сти ж и зн и атом ов
б е р и л л и я н е д о с та то ч н о , чтоб ы
о н и у сп е л и с т о л к н у т ь с я с д р у ги м и
я д р а м и и п р о и з в е с т и угл е р о д .
Р еш ение э то й п р о б л е м ы п р е д ­
л о ж и л Ф р е д Х ойл: о н д о п у с т и л ,
ч то в т а к о м сл у ч а е угл е р о д м о ­
ж е т в о з н и к а т ь при с т о л к н о в е н и и
о д н о в р е м е н н о тр е х яд е р гелия,
м а сса к а ж д о г о и з ко т о р ы х в тр о е

Жизненный цикл Солнца
К р а с н ы й П л анетарная
П о с те п е н н ы й ги га н т
тум анность
р а зо гр е в
а
Я
Белы й
®
®
w \
f*
* карлик

Н аш и

Рождение

миллиарды лет

(Относительные размеры не в
масштабе)

а Чем больше масса звезды, тем выше давление в ее ядре и тем быстрее в нем идут реак­
ции термоядерного синтеза (и тем короче ее активное существование) Наше Солнце пол­
ностью «сожжет* свои водород примерно через 5 млрд лет. после чего на некоторое время
станет красным гигантом, энерговыделение которого обеспечивается реакциями на основе
гелия, а потом сбросит внеш нюю оболочку и превратится в сверхплотный белый карлик,
нагреваемый энергией гравитационного сжатия.

м е н ь ш е , ч е м м а с с а яд ра у гл е р о ­
да. С в о ю д о г а д к у о н п р е д с т а в и л
на с е м и н а р е в К а л и ф о р н и й с ко м
т е х н о л о ги ч е с к о м
и н с ти ту те , а
с п у с т я н е д е л ю бы л о р га н и з о в а н
и п р о в е д е н э кс п е р и м е н т , п о д ­
т в е р д и в ш и й эту ги п о те зу. Т е пе р ь
учены е им ели представл ение о
то м , к а к в не д р а х з в е з д м о ж е т о б ­
р а з о в ы в а т ь с я угл е р о д .
К а к ж е п р о и с х о д и т с и н те з к и с ­
лорода? О ка за л о сь, ч то д л я э то го
тр еб уе тся а то м углерода, с т а л к и ­
в а ю щ и й с я с ге лие м , п р и ч е м в ре­
зультате р е а кц и и в ы д е л яе тся з н а ­
чи те л ь н о е к о л и ч е с т в о эн е р ги и .
П ри э то м п о т р е б л е н и е угл е р о д а
д л я т а к о й р е а к ц и и не т а к у ж в е ­

л и к о — б о л ь ш а я ч а с т ь э т о го э л е ­
м е н та с о х р а н я е т с я и н а к а п л и в а ­
е тся в н у т р и з в е з д ы , ч то б ы п о то м
о ка за ть ся вы брош енной в косм ос
и с та ть о с н о в о й д л я угл е р о д н ы х
ф орм ж и з н и , по д о б н ы х наш ей.
Если рассм отреть структуру зв е з­
ды , то к ко нц у ж и зн е н н о го цикла
нако пл енны й материал в ней распо­
лагается слоям и, н а по м и наю щ и м и
луковицу: в са м о м внеш нем водо­
род «переплавляется» в гелий, глуб­
ж е - гелий в угл е р о д ки сл о р о д и та к
далее. Т а ки м о б р а зо м , образуется
ц ел ы й п о сл е д о в а те л ь н ы й р яд все
б олее тя ж е л ы х э л е м е н то в . В цен­
тре свети л а н а ка п л и ва е тся ж е л е ­
з о — наиболее стабильны й элемент.

Томнее, изотоп вВе

После окончания актив­
ного цикла звезд часть
их вещества возвраща­
ется в космическое про­
странство. участвуя в
последующих процессах
звеэдо- и планетообразования: более массивные
выбрасывают продукты
нуклеосинтеза (химиче­
ские элементы тяжелее
железа) в ходе взрывов
сверхновых, менее мас­
сивные - сбрасывают
внешнюю оболочку, обо­
гащенную
тяжелыми
элементами (до железа
включительно), на ста­
дии превращения в белых
карликов

С олнцеподобная
зв е зд а
М ассивная
зв е зд а
Красный
П р о тозвезд ная
св е р хф
тум анность
ги га н т

^

Красный
ги га н т

П л ане та р ная
тум анность
V

Ж

ТГейтронная *
зв е зд а

- •

Белый
карлик

С ве рхно вая

Ч ерная
ды ра

ВСЕЛЕННАЯ

для «переплавки» ко то ро го требует­
ся затратить больш е энергии, чем
вы свобож д ается в результате ре­
акции. Из-за этого процесс синтеза
замедляется, вы деление энергии
ослабевает и зве зд у начинает с ж и ­
м ать собственная сила тяж ести. В
результате происход ит ее гравита­
ц ионны й колл апс и она взры вается
к а к С верхновая.5
Что ж е м ы узнали об этих взр ы ­
вах невероятны х м асш табов с п о ­
м о щ ью телескопов?
На с н и м к е у ч а с т ка неба, р а с п о ­
л о ж е н н о го в Т у м а н н о с ти О риона,
за м е тн ы с п е кт р а л ь н ы е л и нии,
с о о т в е т с т в у ю щ и е р а зл и ч н ы м хи­
м и ч е с к и м со е д и н е н и я м , о б н а р у­
ж е н н ы м в о с т а тка х ж и з н е д е я те л ь ­
н о сти зв е з д . С реди них - д в у о к и с ь
се р ы S 0 2, уга р н ы й га з СО, вода...
все эти ве щ е ства п р и с у тс тв у ю т в
о б л а ке м атерии, о б р а зо в а в ш е м с я
п о сл е см е р ти свети л а . Э то зна чи т,
что в н утр и з в е з д ы си н те зи р у ю тс я
не т о л ь к о са м и э л е м е н ты , но и их
со е д и н е н и я , п р е д с та в л я ю щ и е со­
бой « к и р п и ч и ки ж и зн и » . В та ки х
т у м а н н о с т я х уч е н ы е о б н а р у ж и в а ­
ю т все н е о б хо д и м ы е с о с т а в л я ю ­
щ ие для Д Н К и в с е в о з м о ж н ы е о р ­
га н и ч е с ки е ве щ е ства . П о д об ны е
н а б л ю д е н и я п о з в о л я ю т сд е л а ть
вы во д , ч то м а териалы , из ко то р ы х
с о т ка н а зе м н а я ж и з н ь , ш и р о ко
д о с т у п н ы в о м н о ги х р е ги о н а х Все­
л е н н о й и в ы б р а с ы в а ю тс я в о гр о м ­
ном
ко л и ч е с т в е
м нож еством
з в е з д п о сл е их см ерти.
А нализируя аналогичны е вы бро­
сы звездной материи, м ы находим
те ж е сам ы е соединения, куда бы мы
ни посм отрели. П ервы х исследова­
телей потрясло количество органи­
ки, которой наполнен ко с м о с благо­
даря взр ы в ам сверхновы х. Картина
прояснилась: л е гки е элементы об­
разовались сразу после Больш ого
Взрыва, а более тяжелы е, и з которы х
состоят планеты и ж и в ы е сущ ества,
бы ли «вы кованы » в недрах несколь­
ки х покол ений з в е з д сущ ествовав­
ш их д о р о ж д е н и я С олнца.
Еще один м ом ент, вы зы ва ю щ ий
ж и в о й интерес ко см о л о го в - это
5 Энергия при взры вах сверхновы х выде­
ляется за счет неконтролируем ого грави­
тационного сжатия, лавинообразного тер­
моядерного синтеза элементов вплоть до
железа и - на ф инальной стадии - захвата
огром ного количества электронов прото­
нами с образованием нейтронной звезды.

М ассивные
звезды
незадолго д о взрыва
сверхновой имеют «лу­
ковичную» структуру:
чем ближе к центру тем выше температура
и давление, и соответ­
ственно тем более тя­
желые атомные ядра
синтезируются в тер­
моядерных реакциях.
Конечным результатом
таких процессов явля­
ется железо.

•-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------▼ Крабовидная туманность (М1) образовалась на месте вспыш ки Сверхновой 7054 г в ходе
подобных вспышек, сопровождающ их гравитационный коллапс массивных светил, возник а
ют химические элементы тяжелее железа. Второй путь их синтеза - столкновения нейтрон
ных звезд (один из таких объектов «обитает» в центре туманности и представляет собой оста­
ток взорвавшегося гиганта).

ВСЕЛЕННАЯ

► С помощ ью инстру­
мента HIFI космического
телескопа Herschel астро­
номы получили спектр
Большой
Туманности
Ориона в дальнем ин­
фракрасном диапазоне и
обнаружили в нем множ е­
ство линий излучении (на
графике показаны в виде
пиков), соответствующих
различным атомам и м о­
лекулам Это наиболее
детальный спектр обла­
сти звездообразования,
зарегистрированный
к
настоящему времени

Д иокси д
серы

Я
^
Л
А
Л
П
Л
Я
П
П
Л
П

сероводород

Катион ф ормила
М етанол

Д и о к с и д се р ы

М о н ° « с ” А Угл е р о д а
Л р м а л В Д |^

Ц и а нод ейтерий

8ода
М етанол

Синильная
кислота

I .

\

А кр и л о н и тр и л
М етилф орм иат

Ч а с т о т а (Г Г ц )

800

700
•4 Ранее фотографирова­
ние Большой Туманности
Ориона и ее спектральные
исследования производи­
лись с помощью инфра­
красного космического
телескопа Spitzer (NASA).
На сделанных им снимках
(на врезке) астрономы
заметили несколько не­
известных звезд, которые
на предыдущих изображе­
ниях не были видны изза того, что их скрывают
от нас плотные облака
межзвездной пыли. Внизу
приведен спектр туманно­
сти, полученный телеско­
пом Herschel. с указанием
некоторых химических со­
единений. излучающих в
соответствующих линиях.

М о н о к с и д у гл е ­
р о д а и у гл е р о д

М оноксид
у гл е р о д а

400

500

Д л и н а во л н ы (м км )

распространенность
хим ических
элементов. Судить о ней можно,
исходя из принципа, которы й мы
назы ваем яд ерны м статистиче­
с ки м равновесием . Он показы вает,
что при терм оядерном синтезе од­
них элем ентов образуется больше,
чем других. М еньш е всего д о л ж но
бы ть сам ы х тяж елы х ядер (тяж е­
лее железа). Это связано с тем, что
условия, необходимы е для их обра­
зования, экстрем альны : только во
время вспы ш ек сверхновых, когда
на протяжении непродолжительного
отрезка времени условия становятся
наиболее похож им и на сам Большой
Взрыв, в о зм о ж н о слияние атомов,
12

рож даю щ ее сам ы е последние эле­
менты периодической таблицы. В
таких взры вах материя распадается
на составны е части, вы свобож дает­
ся огром ное количество свободны х
нейтронов, и они - по схеме, предло­
ж енной Гамовы м - м огут захваты ­
ваться атом ны м и ядрами, увеличи­
вая их массу и образуя та ки м путем
все более тяж елы е элементы. Итак,
Вселенная состоит на 75% из водоро­
да, на 23% - из гелия, а на все осталь­
ные хим ические элементы (от лития
д о урана) приходится лиш ь 2%.
Таким образом, с по м ощ ью совре­
менны х наблюдательны х средств
м ы м о ж е м проследить, ка к образую т­

ся тяж елы е элементы, и обнаружить
места в нашей Галактике, где старые
звезды вы брасы ваю т отработанные
материалы для использования е л е
дую щ им и поколениям и светил.
В астроном ии принято говорить,
что взгляд во Вселенную - это взгляд
в прошлое, поскол ьку свету от д а л е
ких га лактик требуется м ного в р е м е
ни на то, чтобы добраться д о нас. Но
я хочу отметить, что заглянуть в про­
шлое м о ж но и с по м ощ ью изучения
ископаем ы х материалов на Земле.
Исследуя их, м ы м о ж е м проследить,
ка к вскоре после заверш ения Т я ж е
лой Бомбардировки астероидами и
ком етам и на нашей планете возникла

ВСЕЛЕННАЯ

► З везда VY Больш ого Пса
считается сам ы м крупны м
звездоподобны м объектом
М лечного Пути и з уж е от­
крытых Согласно п о сле д ­
ним оценкам, она в 30-40
р а з тяжелее Солнца, а по
р а зм ерам превосходит его
в 2000 раз. то есть, о ка за в ­
ш ись в центре С олнечной
системы, эта звезда погло­
тила бы все планеты вплоть
д о Сатурна На врезке п о ка ­
зан ее сним ок, сделанны й
с пом ощ ью прибора SPIRE
косм ического
телескопа
Herschel, а также получен­
ны й и м спектр, в котором
м о ж но идентифицировать
линии множества молекул,
содерж ащ ихся в зве зд но й
атмосфере
Светимость VY Боль­
шого П са в полм иллиона
р а з превышает светимость
Солнца (ее относят к кл а с­
су красны х сверхгигантов),
но. п о ско льку она находит­
ся от нас очень далеко, ее
н е во зм о ж но увидеть н е в о ­
оруж енны м глазом. Срок
активного существования
таких объектов не превы ­
шает пары десятков м и л ­
ли о но в лет. Часть синтезир ованны х в недрах зв е зд ы
хим иче ских элементов и
их соединений попадает в
окруж аю щ ее пространство
е*це при ее «жизни» - вм есте со сбрасы ваем ой ею
внеш ней оболо чкой и постоя нн о и спускае м ы м м ощ ны м
зве зд ны м ветром

Д л и н а во л н ы (м км )

< Рентгеновский спектр
остатка Сверхновой Тихо
(она вспыхнула в 1572 г.
и позже была отнесена к
типу 1а), полученный евро­
пейским спутником ХММ
Newton Отмечены линии
излучения отдельных элементов, синтезированных
в звездных недрах и вы­
брошенных в межзвезд­
ное пространство.

