МЛЕЧНЫЙ ПУТЬ

Млечный Путь (лат. Via Lactea) – это гигантская звёздная система, к которой принадлежит наша Солнечная система и которую в научно-популярной литературе чаще называют Галактикой. В древности Млечный Путь именовали также Аквалоном. Громадное количество звёзд, входящих в неё, из-за своей отдалённости сливаются и образуют на небе Земли белесую полосу.

Название «Млечный Путь» произошло от древнегреческого слова «молоко» и связано с древней легендой. Отец богов Зевс решил сделать Геракла, своего сына от земной женщины, бессмертным, и для этого подложил его спящей жене Гере, чтобы Геракл напился её божественного молока. Гера, проснувшись, увидела, что кормит чужого ребёнка, и оттолкнула его от себя. Брызнувшая из груди богини струя молока попала на небо и превратилась в Млечный Путь.

Млечный Путь является одной из многочисленных галактик Вселенной, имеющих спиральную форму. Вместе с галактиками Андромеды, Треугольника и несколькими более мелкими звёздными скоплениями он образует так называемую Местную Галактическую Группу, которая, в свою очередь, входит в галактическое звёздное сверхскопление Девы. Диаметр нашей Галактики составляет около 30 тысяч парсеков, или 100 тысяч световых лет (один квадрильон километров). Её толщина равна примерно 1000 световых лет.

По самым скромным подсчётам, Млечный Путь содержит от 200 до 400 миллиардов звёзд, которые сконцентрированы, в основном, внутри центрального диска. Масса Галактики невелика – всего 5 х 1011 масс Солнца, и её основная часть приходится не на звёзды и планеты, а на так называемые «тёмную материю» и «тёмную энергию», о которых будет рассказано далее.

Скорость вращения звёзд внутри Галактики неодинакова и зависит от близости к Галактическому Центру. Она стремительно возрастает от нуля в центре до 200-240 км/сек. на расстоянии 2 тысяч световых лет от него, затем немного замедляется и снова возрастает до первоначальной величины, после чего остаётся неизменной. Вблизи плоскости диска Галактики концентрируются молодые звезды и звездные скопления, возраст которых не превышает нескольких миллиардов лет. Среди них очень много ярких и горячих звезд.

Газ в диске Галактики также сосредоточен в основном вблизи его центра. Он распределен неравномерно, образуя многочисленные межзвёздные облака. В центральной части Млечного Пути находится галактическое ядро - балдж, диаметр которого равен приблизительно 8 тысячам парсеков. Его центр располагается в созвездии Стрельца, и здесь, предположительно, находится сверхмассивная Чёрная дыра («Стрелец-А»), вокруг которой вращается еще одна Чёрная дыра средней массы, а также некоторое количество более мелких образований. Предполагается, что в центре большинства других галактик тоже находятся крупные чёрные дыры.

В районе галактического ядра наблюдается сильная концентрация звёзд, и расстояние между ними в сотни раз меньше, чем в окрестностях Солнца. А через центр Галактики проходит так называемая «перемычка», состоящая из красных звёзд, которые считаются очень старыми. Эта перемычка окружена кольцом из молекулярного водорода. Учёные предполагают, что здесь находится основной регион звездообразования нашей Галактики.

Млечный Путь относится к классу спиральных галактик. Это означает, что у него есть спиральные рукава, расположенные в плоскости диска. Сегодня в нашей Галактике известны два таких рукава – рукав Стрельца и рукав Персея. Солнце расположено почти посередине между ними. Совсем недавно в нашей Галактике был обнаружен еще один нечётко выраженный рукав, получивший название Ориона, который считается ответвлением одного из двух основных спиральных рукавов. В настоящее время новые звёзды образуются, в основном, в центральной «перемычке» и в галактических рукавах.

ЭКЗОПЛАНЕТЫ

Согласно современной теории звездообразования, все небольшие одиночные и медленно вращающиеся звёзды Млечного Пути должны обладать планетными системами. То есть, вокруг примерно 30-50% ближайших к нам звёзд есть планеты! Однако в силу низкой собственной светимости и близости к своим центральным светилам эти планетные системы очень трудно наблюдать. Тем не менее, к началу ХХ1 века земная астрономия знала уже не менее 60-ти планетных систем Ближнего Космоса.

