805 (Наша галактика), страница 2

Гало по форме напоминает слегка сплюснутый эллипсоид с наибольшим диаметром, немного превосходящим поперечник диска. Эту часть нашей звездной системы населяют главным образом старые и слабосветящиеся звезды, а газ и пыль там практи­чески отсутствуют. Масса гало и диска примерно одинакова. Обе эти части Галактики погружены в огромную сферическую корону, диаметр которой в 5—10 раз больше диаметра диска. Возможно, что корона содержит главную массу Галактики в форме невидимого пока вещества («скрытой массы»). По некоторый оценкам эта «скрытая масса» примерно раз в 10 больше массы всех обычных звезд Галак­тики, сосредоточенных в диске и гало.

Такова общая картина. Важны и детали. Внутри Галактики су­ществуют разные по масштабам звездные системы — от двойных звезд до скоплений из десятков тысяч звезд. Различают и более крупные подсистемы в нашей звездной системе. Существенный элемент структуры Галактики - межзвездная среда, пылевые и газовые туманнос-ти. Со всем этим более подробно мы сейчас и ознакомимся.

СОДРУЖЕСТВА ЗВЕЗД

Очень многие звезды «предпочи­тают» странствовать не в одиночку, а парами. Вполне естественно счи­тать, что близость компонентов в системе двойной звезды имеет глубокие причины. Две звезды объ­единились в одну систему не при случайной встрече в бескрайних просторах космоса (что весьма маловероятно), а возникли совмест­но. В последнем случае их физи­ческие свойства должны, по-видимо­му, быть сходными, хотя известны и такие пары звезд, где компоненты не имеют друг с другом почти ничего общего. Приведем примеры.

Рядом с Сириусом есть замеча­тельная звездочка — это открытый в 1862 г. первый «белый карлик». В последнее время за спутником Сириуса («Песьей звездой» древних египтян) укоренилось даже собст­венное имя — Щенок. Щенок лишь вдвое уступает по массе Сириусу, а по объему—в 10³ раз. Ясно поэтому, что плотность вещества спутника Сириуса очень велика. Если бы можно было этим веще­ством наполнить волейбольный мяч, последний приобрел бы весьма со­лидную массу—около 160 т!

Сириус и Щенок—система из двух солнц, двойная звезда. Но как не похожи они друг на друга. Впро­чем, астрономам известны и другие, куда более странные содружества.

В созвездии Цефея есть двойная звезда, обозначаемая символом VV. Главная звезда — колоссальный хо­лодный сверхгигант, по диаметру в 1200 раз превышающий Солнце. Его спутник—обычная и горячая звезда, по-видимому, с обширной, «толстой» атмосферой. Главная звез­да превышает свой спутник по объему почти в 2 000 раз.

Странных содружеств в мире звезд очень много. Их происхожде­ние остается пока невыясненным. Справедливость требует, однако, заметить, что есть немало и таких систем, в которых звезды как две капли воды похожи друг на друга.

Вот, например, система четырех звезд из созвездия Лиры, которую астрономы обозначают буквой «эпсилон». Все четыре звезды очень похожи друг на друга. Они больше, массивнее и ярче Солнца, и каждая из них , скорее напоминает Сириус.

Особенно замечательна пара звезд-гигантов, сливающаяся для невооруженного глаза в одну звез­ду — Капеллу. Они схожи, как близнецы, и их тесное, в буквальном смысле слова, содружество (рас­стояние между ними — миллионы километров) заставляет обе звезды обращаться вокруг общего центра масс почти за три месяца.

Когда две звезды находятся друг от друга на расстоянии, сравнимом с их поперечниками, они неизбежно теряют свою сферическую форму. Взаимное притяжение оказывается настолько мощным, что обе звезды под действием приливных сил вы­тягиваются в направлении друг к другу. Вместо шара каждая звезда становится трехосным эллип­соидом, причем наибольшие оси эллипсоидов всегда совпадают с прямой, соединяющей центры обеих звезд.