£
^
%
$
§
g
|
&
§
£

Э н е р ги я (к и л о э л е к т р о н в о л ь т ы )

прим итивная ж изнь, внутриклеточ­
ны й механизм постепенно становил­
ся все более слож ны м , потом отдель­
ные кл етки начали объединяться
в м ногоклеточны е организм ы , а со
временем появились ф ормы жизни,
напом инаю щ ие современные.
Конечно, это лиш ь несколько спо­
собов, с пом ощ ью которы х м ы пыта­
емся восстановить события, происхо­
дивш ие после Большого Взрыва, но
они в значительной степени пом огаю т
нам объяснить, ка к возникло наше
привычное окружение: откуда появи­
лись все элементы, ка к стало возм ож ­
ны м формирование новы х поколений
з в е з д планет, возникновение подхо­

дящ их условий для жизни. Конечно,
это не универсальные ответы. Струк­
тура и хим ический состав различных
планет могут сильно отличаться друг
от друга: например, у одних ядро уже
остыло, а у других - все еще раска­
лено. Возможно, если бы условия на
Земле были более благоприятными,
ж изнь могла бы появиться и развить­
ся намного быстрее. Однако осново­
полагающ им ф актом остается то, что
все элементы, входящие в состав и
необходимые для ж ивы х организ­
мов, возникли в результате Большого
Взрыва и жизнедеятельности пред­
шествующих поколений звезд.
Н есомненно, со времен Больш ого

Взры ва произош ло м н о ж е ств о со ­
бы тий, представляю щ их научны й
интерес, но я специализирую сь
на изучении процессов, им евш их
место в первы е три м инуты сущ е­
ствования наш ей Вселенной: от
образования протонов и нейтронов
до ф орм ирования первы х атом ны х
ядер. Д алее из этой первичной ма­
терии сф орм ировались атомы , са­
м ое раннее поколение зве зд и пер­
вы е га л а ктики . И хотя соврем енная
хим ия не заним ается превращ ени­
ем железа в золото, м о ж но ска ­
зать, что, узнав о происхож дении
элементов, м ы раскры ли секрет
алхим ии Вселенной. ■
13

ВСЕЛЕННАЯ

NASA/CXC/M.W eiss

«ЗВЕЗДНЫЕ ФАБРИКИ»

химических элементов
Одна из сам ы х извест­
ны х ф раз Карла Сагана
гласит, что все м ы сдела­
ны из зве зд н о й пы ли. На
са м о м деле это не худо­
ж е стве нно е преувеличе­
ние: фраза весьм а непло­
хо о пи сы ва е т реальную
картину. Все элем енты
тяж елее бериллия во Все­
ленной обр а зо ва л ись в
результате р а зл ичны х про­
цессов, та к или иначе свя­
за нны х с эво л ю ц и ей зве зд
или их производ ны х.
Значительный вклад в
производство тяж елы х эле­
ментов внесли сверхновые.
Их по праву м о ж н о назвать

«звездны м и фабриками».
Вещество, вы брасы ваемое
ими в окруж аю щ ее про­
странство, сделало воз­
можны м
ф ормирование
кам енисты х тел, в том чис­
ле и нашей Земли.
С о вр е м е н н ы е те л е ско ­
пы , ведущ ие набл ю д е ния
п р а кт и ч е с ки в о всех д и а ­
па зо н а х э л е кт р о м а гн и т ­
н о го спе ктр а , о т кр ы л и
перед н а м и неве р о ятно е
р а зн о о б р а зи е
о с та тко в
с в е р хн о в ы х и п о зв о л и ­
ли у в и д е ть п р о ц е сс р а з­
лета вы б р о ш е н н о го при
их взр ы в а х вещ ества во
всем его ве л ико л е пи и.

Остаток С верхновой К ассиопея А

Остаток С верхновой Тихо

Остаток
Сверхновой
получивш ей
св о е н а зв а н и е в че с ть
в е л и ко го д а т с к о го а с тр о ­
н о м а Тихо Б р а ге (Tycho
Brahe) - и м е н н о о н 6
ноября 1572 г. за м е ти л
п о я в л е н и е на небе но ­
во й я р ко й з в е з д ы и вн ес
зн а ч и те л ь н ы й в к л а д в
ее изуче н и е . Э тот д е нь
сч и та е тс я к о н ц о м п р е д ­
с та в л е н и й о в е ч н о с ти и
неизм енности
«сферы
н е п о д в и ж н ы х звезд».
Представленный
с н и м о к п о л уче н р е н т­

ге н о в с к и м
те л е с ко п о м
C handra. К р а с н ы м ц ве то м
о б о зн а ч е н о
и зл уче н и е
н и з ко э н е р ге т и ч е с ко й ч а ­
сти д и а п а зо н а , н а б л ю д а е ­
м о го э ти м и н с тр у м е н то м .
Его и с п у с ка е т ве щ е ство ,
в ы б р о ш е н н о е во вр е м я
в зр ы в а . Голубы м ц ве то м
п о ка з а н ы р е н тге н о в с ки е
ф отоны в ы с о к и х э н е р ги й .
Они с о о т в е т с т в у ю т уд а р ­
ной волне, н а с ы щ е н н о й
в ы с о ко э н е р ге ти ч е с ки м и
э л е кт р о н а м и , и о б р а зу ю т
н е о б ы ч н ы й узор, с о с то ­
ящ и й из по л о с. П одоб ­
н ы е с т р у кт у р ы ранее не
н а б л ю д а л и с ь в д р у ги х
о с т а тка х с в е р хн о в ы х.

наиболее м ощ ны й ра­
диоисточник
з е м н о го
неба (н е с ч и т а я С о л нц а ),
о т к р ы т ы й в 1 9 4 8 г. Д в а
го д а с п у с т я в то й ж е т о ч ­
ке н е б е с н о й сф е ры у д а ­
лось ид ентиф ицировать
слабую тум анность, по­
с л е ч е го а с т р о н о м а м
стал о ясно, что они
им ею т дело с остатком
С верхновой,
вспы ш ка
ко то р о й д о л ж н а бы ла
набл ю даться во второй
п о л о в и н е XVII в е к а . Тем
не м е н е е , н е с м о т р я на
ее б л а го п р и я т н о е р а с ­
по л о ж е н и е дл я ж ителей
С е в е р н о го
полуш ария,
н и к т о и з у ч е н ы х т о го
времени н и ка ко й подоб­
н о й в с п ы ш к и не в и д е л
(в о в с я к о м с л уча е , д о ­
стоверны е
сообщ ения
о б э т о м о т с у т с т в у ю т ).
В о з м о ж н о , это с в я з а н о
с больш им количеством
пы ли, вы брош енной при
в з р ы в е з в е з д ы и п о гл о ­
тивш ей изл учение о п ти ­
ч е с к о го д и а п а з о н а .

П риведенное изобра­
ж е н и е с о с т а в л е н о на
основе данны х, полу­
ч е н н ы х п р и ф о т о гр а ф и ­
ровании в видим ом све­
те т е л е с к о п о м H u b b le
(з о л о т и с т ы й у с л о в н ы й
ц в е т ), и с н и м к о в р е н т ­
ге н о в с ко го те л е ско па
C handra (к р а с н ы й , з е л е ­
н ы й , го л у б о й ц в е т а ). На
вр е зке по ка за н а пред­
п о л а га е м а я с т р у к т у р а
нейтронной
звезды ,
располож енной в цен­
тре о ста тка .
Н ейтронны е звезд ы
являю тся са м ы м и пл от­
ны м и м атериальны м и
о б ъ е кта м и В селенной.
По м ере п о гр у ж е н и я
к ц е н т р у их п л о т н о с т ь
увеличивается.
О ран­
ж е в ы м ц в е т о м на с х е м е
о б о зн а ч е н а кора, кр а с ­
ны м - ядро, вероятно,
со сто я щ е е из тве р д о й
внеш ней обол очки и
сердцевины , вещ ество
в ко то р о й пребы вает в
«све р хте куче м » с о с то я ­
нии.

находится в Больш ом
М агеллановом
Облаке,
на расстоянии око ло 160
тыс. световы х лет. И но­
гда его образно н а зы ва ю т
« ко см и ческой пулей». Это
связано с тем, что на с н и м ­

&

Остаток С верхновой N 49

*2
5 .

г

"та ’

-Й ъ

| лШ

\

*

Л

•

••

i' rlU '

ж .
ТЧ

« fJ l

//
Jr

.*

:

Г *» ^ 4
Hju

Точечны й источник
•
•

M
L
*

.. '

' » I* M

\
I R

L

:

-гау (NASA/CXC/MIT/D. Dewey et
' ■& NASAjCXC/SAO/J. DePaspuale),
pticaH N A S *$S T$cl) .

ках, сделанны х рентгенов­
с ки м телескопом Chandra,
астроном ы идентиф ициро­
вали объект, д в иж ущ ийся
со с ко р о с ть ю око ло 1400
к м /с от располож енно­
го в центре N49 м ощ ного
исто чника р е нтге но вско ­
го и гамма-излучения, по
всей видим ости, представ­
ляю щ его собой нейтрон­
ную звезду.

Остаток
Сверхновой
N49

Остаток С верхновой в соседней галактике

В ч е с ть 10-летия начала с в о е й ра бо ты на о ко л о з е м н о й ор бите ко с м и ч е с ки й те л е с ко п C handra
сф о то гр а ф и ро вал
о д ин
и з наиб олее уд а л е н н ы х
и з всех и з в е с тн ы х о ста тко в сверхновы х —

в М а л о м М а ге л л а н о в о м
О блаке (р а с с то я н и е д о
не го о ц е н и в а е тс я в 190
ты с . с в е т о в ы х лет). З д е сь
е го р е н тге н о в с ки й сним о к пр е д ста в л е н налож е н н ы м на и зо б р а ж е н и е
в о п т и ч е с к о м д и а п а зо н е ,
п о л у че н н о е о р б и та л ь н о й
о б с е р в а то р и е й Hubble.

. * ••г
к
•

J

чПупя*

У
S'

.

J

Остаток С верхновой SN 7006

Остаток
Сверхновой
SN 1006
удален от нас на 7100 свето­
вых лет. Она наблюдалась
назем ном небе китайскими

и арабскими астрономами в
1006 г. Согласно летописям,
звезда светила столь ярко,
что ночью в ее сиянии были
хорош о различимы предме­
ты. Некоторы е вниматель­
ные астрономы сумели раз­
глядеть ее в дневное время.

та кж е
и з­
вестны й к а к тум анность
«Медуза», располож ен на
расстоянии 5 ты с. свето­
вы х лет от Солнца. Д анное
изображ ение составлено
по результатам съ ем ки
орбитальной гам ма-обсер­
ватории Fermi (пурпурны й
условны й цвет) и инфра­

кр а сно го телескопа WISE
(синий цвет соответствует
излучению с дл иной вол­
ны 3,4 м км , голубой — 4,6
м км , зелены й - 12 м км ,
кр а сны й - 22 м км ); ж ел­
ты й цвет отображает ви­
д и м ы й диапазон. Голубые
петли ука зы в а ю т на реги­
оны, где вещ ество, вы бро­
ш енное при взры ве сверх­
новой,
взаим одействует
с пл отны м и облакам и
м е ж зв е зд н о го газа.
15

История проблемы
П ервы й пул ьсар о т кр ы л а в се р ед ине 1967 г. Д ж о с лин Белл (Jo ce lyn Bell Burnell) - с туд е н тка ке м б р и д ж ­
с к о го К о л л е д ж а М ю рр е я Э двардса. Р а диоим пул ьсы ,
прихо д ящ ие из о дной и той ж е т о ч к и небесной сф еры с
по чти ид еа л ьно й п е р и о д и чн о с ть ю , пона чал у п о с ч и та ­
ли си гн а л а м и о т вн е зе м н о й ц и ви л и за ц и и . К о гд а та ки х
« зве зд н ы х м а я ко в » о т кр ы л и д о с та то чн о м но го , а стр о ­
н о м ы понял и, что и м е ю т дело с н е и зв е с тн ы м ф изиче­
с к и м ф еном еном , не и м е ю щ и м отнош ени я к «братьям
по разуму».
В то м ж е 1967 г. и та л ь я н с ки й а с тр о н о м Ф р а н ко
П ачини (Franco P acini) пр е д л о ж и л инте р е сную интер­
п р е та ц и ю те о р е ти ч е ско й м одели т а к н а зы в а е м о й ней­
тр о н н о й зв е зд ы - объ екта, с ж а т о го св ое й гр а в и та ц и ­
ей д о та ко й степени, что п р а кт и ч е с ки все э л е ктр о н ы в
с л а га ю щ и х его а том а х «упали» на п р о то н ы с о б р а зо ва ­
нием не й тр о н о в. Т а ко й сц е нар и й о писа л и ещ е в 30-е
годы Вальтер Бааде и Ф р и ц Ц в и кк и (W alter Baade, Fritz
Zw icky). По за ко н у со хр а нени я м о м ента им пул ьса при
с ж а ти и о т разм еров, во м н о го раз п р е в ы ш а ю щ и х д и ­
а м е тр Солнца, д о сф еры р а д иусо м 10-15 км с ко р о с т ь

16

вращ ения о б р а зо в а в ш е го с я тела д о л ж н а по л учи ться
пр о сто ги га н т с ко й — д о н е с ко л ь ки х сотен о б о р о тов в
секунду. К а к п о ка за л Ф р а н ко П ачини, если исход ны м
телом , п о д в е р гш е м ся сж а ти ю , бы ла зв е зд а - значит,
она обладала м а гн и тн ы м полем , ко то р о е т а к ж е д о л ж ­
но со хр а н и тьс я и в д о б а в о к ста ть в м и л л и о н ы раз
м ощ нее. У п о л ю с о в т а ко го « све р хпл о тно го м агнита»
будут р а спо л о ж е н ы св о е о б р а зн ы е « горячие пятна», и з­
л уча ю щ ие в ш и р о ко м с п е ктр а л ь н о м д и а п а зо н е . Когда

ВСЕЛЕННА

в результате вращ ения о д но и з та ки х пятен о ка ж е тс я
по в е р н уты м в сто р о н у н а зе м н ы х наблю дателей, они
ув и д я т в с п ы ш ку или за р е ги с тр и р у ю т ра д ио им пул ьс.
С в о йств а объ екта, о т кр ы т о го Д ж о с л и н Белл, п о л н о ­
с т ь ю под ход ил и по д та ко е о писа ни е. П о зж е о н и его
а на л о ги по л учи л и н а зва н и е пульсаров.
К н а сто ящ ем у врем ени ч и сл о о т кр ы т ы х пул ьсаров
п р е вы си л о 1800, п р и ч е м д в а и з них уд ал ось обна р у­
ж и т ь в д р уги х га л а кт и ка х (Б о л ьш о м М а ге л л ано вом
О блаке и Т ум а нности А н д р о м е д ы ). В ы яснилось, что
они о тл ича ю тся б ол ьш им р а зно о б ра зи е м : их периоды
л е ж а т в д и а п а зо н е о т 1,4 м и л л и с е ку н д д о 8,5 се кунд , у
н е ко то р ы х о б ъ е кто в они м е ня ю тся, а ча с ть из них и н о ­
гда на вр е м я пе рестает пул ьсир о ва ть. Всем этим фе­
н о м е н а м учены е пы та ю тся найти о бъ яснения. О сенью
1991 г. у пульсара PSR В125 7+ 1 2 по и зм е н е н и ю ч а с то ­
ты его и м п ул ь со в бы ли вы явл е н ы пл ан ето по д о б ны е
сп у тн и ки , ста вш и е п е р в ы м и п о д тв е р ж д е н н ы м и пл ан е ­
та м и за пределам и С олнечной систем ы .