Планеты чужих планетных систем в научной литературе называются «внесолнечными», или экзопланетами. Все известные на сегодня экзопланетные системы значительно отличаются от нашего Солнечного Кольца. Их планеты имеют сильно вытянутые эллиптические орбиты, а обнаруженные среди них планеты-гиганты («горячие юпитеры») вращаются по очень близким к своей звезде круговым орбитам.

Исследование Ближнего Космоса продолжается. Совсем недавно с помощью телескопа «VISA» астрономы обнаружили бинарную звёздную систему, расположенную на расстоянии всего 4,5 световых лет от Солнца. Она образована двойной звездой, состоящей из двух очень похожих на Юпитер коричневых карликов, вращающихся друг вокруг друга. Учёные считают, что эта двойная звезда должна иметь планетную систему.

ТЁМНАЯ МАТЕРИЯ

До конца ХХ столетия астрономы были убеждены, что космическое пространство представляет собой пустоту, где в форме звёзд, планетных систем, мелких космических тел, газа и звёздной пыли располагается видимая нами плотная материя. Но вот в 1998 году американские и австралийские астрономы, наблюдая за Ближним Космосом, обнаружили, что наша Вселенная расширяется быстрее, чем утверждают расчёты учёных. Вселенную словно «распирает» какая-то сила, о которой и в настоящее время мало что известно. Было выдвинуто предположение, что этой силой являются так называемая «скрытая материя» - остатки некоего энергетического поля, существовавшего в первые мгновения Большого взрыва, и что этой энергии хватает, чтобы влиять на судьбу всей Вселенной.

Дальнейшие наблюдения привели к созданию гипотезы «Космического Согласия», которая утверждает: пространство Ближнего Космоса – не пустота; оно заполнено видимой материей и каким-то невидимым веществом, получившим название – «тёмная материя». Более того, помимо тёмной материи в окружающем нас в Космосе предполагается ещё и наличие некоей «тёмной энергии», о которой современная наука вообще мало что знает, хотя именно эта невидимая сила влияет на ускоренное расширение Вселенной.

Тёмная материя составляет примерно 20-25% всей массы Вселенной. Уже установлено, что она не испускает электромагнитного излучения, равномерно распределена в пространстве, имеет низкую плотность и не вступает во взаимодействие с видимой материей. Львиная же доля космической массы приходится на тёмную энергию (70-75%). И лишь несколько процентов массы нашей Вселенной (4%) составляет материя, видимая человеком.

В последние годы астрономы выдвинули ещё одну интересную гипотезу: в Космосе существуют невидимые звёзды, состоящие из тёмной материи, - так называемые «тёмные звёзды». Предположительно, такая тёмная звезда представляет собой огромное облако водорода и гелия диаметром от 4 до 2000 астрономических единиц. Температура поверхности таких звёзд настолько мала, что генерируемое ими излучение невидимо для невооружённого глаза человека.

Выдвинута также гипотеза о строении тёмной материи, согласно которой, она состоит из ещё не обнаруженных гипотетических элементарных частиц тёмной массы. По скорости их движения вся тёмная материя сегодня делится на «горячую», «тёплую» и «холодную». Однако экспериментально доказать эти предположения всё ещё не представляется возможным.

ТЁМНАЯ ЭНЕРГИЯ

Тёмная энергия (англ. «dark energy») - не изученный ещё вид энергии, введённый наукой в математическую модель Вселенной для объяснения её ускоренного расширения в пространстве. Существуют два варианта объяснения сущности этого феномена:

· тёмная энергия - это энергетическая плотность, равномерно заполняющая собой всё пространство Вселенной;

· тёмная материя - это энергетическое поле, плотность которого может меняться в пространстве и времени.

В настоящее время данные науки подтверждают первую гипотезу, поэтому она считается основной. Согласно данным наблюдений с космической обсерватории «Планк», наблюдаемая нами Вселенная на 96 % состоит из тёмной энергии (74%) и тёмной энергии (22%). И только 4% приходится на видимую материю.

Представление о тёмной энергии возникло в 1998 году и связано с наблюдениями за сверхновыми звёздами, которые периодически вспыхивают на земном небосклоне и затем довольно быстро тускнеют. Эти наблюдения показали, что Вселенная расширяется с заметным ускорением, маркерами которого и служат сверхновые звёзды.

