Чтение онлайн

До сих пор мы рассматривали расположение различных изображений при обращении видимой звезды вокруг чёрной дыры. При орбитальном движении эти изображения меняются по яркости. Учтя полную яркость всех изображений вместе взятых, Каннингэм и Бардин обнаружили, что через определённые промежутки времени яркости изображений будут складываться. По крайней мере один раз за каждый оборот свет видимой звезды будет необычайно ярким, и она будет на короткое время казаться несравненно ярче, чем обычно.

Астрономам известно множество двойных звёзд, которые периодически становятся то ярче, то слабее. Если двойная система ориентирована в пространстве таким образом, что одна звезда время от времени оказывается за другой, то происходят затмения звёзд. Во время затмения одна звезда экранирует часть света, идущего от другой. Световой поток от такой затменной двойной системы периодически падает, как видно из рис. 15.12, как только наступает затмение. И даже если астрономы не могут различить двух отдельных звёзд в системе с помощью телескопа, они в состоянии с помощью наблюдений периодических спадов кривой блеска сделать уверенный вывод о том, что перед ними - затменная двойная система.

РИС. 15.12. Затменная двойная система. Если двойная система ориентирована таким образом, что одна звезда время от времени проходит перед другой, полное количество света, испускаемое системой в нашу сторону, периодически убывает. Даже если астрономы, как это часто бывает, не могут увидеть по отдельности звёзд в такой затменной двойной системе, характерная форма кривой блеска выдаёт наличие двух звёзд.

Если одним из компонентов затменной двойной системы является чёрная дыра, то она будет периодически фокусировать свет от видимой звезды. На краткое время при каждом обороте видимая звезда будет казаться необычно яркой. Кривая блеска такой двойной системы будет иметь периодические пики, изображенные на рис. 15.13. И если когда-нибудь обнаружат двойную систему с такими аномальными пиками, то будет весьма вероятно, что в её состав входит чёрная дыра.

РИС. 15.13. Кривая блеска для двойной системы, включающей чёрную дыру. Фокусирующее действие чёрной дыры, входящей в двойную систему, должно давать пики на соответствующей кривой яркости.

16

ВЗРЫВАЮЩИЕСЯ ГАЛАКТИКИ И МАССИВНЫЕ ЧЁРНЫЕ ДЫРЫ

В XVIII и XIX вв. астрономы очень увлекались поисками комет. Маститые астрономы Западной Европы ночь за ночью «прочесывали» небо в поисках новых комет. Тем удачливым наблюдателям, которые смогли обнаружить одного или нескольких этих временных гостей окрестностей Солнца, присуждались премии и медали.

Новооткрытая комета часто имела в телескоп вид слабого туманного пятнышка. Лишь с приближением к Солнцу замерзшие газы в ядре кометы испаряются, и возникает характерный кометный хвост. Прослеживая ночь за ночью путь новооткрытой кометы на фоне неподвижных звёзд, можно рассчитать орбиту кометы вокруг Солнца. Если затем орбита приведет комету в близкие окрестности Солнца, то сможет испариться заметная часть замерзших газов ядра кометы. Будет наблюдаться «хвостатая звезда», нередко доступная невооруженному глазу. Однако обычно орбита кометы пролегает так далеко от Солнца, что объект всё время остаётся слабым пятнышком, различимым только в хороший телескоп.

Одна из трудностей, с которой столкнулись охотники за кометами, состояла в том, что на небе имеется много объектов, на первый взгляд выглядящих как кометы. Они видны в телескоп как расплывчатые маленькие пятнышки, но наблюдение их на протяжении многих ночей показывает, что они не меняют своего положения по отношению к окружающим звёздам. Это обстоятельство свидетельствует о том, что такие размытые объекты, или туманности, находятся очень далеко от Солнечной системы.

Почти двести лет назад знаменитый французский охотник за кометами Шарль Мессье составил список примерно 100 туманностей. Хотя его первоначальной целью было помочь коллегам распознавать объекты, которые можно спутать с кометами, скоро выяснилось, что этот список содержит интереснейшие объекты неба. Первым в каталоге Мессье (М 1) оказалась Крабовидная туманность, изображенная на рис. 7.5. Сорок второй объект (М 42)-это туманность Ориона, а М 57-кольцеобразная туманность. Они приведены соответственно на рис. 6.6 и 6.9.

Многие из объектов Каталога Мессье находятся сравнительно близко от нас. Подобно туманности Ориона, Крабовидной туманности и Кольцеобразной туманности, они часто бывают связаны с процессами рождения и смерти звёзд. Расположены они также среди звёзд и находятся поэтому на обычных для звёзд расстояниях от нас. Такие объекты разбросаны по всей нашей Галактике.

Хотя многие из объектов Каталога Мессье представляют собой действительно облака газа или скопления звёзд, находящиеся в пространстве нашей Галактики, несколько десятков заметно отличаются от них. Эти необычные объекты имеют нередко форму колеса с закрученными спицами и были названы поэтому спиральными туманностями. Характерный пример - объект М 101, изображенный на рис. 16.1. Этим спиральным туманностям предстояло стать предметом самых горячих споров в астрономии со времен Коперника.

РИС. 16.1. Одна из галактик. В Каталог Мессье вошли объекты типа этой спиральной галактики (М 101). В начале 1920-х годов астрономы горячо обсуждали вопрос о том, на каких расстояниях от нас находятся галактики. (Ликская обсерватория.)

Главной проблемой оказалось расстояние до спиральных туманностей. Являются ли они сравнительно близкими объектами, расположенными на расстояниях всего в сотни или тысячи световых лет от нас? Или это гигантские объекты в миллионах световых лет от Галактики? К началу 1920-х годов астрономы-профессионалы разбились на два враждующих лагеря, и каждый научный конгресс сопровождался горячими спорами по этой проблеме.

К середине 1920-х годов проблема наконец была решена, когда молодой сотрудник обсерватории Маунт Вилсон Эдвин Хаббл сообщил об открытии переменных звёзд в нескольких спиральных туманностях, в частности в М 31. М 31 -это большая спиральная туманность в созвездии Андромеды. Часть этой туманности показана на рис. 16.2 (там указаны положения двух переменных звёзд в ней). Открытие этих переменных звёзд сослужило неоценимую службу, поскольку уже было известно, что период изменения блеска звёзд этого типа непосредственно связан с их абсолютной яркостью (светимостью). Измерив период, с которым эти звёзды изменяли свою яркость, Хаббл смог найти расстояние до них. Оказалось, что расстояние до М 31 составляет около 2 миллионов световых лет. Туманность Андромеды лежит далеко за пределами нашей Галактики, и это неопровержимо свидетельствует о том, что спиральные туманности - это гигантские звёздные системы. Сегодня эти звёздные системы называют спиральными галактиками.

РИС. 16.2. Переменные звёзды в галактике М 31. На этом снимке участка галактики Андромеды (М 31, которую обозначают также NGC 224) видны две переменные звезды, отмеченные стрелками. Исследуя свойства переменных звёзд, Хаббл сумел доказать, что галактики находятся очень далеко от нашей Галактики. (Обсерватория им. Хейла.)

В конце 1920-х годов Хаббл сделал новые важные открытия, касающиеся природы внегалактических объектов. Во-первых, он нашёл, что галактики можно классифицировать по четырем основным типам. Кроме обычных спиральных галактик, таких, как М 31 и М 101, имеются аналогичные объекты, сквозь ядра которых проходит как бы стержень. На рис. 1.4 приведен характерный пример одной из подобных пересеченных спиральных галактик.