В поисках
сверхплотного вещества
П ульсары пр е д ста вл яю т о гр о м н ы й интерес для уче­
ных, п о ско л ь ку м атерия в них находится в та ки х усл о в и ­
ях и форме, ко то ры е не м о гут б ы ть получены в зе м ны х
лабораториях (в о в с я ко м случае, со вр е м е н н ы е техно­
л о ги и нам то чн о этого не по зво л яю т). Их изучение м о ­
ж е т п р е д о ста ви ть нам м н о го интересной инф орм ации
о св о й ств а х элем ентарны х частиц, а т а кж е о в о з н и кн о ­
вении и эво л ю ц и и В селенной. К сож а л е нию , все м ето­
д ы их исследований п о ка свод ятся к а стр о н о м и ч е ски м
набл ю дениям в р а зл ичны х с п е ктр а л ь н ы х диапазонах.
Б ли ж айш и й пульсар, и м ею щ и й о бозначени е J04374715, находится от нас на расстоянии 512 св ето вы х лет.
И им ен но с его по м о щ ь ю а стр оно м ы надею тся реш ить
одну из са м ы х сл о ж н ы х проблем астроф изики.

Нейтронная звезда со сверхмощным магнитным полем в пред
ставлении художника. Сверху и снизу ви д н ы «горячие пятна».

К а к уж е у п о м и н а л о сь , пул ьсары и с п у с ка ю т в с п ы ш ­
ки и зл уче ния в ш и р о ко м д и а п а зо н е сп е ктр а , в том
числ е в его в ы с о ко э н е р ге ти ч е с ко й части - р е н тге ­
н о в с к и х и гам м а-лучах. Их м о ж е т за р е ги стр и р о в а ть
с п е ц и а л ь н ы й р е н тге н о в с ки й те л е ско п NICER (N eutron
sta r Interior C o m p o sitio n ExploreR), у с та н о вл е н н ы й на
внеш ней п о в е р хн о сти М е ж д ун а р о д н о й ко с м и ч е с ко й
ста нц и и. Он получает д а н н ы е об эне рги и ка ж д о го
ф отона и о то ч н о м врем ени его «прибы тия». П осле
п р е д в ар и те л ьно й о б р а б о тки этих на бл ю де ний , ко то ­
рая, к а к о ж ид ае тся, за ве р ш ится летом те кущ е го года,
учены е с м о гу т с хорош ей т о ч н о с т ь ю о ц е н и ть д и а м е тр
пульсара. А это, к а к о бъ ясни л а в с в о е м вы ступл е ни и
на со б ра нии А м е р и ка н с к о го ф и зи ч е ско го общ ества
со тр уд ниц а Университета А льберты Ш эр он М о р с и н к
(Sharon M orsink, U niversity o f A lberta, Canada), д а ст нам
в о з м о ж н о с т ь лучш е понять, к а к ве д ет себя м атерия в
э кс тр е м а л ь н ы х усл о в и я х н е й тр о н н о й зве зд ы .
«Сущ ествует м н о ж е с тв о р а зл и ч н ы х м е тодологий,

Слияние двух нейтронных звезд сопровождает­
ся мощным взрывом, для которого астрономы
придуглали название «килоновая» Предполага­
ется, что в ходе таких событии синтезируются
ядра тяжельтх химических элементов, после
чего они рассеиваются в космическом про
странстее. В частности, таким путем возник/та
основная часть ядер тяжелее железа - селен
(атомный номер 34\ рутении (44). барий (56),
неодим (60). эрбий (68), платина (78), золото (79)
Позже все они участвуют в формировании но­
вых поколений звезд и планет.
Элементы до железа включительно синтези
руются при взрывах сверхновых (гравитаци
онном коллапсе массивных звезд после пол
ного исчерпания в их недрах термоядерного
«горючего»), в результатекоторых и появляются
нейтронные звезды Иногда они образуются в
двойных системах после чего такая пара сверх­
плотных объектов на протяжении миллиардов
лет обращается вокруг общего центра масс по
медленно сокращающейся орбите, пока не стол­
кнется закончив свое существование вспыш­
кой кипоповой.

ВСЕЛЕННАЯ

придум анны х для того, чтобы вы яснить, к а к вела бы
себя сверхплотная материя, но все они плохо согласую т­
ся м е ж д у собой, — объяснила ученая, входящ ая в состав
рабочей группы NASA по определению д иам етров пуль­
саров. - И результаты этого несогласования м о гут бы ть
проверены , потом у что ка ж д ая м етодика п р е д сказы ва ­
ет, н а ско л ь ко велика д о л ж на бы ть нейтронная звезда».
В принципе, очевидно, что реш ение за га д ки сверхплот­
ного вещ ества за кл ю че н о внутри наиболее плотны х
объ ектов Вселенной. И ра скр ы ть эту тайну м ы не можем ,
пока не узнаем их точны е разм еры (а следовательно — и
плотность).

Ф изика частиц
в глубоком космосе
По словам одного из р азраб отчиков телескопа NICER
Завена А рзуманяна, нейтронны е зве зд ы - сам ы е воз­
мутительны е объекты , о которы х больш инство лю дей
никогд а не слыш али. Ф а кти ч е ски они представляю т со­
бой о статки ядер м ассивны х з в е з д взорвавш ихся ка к
сверхновы е после заверш ения в них реакций терм оя­
дерного синтеза и последую щ его гравитационного ко л ­
лапса. П ока м ы не видели вблизи ни одного подобного
объекта и м о ж е м судить о них то л ько по теоретическим
расчетам, п р е д сказы ва ю щ и м для них диам етр порядка
20 км . Когда астроном ы получат во зм о ж н о с ть сравнить
эти предсказания с результатами изм ерений реальны х
значений (для чего и создавался NICER), они см огут су­
щ ественно сузить вы бор теоретических моделей и полу­
чить представление о том, что происходит внутри пуль­
саров. Все, что нам известно на данны й м о м ент — это то,
что материя ведет себя там очень странно.

18

Если разм еры нейтронны х зве зд нам по ка неизвест­
ны, то массу некоторы х из них удалось изм ерить с непло­
хой точностью . Например, масса J0437-4715 в 1,44 раза
больш е солнечной - это значит, что плотность пульсара
зам етно вы ш е плотности атом ного ядра, то есть он явля­
ется са м ы м пл отны м из всех известны х материальны х
объектов.
При та ких экстр е м а л ьны х плотностях материя ве­
дет себя соверш енно не так, ка к м ы привы кл и. Значи­
тельную роль в ее поведении и гр а ю т уже не протоны и
нейтроны , а кв а р ки — крош ечны е частицы , из которы х
состоят и нейтроны , и протоны , и электроны . К вар ки не
м огут сущ ествовать свободно, сам и по себе: они всегда
объединены в какую -то из элем ентарны х частиц (состо­
ящ их из трех различны х кв а р ко в каж дая). О днако, ко г­
да вещ ество до стига е т экстр е м а л ьны х плотностей, они
м огут образовы вать более крупны е и сл ож ны е частицы
или, во зм ож но , переходить в совсем уж е загад очную
ф орму - « квар ко вы й суп». Все эти варианты , та к или
иначе, будут отраж аться на плотности пульсаров, а зна ­
чит - и на их размерах. Вот почему их желательно изм е­
рить с к а к м о ж н о лучш ей точностью . И сследования ней­
тронны х зве зд им е ю т и вполне зем ное применение: в
частности, их результаты пом огут вы яснить, к а к отдель­
ны е нейтроны располагаю тся в ядрах атом ов элем ентов
конца периодической таблицы , что в а ж н о для ядерной
ф изики и энергетики.

Что измеряет NICER
Б ольш инство нейтронны х звезд, по словам Ш эрон
М орсинк, им еет диам етр от 20 д о 28 км , хотя, по всей
видим ости, сущ ествую т и «мелкие» экзе м пл яр ы - раз-

у Ком пью т ерная
сим уля­
ц и я в н е ш н е г о в и д а т елеско­
па NICER, у ст а н о в л е н н о го на
в н е ш н е й п о в е р хн о ст и М е ж д у н а р о д н о й к о с м и ч е с к о й стан­
ц и и (его ф отографий п о с л е
у ст а н о в ки п о к а не имеет ся).
Т е л е с ко п предст авляет с о б о й
куб и ч е скую конст рукцию л е ­
вее центра и з о б р а ж е н и я , на
п е р е д н е й п о в е р хн о ст и кот орой
располож ены ц илиндрические
структуры, с л у ж а щ и е д л я ф о­
к у с и р о в к и р е н т г е н о в с ки х л у ч е й
н а детекторах

Нейтронная звезда в разрезе

С помощью рентгеновской спектроскопии специалисты NASA хотят получить
информацию о внутреннем строении нейтронных звезд - самых плотных
объектов Вселенной

Внешняя кора
атомные ядра, свободные электроны

Внутренняя кора
тяжелые атомные ядра, свободные нейтроны и электроны

Внешнее ядро
«квантовая жидкость» фактически смесь прото­
нов, нейтронов и
электронов

Внутреннее ядро
неизвестное сверхплот­
ное состояние материи
(при котором элемен­
тарные частицы,
возможно, распадаются
на составляющие их
кварки либо переходят в
форму т.н. гиперонов)

Атмосфера

Пучки рентгеновских лучей, испускаемые
из магнитных полюсов нейтронной звезды
и вращающиеся вместе с ней

•гг

м е р о м д о 16 км . Это о че н ь у з ки й д и а п а зо н с то ч ки
зр е н и я а стр о н о м и и ... но, тем не менее, он н е д о с та ­
т о ч н о у з о к, чтоб ы п о л у ч и ть о тв е ты на в о п р о с ы , к о т о ­
р ы е и н те р е сую т а с тр о ф и зи ко в . Д л я более д е та л ь н о й
и н ф о р м а ц и и о н и и з у ч а ю т р е н тге н о в с ки е лучи, и с х о ­
д я щ и е о т б ы с т р о в р а щ а ю щ и х с я « го р яч и х то ч е к» на
п о в е р х н о с т я х п ул ь са р о в. Хотя п о с л е д н и е и я в л я ю тс я
н е в е р о я тн о к о м п а к т н ы м и и, по -в и д и м о м у , п о ч ти о д ­
н о р о д н ы м и сф ерам и, их м а гн и т н ы е поля в ы з ы в а ю т
вы те сн е н и е э н е р ги и и з не д р к ве р х н и м с л о я м . С п о ­
м о щ ь ю те л е ско п а NICER гр у п п а М о р с и н к со б ирается
и зу ч и ть д в е вещ и. В о-первы х, т о ч н о и з м е р и в п е р ио д
п ул ьсац ий , а т а к ж е ф орм у и м п у л ь с о в , уч е н ы е х о тят
о п р е д е л и ть с к о р о с т ь вр а щ е н и я их и с т о ч н и ко в . Не
и с кл ю ч е н о , что и м уд астся д а ж е з а р е ги с т р и р о в а т ь
д о п л е р о в с ки й с д в и г л и н и й изл уче ния , в ы зв а н н ы й
п р и б л и ж е н и е м и уд ал ен ие м я р к о го пя тн а. В о-вторы х,
гр а н д и о з н ы е м а сс ы н е й тр о н н ы х з в е з д о б я за н ы в ы ­
з ы в а т ь р е л я т и в и с т с ки е эф ф екты в их о кр е с т н о с т я х —
в ч а с тн о с ти , н а б л ю д а те л и н а д е ю тс я о б н а р у ж и ть в ы ­

с о ко э н е р ге т и ч е с ки е ф отоны , и зл у ч е н н ы е в то врем я,
ко гд а «гор яча я то ч ка » п о в е р н ута в сторону, п р о т и в о ­
п о л о ж н у ю н а п р а в л е н и ю на З е м л ю , путь ко т о р ы х о к а ­
за л ся и з о гн у т м о щ н о й гр а в и та ц и е й с в е р х п л о т н о го
о б ъ е кта . К о л и ч е с т в о т а ки х ф ото но в т а к ж е п о м о ж е т
у то ч н и ть р а д и ус пульсара.
И сс л е д о в а н и я с п о м о щ ь ю те л е с ко п а NICER в е д ут­
ся уж е п о ч ти го д (он бы л уста н о в л е н на М КС в и ю не
2 0 1 7 г.), и рабочая гр уп п а пр и б о р а б л и з ка к п у б л и ка ­
ц ии с в о и х ре зул ьта то в. По кр а й н е й мере, т а ко е о б е щ а ­
ние о зв у ч и л а Ш эр о н М о р с и н к чл е н а м А м е р и к а н с к о го
ф и з и ч е с ко го о бщ е ства , о б ъ я сн и в , ч то д л я л учш ей д о ­
с т о в е р н о с т и н е о б х о д и м о н а б р а ть с т а т и с т и ку по к а к
м о ж н о б о л ь ш е м у ч и с л у ф отонов. С ейчас ко м а н д а
с п е ц и а л и с то в п р и с ту п а е т к и з у ч е н и ю сл е д у ю щ е го по
уд а л е н н о сти пул ьсара, на хо д я щ е го ся о т С ол не чно й
с и с те м ы п о ч ти в д в о е д а л ьш е, чем J 0 4 3 7 -4 7 1 5. П р е д ­
в а р и те л ь н ы е д а н н ы е об этом о б ъ е кте у ж е и м е ю тс я , и,
в о з м о ж н о , у ж е к ко н ц у лета м ы будем з н а т ь то ч н ы е
р а д иусы д в ух б л и ж а й ш и х н е й тр о н н ы х зв е зд .