Ранее существовавшие космологические модели предполагали, что расширение Вселенной замедляется. Они исходили из предположения, что основную часть массы Вселенной составляет материя — как видимая, так и невидимая (тёмная материя). Теперь же с достоверностью в 99% учёные установили, что во Вселенной должна существовать какая-то дополнительная энергия, отличная от обычной гравитации, которая и способствует возникновению ускоренного расширения Вселенной. На основании новых наблюдений, свидетельствующих об ускорении расширения, вскоре было действительно установлено существование неизвестного вида энергии с отрицательным давлением. Её назвали «тёмной энергией». В настоящее время ученые пришли к выводу, что она составляет около трёх четвертей общей массы Вселенной.

Вразумительного ответа на вопрос, откуда же берётся эта тёмная энергия, пока не существует. В реализации грандиозной программы по изучению этого феномена и состоит самая фундаментальная задача космологии на ближайшие годы. Сущность тёмной энергии является предметом споров. Известно, что эта энергия очень равномерно распределена, имеет низкую плотность, и не взаимодействует сколько-нибудь заметно с обычными энергией и материей. Исследования проблемы продолжаются.

ЧЁРНЫЕ И БЕЛЫЕ ДЫРЫ ВСЕЛЕННОЙ

Чёрная дыра́ — область в пространстве-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что вырваться из неё не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света, в том числе кванты самого света. Раньше чёрные дыры назывались «сколлапсировавшими звёздами», или «коллапсарами», а также «застывшими звёздами».

Сегодня в космологии существует несколько сценариев образования чёрных дыр:

· гравитационный коллапс (катастрофическое сжатие) достаточно массивной звезды;

· гравитационный коллапс центральной части целой галактики;

· возникновение чёрных дыр сразу после образования Вселенной (первичные чёрные дыры);

· образование чёрных дыр в ходе ядерных реакций высоких энергий (квантовые чёрные дыры).

Возможность существования чёрных дыр была предсказана ещё в 1784 году английским учёным Джоном Мичеллом. В результате теоретических расчётов он пришёл к выводу, что возникновение второй космической скорости на поверхности космического тела с радиусом в 500 солнечных радиусов и с плотностью Солнца приведёт к тому, что свет не сможет покинуть это тело и оно станет невидимым. Тогда эти теоретические выводы мало кого заинтересовали.

Чёрная дыра представляет собой последний этап существования обычной звезды: после полного выгорания в ней термоядерного топлива звезда начинает остывать что приводит к уменьшению внутреннего давления и сжатию звезды под действием гравитации. В зависимости от массы звезды и скорости её вращения образуется большая или малая чёрная дыра. А в последнее время учёным удалось даже понаблюдать за «поведением» этого удивительного космического объекта.

Часто астрономам приходится фиксировать чудовищные всплески энергии, долетающие до Земли из далёкого Космоса. Предположительно, это могут быть отголоски драматической гибели в провалах чёрной дыры попавших в поле её притяжения планеты, звезды или даже небольшой галактики. Космический монстр разрывает их на части и втягивает осколки в чёрную бездну.

Астрономы предполагают, что чёрная дыра, захватив какой-либо космический объект, начинает притягивать его к себе. При этом мощная приливная волна растягивает звезду или планету в длину и вызывает постепенное падение её вещества в бездонное нутро. В настоящее время считается, что чёрная дыра не рождается сразу огромным монстром, а постепенно растёт за счёт захвата космического вещества звёзд и планет.

Наблюдения показывают, что чёрные дыры не всегда занимают в Космосе строго определённую территорию – среди них встречаются и большие непоседы. Они медленно мигрируют среди галактик и вместе со своими стационарными сёстрами заглатывают не только отдельные планеты и звёзды, но и целые планетарные системы, подобные нашей Солнечной системе, и даже газопылевые облака, группирующиеся между звёздными скоплениями.

Согласно современным исследованиям, в центре многих, если не всех, спиральных и эллиптических галактик находятся чёрные дыры. Например, в центре нашей Галактики была зафиксирована чёрная дыра Стрелец-А. На данный момент учёными обнаружено около тысячи объектов во Вселенной, которые причисляются к чёрным дырам. Всего же, предполагают учёные, существует десятки миллионов таких объектов.

В 1972 году индийский физик-теоретик Радж Патриа и британский математик Ирвин Гуд независимо друг от друга выдвинули интересную гипотезу, согласно которой наша Вселенная есть не что иное как внутренность чёрной дыры, находящейся внутри некоей ещё более массивной Мультивселенной.

