На основании выводов Гершеля и его последователей получалось, что Солнце имеет в Галактике, называемой Млечным Путем, особое центральное положение. Такая структура была чем-то похожа на геоцентрическую систему мира, принятую до эпохи Коперника, с той лишь разницей, что раньше центром Вселенной считалась Земля, а теперь Солнце.
И все же, оставалось непонятным, есть ли за пределами звездного острова, иначе – нашей Галактики, другие звезды? Телескопы Гершеля позволили приблизиться к разгадке и этой тайны. Ученый обнаружил на небе множество слабых туманных светящихся пятен и исследовал наиболее яркие из них. Увидев, что некоторые из пятен распадаются на звезды, Гершель сделал смелый вывод, что это не что иное, как другие звездные острова, подобные нашему Млечному Пути, только очень далекие. Именно тогда он предложил во избежание путаницы писать название нашего Мира с прописной буквы, а остальных – со строчной. Так же произошло и со словом Галактика. Когда мы пишем его с прописной буквы, то имеем в виду наш Млечный Путь, когда со строчной – все прочие галактики. Сегодня термином Млечный Путь астрономы называют и «молочную реку», видимую на ночном небе, и всю нашу Галактику, состоящую из сотен миллиардов звезд. Таким образом, этот термин употребляется в двух смыслах: в одном – при разговоре о звездах на Земном небе, в другом – при обсуждении устройства Вселенной.
Наличие спиральных ветвей у Галактики ученые объясняют гигантскими волнами сжатия и разрежения межзвездного газа, идущими по галактическому диску. Из-за того, что орбитальная скорость Солнца почти совпала со скоростью движения волн сжатия, оно остается впереди фронта волны уже несколько миллиардов лет. Это обстоятельство имело большое значение для возникновения жизни на Земле.
Спиральные ветви содержат множество звезд высокой светимости и массы. А если масса звезды велика, порядка десятка масс Солнца, ее ждет незавидная судьба, заканчивающаяся грандиозной космической катастрофой – взрывом, называемым вспышкой сверхновой звезды. При этом вспышка бывает настолько сильной, что эта звезда светит, как все звезды Галактики, вместе взятые. Такие катастрофы астрономы часто фиксируют в других галактиках, однако в нашей – последние несколько сот лет подобного не происходит. При взрыве сверхновой возникает мощная волна жесткого излучения, способная уничтожить все живое на пути. Может быть, именно из-за уникального положения в Галактике нашей цивилизации удалось развиться до такой степени, что ее представители пытаются познать свой звездный остров. Получается, что возможных братьев по разуму можно искать только в тихих галактических «закутках», наподобие нашего.
Цефеиды – маяки Вселенной
В понимании строения «собственной» Галактики большую роль сыграли исследования туманности Андромеды. Туманные пятна на небосводе были известны давно, но их считали либо клочками, оторвавшимися от Млечного Пути, либо сливающимися в сплошную массу далекими звездами. Но одно из таких пятен, известное как туманность Андромеды, было самым ярким и привлекало к себе наибольшее внимание. Его сравнивали и со светящимся облаком, и с пламенем свечи, а один астроном даже считал, что в этом месте хрустальный купол небес тоньше, чем в других, и на Землю сквозь него льется свет Царства Божьего.
Туманность Андромеды действительно захватывающее зрелище. Если бы наши глаза были более чувствительны к свету, она предстала бы нам не маленьким вытянутым туманным пятнышком, где-то в четверть лунного диска (это ее центральная часть), а образованием, в семь раз превышающим полную Луну. Но и это еще не все. Современные телескопы видят туманность Андромеды такой, что на ее площади умещается до 70 полных лун. Понять структуру туманности Андромеды удалось лишь в 20-х годах прошлого века. Это сделал с помощью телескопа с поперечником зеркала 2,5 м американский астрофизик Эдвин Хаббл. Он получил снимки, на которых красовался, теперь уже сомнений не было, гигантский звездный остров, состоящий из миллиардов звезд, – другая галактика. А наблюдение отдельных звезд туманности Андромеды позволили решить еще одну задачу – вычислить расстояние до нее. Дело в том, что во Вселенной существуют так называемые цефеиды – переменные звезды, пульсирующие благодаря внутренним физическим процессам, изменяющим их блеск. Эти изменения происходят с определенным периодом: чем период больше, тем выше светимость цефеиды – энергия, выделяемая звездой в единицу времени. А по ней можно определить и расстояние до звезды. Так, например, цефеиды, выявленные в туманности Андромеды, позволили определить расстояние до нее. Оно оказалось огромным – 2 миллиона световых лет. Впрочем, это только одна из ближайших к нам галактик, которых, как оказалось, во Вселенной великое множество.