19

«БЕЛЫЕ
ДЫРЫ» возможный компонент
темной материи?
В
м атем атических
уравнениях, описы ва­
ю щ их наш у В селенную ,
о н а в ы гл я д и т ид еа л ьно
с и м м е т р и ч н о й : ка ж д о й
ч а с ти ц е д о л ж н а с о о т в е т ­
с т в о в а т ь а н ти ч а с ти ц а , а
«стрела в р е м е н и » м о ж е т
б ы ть на п р а вл е н а к а к в
прош лое, т а к и в будущ ее.
На п р а к т и к е все о к а з ы ­
вается н е м н о го с л о ж ­
нее - н а ч и н а я хотя бы с
п о д а в л я ю щ е го п р е о б л а ­
д а н и я ве щ е ства над а н­
т и в е щ е с т в о м и уп р я м о й
«однонаправленности»
те че ния вр е м е ни . М н о ги е
и з этих н е со о тв е тс тв и й
20

уч е н ы е п о ка не с м о гл и
уб е д и те л ьн о объ яснить...
но и м е н н о т а ки е п а р а ­
д о к с ы и с л у ж а т л у чш и м
с ти м у л о м д л я р а зв и ти я
на уки .
П о хо ж и й сл уча й пр о ­
изош ел с те ор е ти че ско й
п р о т и в о п о л о ж н о с ть ю
и
без т о го за га д о ч н ы х чер­
н ы х д ы р - т а к н а зы ва е ­
м ы м и «белы м и ды рам и».
Эти о б ъ е кты т а кж е и м е ­
ю т го р и з о н т со б ы ти й сфе­
р и ч е с ко й ф орм ы , вн утрь
ко т о р о го н и ч то не м о ж е т
п р о н и кн у ть - ни материя,
ни изл учение (в п р о ти в о ­
п о л о ж н о с ть ч е р н ы м д ы ­

рам, гр а в и та ц и я ко то р ы х
н а с то л ь ко м ощ ная, что
и з них н и ч то не м о ж е т
вы р в а ть ся ). Они п р е д с ка ­
зы в а ю тс я вы чи сл е н и ям и ,
о д н а ко д о с то в е р н о под­
тв е р д и ть их су щ е с тв о ­
ва ни е п о ка не удалось.
По вн е ш н е м у ви д у они
д о л ж н ы б ы ть п о х о ж и на
о че нь я р ки е зв е зд ы со
с в о е о б р а зн ы м сп е ктр о м .
С огласно с о в р е м е н н ы м
п р е д ста вл е ниям , черны е
и белы е д ы р ы м о гу т б ы ть
св я за н ы : м атерия и эне р ­
гия, «прова л и ва ю щ ие ся»
в че р н ую ды ру, по те нци­
ально м о гу т и зв е р га ть ­

ся из белой д ы р ы либо
где-то в д а л е ко м ко с м о ­
се, либо вообщ е в др уго й
всел енной.
Н е ко то ры е
исследователи счита ю т,
что ср а зу посл е р о ж д е н и я
белы е д ы р ы р а спа д а ю тся
в ходе процесса, н а п о м и ­
н а ю щ е го Б ольш ой В зры в
(для него п р и д ум а л и на­
зв а н и е «М алы й В зры в» —
S m all Bang).
В 1970-х годах б р и та н ­
с к и й а с т р о ф и з и к С тивен
Х о к и н г (S tephen H a w king)
в ы с ка з а л
предполож е­
ни е о том , ч то чер ны е
ды ры дол ж ны м едленно
« испаряться», пр е о бр а зуя

ВСЕЛЕННАЯ

с в о ю м а с с у в изл уче ние ,
Н е ко то р ы е из них м о гу т
те ря ть б ол ьш е м а ссы ,
чем получаю т и з в н е - т а ки е о б ъ е кты , в ко н е ч н о м
счете, с п у с тя д о с т а т о ч н о
больш ое время просто
и сч е зн ут. В 2 0 1 4 г. К а р л о
Р овелли,
ф изик-тео р е т и к из Э кс -М а р с е л ь с ко го
у н и в е р с и те та во Ф р а н ц и и
(C arlo Rovelli, A ix -M a rs e ille
U niversite), и е го ко л л е ги
п р е д п о л о ж и л и , ч то черн ы е и белы е д ы р ы м о гу т

б ы ть с в я з а н ы ещ е и та*
к и м с п о с о б о м : к о гд а черны е д ы р ы « ум и ра ю т» —
о н и с та н о в я тся б ел ы м и ,
Более то го : о б р а зо в а в ш иеся т а к и м или и н ы м
с п о с о б о м белы е д ы р ы ,
те о р е ти ч е с ки я в л я ю щ и еся т о ч н ы м и п р о ти в о п о л о ж н о с т я м и черны х,
п о те н ц и а л ь н о с п о с о б н ы
составл ять
зна чи тел ьн ую ч а с ть та и н с т в е н н о й
т е м н о й м атерии, ко то р а я
н и к а к не п р о я в л я е т себя

т На этом снимке, полученном космическим телескопом Hubble, за­
печатлено богатое галактическое скопление Abell 3827 Необычные
голубоватые структуры, окружающие центральные галактики - гравитационно-линзированное изображение значительно более удаленного
объекта, находящегося за скоплением Наблюдения четырех сливаю
щихся галактик, расположенных в центре снимка, свидетельствуют
о том. что темная материя вокруг одной из них не движется вместе с
этой галактикой, что может указывать на наличие взаимодействий не­
известной природы с участием невидимой материи (ее распределение
приблизительно показано синими контурными линиями).

ВСЕЛЕННАЯ

посредством
э л е кт р о ­
м а гн и т н о го
изл учения,
о д н а ко на нее п р и х о д и т­
ся п р и м е р н о тр и ч е тв е р ­
ти всей гр а в и ти р у ю щ е й
м а ссы В селенной.
О дной и з с а м ы х в а ж ­
ны х (и с л о ж н ы х ) задач
со в р е м е н н о й
ф и зи ки
сч и та е тс я о б ъ е д ине ни е
О бщ ей те ор и и о т н о с и ­
те л ь н о сти , о б ъ я с н я ю щ е й
м е х а н и зм д е й с т в и я гр а ­
ви та ц и и , с кв а н т о в о й те­
орией, о п и с ы в а ю щ е й п о ­
ве д ени е э л е м е н та р н ы х
ч а с ти ц . В п о с л е д н е й п р о ­
странство и врем я кв а н ­
ту ю тс я , то е с т ь с о с т о я т
из ква н то в — неделим ы х
« яче ек» н е н ул е в о й п р о ­
тяж енности. К а к уста­
н о в и л а гр у п п а Р овелли,
в т а к о м п р о с т р а н с тв е
испаряю щ иеся
черны е
д ы р ы и с ч е з н у т ь не м о ­
гут, п о с к о л ь к у и н а ч е д о л ­
ж е н б ы л бы н е и з б е ж н о
н а с т у п а т ь м о м е н т, ко гд а
их р а зм е р ы с т а н о в и л и с ь
бы м е н ь ш е о д н о й та ко й
«ячейки». В м есто это го
на о п р е д е л е н н о й ста д и и
« испарения» о н и д о л ж ­
ны п р е в р а щ а ть с я в бе­
л ы е д ы р ы - по кр а й н е й
мере, т а к п о к а з ы в а ю т
в ы ч и с л е н и я уче ны х, в ы ­
п о л н е н н ы е в 20 14 г. Со­
гл а с н о их о ц е н ка м , чтоб ы
« д о ж и ть » д о т а к о го п р е ­
вр а щ ен ия, че р н о й ды ре,
по м а ссе р а в н о й Солнцу,
потреб уется
о гр о м н о е
ко л и ч е с т в о в р е м е н и - в
кв а д р и л л и о н (1 0 15) раз
б ол ьш е те ку щ е го в о з р а с ­
та В селенной.
В на ш и д н и чер ны е
д ы р ы о б р а зую тс я при
гр а в и т а ц и о н н о м
ко л ­
лапсе остатков сверх­
м а с с и в н ы х з в е з д посл е
то го , к а к о н и исче р па л и
все с в о е те р м о я д е р н о е
«горю чее» (т а ки е пр о ­
ц ессы с о п р о в о ж д а ю т с я
гр а н д и о з н ы м и
взры ва­
ми, н а б л ю д а е м ы м и к а к
в с п ы ш ки
св е р х н о в ы х ).
О д н а ко ранее С тивен Х о­
к и н г п р е д с ка з а л в о з м о ж ­
н о сть
с ущ е ств о в а н и я
22

Горизонт событий
невозм ож но вы рваться наружу)

Сингулярность

Горизонт событий
невозм ож но прони

БЕЛАЯ ДЫРА

д р у го го кл а с с а эти х о бъ ­
е к т о в — т а к н а зы в а е м ы х
« п е р ви ч н ы х ч е р н ы х ды р»,
в о з н и к ш и х в те че ние се ­
ку н д ы п о сл е Б о л ь ш о го
В зр ы ва из-за с л уча й н ы х
ко л е б а н и й п л о т н о с т и в
го ря че й , б ы с тр о р а с ш и ­
ряю щ ейся новорож д ен­
ной В селенной. И м для
п о л н о го
испарения
и
пр е в р а щ е н и я в бел ую
д ы р у н у ж н о зн а ч и те л ь н о
м е н ь ш е вр е м е ни . И в о т
и м е н н о они, к а к п р е д п о ­
л а га е т Р овелл и и с о а в то р
и с с л е д о в а н и я Ф р а н ч е с ка

В и д отто из У ни ве р сите та
С траны Б а с ко в в И с п а ­
ни и (F rancesca V id o tto ,
U niversidad del Pais Vasco,
B ilbao), м о гу т с о с т а в л я т ь
за м е т н у ю ч а с ть з а га д о ч ­
ной те м н о й м атерии.
Д е л о в том , что белы е
ды р ы , к а к и черны е, по
сути, п р е д с та в л я ю т соб ой
ко н ц е н тр а ц и и
бол ьш ой
м а ссы в ср а в н и те л ь н о м а ­
л о м объ ем е. Д а ж е им ея
м и к р о с ко п и ч е с ки е р а зм е ­
ры, о н и все р а вн о м о гут
б ы ть д о в о л ь н о м а с с и в ­
ны м и: о б ъ е кт р а зм е р о м

с п е с ч и н ку д о л ж е н б ы ть
тяж е л е е наш ей Л ун ы . Их
изл учение при этом будет
ср а в н и те л ь н о
сл аб ы м .
Л о ка л ь н а я
пл о тн о сть
те м н о й м атерии в о кр е с т ­
но стях Солнца, р а ссч и ­
та нна я
по
с ко р о с т я м
д в и ж е н и я б л и зл е ж а щ и х
з в е з д со ста в л я е т о ко л о
о д н о го процента со л не ч­
ной м а ссы на куб и ч е ­
с ки й п а р се к (или п о р я д ка
0,03% со л не чно й м ассы
на ку б и ч е ски й свето во й
год). Ч тобы о б е сп ечить
т а ку ю п л о тн о сть то л ь ко

В некоторых научно-фантастиче­
ских рассказах «связка» из чер­
ной и белой дыры играет роль
«кротовой норы» позволяющей
почти мгновенно преодолевать
любы е расстояния во Вселен­
ной (и даж е путешествовать во
времени). Однако такой подход к
этим объектам выглядит слиш­
ком оптимистичным
Откуда вообще взялось понятие
«черной дыры»? Когда Ньютон
обнаружил, что гравитация уни­
версальна,. и сформулировал за­
кон всемирного тяготения (любое
материальное тело притягивает
другое тело с силой, пропорцио­
нальной произведению их масс и
обратно пропорциональной ква
драгу расстояния между ними),
он уже понимал, что эта форму­
ла несовершенна, поскольку не
объясняет механизма действия
гравитации. Эйнштейн показал,
что ньюто>ювсхая механика оши­
бочна на самом базовое уровне,
поскольку о н а «работает» со ско­
ростью больше световой (получа­
ется. что если каким-то образом
удалить Солнце из нашей планет­
ной системы - все планеты сразу
начнут разлетаться в м еж звезд­
ное пространство, еще д о того,
как их достигнут последние сол­
нечные лучи, т.е сила тяжести
должна распространяться бы­
стрее света). В теории Эйнштейна
этот недостатокЧюправлен благо­
даря введению понятия кривиз­
ны пространства-времени
Однако полученное уравнение
поля, описывающее эту кривиз­
ну. оказалось нелинейньмж— это
значит, что его нельзя было од­

нозначно решить. Вариант такого
решения предложил немецкий
физик Карл Шварцшильд (вскоре
после этого умерший). Его реше­
ние описывает воображаемый
случай, когда огромная масса,
сравнимая с массой Солнца,
сжата в одну бесконечно малую
точку, а нас интересует простран­
ство-время всюду, крфие этой
точки Такой упрошенный подход
уже неоднократно использовал­
ся в астрономии - например, для
вычислений орбит небесных тел
И вот оказалось, что если его при­
менить к уравнению Эйнштейна,
«на выходе» получается объект,
«втягивающий» в %ебя любую
массу из своих окрестностей,
причем, попадая в условную сфе­
ру вокруг него (позже ее назвали
горизонтом событий), ни материя,
ни энергия уже не могут вырвать­
ся наружу. Такие объекты получи­
ли название черных дыр. Первое
время астрономы 'считали их
чисто теоретической конструкци­
ей. но с середины XX века стало
появляться все больше доказа­
тельств. что они реально суще­
ствуют в нашей Вселенной
Белая дыра, наоборот, может
только «выплевывать» мате­
рию и энергию, ничего не про­
пуская внутрь своего горизонта
событий, к которому снаружи
невозмож/ю даж е приблизить­
ся Опять же. ее теоретическое
описание выглядит вполне р а ­
ботоспособным - но наблюдать
нечто подобное астрономам пока
не удавалось (хотя теоретически
обнаружить белую ды ру должно
быть проще, чем черную).