Белая дыра - гипотетический физический объект Вселенной, в пределы которого ничто не может войти. Белая дыра считается временнОй противоположностью чёрной дыры.

По поводу образования белых дыр в науке существует несколько гипотез. Часть исследователей связывает это явление с движением космического времени. По их представлению, время в космическом пространстве движется по-разному. Вблизи мощного гравитационного поля оно замедляет свой ход, а вдали от крупных космических объектов наоборот – ускоряет. При этом время может не только варьировать скорость своего движения, но и изменять его направление, то есть двигаться не вперёд, а назад – в прошлое.

«По теории Эйнштейна, время может течь вспять», – пишет Блейк Темпл, астрофизик из Калифорнийского университета. – Именно здесь и кроется залог существования «белых дыр». «Эти странные объекты вполне удовлетворяют законам природы. В сущности, белые дыры – это… те же черные дыры, время в которых течет вспять». Эти два космических объекта являются полной противоположностью друг другу:

· чёрная дыра, благодаря наличию мощной гравитации, собирает вокруг себя материю, поглощает её и выделяет энергию; захваченное чёрной дырой вещество выйти из неё уже не может;

· белая дыра, наоборот, отталкивает выделяемую ею материю и поглощает энергию; выброшенное белой дырой вещество попасть внутрь белой дыры больше не сможет.

Академическая наука считает, что белых дыр в природе в принципе существовать не может. Теоретически они могут по неизвестным причинам возникнуть на краткий миг, чтобы взорваться, выбросить в космическое пространство некоторый объём вещества и излучения и тут же исчезнуть. Но до сих пор, по мнению большинства учёных, никто не смог зафиксировать реальное существование этих необычных объектов.

Однако израильские астрономы Алон Реттер и Шломо Хеллер совсем недавно опровергли это мнение. В 2006 году они зафиксировали аномальную гамма-вспышку неизвестного космического объекта под кодовым названием GRB 060614. Параметры этого явления были настолько странными, что мировое научное сообщество затрудняется объяснить источник этой вспышки.

По версии же А.Реттера и Ш.Хеллера, им посчастливилось зафиксировать момент образования белой дыры. Учёные установили, что механизм действия и последствия обнаруженной гамма-вспышки очень сходны с Большим Взрывом, хотя её результаты многократно уменьшены. Израильские астрономы назвали зафиксированную вспышку Малым Взрывом. Если их версия подтвердится, тогда станет понятным, почему на месте взорвавшегося объекта GRB 060614 астрономы не нашли ни сверхновой звезды и никаких других физических тел.

КРОТОВЫЕ НОРЫ - ЧТО ЭТО?

А теперь поговорим об ещё более фантастических проблемах. Существует мнение, что чёрные и белые дыры связаны между собой особыми тоннелями, которые в астрофизике называются «кротовыми норами» (другое название - «кротовины», «червоточины»). Общая теория относительности (ОТО) допускает существование таких туннелей, хотя для реальной проходимости таких кротовин необходимо, чтобы их внутреннее пространство было заполнено экзотической материей с отрицательной плотностью, создающей сильное взаимное отталкивание стенок туннеля и тем самым препятствующее схлопыванию норы.

Кротовые норы делятся на «внутримировые» и «межмировые», в зависимости от того, какие участки космического пространства они соединяют. Учёные различают также проходимые и непроходимые кротовины. К последним относятся такие туннели, которые коллапсируют так быстро, что физический объект или сигнал просто не успевают добраться до выхода из кротовины.

Проходимая внутримировая кротовая нора даёт гипотетическую возможность путешествий во времени и создаёт условия для межзвёздных путешествий; и в этом качестве кротовины нередко встречаются в научной фантастике. Более 30-ти лет назад знаменитый американский астроном и писатель-фантаст Карл Саган решил написать роман о межзвёздных путешествиях. Для обсуждения деталей он обратился к видному физику-теоретику Кипу Торну, и тот с энтузиазмом принялся за вычисления.

К. Торн со своими сотрудниками на основе математических расчётов убедительно доказал, что пространственно-временной канал можно создать искусственно, и при этом люди смогут поддерживать его в рабочем состоянии. Такая кротовая нора может связать не только отдельные районы нашей Галактики, но и установить межгалактические связи.