Чем мощнее становились телескопы, тем яснее очерчивались варианты строения наблюдаемых астрономами галактик, которые оказались очень необычными. Среди них есть так называемые неправильные, не имеющие симметричной структуры, есть эллиптические, а есть – спиральные. Вот они-то и кажутся наиболее интересными и загадочными. Представьте себе ярко сияющую сердцевину, из которой выходят исполинские светящиеся спиральные ветви. Есть галактики, у которых ярче выражена именно сердцевина, а у других доминируют ветви. Существуют и галактики, где ветви выходят не из сердцевины, а из особой перемычки – бара.
Так к какому же типу отнести наш Млечный Путь? Ведь, находясь внутри Галактики, понять ее строение намного труднее, нежели наблюдая со стороны. Ответить на этот вопрос помогла сама природа: галактики по отношению к нам «разбросаны» в самых разных положениях. Одни мы можем видеть с ребра, другие «плашмя», третьи – в различных ракурсах.
Долгое время считалось, что ближайшая к нам галактика – Большое Магелланово Облако. Сегодня известно, что это не так. В 1994 году космические расстояния были измерены более точно, и первенство получила карликовая галактика в созвездии Стрельца. Однако совсем недавно и это утверждение пришлось пересмотреть. В созвездии Большого Пса обнаружился еще более близкий сосед нашей Галактики. От него до центра Млечного Пути всего 42 тысячи световых лет.
Всего известно 25 галактик, составляющих так называемую Местную систему, то есть сообщество галактик, непосредственно связанных друг с другом гравитационными силами. Поперечник Местной системы галактик равен примерно трем миллионам световых лет. В Местную систему помимо нашего Млечного Пути и его спутников входит и туманность Андромеды, ближайшая к нам гигантская галактика с ее спутниками, а также еще одна спиральная галактика созвездия Треугольника. Она повернута к нам «плашмя». Доминирует в Местной системе, безусловно, туманность Андромеды. Она в полтора раза массивнее Млечного Пути.
Окраина звездной провинции
Если цефеиды туманности Андромеды позволили понять, что она находится далеко за пределами нашей Галактики, то изучение более близких цефеид позволило определить положение Солнца внутри Галактики. Первопроходцем здесь был американский астрофизик Харлоу Шепли. Одним из объектов его интереса стали шаровые звездные скопления, настолько плотные, что их сердцевина сливается в сплошное сияние. Наиболее богатая шаровыми скоплениями область расположена в направлении зодиакального созвездия Стрельца. Известны они и в других галактиках, причем эти скопления всегда концентрируются вблизи галактических ядер. Если предположить, что законы для Вселенной едины, можно сделать вывод, что подобным образом должна быть устроена и наша Галактика. Шепли отыскал в ее шаровых скоплениях цефеиды и измерил расстояние до них. Оказалось, что Солнце расположено вовсе не в центре Млечного Пути, а на его окраине, можно сказать, в звездной провинции, на расстоянии 25 тысяч световых лет от центра. Так, второй раз после Коперника было развенчано представление о нашем особом привилегированном положении во Вселенной.
Где ядро?
Поняв, что мы находимся на периферии Галактики, ученые заинтересовались ее центром. Ожидалось, что у нее, как и у других звездных островов, есть ядро, из которого выходят спиральные ветви. Именно их мы видим, как светлую полосу Млечного Пути, но – видим изнутри, с ребра. Эти спиральные ветви, проецируясь друг на друга, не позволяют понять, сколько их и как они устроены. Более того, ядра других галактик ярко сияют. Но почему же этого сияния не видно в нашей Галактике, возможно ли то, что у нее нет ядра? Разгадка пришла опять-таки благодаря наблюдениям за другими. Ученые обратили внимание, что в спиральных туманностях, к типу которых относили и нашу Галактику, бывает отчетливо видна темная прослойка. Это есть не что иное, как скопление межзвездных газа и пыли. Они-то и позволили ответить на вопрос – почему мы не видим собственного ядра: наша Солнечная система расположена как раз в такой точке Галактики, что гигантские темные облака загораживают ядро для земного наблюдателя. Теперь можно ответить и на вопрос: почему Млечный Путь раздваивается на два рукава? Как оказалось, его центральную часть заслоняют мощные пылевые облака. В действительности, за пылью находятся миллиарды звезд, в том числе и центр нашей Галактики.