ф

за сче т бел ы х ды р, д о с та т о ч н о о д н о го п о д о б н о го
о б ъ е кта м а ссо й в м илл и о н н у ю д о л ю гр а м м а
на 10 ты с . ку б и ч е с ки х
ки л о м е тр о в . П о р а зм е р у
т а ка я «кроха» о ка ж е т с я
м е н ь ш е п р о то н а - это
на п о р я д ки м е н ь ш е д л и ны во л н ы д а ж е с а м о го
в ы с о ко э н е р ге ти ч е с ко го
га м м а -и зл уч е н и я , по это м у д л я с о в р е м е н н ы х приб о р о в о н и о с та ю тс я не ви димы м и.
Ч то б уд е т, е сл и т а к а я
белая д ы р а сл уча й но

сто л кн е тся с частицей
о б ы ч н о г о в е щ е с т в а (с
те м ж е п р о т о н о м )? О на
пр о сто « о тско чи т» от
н е го , с л е г к а и з м е н и в
е го с к о р о с т ь и т р а е к тори ю . О д на ко та ки е
собы ти я крайне малов е р о я т н ы . З а р е ги с т р и р о ва ть этот ти п тем ной
м атерии м о ж н о то л ь ко
п р и ее в з а и м о д е й с т в и и
с о с в е р х п л о т н ы м и объе кта м и - наприм ер, с
нейтронны м и
звездам и - л и бо ж е с «норм альны м и»
черны м и

ды рам и . Но та ки е эксперим енты
соврем енна я н а у ка по п о н я т н ы м
п р и ч и н а м п о с т а в и т ь не
м ож ет.
С кол ь э кз о ти ч е с ко й ни
ка за л а сь бы идея невидимых
м и кр о с ко п и ч е с ки х
белы х ды р, стр а нствую щ их по Вселенной с м ом ента ее рож дения, группа
Ровелли далее приш ла к
еще более уд иви тел ьны м
вы водам . О казалось, что
не ко тор ы е белы е д ы р ы
м о гл и
сущ ествовать...
еще д о Б ольш ого В зры ва!

Теперь учены е сосредоточили св о и теоретичес ки е исследования на
вопросе, ка ки м образом
эти за га д очны е объ екты
(в о зм о ж н о , «доставш иеся
по наследству» о т некоей
преды дущ ей вселенной)
повлияли на э в о л ю ц и ю
наш его мира. Не исклю чено, что эти исследования
п о м о гут объ ясни ть многие за га д ки «асим м етричности» нашей В селеннойнапример, почему время в
ней течет то л ь ко в одном
на пр а вл е н и и .
23

ВСЕЛЕННАЯ

Обозревая просторы

Галактики

В лад и м и р
Р е ш е тн и к
к а н д и д а т ф и з .-м а т . н а у к , д о ц е н т
ка ф е д р ы а с т р о н о м и и и ф и з и к и
ко см о с а К и е в с ко го н а ц и о н а л ь­
н о го ун и в е р с и те та и м е н и Тара­
са Ш е в ч е н к о

Владимир Николаевич Решетник
Родился в Киеве в 1981 г. В 2001 г. окончил физический факультет
Киевского национального университета им. Тараса Шевченко, там
же в 2006 г. защитил диссертацию кандидата физико-математических
наук. После окончания аспирантуры остался работать на кафедре
астрономии и физики космоса КНУ (с 2013 г. — доцент кафедры).
Является членом жюри всеукраинских и международных олимпиад по
астрономии и астрофизике, участник предметной комиссии и жюри
Малой академии наук,
Член Международного астрономиче­
ского союза. Активно сотрудничает с Главной астрономической
обсерваторией НАН Украины, Институтом космических исследова­
ний ГКАУ и НАНУ, Международным центром астрономических и ме­
дико-экологических исследований на пике Терскол (Кавказ).
Автор более сотни научных публикаций. Область научных интере­
сов связана с астрофотометрией, исследованием оптических транзиентов, физикой малых тел Солнечной системы и моделированием
процессов в ядрах комет.

24

ВСЕЛЕННАЯ

ESA/Gaia/DPAC

И зображ ение небесной сферы, составленное п о д а н н ы м нового обзора Gaia.
Главная плоскость М лечного Пути располож ена горизонтально. Вблизи нее
хорош о заметны темные пы левы е облака, поглощ аю щ ие значительную
часть видим ого света. Верхний и н и ж н и й края соответствуют северном у и
ю ж н о м у галактическим п о л ю са м (где ви ди м ая плотность зв е зд м и н и м а л ь ­
на). Д в а отдельных туманных сгустка справа в н и зу - Больш ое и М алое
М агеллановы Облака, ближ айш ие к на м сравнительно крупны е галактики.
При больш ем увеличении становятся в и д н ы и другие туманные объекты - в
о сн овн о м это ш аровы е зве здны е скопления, с трудом разреш аемы е на от­
дельны е звезды , а также галактики Туманность А ндром еды (М 31) и Туман­
ность Треугольника (МЗЗ).
П ри построении изображ ения в о сн овн о м использована инф ормация о п о ­
ложении. блеске и цвете свы ш е 1,7 м лрд звезд, полученная астрометриче­
с ки м телескопом Gaia с и ю н я 2014 г. по м ай 2016 г.

П р о ш л о е и настоящ ее

Н аш и пред ставл ения о м и роздании м енялись в зависим ости
о т т о го , н а с к о л ь к о д е т а л ь н о б ы л о
и зучено н о чн ое небо. В древн о с т и , к о гд а н а б л ю д е н и я з в е з д
велись то л ько невооруж енны м
гл а з о м , о н и к а з а л и с ь н е п о д в и ж ны м и и равноудаленны м и, ка к
б уд то п р и к р е п л е н н ы м и к о гр о м н о й п р о з р а ч н о й сф ере. Ее т а к и
н а з в а л и - «сф ера н е п о д в и ж н ы х

зв е з д » . Тем не м е не е , о т д е л ь н ы е
у ч е н ы е п р е д п р и н и м а л и р о б ки е
п о п ы т к и х о тя бы п е р е с ч и т а т ь это
з в е з д н о е в е л и ко л е п и е . О д н и м и з
н и х б ы л д р е в н е гр е ч е с к и й а с т р о ­
н о м Гиппарх Н и ке й с ки й . Его главная за сл уга за кл ю ч а е тс я в том , что
о н не п р о с то вел п о д с че ты ко л и ч е с тв а зв е зд , но и с м а кс и м а л ь н о
д о с т у п н о й в е го в р е м я т о ч н о с т ь ю
« за ф и кси р о ва л » их п о л о ж е н и е на
небе в и с п о л ь зо в а в ш е й с я тогд а
э к л и п т и ч е с к о й с и с те м е ко о р д и нат. В д о б а в о к о н п р е д л о ж и л все
в и д и м ы е з в е з д ы п о д е л и ть на

ш е сть гр уп п в с о о т в е т с т в и и с их
б л е с ко м : с а м ы м я р ки м уч е н ы й
п р и с в о и л п е р в у ю величину, а са ­
м ы м с л а б ы м (на пр е д е л е в и д и м о ­
сти гл а з о м ) - ш естую .
Научны й по д в и г Гиппарха по
д остоинству оценили его по то м ки
1800 лет спустя. В начале XVIII века
знам ениты й английский астроном
Э дм унд Галлей (Edmund Halley) обра­
тил вним ание на то, что полож ения
на небе трех ярких зве зд - Сириуса,
А рктура и Альдебарана — зам етно
отличаю тся от тех, которы е в свое
врем я изм ерил его д р е вн е гр е че 25

ВСЕЛЕННАЯ

-

-U
ский коллега, при том, что осталь­
ные объекты в пределах точности
измерений остались примерно
«на своих местах». Галлей вы ска­
зал догадку, что «сдвинувшиеся»
звезды - не просто яркие, но и
достаточно близкие к Солнцу, бла­
годаря чему их движ ение мы ви­
дим более вы разительно. Но если
предположить, что относительные
скорости этих зв езд сравнимы со
скоростям и планет относительно
Земли (а в среднем примерно так
оно и оказалось) - это значит, что
расстояния до них в сотни тысяч и
д а ж е миллионы раз больше!
Впервые измерить м е ж зв е зд ­
ные расстояния см ог уж е в XIX
веке нем ецкий ученый Фридрих
Бессель (Friedrich W ilhelm Bessel),
который исследовал слабую двой­
ную звезду в созвездии Лебедя,
д а ж е не имевш ую традиционного
греческого обозначения (до сих
пор чащ е всего используется ее
порядковы й номер - 61 Лебедя).
Она та кж е из года в год довольно
быстро см ещ алась на фоне ещ е
более слабых звезд, двигаясь не
по прямой, а по извилистой линии
с периодом отклонений, равным
одному зем ном у году. Астрономы
поняли, что эти отклонения связа­
ны с обращ ением наш ей планеты
вокруг Солнца и отображ аю т го­
дичны й параллакс звезды - ве­
личину, позволяю щ ую с помощ ью
простых тригоном етрических фор­
мул вычислить расстояние до нее.
По оц енкам Бесселя, оно о ка за ­
лось чуть больше десяти световых
лет, что не так уж сильно отличает­
ся от современного значения (11,4
светового года). Это открытие,
благодаря котором у человечество
начало осознавать истинные м ас­
штабы Вселенной, та к ж е стало
возм ож ны м благодаря соверш ен­
ствованию техники астроном иче­
ских измерений.
К ак уже было сказано, без помо­
щи оптических инструментов мы
можем увидеть звезды примерно
до 6-й величины. Любуясь вдалеке
от городской засветки звездным
небом, можно подумать, что таких
светил, по крайней мере, не мень­
ше, чем песчинок на пляже, но на
самом деле последних значитель­
но больше (число звезд, видимых
невооруженным глазом на всей не­
бесной сфере - порядка 8 тыс.). С
появлением телескопа стало ясно.
26

Ш

- .

I

что существуют и более слабые
объекты, очевидно, гораздо более
многочисленные. Им присвоили
значения блеска свыше 6. М ощ ней­
шие современные инструменты по­
зволяют увидеть звезды примерно
до 30-й величины.
Однако
профессиональных
астрономов давно уже интересует
не количество звезд, а их точное
положение на небе и его изменение
со временем. Абсолютное боль­
шинство их «проживает» в огром­
ных
гравитационно-связанных
системах, получивших название
галактик. Мы ж ивем в одной из
таких систем, известной под назва­
нием Млечный Путь (или Галакти­
ка с большой буквы). По оценкам
астрономов, в ней содержится
около 200 млрд звезд. Свыше 70%
от этого числа — сравнительно
тусклые и маленькие красны е кар­
лики, значительно более слабые,
чем наше Солнце: даж е в большие
телескопы мы мож ем наблюдать
подобные звезды только в непо­
средственной близости, в радиусе
нескольких сотен световых лет.
Изредка встречаются и огромные
яркие светила. Такие объекты хо­
рошо видны с больших расстояний.
М еж ду прочим, большинство зв езд
видимых невооруженным глазом,
значительно мощнее Солнца, в то
время как из 70 ближайших звезд,
расположенных от нас не более чем
в 17 световых годах, без телескопа
или бинокля мы можем увидеть
только 9. Все это свидетельствует
о том, что наши представления о
Вселенной очень сильно зависят от
результатов наших наблюдений.
Выше уже было описано, какую
пользу могут принести науке си­
стематическое изучение звездно­
го неба и составление каталогов
небесных объектов. Звездный ка­
талог - ф актически таблица со
сведенны ми данными о звездах.
В каталогах м ож ет указываться са­
мая разнообразная информация:
например, кроме координат, обыч­
но приводится блеск, реже - спектр.
Некоторые
специализированные
каталоги могут хранить сведения
о физических свойствах звезд (их
температуре, массе, размерах и
многом другом). Упомянутый выше
Гиппарх был одним из первых, кто
составил звездный каталог на ос­
новании как собственных наблюде­
ний, так и наблюдений своих пред­

Внешний вид космиче­
ского телескопа Gaia

шественников. Позже этим знаниям
нашлось и более «приземленное»
применение: сейчас они использу­
ются для создания фундаменталь­
ной системы координат и службы
времени - координаты на местно­
сти, время на часах и дата в кален­
даре определяются по измерениям
положений звезд на небе.
Со временем звездные катало­
ги становились все объемнее, их
составление требовало огромной
кропотливой работы и новых специ­
альных астрономических инстру­
ментов. Изобретение телескопа со­
вершило революцию в астрономии,
позволив изучать более слабые
звезды и определять их положение
с намного большей точностью.
Однако уже в начале XX века уче­
ные столкнулись с, казалось бы, не­
устранимым препятствием. Дело в
том, что мы смотрим на небесные
тела сквозь толщу земной атмосфе­
ры, которая никогда не бывает аб­
солютно стабильной: на разных вы­
сотах в ней постоянно дуют ветра
и возникаю т прочие возмущения,
влияющие на ход световых лучей
и «размазывающие» изображения
звезд в колеблющиеся пятнышки
размером не менее одной десятой
угловой секунды (как правило - за­
метно крупнее). Путем усреднения
результатов большого количества
наблюдений можно получить точ­
ность астрометрии порядка 0,010,02 угловой секунды, но для назем ­
ных инструментов это предел.

ВСЕЛЕННАЯ

■%
■ 4

Проблема была решена с насту­
плением космической эры, когда
астрономы получили возможность
разместить телескопы за преде­
лами атмосферы. 8 августа 1989 г.
запущенная с космодрома Куру во
Французской Гвиане ракета-носи­
тель Ariane 4 вывела на вытянутую
околоземную орбиту с апогеем
35,8 тыс. км созданный специали­

стами Европейского космическо­
го агентства спутник HIPPARCOS
(High Precision PARallax Collecting
Satellite). Результатом четырех лет
его работы стало создание катало­
га из 118 тыс. звезд с невероятной
на тот момент точностью - погреш­
ность в определении координат
составила порядка 0,001 угловой
секунды, что в десятки раз лучше
любых предыдущих наземных из­
мерений. С таким разрешением мы
смогли бы разглядеть монетку на
расстоянии тысячи километров.
Успех миссии HIPPARCOS сподвиг европейских ученых на созда­
ние нового уникального проекта,
получившего название Gaia. Его
главной задачей является опреде­
ление координат объектов до 20-й
звездной величины с точностью на
порядок более высокой, чем в ката­
логе HIPPARCOS. Д ля звезд до 10-й
величины погрешность измерения
координат должна составить 1 0 5
угловой секунды, что соответствует
видимому размеру монеты на Луне
при наблюдении с Земли. С такой
ж е точностью будут определены
и параллаксы. После завершения
миссии Gaia мы узнаем расстояние
до всех ярких звезд нашей Галак­
тики. Для слабых звезд указанные
параметры измерить сложнее, по-

Г

.