Одним из типичных представите­лей этого класса звезд является звезда W из созвездия Большой Медведицы. В этой системе из двух дынеобразных заезд движение, как обычно, совершается вокруг общего центра масс. Оно весьма стреми­тельно: звезды так близки друг к другу, что через восемь часов каждая из них снова возвращается в первоначальное положение. Лю­бопытно, что обе «звездные дыни» как две капли воды сходны между собой. Благодаря равенству масс центр тяжести лежит в точности посередине между звездами, и обе они, в сущности, обращаются по одной общей круговой орбите.

При наблюдениях с Земли оба компонента этой системы неразличимы в отдельности даже в силь­нейшие телескопы. Все сведения о природе звезды W Большой Мед­ведицы были получены исключи­тельно по наблюдениям изменения ее видимой звездной величины. Не­трудно сообразить, что, обращаясь вокруг общего центра тяжести, дынеобразные светила поворачи­ваются к нам то более широкой, те более узкой своей частью. По этой причине звезда W Большой Медведицы принадлежит к числу переменных звезд, т е. звезд, поток излучения от которых изменяется. Тщательный анализ кривой изменения потока от W Большой Мед­ведицы и раскрыл перед астроно­мами все удивительные свойства этой двойной системы.

И ногда дынеооразными могут быть самые крупные, массивные из звезд. Примером может служить уникальная система АО Кассиопеи, в сравнении с которой предыдущая пара выглядят весьма миниатюрной.

Обе, звезды в системе АО Кассиопеи—горячие гиганты, тем­пература атмосферы которых около 25000 К. Каждый из гигантов почти в 30 раз массивнее Солнца и в 200—300 тыс. раз превосходит его по светимости.

Расчеты показывают, что рас­стояние между центрами этих горя­чих гигантов составляет всего 25 млн. км., а вытянутость их такова, что обе исполинские «дыни» касаются друг друга! И вся эта система быстро вращается с перио­дом всего в несколько часов!

Звезду bЛиры можно без всяких колебаний назвать замеча­тельной. Как и звезда W Большой Медведицы, b Лиры состоит из двух дынеобразных звезд, обра­щающихся вокруг общего центра тяжести. Большая из них—горя­чая гигантская звезда, атмосфера которой нагрета до 15000 К. Мень­шая звезда вдвое холоднее, и ее излучение совершенно теряется в потоках света, излучаемых главной звездой.

Н а b Лиры впервые обратили внимание в конце ХVШ в., но, несмотря на тщательные исследования в течение почтя двух веков этой яркой звезды, ее природа до недавнего времени, казалась зага­дочной. Особенно сложными и непонятными были спектр звезды и те изменения, которые в нем наблю­дались. Сейчас эти световые «ияеро-глифы» расшифрованы, и результаты проведенного исследования схематически представлены на рисунке.

От главной звезды В9 к ее спут­нику F непрерывно извергаются потоки газового вещества. Они огибают спутник и возвращаются к главной звезде, образуя, таким образом, непрерывную циркуляцию газа. Но инертность газа и враще­ние спутника вокруг главной звезды приводят к тому, что часть газа, находящегося за спутником, на стороне, противоположной направ­лению на главную звезду, улету­чивается во внешнее пространство. При этом газ, удаляясь от звезды, образует огромное газовое коль­цо. Нечто сходное можно иногда увидеть при фейерверках, когда особые вертушки выбрасывают в воздух светящиеся спирали.

Кольцеобразный газовый шлейф b Лиры — образование динамиче­ское. Оно непрерывно рассеивается в пространстве, и его кажущаяся стабильность объясняется непрерыв­ным пополнением газового вещест­ва идущего от вращающейся звезд­ной пары.