В результате сотрудничества с К.Торном Сагану удалось создать блестящий научно-фантастический бестселлер «Контакт», который вскоре был экранизирован. В романе действительно описывается межгалактическая кротовая нора, по которой с большими приключениями путешествует главная героиня романа. А вскоре после этого в научной фантастике родилась идея звёздных войн, во время которых космические корабли землян через кротовины неожиданно появляются у военных баз врага и наносят по ним сокрушительный удар.

А если помечтать, то можно представить, что через несколько столетий человеческая цивилизация будет совершенно свободно создавать порталы в параллельные миры. Это могут быть и кротовые норы между отдалёнными районами нашей Галактики, и тоннели между галактикам, и мосты между прошлым и будущим. Тогда землянам не будут страшны никакие космические катастрофы и они смогут свободно путешествовать во Вселенной, выбирая благоприятные места для создания очагов цивилизации.

ЧЁРНАЯ ДЫРА «СТРЕЛЕЦ-А»

Как уже упоминалось, в самом центре Млечного Пути находится ядро нашей Галактики, в котором скрывается таинственная чёрная дыра Стрелец-А. Он представляет собой компактный источник нетеплового излучения с радиусом 0,0001 парсека. Имея массу около 4-х миллионов солнечных масс и температуру около 10-ти миллионов градусов, этот местный каннибал периодически пожирает ту или иную звезду Млечного Пути. И тогда специальные рентгеновские телескопы регистрируют «предсмертный крик» этой звезды, который доходит до Земли в виде импульса рентгеновского излучения.

Временами в районе Стрельца-А регистрируются быстрые изменения потока излучения, чего не наблюдается нигде в других местах Галактики. Зато подобные всплески энергии были отмечены в ядрах соседних галактик. Считается, что ядра галактик являются центрами звездообразования, а значит здесь, рядом с чёрной, должна находится и белая дыра, которая сможет обеспечить веществом процесс создания новых звёзд. Но пока точных данных по этому вопросу нет.

ТУНГУССКИЙ МЕТЕОРОИД

17 июня 1908 года в 7 часов 14 минут утра по местному времени над территорией бассейна Енисея, в районе реки Подкаменная Тунгуска, в атмосферу Земли вошло некое космическое тело. Через несколько секунд прогремел взрыв, мощность которого составляла от 40 до 50 мегатонн в тротиловом эквиваленте, что соответствует мощности водородной бомбы.

Взрыв произошёл в воздухе на высоте 7 – 10 километров над незаселённым участком западносибирской тайги. Взрывная волна была зафиксирована обсерваториями всего мира. В результате взрыва на территории Сибири более чем 2 тысячи квадратных километров были моментально повалены все деревья, а в нескольких сотнях километров от эпицентра взрыва были выбиты стёкла во всех домах.

В течение нескольких дней после этого на пространстве от Атлантического океана до центральной Сибири наблюдалось интенсивное свечение неба, а облака долго искрились необычным серебряным светом. Это необычное явление получило в прессе название «тунгусского метеороида».

На протяжении более чем 100 лет российские и иностранные научные экспедиции периодически работали на месте взрыва, исследуя его последствия, но и до сих пор учёные не смогли точно определить, что же взорвалось в 1908 году над территорией Сибири. Было выдвинуто множество гипотез, и одна из них объясняет тунгусский взрыв тем, что над сибирской тайгой вспыхнул небольшой плазмоид, который мгновенно коллапсировал в чёрную дыру и взорвался.

Есть также идея, что этот плазмоид имел вполне земное происхождение. Дело в том, что именно в момент тунгусского взрыва знаменитый американский изобретатель Никкола Тесла (1856-1943) на своей удивительной башне Вондерклиф с помощью «стоячих волн мирового электрического эфира» испытывал возможность мгновенной передачи энергии в любой уголок земного шара.

В принципе, наука может создать искусственную чёрную дыру. Для этого надо сжать любой объект до размеров гравитационного радиуса (гравитационный радиус – это наименьший радиус сферы, после достижения которого сфера начнёт сжиматься сама, то есть коллапсировать). Правда, сделать это весьма непросто. Например, гравитационный радиус Земли равен примерно одному сантиметру. А для того, чтобы превратить Луну в чёрную дыру, её нужно сжать до размеров крупной молекулы...

* * *

Опубликовано 18.02.2015 г.