»-

этому «сфера деятельности» теле­
скопа в основном ограничивается
тысячей световых лет от Солнца.
Все объекты в Галактике постоян­
но движутся: например, наше свети­
ло обращается вокруг центра Млеч­
ного Пути с линейной скоростью
более 2 0 0 к м /с . К а к результат,
звезды не находятся все время
в одном полож ении на небе они см ещ аю тся, или, ка к говорят
астрономы , и м ею т собственны е
дв и ж ени я. Поэтом у результатом
м иссии Gaia, кро м е координат и
параллаксов, будет и катал о г соб­
ственны х дв и ж ени й звезд. Точно
изм еряя их полож ения в разны е
моменты времени и зная рассто­
яния до них, мы с м о ж е м вы чис­
лить проекцию их скоростей на
небесную сферу. Чтобы опред е­
лить направление д в и ж ени я зв е з­
ды в трехм ерном пространстве,
не хватает только одного п арам е­
тра - скорости ее приближения
или удаления (т а к назы ваем ой
лучевой или радиальной с ко ­
рости). Д л я этого на борту Gaia
установлен специальны й с п е к­
тром етр, которы й по см ещ ени ю
спектральны х линий вследствие
эф ф екта Д оп л ера позволяет вы­
числить этот парам етр. Правда,
надеж ны е изм ерения этот прибор

£ e sa

"Э С ов р ем ен н ы е п р е д став л е н и я о М л е ч н о м Пути
Находясь внутри галактики
М лечный Путь, мы не можем
увидеть ее со стороны. Здесь
представлен
возм ож ны й
вид нашей звездной систе­
мы в представлении худож ­
ника. Слева галактический
д и ск изображен «плашмя»,
что дает возможность рас­
смотреть его спиральную
структуру и центральную пе­
ремы чку (бар), состоящую в
основном и з старых красных
звезд Такая перемычка им е­
ется примерно у двух третей
всех известных галактик. По­
ложение Солнца указано при­
близительно.
Справа - вид М лечного
Пути с ребра (нечто подоб­
ное м ож но наблюдать на небе вблизи
30° ю.ш.. когда галактический центр
поднимается к зениту) О сновная м а с­
са объектов Галактики заклю чена в
главном д и ске толщиной прим ерно 700
световых лет, «вл о ж е нн о м » в более
масштабную, но менее густонаселен-

Б ол дж
Ш аровы е
звездны е
скопления

/\

/

Д иск

Солнце
ную структуру - ее толщина может дости­
гать 3 тыс. световых лет.
Диаметр Галактики оценивается в ТОО тыс.
световых лет Примерно такой ж е размер
имеет галактическое гало - область сфери­
ческой формы, заполненная разреженны м
газом и слабы ми красны ми карликами, про-

Г а л а к т и ч е с ко е '
голо
Солнце
стрднственная концентрация которых убы ­
вает от центра к периферии В гало также с о ­
держится большинство шаровых звездных
скоплений Считается, что Млечный Путь,
как и все прочие крупные галактики, окру­
жает еще одно, вдвое большее гало, состоя­
щее из невидимой темной материи

Этапы миссии
Идея миссии Gaia появилась,
ка к уж е было сказано, после за­
вершения проекта HIPPARCOS в
19 93 г. Спустя семь лет она вошла
в список програм м Европейского
косм ического агентства, а в 2 0 0 6 г.
были назначены основны е испол28

ESA/Gaia/DPAC

м о ж ет вы полнить только для от­
носительно ярких звезд, для сла­
бых лучевые скорости определить
не удастся. Тем не менее, ожида­
емое количество исследованных
объектов должно превысить сотню
миллионов - на два порядка боль­
ше, чем астрономы уже изучили. В
качестве основной задачи миссии
Gaia было заявлено определение
точного положения и расстояния до
более чем миллиарда зв е зд что со­
ставляет около полупроцента всех
звездообразных объектов Млечно­
го Пути. В это число попадает боль­
шинство ярких и массивных светил
нашей звездной системы и ближай­
ших галактик (Большого и Малого
Магеллановых Облаков), а такж е
шаровые скопления в галактиче­
ском гало. Почти неохваченными
остаются маленькие тусклые звез­
ды типа красных карликов и объек­
ты, находящиеся за большими тем­
ными пылевыми облаками, свет от
которых не может быть зарегистри­
рован наблюдателями, находящи­
мися в окрестностях Солнца.
Вдобавок новый телескоп дол­
жен измерить точные положения
множества астероидов и кометных
ядер, что позволит уточнить их ор­
биты и спрогнозировать вероят­
ность их столкновения с Землей.
Ожидается открытие тысяч малых
тел Солнечной системы. Особенно
интересуют астрономов предста­
вители группы Атиры. Траектории
астероидов этой группы пролегают
внутри земной орбиты, соответ­
ственно они всегда находятся бли­
ж е к Солнцу, чем наша планета.
Такая конфигурация значительно
усложняет их поиски и изучение с
помощьюназемных инструментов,
поскольку большую часть времени
они проводят на небе рядом с Солн­
цем и теряются в его лучах. Вместе
с тем объекты этой группы являют­
ся потенциально опасными, поэто­
му детальные исследования эво­
люции их орбит в данном контексте
очень важны.

Д анны е телескопа Gaia позволили получить детальную инф ормацию о различ­
ных характеристиках «звездного населения» М лечного Пути и соседних галактик
Вверху - общ ая яркость и цвет з в е з д в центре - их плотность на единицу площ а­
д и небесной сферы, внизу - распределение м еж звездной пыли, вы численное по
степени поглощ ения света удаленны х объектов.

ВСЕЛЕННАЯ

С*'

Т J
^
*
нители. Ч а сто б о л ь ш и м на уч н ы м
п р о е кт а м тр е б ую тся м н о ги е годы
д л и т е л ь н о го и у п о р н о го тр уда для
их о сущ е ств л е н и я . К с ч а с ть ю , это т
п р о е к т бы л п о д д е р ж а н и пр о ф и­
н а н с и р о в а н (е го общ ая с т о и м о с т ь
о ц е н и в а е тс я в 740 м л н евро, в к л ю ­
чая р а зр а б отку, за п у с к, о б с л у ж и ­
ва ни е и о б р а б о тку п о л у че н н ы х
р е зул ьта то в), в е го р е а л и за ц и и
у ч а с т в у ю т с о т н и а с т р о н о м о в по
вс е м у миру, д е с я т к и о б с е р в а то р и й
и н а уч н ы х о р га н и за ц и й .
Р акета-носител ь «Союз-СТ» с
р а зго н н ы м б л о ко м «Ф регат» и ко с ­
м и ч е с ки м а ппа р а то м Gaia ста р то ­
вала с ко см о д р о м а Куру 19 де ка б р я
2013 г. С пустя три недели а ппарат
за нял ра бо чую п о з и ц и ю в т о ч ке Л а ­
гр а н ж а L,, ле ж а щ е й в 1,5 м л н к м от
Зем ли в направл ении, п р о ти в о п о ­
л о ж н о м Солнцу.
М асса а ппарата - о ко л о д вух
тонн, в кл ю ч а я 710 к г по л е зн о й на­
гр у зки и п р и м е р н о 4 0 0 к г то пл и ва
для б ор то вы х д вигател ей. Д л я в ы ­
по л н ени я св о и х на учны х задач Gaia

о снащ ен д в у м я сп е ц и а л ь н о с к о н ­
стр у и р о в а н н ы м и м н о го з е р к а л ь н ы ­
м и те л е с ко п а м и с р а зм е р а м и пер­
ви чн ы х зе р ка л 1,45x0,5 м. Главны е
зе ркал а р а спо л о ж е н ы под угло м
106,5е и ф о куси р ую т изо б ра ж е ни е
на о бщ ем ч у в ств и те л ь н о м эл е м е н ­
те, что п о зв о л я е т и зм е р я ть угл о вое
р а сстоя ни е м е ж д у зв е зд а м и на
небе с в ы с о ко й то ч н о с ть ю . Кам ера
со сто и т и з 106 П З С -м атриц р а зм е ­
ром 4 5 00 x1 9 6 6 пи ксе л е й , о б щ ий ее
р а зм е р - 1x0,5 м (су м м а р н о о ко л о
940 м е га пи ксе л е й ), что делает ее
с а м о й б ол ьш ой ка м е р о й , ко гд а -л и ­
бо за п ущ е н н о й в ко с м о с . За пя ть
лет работы ка ж д о е исследуем ое
небесное тело д о л ж н о б ы т ь с ф о ­
т о гр а ф и р о в а н о в с р е д н е м 70 р а з.
Т елескопы одноврем енно осу­
щ е с т в л я ю т с к а н и р о в а н и е неба и
р е ги с т р и р у ю т в с е о б ъ е к т ы , к о т о ­
р ы е п о п а д а ю т в их п о л е з р е н и я ка к принад леж ащ ие Солнечной
с и с т е м е и М л е ч н о м у П ути, т а к
и в н е га л а к т и ч е с к и е . В с и л у п о ­
с л е д н е го о б сто яте л ьства учены е

на д е ю тся со с та в и ть са м ы й о б ъ е м ­
н ы й ка та л о г кв а за р о в — а кти в н ы х
яд ер д а л е ки х га л а кт и к. Н екоторы е
кв а за р ы се й ча с и с п о л ь зу ю тся для
п о стр о е н и я ф унда м е нта л ьно й с и ­
сте м ы ко о р д и н а т. Т а ки м образом ,
на б л ю д е ни я н о в о го инстр ум ента
п о м о гу т ул учш и ть то ч н о с ть о пр е ­
дел ения ко о р д и н а т на Земле.
Кром е точны х изм ерений п о ­
л о ж е н и я (уч е н ы е н а д е ю тся , что
т о ч н о с т и Gaia б уд е т д о с т а т о ч н о ,
ч то б ы и з м е р и т ь н е б о л ь ш и е ко л е ­
б а те л ь н ы е д в и ж е н и я н е ко т о р ы х
зв е з д , в ы з в а н н ы е гр а в и т а ц и о н ­
н ы м в л и я н и е м их п л а н е т о п о д о б ­
н ы х с п у т н и к о в ), к а м е р а те л е с ко п а
с п о с о б н а р е ги с т р и р о в а т ь и з м е н е ­
ния б л е с ка н а б л ю д а е м ы х о б ъ е к ­
то в . Х о ть это и не я в л я е тс я гл а в ­
н о й з а д а ч е й п р о е кта , но в р а м ка х
м и с с и и п л а н и р у е тся о б н а р у ж и ть
и исследовать сотни ты сяч пере­
м е н н ы х зв е з д , т ы с я ч и в с п ы ш е к
новы х и сверхновы х. Д анны е
обо всех вы явл енны х нестацио­
н а р н ы х о б ъ е кта х п у б л и ку ю т с я на

£ e sa

-» GAIA: П Е Р В Ы Й О БЗО Р А С ТЕ РО И Д О В

Земля

Ю питер

Земля

Ю питер

о

2
■2

га

С олнце

5

Д а н н ы е о более че м 74 тыс. астероидов, п о л уче нн ы е е вропе й­
с к и м аппаратом Gaia На д и а гр а м м а х белы м цветом нанесены
орбиты З ем ли и Юпитера, в центре находится Солнце Слева
р а зл и чн ы е цвета отображают сред ние р а д и усы орбит отдель­
ны х тел: с и н и м и фиолетовым п о ка за н ы о ко л о зе м н ы е астеро­

иды. зелены м и желтым - объекты Г л авного пояса, кр а с н ы м
и о р а н ж е вы м
ю пит ерианские «троянцы» С права - отража­
тельная способност ь (ал ьбед о) астероидов, п о м ере уве л и ч е ­
н и я п о ка за н н а я цветами от красного д о желтого (сам ы е свет­
лы е тела имеют ус л о в н ы й зелены й и синий цвег).

29

ВСЕЛЕННАЯ

ESA/Gaia/DPAC

Карта параллаксов, измеренных в ходе м ис­
сии Gaia с июля 2014 г по май 2016 г. Сдви­
ги звезд на небесной сфере, отображающие
годичное обращение Земли вокруг Солнца,
для наглядности преувеличены в ТОО тыс.
раз. Хорошо заметно, что вблизи эклиптики

(пересекающей изображение по диагонали
из левой нижней части в правую верхнюю)
звезды смещаются вдоль отрезков парал­
лельных прямых, а чем ближе они к эклипти­
ческим полюсам - тем больше их траектории
похожи на окружности. Главная галактиче­

ская плоскость расположена горизонтально
Большой неправильный овал правее центра ближайшая к Солнечной системе яркая звезда
Толиман fa Центавра), голубоватый эллипс
недалеко от правого края - Сириус, находя­
щийся от нас примерно вдвое дальше.

*-> '

/. - о

Ч

,v

•

Г *' V
л 4
.
. . S' . .. >- , *
" ф 'ч
.
... '

~

-

V ' •'*

к А 34

О

Ч
.

-

А

■••-*■ ;

• *■ ■

, „

А '$ Ч < Н ' : А >
■ ' *■ n ° t
> ;
е - 6°^
? •
“V

" L

T9 „
л>
'
Г )
W >
(р « •
п ЬЧ Ч . . ^ г .Г 7

г

О
'

- • ;> $ ,
c j •*

>

- 'Ш ф »
■

U '•••...