Доступная нашему наблюдению газовая спираль имеет почти такой же размер, как наша планетная система. Луч зрения лежит как раз в ее плоскости, и только благодаря этому случайному обстоятельству удалось обнаружить ее существо­вание. Кольцо вуалирует спектр главной звезды, и именно этим вызваны странные особенности спектра b Лиры. Если бы систему b Лиры мы наблюдали «сверху» или «снизу», она показалась бы нам самой обычной звездой.

На зимнем небе в созвездии Близнецов выделяются две звезды, сходные по яркости друг с другом. Верхняя из них называется Касто­ром, а нижняя - Поллуксрм. Оба эти имени мифологического про­исхождения. Согласно легендам древних греков, так звали двух близнецов, рожденных красавицей Ледой от всемогущего Зевса.

Еще в 1718 г. английский астроном Д. Брадлей (1693-1762) открыл, что Кастор—двойная звезда, состоящая из двух горячих и крупных солнц. Вскоре удалось заметить, что обе звезды весьма медленно обращаются вокруг обще­го центра. К сожалению, до сих пор период обращения в этой системе не может считаться уверенно опреде­ленным. Наиболее надежным его значением считается 341 год.

Трудности, с которыми приходит­ся сталкиваться астрономам, станут более понятными, если осознать, что видимое движение в системах двойных звезд не есть дви­жение истинное. Дело в том, что плоскость, в которой спутник совер­шает обращение вокруг главной звезды, обычно наклонена под не­которым углом к лучу зрения. Поэтому астрономы видят не истин­ную орбиту звезды и не истинное ее движение, а только проекцию того и другого на плоскость, пер­пендикулярную к лучу зрения.

Все это сильно затрудняет иссле­дования. Отсюда проистекает и та неточность результатов, с которыми мы сейчас столкнулись.

Кастор А и Кастор В (как обо­значают астрономы компоненты ин­тересующей нас пары) отстоят друг от друга примерно в 76 раз дальше, чем Земля от Солнца. Ина­че говоря, обе звезды разделяет расстояние, почти вдвое превышаю­щее среднее расстояние Плутона от Солнца.

Около полутора веков назад по­близости от Кастора была замечена слабосветящаяся звездочка 9-й звездной величины, сопровождаю­щая Кастор А и Кастор В в их полете вокруг центра Галактики. Если звезды видны на небе вблизи друг от друга и движутся в одном направлении и с одной скоростью — это верный признак того, что звезды физически связаны между собой. Поэтому уже с начала века Кастор считается не двойной, а тройной звездой.

Кастор С — третий компонент в рассматриваемой системе солнц — полная противоположность Касто­ру А и Кастору В. Это карликовая красноватая звездочка. Расстояние между ней и главными звездами системы во всяком случае не меньше чем 960 а. е. Заметим, что измерен­ное расстояние есть проекция на небосвод истинного расстояния.

При значительной удаленности от главных звезд Кастор С обра­щается вокруг них с периодом в десятки тысяч лет! Неудивительно, что за полтора века наблюдения Кастор С не сдвинулся со своего места на сколько-нибудь ощутимую величину.

Любопытнее всего, что каждая из трех звезд, с которыми мы сейчас познакомились, в свою оче­редь, представляет собой настолько тесную пару звезд, что «разделить» их удается только методами спект­рального анализа.

Кастор А и Кастор В распада­ются на две пары близнецов, рас­стояния между которыми составля­ют около 10000000 км! Это в пять раз меньше, чем расстояние от Меркурия до Солнца. Весьма воз­можно, что все четыре звезды под действием взаимного тяготения при­обрели дынеобразную форму трех­осных эллипсоидов,

Что касается Кастора С, то и эта звезда состоит из двух близ­нецов-карликов, удаленных друг от друга на 2700000 км, что лишь вдвое превышает диаметр Солнца.

По случайному стечению обстоя­тельств плоскость, в которой об­ращаются оба двойника Кастор С, проходит через луч зрения земного наблюдателя. Благодаря этому одна звезда периодически закрывает часть другой, из-за чего общий поток излучения от системы умень­шается. Применяя астрономическую терминологию, можно сказать, что Кастор С является затменно-переменной звездой.

