Что там за облаками?

Какое впечатляющее зрелище открывается нам, когда в ясную ночь мы поднимаем глаза к хрустальному небосводу, усыпанному мерцающими звездами. К сожалению, в наше время наслаждаться этим завораживающим видом могут только те, кто живет вдали от больших городов. Уличные огни и смог сводят на нет величавое шествие сияющих всеми оттенками голубого, желтого и красного звезд. Большинству людей остается наблюдать лишь несколько ярчайших светил либо бледную Луну, проплывающую между высотными зданиями и прочими атрибутами цивилизации. Однако Вселенная, находящаяся за пределами нашей Земли, гораздо величественнее, чем мы можем себе представить, всматриваясь в звездное небо в ясную ночь.

Вооружившись сложнейшими телескопами и специальными инструментами, ученые делают удивительные открытия. Специалисты, называющие себя космологами, физиками, философами, богословами, астрофизиками и астрономами, — все берутся за толкование эти находок. Это одна из самых захватывающих областей исследования, позволяющая сделать далеко идущие философские выводы. Выясняется, что Вселенная представляет собой очень точно настроенный механизм, который обеспечивает и наше, и свое собственное существование. Прежде чем обратиться к этой теме, мы рассмотрим, что же там есть за облаками, дабы скорее понять причины, по которым Вселенную считают точно выверенной системой.

Наибольшее впечатление на людей, взирающих в ночное небо, оказывает очень длинное, неровное «облако» звезд, пересекающее весь небосклон и известное под названием «Млечный Путь». На самом деле мы в нашей Солнечной системе составляем часть этого облака, представляющего собой гигантскую дискообразную массу звезд (Рис. 2.1). По краям этого диска, то есть Млечного Пути, мы видим гораздо больше звезд, чем в его середине, точно так же, как находясь в толпе, мы увидели бы больше людей, озираясь по сторонам, чем глядя себе под ноги или вверх в небо. Доступную для наших взоров дискообразную массу звезд называют «островом Вселенной», или галактикой; мы с вами находимся в галактике Млечный Путь. Она вмещает в себя около ста миллиардов звезд, в какой-то мере похожих на наше Солнце. У нашего Солнца желтоватый оттенок; одни звезды холоднее его, что придает им красноватый цвет, другие — горячее и потому сияют голубым. Четыре голубых звезды, составляющих так называемую Трапецию Ориона, в десять раз массивнее нашего Солнца, а сияют они в тысячи раз ярче². Некоторые звезды явно находятся под влиянием некоей гравитационной силы, которая наводит на мысль о том, что помимо видимой существует еще и невидимая материя, не испускающая света подобно звездам. Вполне возможно, что невидимой материи гораздо больше, чем звезд, но многие вопросы, с которыми сталкиваются ученые, так и остаются без ответа. Они даже не могут с уверенностью сказать, что собой представляет эта невидимая материя, если она вообще существует. Эта тайна — лишь малая толика тех многочисленных загадок, которые открываются нам при изучении нашей Вселенной.

Звезды в нашей галактике распределены не равномерно. Они сконцентрированы в вытянутых, неплотно закрученных ветвях спирали, которую, собственно, и представляет собой Млечный Путь (Рис. 2.1, В). Мы живем на краю одной из таких ветвей, приблизительно в двух третях пути от центра галактики до ее окраин. В центре галактики есть своеобразное утолщение. Там могут находиться одна или более печально известных черных дыр. В черных дырах сила тяготения столь велика, что ее не может преодолеть ни один луч света, поэтому они и черные. Если вы рискнете подойти к ней слишком близко, то вам не спастись от ее крепкой хватки. Поэтому эти области галактики лучше обходить стороной!

Наша галактика вращается в космосе, словно огромная спираль, но вращение это быстрым не назовешь. У нашего Солнца на полный круг уйдет примерно 250 миллионов лет³. Срок не малый, но и космические расстояния столь велики, что Солнцу нужно покрывать 225 километров в секунду (810 000 километров в час), чтобы одолеть эту орбиту в указанное время.

Большинство светил на ночном небе — это звезды, подобно нашему Солнцу принадлежащие галактике Млечный Путь. Однако, если вы всмотритесь как следует в созвездие Андромеды, то даже невооруженным взглядом увидите Туманность Андромеды, которая лежит далеко за пределами нашей галактики. В ней примерно столько же звезд, что и в Млечном Пути, а рядом с ней есть галактики-спутники, состоящие из нескольких миллиардов звезд каждая. Эти галактики-спутники удерживаются силой притяжения Туманности Андромеды. Млечный Путь и Туманность Андромеды входят в категорию так называемых спиральных галактик, имеющих спиралевидную форму, однако большинство галактик устроены иначе. По большей части они имеют форму эллипса, другие более шарообразны, а есть и вовсе бесформенные.

Наша галактика относится к так называемым галактикам «местной группы», состоящей из 34 звездных образований, которые располагаются на окраине гораздо большего по размерам, так называемого сверхскопления Девы. Кроме того, астрономы открыли сверхплотное скопление галактик, которое назвали «Великой стеной»⁴. Оно считается одной из самых больших структур во Вселенной. Число галактик, обнаруженных с помощью телескопов с поверхности Земли и из космоса, просто поражает. Речь идет примерно о сотне миллиардов галактик в известной нам части Вселенной, в каждой из которых насчитывается в среднем до ста и более миллиардов звезд⁵. Существуют ли другие галактики и миры за пределами видимой Вселенной? Мы не знаем. Любые предположения на этот счет остаются чисто гипотетическими.