К 28-летию телескопа Hubble •

В это, в о з м о ж н о , т р у д ­
но п о в е р и ть , но л е ге н ­
дарны й
ко см и чески й
т е л е с ко п H u b b le с л у ж и т
а с т р о н о м а м у ж е 28 л е т на о к о л о з е м н у ю о р б и ту
о н б ы л в ы в е д е н 24 а п р е ­
ля 19 90 г. К о н е ч н о , в е го
д о л го й и сто р и и н а ш л о с ь
м есто ка к вы д аю щ и м ся
усп е ха м , т а к и н е п р и я т ­
н о с т я м . С т р о и те л ь с тв о
те л е с ко п а с о п р о в о ж д а ­
л о с ь р я д о м пр о б л е м ,
приведш их к серьезном у
п е р е р а схо д у с р е д с т в и
сры ву запл анированны х
сро ко в. У ж е после запу­
с к а о б н а р у ж и л с я д е ф е кт
е го гл а в н о го зе р ка л а ,
ч у т ь не п о с т а в и в ш и й
к р е с т на в с е м пр о е кте .
Н о т е п е р ь э то в с е - в
д а л е к о м п р о ш л о м . Б ез
м а л е й ш е го п р е у в е л и ч е ­
н и я , на д а н н ы й м о м е н т
H u b b le я в л я е т с я о д н и м
из сам ы х значим ы х на­
учны х
инструм ентов
за в с ю и с т о р и ю ч е л о ­
вечества. К а к лю бят
повто р ять астроном ы ,
ко с м и ч е с ки й те л е ско п
п о з в о л и л н а м з а гл я н у т ь
в те у г о л к и В с е л е н н о й ,
о сущ ествовании ко то ­
36

ры х мы раньш е д аж е и
не п о д о з р е в а л и .
В ч е с т ь го д о в щ и н ы з а ­
п у с к а H u b b le с о т р у д н и к и
е го гр у п п ы с о п р о в о ж д е ­
ния опуб ли ковали новое
кр а со чн о е изоб раж ение
т у м а н н о с т и М 8 « Л а гу ­
на» - р е ги о н а а к т и в н о ­
го з в е з д о о б р а з о в а н и я ,
н а х о д я щ е го с я о т н а с на
р а с с т о я н и и 4 ты с . с в е т о ­
вы х лет в направл ении
созвездия
С тр е л ь ц а .
Ф орм ально тум анность
б ы л а о т к р ы т а в 1 6 5 4 г.
и тал ьянским
астроно­
м о м Д ж о в а н н и Б атти­
с т о й Г о д и е р н о й (G io va n n i
B a ttis ta H o d ie rn a ), о д н а ­
ко им ею тся сведения,
ч т о о ней з н а л и у ж е
сре д не ве ко вы е
араб­
с к и е у ч е н ы е : п р и б л а го ­
приятны х условиях на­
б л ю д ени й этот об ъ е кт
н е с л о ж н о з а м е т и т ь на
н о ч н о м небе д а ж е н е в о ­
о р у ж е н н ы м гл а з о м .
Т у м а н н о с т ь « Л а гу н а »
им еет весьм а внуш и­
тельны е разм еры , п р о ­
с т и р а я с ь на 55 с в е т о ­
в ы х л е т в д л и н у и на 20
с в е т о в ы х л е т в ш и р и н у.
Ее п л о щ а д ь на з е м н о м

•

Телескоп VST Европейской Ю ж­
ной обсерватории (VLT. 'Survey
: Telescope), установленный •на
• чил ийском плато Д арзнал, еде
пал этот впечатляющий сним ок
туманности *ПагуЬа» в'середи. ■ уе 2 0 )3 г. Здесь в огромном
облаке теза и пы ли идет ак, тивное. ’ф орм ирование новьит
п о к о р е н ^ зве зд ; которые на
р})ОтНжейии '*№/Тующйх сотен
•
м иллионов л е * буду т входить
в с о с ^ А р а с с е я н н ы х звездны *
скоплШтЙ. э* позж е разлетн-ел
''лд&дэктике Предо гэьлен.чие
и з о б р а ж е н и е является частью
.одтюгв из. 7 1 обзоров ю ж ного
. н$ба,’ производим ы х с пом о­
щ ью телескопов ESO д л я даль*чейш ей публикации в открытых
• источниках с целью популяри­
зации астрономии.

не б е в т р о е п р е в ы ш а е т
пл ощ адь полной Л уны .
П о э т о м у H u b b le м о ж е т
ф о т о гр а ф и р о в а т ь л и ш ь
ее о т д е л ь н ы е у ч а с т к и .
Ч тобы п о н я ть, п о че м у
эта т у м а н н о с т ь п о л у ­
чила та ко е название,
с т о и т п о с м о т р е т ь на ее
сни м ки , сделанны е ш и­
р о ко у го л ь н ы м и н а зе м ­
ны м и те л е ско па м и .
На
о пуб л и кованном
изображ ении, получен­
ном в в и д и м о м свете
К а м е р о й ш и р о ко го поля
W FC3, з а п е ч а т л е н у ч а ­
сто к тум анности ш ири­
ной о ко л о 4 световы х
л е т. О но д е м о н с т р и р у е т
поистине
ф антастиче­
ски й пейзаж , укр а ш е н­
н ы й « го р а м и » , « х р е б та ­
м и» и « п о л о с т я м и » . Все
э ти « д е та л и рельеф а»,
состоящ ие из м е ж зв е зд ­
ной пы ли, сф орм ирова­
ны м о щ н ы м с в е т о в ы м
давлением
излучения
м о л о д ы х го р я ч и х з в е з д ,
р а с п о л о ж е н н ы х внутри
« Л а гу н ы » .
В центре с н и м ка м о ж ­
но у в и д е т ь о д н о и з т а ­
к и х с в е т и л - го л у б о й г и ­
г а н т H e rs c h e l 36, м а с с а

ВСЕЛЕННАЯ

ко то р о го
превосходит
м а с с у С о л н ц а в 32 р аза,
а с в е т и м о с т ь - в 200
т ы с . р а з. Е го в о з р а с т
оце ни ва е тся п р им е рно
в м и л л и о н лет.
С реди со зд а н н ы х и з­
л у ч е н и е м H e rs c h e l 36
г а з о в о -п ы л е в ы х « с к у л ь ­
п тур » о с о б е н н о в ы д е ­
ляю тся
две
структу­
р ы , ч е м -т о п о х о ж и е на
см ерчи. Д л и н а ка ж д о го
из них со ста вл яе т о ко ­
ло половины светово­
го го д а . М е ж з в е з д н ы е
«см ерчи» н а п о м и н а ю т
с в о и х з е м н ы х « т е з о к»
не т о л ь к о в н е ш н е , но и
внутренне. К а к п р е д п о ­
л а г а ю т а с т р о н о м ы , их
во р о н ко о б р а зн а я ф ор­
ма объ ясняется те м п е ­
ратурны м и разл ичиям и

м еж д у разны м и частя­
ми тум анности.
H ubble о с у щ е с тв л я е т
с ъ е м ку не т о л ь к о в в и ­
д и м о м , но и в б л и ж н е м
и н ф р а кр а с н о м д и а п а з о ­
не. Б л а годаря этой с п о ­
с о б н о с ти о н м о ж е т за ­
гл я н уть с к в о з ь пы л е вы е
о б л а ка - в с а м о е се р д ц е
«Л агуны ». В торое о п уб л и ­
ко в а н н о е
и зо б р а ж е н и е
д е м о н с тр и р у е т тот ж е
с а м ы й р е ги он , но у ж е в
И К -сп е ктр е . На не м м о ж ­
но у в и д е ть м н о ж е с т в о
зв е зд . Б о л ь ш и н с тв о из
них я в л я ю тс я ф он овы м и ,
но н е с ко л ь ко р а с п о л о ж е ­
но в н у тр и с а м о й т у м а н н о ­
сти. Ч то ка с а е тс я ги га н та
H erschel 36, то в это м
с п е кт р а л ь н о м д и а п а зо н е
он с и я е т д а ж е ярче.

На с н и м к а х т а к ж е
зам етны тем ны е ко м ­
па ктн ы е
га з о в о -п ы ­
левы е с гу с тки - та к
назы ваем ы е
гл о б у л ы .
О ни
характеризую тся
р е з к о о ч е р ч е н н ы м и гр а ­
ницам и и более в ы со ­
кой п л о тн о сть ю вещ е­
ства, неж ели в обы чны х
м еж звезд ны х пы левы х
о б л а ка х . К р у п н ы е гл о б у ­
л ы и м е ю т м а ссу , д о с т а ­
т о ч н у ю д л я т о го , ч то б ы
в н у т р и н и х н а ч а л и ф ор ­

м ироваться новы е зв е з­
ды . Но д аж е м ощ ности
H u b b le
недостаточно,
ч т о б ы з а гл я н у т ь в их
не д р а . А с т р о н о м ы н а д е ­
ю тс я р а с с м о т р е т ь , ч то
ж е скр ы в а е тся внутри
гл о б ул , с п о м о щ ь ю т е л е ­
с к о п о в н о в о го п о ко л е ­
ния - в частн ости , к о с ­
м и че ской обсерватории
Д ж е й м с а У эб б а (J a m e s
W eb b S p a ce T e le s c o p e ),
за п уск которой долж ен
с о с т о я т ь с я в 2 0 2 0 г.

СПРАВА - центральная область туманности «Лагуна», сфоюграф и
рованная камерой WFC3 космического телескопа Hubble в спек
тральных линиях ионизированного кислорода 0111 (502 нм. п о ка ­
зана условны м голубым цветом), водорода На (656 нм. условны й
зелены й цвет) и азота N il (658 нм. условны й красны й цвет)
СЛЕВА - тот ж е регион, отснятый в линиях 7.25 и 7.6 м к м б л и ж не ­
го инф ракрасного д иапазо на (соответственно голубой и оранж е­
вы й условны е цвета) И зображ ения бы ли опубликованы на сайте
орбитальной обсерватории п о случаю ее 28 й годовщины.

ВСЕЛЕННАЯ

За гад/са
п ервы х

га л а к ти ч е ски х

скоплений
* 'i

>

*.«

ш.

Гал а кти че ски е ско п л е н и я явл яю тся кр уп н е й ­
ш ими
гр а в и т а ц и о н н о -с в я з а н н ы м и
стр уктур а м и
В с е л е н н о й . О ни м о гу т о б ъ е д и н я т ь с о т н и , а п о р о й
и т ы с я ч и га л а к т и к , с у м м а р н а я м а с с а к о т о р ы х в а ­
р ь и р у е тс я в д и а п а з о н е о т 1 0 13 д о 1 0 15 с о л н е ч н ы х .
Д о не д а вн и х пор а стр о н о м ы считали, что первы е
п р о т о с к о п л е н и я н а ч а л и ф о р м и р о в а т ь с я , к о гд а в о з ­
р а с т В с е л е н н о й с о с т а в л я л о к о л о 3 м л р д лет. О д н а ­
к о р е зу л ь та т ы д в у х н о в ы х и с с л е д о в а н и й , о п у б л и к о ­
в а н н ы е в ж у р н а л а х N a tu re и A s tro p h y s ic a l J o u rn a l,
го в о р я т о то м , ч т о у ч е н ы м п р и д е тс я с е р ь е з н о п е р е ­
см отреть преж ние оценки.
К л ю ч е в у ю р о л ь в э ти х и с с л е д о в а н и я х с ы гр а л и
радиотел ескопы Е вропейской Ю ж ной обсервато­
р и и A L M A (A ta c a m a L a rg e M illim e te r/s u b m illim e te r
A rra y) и APEX (A ta c a m a P a th fin d e r E x p e rim e n t). Д в е
м е ж д у н а р о д н ы е гр у п п ы а с т р о н о м о в о б н а р у ж и л и с
их п о м о щ ь ю н е о б ы к н о в е н н о п л о т н ы е к о н ц е н т р а ­
ц и и га л а к т и к , ко т о р ы е , п о -в и д и м о м у , н а х о д я т с я в
п р о ц е с с е с л и я н и я и о б р а з о в а н и я я д е р б у д у щ и х пм
га н т с к и х с к о п л е н и й .
П е р ва я гр у п п а п о д р у к о в о д с т в о м Т и м а М и л л р ра и з у н и в е р с и т е т а Д а л у з и в К а н а д е (T im M iller,
D a lh o u s ie U n ive rsity, H a lifa x , C a n a d a ) о б н а р у ж и л а п р о ­
т о с к о п л е н и е , п о л у ч и в ш е е о б о з н а ч е н и е S P T 2 3 4 9 -5 6 .
О но с о с т о и т и з 14 га л а к т и к , с в е т к о т о р ы х б ы л и с п у ­
щ ен и м и , к о гд а в о з р а с т В с е л е н н о й с о с т а в л я л о к о л о
1,4 м л р д л е т - в д е с я т ь р а з м е н ь ш е н ы н е ш н е го .
Г а л а к т и к и S P T 2 3 4 9 -5 6 н а х о д я т с я в п р о ц е с с е с б л и ­
ж е н и я , о б р а зуя , п о с л о в а м и с с л е д о в а т е л е й , « п л о т­
н у ю кучу» . В се о н и х а р а к т е р и з у ю т с я к р а й н е б у р н ы м
звезд ооб разованием . И нтенсивность рож дения
н о в ы х с в е т и л в э то й к о м п а к т н о й о б л а с т и н е в е р о ­
я т н о в ы с о к а : е ж е го д н о д в S P T 2 3 4 9 -5 6 п о я в л я ю т с я
т ы с я ч и м о л о д ы х з в е з д . Н и гд е в р а н н е й В с е л е н н о й
д о с и х по р не н а б л ю д а л о с ь т а к о г о у р о в н я а к т и в н о ­
сти. Д л я сравнения : с ко р о с ть зве зд о о б р а зо ва н и я в
М л е ч н о м П ути с о о т в е т с т в у е т п р и м е р н о о д н о й с о л н ­
ц е п о д о б н о й з в е з д е в год.
Д р у га я гр у п п а а с т р о н о м о в , в о з гл а в л я е м а я А й ве н о м О тео и з Э д и н б у р гс к о го у н и в е р с и т е т а в В е л и ко ­
б р и т а н и и (Iva n O teo, U n iv e rs ity o f E d in b u rg h ), и с с л е ­
д о в а л а с к о п л е н и е , с о с т о я щ е е и з б о га т ы х п ы л ь ю
з в е з д о о б р а з у ю щ и х га л а к т и к . И з-за с в о е го ц в е та
оно получило неоф ициальное название «Красное
п ы л е в о е яд ро » . В п е р в ы е о н о б ы л о з а м е ч е н о в в и д е
с л а б ы х с в е т о в ы х п я те н в хо д е н а б л ю д е н и й , в ы ­
п о л н е н н ы х и н ф р а к р а с н ы м к о с м и ч е с к и м т е л е с ко -

т

м

« г*

1 *1

V

п о м H e rs c h e l и р а д и о т е л е с к о п о м SPT (S o u th Pole
T e le s c o p e ), р а с п о л о ж е н н о м на Ю ж н о м п о л ю с е .
Во вр е м я п о с л е д у ю щ и х н а б л ю д е н и й с и с п о л ь зо ­
в а н и е м а нтен н A L M A и APEX гр у п п а Отео уста но вил а ,
что эти о б ъ е кты о б л а д а ю т н е о б ы ч н о й с т р у кт у р о й и
о тн о с я тс я к го р а зд о б олее ранней эпохе, чем и з н а ­
ч а л ь н о п р е д п о л а га л о с ь . М ы в и д и м их та ки м и , к а к и м и
они б ы л и ч е р е з 1,5 м л р д л е т п о сл е Б о л ь ш о го В зры ва.
В се го « К р а с н о е п ы л е в о е яд ро » с о с т о и т из д в ух групп,
в к л ю ч а ю щ и х в себя 14 и 10 м а с с и в н ы х га л а к т и к . Р аз­
м ер к а ж д о й и з них с р а в н и м с р а с с то я н и е м м е ж д у
М л е ч н ы м П утем и с о с е д н и м и с н и м М а ге л л а н о в ы м и
О б л а ка м и (160-200 ты с. с в е т о в ы х лет).