Перед нами раскрылась удиви­тельная картина — система из шести звезд, связанных между собой уза­ми взаимного тяготения: две пары горячих огромных звезд и пара холодных красноватых карликов, непрерывно участвующих, в сложном движении. Двойники Кастор А совершают оборот вокруг общего центра масс всего за 9 дней. Двой­ники Кастор В, несколько более близкие друг к другу, имеют еще меньший период обращения—толь­ко .3 дня. И уж совсем головокру­жительным кажется вращение кар­ликов, которые ухитряются обер­нуться вокруг центра масс всего за 19 ч! От 19 ч до десятков тысяч лет — таково разнообразие периодов обращения в этой удивительной системе звезд.

Долгое время шестикратная система Кастор считалась уникальной. Однако в 1964 г. обнаружили, что хорошо известная двой­ная звезда Мицар (средняя в ручке ковша Большой Медведицы) также, по-видимому, должна быть отнесена к шестикратным системам. Действительно, уже невооруженный глаз легко обнаруживает рядом с Мицаром звездочку пятой звездной величины, названную Алькором. Обе звезды имеют общее движение в пространстве и потому, по-видимо­му, образуют физическую пару звезд. В небольшой телескоп Мицар распадается на два компонента — Мицар А и Мицар В. По наблю­дениям спектра Мицара А давно установлено, что эта звезда, в свою очередь, состоит из двух компонен­тов с периодом обращения вокруг общего центра тяжести, равным двадцати с половиной земным сут­кам. И вот, наконец, в 1964 г. выяснилось, что Мицар В, казав­шийся до тех пор одиночной звез­дой, на самом деле состоит из трех звезд. Две из них близки друг к другу и обращаются вокруг общего центра масс за 182 сут. Третий же, далеко отстоящий от них компонент обладает значительно большим периодом обращения, рав­ным 1 350 сут.

В настоящее время известны де­сятки тысяч двойных звезд, так что содружества звезд — явление очень частое. Возможно, более половины всех звезд являются двойными.

ЗВЕЗДНЫЕ СКОПЛЕНИЯ

Первое знакомство всегда быва­ет внешним. Поэтому мы прежде всего обратим внимание на фотопортрет типич­ного шарового звездного скопления. Каждое шаровое скоп­ление—это своеобразный исполин­ский шар из звезд, или, применяя более специальную терминологию, типичная сферическая звездная сис­тема. Бросается в глаза в общем равномерная по всем направле­ниям концентрация звезд к центру скопления. В сердцевине шаровых скоплений звезд так много и они так плотно расположены в прос­транстве, что на фотографиях видно лишь сплошное сияние.

И звестно более 130 шаровых звездных скоплений, хотя общее их число в нашей Галактике должно быть раз в десять большим. По­перечники их весьма различны. У самых маленьких они близки к 5—10 св. годам, у наибольших измеряются 500—600 св. лет. Раз­лична и масса скоплений - от нескольких десятков тысяч до сотен тысяч солнечных масс. Так как различия в массе у отдельных звезд невелики, можно считать, что шаровые звездные скопления содержат десятки, сотни тысяч, а иногда и миллионы звезд!

На фотоснимках шаровых скоп­лений мы видим не действительное распределение звезд в скоплении, а лишь проекций этого распреде­ления на плоскость. Выведены фор­мулы, позволяющие перейти от видимой картины к истинной. Ока­залось, что пространственное распределение звезд в шаровых звезд­ных скоплениях весьма сложно. В самых общих чертах шаровые звездные скопления состоят из плотного центрального ядра и короны окружающей его, в пределах которой плотность меняется сравни­тельно мало.

Подмечено, что у разных скоплений увеличение концентрации к центру различно—у одних оно мало, у других выражено очень резко. И еще один любопытный факт — некоторые «шары из звезд» заметно сплюснуты. Вызвано ли это их вращением или другими при­чинами, пока неизвестно.