У всех нас в жизни бывают волнительные, незабываемые события. Одно из таких событий произошло со мной в 1987 году во время путешествия по Австралии. Я поднял глаза в ночное небо и увидел очень яркую звезду там, где раньше была едва заметная звездочка. Как такое могло случиться? Мне посчастливилось наблюдать очень редкое явление, взрыв сверхновой, и взрыв этот оказался одним из самых грандиозных за всю историю наблюдений. Древняя история содержит описание нескольких подобных явлений, а вот в новейшие времена столь яркой вспышки еще никому видеть не доводилось. Принято считать, что в данном случае произошло сжатие звезды, которая была примерно в десять раз массивнее нашего Солнца. Сжалась она под влиянием гравитационных сил, воздействующих на столь огромную массу. Сжатие привело к взрыву, в результате которого все лишь за несколько часов еле различимая на небе точка превратилась в очень яркую звезду. Ее можно было отчетливо наблюдать в течение нескольких недель. Вследствие сжатия, возможно, возникла нейтронная звезда, а материя в таком объекте обладает такой неимоверной массой, что в конце концов может сжаться еще сильнее и превратиться в черную дыру. По некоторым оценкам на Земле чайная ложка из такого материала весила был около пятисот миллионов тонн. Подобные оценки будут звучать для нас более правдоподобно, если мы примем во внимание, что обычная «твердая» материя представляет собой почти что пустоту. Почему рентгеновские лучи так легко проходят сквозь наше тело? Потому что мы, по сути, представляем собой пустое пространство, причем наши мозги тоже! Если убрать пустоту между атомами и внутри них, то получится очень и очень тяжелое вещество. Атом как таковой практически пуст; в нем в тысячи раз больше пустого места, чем принято изображать на традиционных иллюстрациях (Рис. 2.2). Внешний диаметр атома примерно в десять тысяч раз больше диаметра его ядра, причем большая часть его массы сосредоточена именно в ядре. Так что атому есть куда сжиматься. Если все человечество сжать до плотности нейтронной звезды, то оно станет размером с горошину⁶.

Взрыв сверхновой — это лишь один пример того, как динамична наша Вселенная. В ней есть еще и квазары, которые, хоть и гораздо меньше галактик, но зато могут светить в тысячу раз ярче. Вполне возможно, что в их состав входят черные дыры, питающие их энергией. А еще есть гипотеза, что некоторые галактики пожирают своих соседей. Как видите, в нашей Вселенной просто кипит «жизнь».

К счастью, в окрестностях нашей Солнечной системы все спокойно. В нее входят восемь планет, включая нашу Землю, которые вращаются, каждая по своей орбите, вокруг нашего благодатного Солнца, служащего нам надежным источником энергии. Плутон, который в течение нескольких десятилетий числился среди планет, ныне лишен этого титула, хотя и остался на прежнем месте со своей «луной» — там, на задворках нашей системы. Планеты, которые, если смотреть на них с Земли, кажутся медленно движущимися звездами, не испускают света, а сияют отраженным от своей поверхности светом Солнца. Общее число имеющихся у них спутников достигает шестидесяти⁷. Входит в это число и наша одинокая Луна, вдохновляющая нас на серенады и поэмы. Четыре внутренние планеты, включая Землю, имеют твердую поверхность. Более всего на нашу Землю походит Марс. Венера, орбита которой ближе к Солнцу, чем земная, как и прочие планеты вращается вокруг своей оси, но в направлении, противоположном направлению вращения соседних планет. Этот факт затрудняет создание простой модели формирования планет в результате какого-то единичного события. Внешние планеты обладают гораздо большей массой, но состоят они в основном из газа. Плутон, удаленный от Солнца более, нежели планеты, в отличие от них состоит отчасти из замерзшего метана и, подобно Венере и, может быть, Урану, вращается в направлении, противоположном семи другим планетам. Сатурн, известный своими замечательными кольцами, столь легок, что плавал бы в воде, если б удалось подыскать подходящих размеров водоем. У самой большой планеты, Юпитера, тоже в основном газообразной, есть спутник Ио, который сплошь усыпан действующими вулканами. Между Марсом и Юпитером располагается кольцо, состоящее из многих тысяч каменных тел неправильной формы, называемых астероидами. Их осколки время от времени вторгаются в виде метеоров в нашу атмосферу, оставляя за собой огненный след. Юпитер столь массивен, что притягивает к себе всякий космический мусор, который в противном случае падал бы на Землю. По оценкам ученых, не будь Юпитера, на Землю падало бы «в тысячу раз больше осколков небесных тел, чем это происходит ныне»⁸. Ледяные кометы, путешествующие вокруг нашей Солнечной системы по заранее рассчитанным орбитам, еще более усложняют и без того сложную картину нашего мира. С недавних пор ученые открывают планеты, вращающиеся вокруг других солнц.