ВСЕЛЕННАЯ

Этот колла ж объединяет три изображ ения удаленной группы взаимодейст вующ их и сливаю щ ихся галактик в м олодой Вселенной.
Слева ш ирокоугольны й сним ок, полученны й с пом ощ ью радиотелескопа SPT (South Pole Telescope) в Антарктиде. На нем заметно
только размытое яркое пятно В центре - изображение, полученное телескопом APEX (Atacam a P athfinder Experiment), на котором в и д ­
но больш е деталей. Справа - наиболее детальный сним ок, сделанны й с пом ощ ью антенного м ассива ALMA (Atacam a Large M illim e te r/
subm illim e te r Array) Он показывает, что отснятый объект в действительности представляет собой группу из 14 сближ аю щ ихся галактик
в процессе ф орм ирования галактического скопления

.

APEX

ALM A
S O /A LM A (E S O /N A O J/N R A O )/M ille r e t al.

SPT

Так худож ник представляет себе группу взаимодействующих га­
лактик в ранней Вселенной. И з подобны х групп к настоящему врем ени сф ормировались галактические скопления самые м ассивные непосредственно наблю даемы е объекты Ранее считалось.
что эти события происходили спустя прим ерно 3 млрд лет после
Большого Взрыва, поэтому астрономы были очень удивлены, когда
новы е наблюдения, выполненные радиотелескопами ALMA и APEX,
показали, что описанны е процессы имели место, когда наш мир
был как м иним ум вдвое моложе.

П о сл о в а м Отео, д л я е го ко м а н д ы это ста л о ве сьм а
н е о ж и д а н н о й н а хо д ко й . В рем я ж и з н и п о д о б н ы х б о га ­
ты х п ы л ь ю зв е з д о о б р а з у ю щ и х га л а к т и к кр а й н е не ­
в е л и ко , п о с к о л ь к у о н и о че н ь б ы с тр о р а с х о д у ю т свои
за п а сы м е ж з в е з д н о го газа, и о б р а зо в а н и е н о в ы х с в е ­
ти л в них на о п р е д е л е н н о м этапе р е зк о за м е д л яе тся.
В к а к о й бы у го л о к В се л е нно й а с т р о н о м ы ра ньш е не
за гл я д ы в а л и , т а ки е а к т и в н ы е о б ъ е кты вс е гд а бы ли
п р е д ста в л е н ы в ве сь м а н е б о л ьш о м ко л и ч е с тв е .
Ещ е о д и н в а ж н ы й а с п е к т п р о б л е м ы з а к л ю ч а е т с я
в то м , что , с о гл а с н о с о в р е м е н н ы м т е о р е т и ч е с к и м
и ко м п ью те р н ы м моделям, ф орм ирование м а сси в­
н ы х га л а к т и ч е с к и х п р о т о с к о п л е н и й д о л ж н о б ы л о

з а н я т ь не м е н е е т р е х м и л л и а р д о в лет. О д н а ко это
не с о о т в е т с т в у е т р е а л ь н о й ка р т и н е . Б олее т о го ,
д о п о л н и т е л ь н ы е н а б л ю д е н и я на т е л е с к о п е APEX
п о к а з ы в а ю т , ч то к о л и ч е с т в о з в е з д о о б р а з у ю щ и х
га л а к т и к , по в с е й в е р о я т н о с т и , в т р о е б о л ь ш е , ч е м
п р е д п о л а га л о с ь д о с и х по р .
П о ка у ч е н ы е не м о гу т о б ъ я с н и т ь , к а к с т о л ь м а с ­
си вн ы е га л а кти ки успели п р о эво л ю ц и о н и р о ва ть и
т е с н о с б л и з и т ь с я за т а к о е к о р о т к о е в р е м я . В се это
о з н а ч а е т , ч т о д л я р а с к р ы т и я з а га д к и п о я в л е н и я во
В с е л е н н о й п е р в ы х ги г а н т с к и х га л а к т и ч е с к и х с к о ­
п л е н и й а с т р о н о м а м п о тр е б у е тс я п р о в е с т и е щ е н е ­
мало наблю дений и исследований.

ц_
g
|
с
£

5

с5
й

ВСЕЛЕННАЯ

Ультраф иолетовы й
каталог окрестностей
Галактики
О сновная ч а с ть и зл у­
чения с а м ы х м о л од ы х и
го р я чи х з в е з д Вселенной
пр иход ится на ул ьтра­
ф иолетовую ча с ть с п е к­
тра. Его и зуче ни е кр а й не
в а ж н о для а стр о н о м о в .
Н аблю дая
за
новоро­
ж д е н н ы м и зв е зд а м и , м ы
м о ж е м л учш е понять, к а к

и м е н н о они сф о р м и р о ва ­
л и с ь и ка ко в ы м е х а н и з­
м ы их р аспределения в
га л а кти ка х.
К а к ни странно, д о не­
д а в н и х пор учены е не
распо л а га л и ультраф ио­
л е то в ы м ка та л о го м з в е з д
и с ко п л е н и й , р а сп о л о ­
ж е н н ы х в б л и зл е ж а щ и х

га л а кти ка х . С итуация и з­
м е ни л а сь с пуб л и ка ц и ей
результатов обзора LEGUS
(Legacy E xtraG alactic UV
Survey).
Ч тобы с о с та в и ть ка ­
талог,
м е ж д ун а р о д н а я
ко м а н д а а с тр о н о м о в в о с­
по л ь зо в а л а с ь результата­
м и на б л ю д е н и й те л е ско ­
па Hubble. Б ы ло вы брано
св ы ш е
500
объ ектов,
р а сп о л о ж е н н ы х на рас­
с то я н и я х от 11 д о 58 м лн
с в е то в ы х лет о т М л е чно го
Пути (больш ее из чисел

(

Гэлактика М 66 (NGC 3627) - один
из компонентов так называемого
‘ Триплета Льва» - удалена от
нас на 35 млн световых лет (как
и д ва других компонента М65
и NGC 3628). Все три системы
активно воздействуют друг на
друга своей гравитацией, прово­
цируя сжатие облаков межзвезд­
ного водорода и способствуя ак­
тивному звездообразованию

Приведенные изображения я в ­
ляются частью каталога LEGUS
- наиболее полного и детально­
го обзора сравнительно близких
галактик в ультрафиолетовом
диапазоне, который был состав­
лен по материалам съемки, про­
изводившейся
орбитальной
обсерваторией Hubble Каталог
предназначен для систематиза­
ции данны х о молодых звездах
и областях звездообразования,
наблюдающ ихся в окрестностях
Млечного Пути Фотографирова­
ние велось в ближней ультрафио­
летовой и видимой части спектра
с пом ацью Камеры широкого
поля WFC3 и Усовершенствован­
ной обзорной камеры ACS

Расстояние д о галактики M l 06
(NGC 4258) оценивается в 20 млн
световых лет. Она известна бла­
годаря двум дополнительным
«невидимым» спиралытым -рука­
вам, состоящим в основном из
горячего газа - их /ложно зареги­
стрировать в радиодиапазоне или
с помощью рентгеновских косми­
ческих телескопов Области звез­
дообразования, хорошо заметные
благодаря горячим голубым звез­
дам, рассыпаны в кольцеобразной
области, окружающей централь­
ное сгущение.

I

Компактная голубая карликовая
галактика UGCA 281 находится в со­
звездии Гончих Псов на расстоянии
18.5 млн световых лет Несмотря на
небольшие размеры, она содержит
две гигантские области звездообра­
зования - в н и х видно множество яр­
ких новорожденных звезд окружен­
ных облаками /хежзвездного газа (в
бсновнал водорода, на изображении
показаны условием зеленым цве=
том). Остальная часть с точки зрения
звездообраэовательной активности
выглядитдостаточно спокойной и со­
стоит из старых краохштых светил
Сквозь них «просвечивают» более да­
лекие 'спиральные и эллиптические
галактики

«

i

ВСЕЛЕННАЯ

б л и з ко к пр е д е л ьно м у
р а сстоя нию , на ко то р о м
о р б и та л ьны й
те л е ско п
спо со б е н р а зл и ч и ть наи­
более я р ки е зв е зд ы и с к о ­
пления). О сн о в н ы м и к р и ­
те ри ям и отбора сл уж и л и
м а сса га л а кти к, с ко р о с ть
зв е зд о о б р а зо в а н и я в них,
а т а кж е п р о ц е н т со д е р ж а ­
ния э л е м е н то в тяж елее
вод орода и гелия. Д о п о л ­
ните л ьно п р и н и м а л и с ь во
в н и м а н и е да нны е , по л у­
чен ны е ранее сп е ц и а л ь ­
н ы м ультраф иол етовы м
те л е ско п о м GALEX.
В результате исследо­
ватели отобрали 30 га ­

л а кти к, для ко то ры х был
составл ен ка та л о г зв е зд и
зв е зд н ы х ско пл е ний ; еще
для полусотни объ ектов
соста вил и ка та л о г толь­
ко звезд. В общ ей с л о ж ­
ности в LEGUS вош л о 8
ты с. зв е зд н ы х ско пл е ний
(м асса н е ко тор ы х из них
в 10 раз превы ш ает м а с­
су кр упн ей ш их ско пл е ний
М л е чно го Пути) и 39 млн
звезд, к а к м и ним ум впяте­
ро более м ассивны х, чем
Солнце. Все эти о бъ екты
сравнительно
молоды :
во зр а ст зв е зд составл яет
от 1 д о 100 м лн лет, с к о ­
плений - от 1 д о 500 млн

лет. В доб авок бы ли полу­
чены общ ие ультраф иоле­
то вы е изо б ра ж е ния их ро­
д и те л ьс ки х га л а кти к.
А стр о н о м ы надею тся,
что публикация каталога
п о зво л и т и м лучш е понять,
к а к происход ят процессы
зве зд о о б ра зо ва ния и ка к
о кр у ж а ю щ а я среда влияет
на пути эво л ю ц и и м ол о­
д ы х светил. Т а кж е данны е
LEGUS д о л ж н ы п о м о ч ь ра­
зобраться в том , к а к и м е н ­
но зве зд ы соб ираю тся в
кр упн ы е п р о стр анств е н­
ны е стр уктур ы наподобие
спи ра л ьны х рукавов.
К р о м е т о го , н о в ы й

ка та л о г та кж е станет
больш им подспорьем в
изучении са м ы х д ал е­
к и х га л а к т и к , ч ь е у л ь т р а ­
ф иолетовое изл учение
и з-за эф ф е кта Д о п л е р а
(к р а с н о го
см ещ ения)
«перем естилось» в ин­
ф ракрасную часть с п е к­
тр а .
О ж ид ается,
ч то
а н а л и з д а н н ы х LEGUS
п о м о ж е т з а м е т н о ул уч ­
ш и т ь и н т е р п р е т а ц и ю ре ­
зультатов наблю дений
к о с м и ч е с к о го т е л е с ко п а
Д ж е й м с а У эб б а (J a m e s
W ebb S p a ce T e le sco p e ),
за п у с к ко то р о го н а м е ­
ч е н на 2 0 2 0 г.

В галактике UGC 5340, удаленной от,
нас на 40 млн световых пет, актив­
ное звездообразование сосредото­
чено в трех крупньх регионах (на
снимке справа внизу). Вероятнее
всего, таги оно инициируется гра(Вигэцконным взаимодействием с
невидимым спутником этой звездАэй систем. Однако вся она так­
ж е характеризуется интенсивным
формированием молодых звезд и
благодаря это»ху имеет ра снимках
голубоваюбелый цвет.

V

в крупной спиральной галактике
М96 (NGC 3368), расположенной
в 35 млн световых лет от нас в
направлении созвездия Льва,
звездообразование в основном
происходит вдоль темных волокон
межзвездной пыли, очерчивающих
ее спиральные рукава. Молодые
звезды освещают окружающие
облака водорода ионизируя их и
заставляя светиться характерным
розовым цветом.

•

Спиральная галактика NGC.
6744, видим ая в ю ж н о м соЭЬез-'
д н и П авлина n j деленная от на$
примерно на SO* м л н световых
..■лет, считается одной из наибо­
лее похож их на--/Млечный Путь
по массе, размерам и?.структуре
(она также имеет центральную
. « п е р е м е н у » в районе ядра)*
Вдобатюк в озле нее заметен
карликовы й спут ник,. непоминающ ий Большое Магелланово
Облако. Тем не менее, интен­
сивност и звездообразования
в этой системе заметно выше,
чем е нашей

•i

Генеральные спонсоры

Listening То The Pulse Of The Planet

AUTO
Standard
G ro u p

Издаетеп при поддержке

V\0 » A .*

ЛКАДЕМ1Я
НАУК

у*ра\\\*
Национальная
академия
наук Украины

*epotoonv«e т о ы у т э у«рц-

УКРА\^Л
Государственное
космическое
агентство Украины

Информационно­
аналитический
центр
«Спейс-Информ»

Щ | Главная
астрономическая
обсерватория.
НАН Украины

Государственный
астрономический
институт им. П, К. Штернберга
Московского
государственного
университета

Международное
Евразийское
астрономическое
общество

Аэрокосмическое
общество
Украины

Украинская
астрономическая
ассоциация