| Регистрация | / | ВХОД |
Астрономия без конца и края
Глава девятая
Радионебо
Астрономия, наверное, — самая древняя наука. Зато радиоастрономия — одна из самых молодых. Радио изобрели относительно недавно — в 1905 году, Карл Янский обнаружил, что космические тела излучают радиоволны в 1932 году, а сама радиоастрономия начала стремительно развиваться после Второй мировой войны. Радиотехника и радиофизика значительно продвинулись в своём развитии во время войны, а по её завершении они переключились на мирные цели — астрономические наблюдения.
Радиотелескопы — это огромные антенны, которые принимают радиоизлучение космоса. Они могут наблюдать за небом и днём, и ночью, и в ясную погоду, и в пасмурную, потому что радиосигналы хорошо проходят и сквозь облака. Это выгодно отличает радиотелескопы от обычных, оптических. А самое главное — они могут изучать небесные тела, невидимые для человеческого глаза, даже вооружённого мощными оптическими приборами.
Радиотелескоп — это антенна в виде чаши
Если бы человек мог видеть радиоволны, то небо выглядело бы для него совсем иначе. Конечно, самый яркий объект радионеба — это Солнце, потому что оно ближе всего к нам. Поэтому давайте посмотрим на небо ночью.
Наша планета Земля вместе с другими планетами и их спутниками, астероидами, метеороидами, кометами и пылью вращается вокруг Солнца. А Солнце вращается вокруг центра нашей галактики. Галактика — это скопление звёзд. Когда-то считали, что она — одна-единственная во Вселенной, поэтому её и пишут с большой буквы. Наша галактика является спиральной, это очень распространённая форма галактик. Глядя в небо ясной ночью, мы видим белёсую полосу — Млечный путь — это и есть центральная часть спирального диска нашей галактики (мы-то находимся с краю). Так вот, на радионебе Млечный путь был бы в три раза шире и ярко сиял бы его центр. В обычных лучах центральная часть нашей Галактики невидима, потому что её загораживает от нас межзвёздная пыль.
На небе нас удивило бы несоответствие расположения ярких «радиозвёзд» и обычных «звёзд». Часто они находятся в разных местах: там, где есть оптически яркие звёзды, не видно даже слабых «радиозвёзд», в то время как некоторые бледные объекты, невидимые невооруженным глазом, в радиолучах — очень яркие.
В начале XX века было подтверждено существование других галактик. Это было сделано Эдвином Хабблом в 1922 году. Уже давно астрономы наблюдали крошечные бледные пятнышки, не похожие на звёзды. Их называли туманностями — клочками межзвёздного «тумана», состоящим из пыли и газа, и предполагали, что они находятся в нашей галактике, которая и занимает всю Вселенную. Эдвину Хабблу удалось разглядеть в спиральных рукавах туманности в созвездии Андромеды отдельные звёзды и найти среди них цефеиды.
Туманность Андромеды
Цефеиды — особые звёзды, усердные помощники астрономов. Их называют мигающими «маяками» Вселенной, потому что они позволяют определять расстояния в космосе. Хаббл определил, что цефеиды туманности Андромеды находятся далеко за пределами Млечного Пути. Это открытие невероятно раздвинуло границы нашей Вселенной. Многие невзрачные «туманные пятнышки» оказались такими же галактиками, как наша, с сотнями и тысячами миллиардов звёзд, ожидающими своих исследователей.
Большинство ярких радиоисточников как раз и находится за пределами нашей галактики — это радиогалактики и квазары, о которых расскажем попозже.
А в 1967 году английскими астрономами были открыты объекты с быстропеременным, пульсирующим излучением радиоволн. Из-за своего поведения они получили имя пульсары. Сейчас их открыто уже более четырёхсот.
Пульсар — это быстровращающаяся нейтронная звезда, остаток от взрыва сверхновой. Мы уже говорили, как изменяются звёзды: когда заканчивается «топливо» для цепочки термоядерного синтеза, равновесие нарушается и звезда сжимается. При этом возрастает температура в центре и запускаются реакции синтеза более тяжёлых элементов.
Оказывается, что сжиматься до бесконечности звезда не может. С крупными звёздами (примерно более трёх масс Солнца) может произойти катастрофическое явление. В какой-то момент в очередной раз заканчивается «ядерное горючее» и температура в центре звезды понижается. Вместе с ней понижается и давление, оно не удерживает вес вышележащих слоёв, они начинают падать на ядро звезды. От этого оно меньше чем за секунду сжимается до размеров не очень большого города — километров десять в диаметре. От такого «суперсверхсжатия» вещество переходит в совершенно новое состояние — нейтронное, у которого чайная ложка весит тысячи тонн! Оно как бы внезапно «схватывается», как затвердевающий клей. Падающие на него верхние слои резко отскакивают и порождают мощную ударную волну, двигающуюся наружу с огромной скоростью и раздувающую оболочку звезды, которая и видна нам как сверхновая.
Сверхновая за малое время выделяет столько энергии, что светит как целая галактика. Для земного наблюдателя это выглядит именно как появление новой яркой звезды на месте, где не было даже бледной искорки. Иногда сверхновую видно даже днём! Их появление удаётся наблюдать не очень часто, описания этих событий попадали в старинные летописи Китая, Японии, в записи древних арабских и греческих астрономов.
Внешние оболочки сверхновой, «отброшенные» звездой, обогащают нашу Вселенную химическими элементами, накопившимися в термоядерном синтезе за её долгую эволюцию, а в центре остаётся крошечный по космическим размерам быстро вращающийся шар — нейтронная звезда. Он может делать несколько оборотов в секунду!
Этот шар не светится, он испускает узкий радиолуч, как маяк. При наблюдении с Земли кажется, что изучение похоже на удары пульса. Наверняка многие пульсары мы не можем наблюдать, потому что их тонкие радиолучи попадают мимо Земли.
Есть и другие удивительные объекты, которые не светятся, но испускают радиоволны. Например, облака нейтрального водорода. Водород — самый распространённый элемент во Вселенной. Почти девять десятых всех атомов — это атомы водорода. Исследовать облака межзвёздного водорода можно только по его радиоизлучению. Нейтральный водород может испускать радиоволны с длиной 21 см. Эта уникальная радиолиния была сначала предсказана теоретически, а затем обнаружена экспериментально. Её наблюдение позволяет, например, выяснить структуру Млечного Пути: облако этого газа сосредоточено в относительно тонком слое в плоскости Галактики и тянется спиральными «рукавами» на большие расстояния.
Радиолиния водорода 21 см важна не только для исследования строения космоса. Учёные предполагают, что если где-то существуют другие цивилизации во Вселенной, которые хотели бы найти себе «братьев по разуму», то они для передачи информации стали бы использовать именно радиолинию водорода. Ведь радиоволна длиной 21 см должна быть хорошо известна всем цивилизациям с развитой радиофизикой и радиотехникой. А именно с такими мы и могли бы вступить в контакт.
Какой бы фантастикой это ни казалось, но поиски внеземных цивилизаций всегда будут вестись на Земле, всегда будет надежда, что мы не одиноки во Вселенной.
Вопросы для вдумчивого читателя
1. Когда зародилась радиоастрономия?
2. Что такое радиотелескоп?
3. Что такое Млечный путь? А тебе приходилось его видеть?
4. Как подтвердили существование других галактик?
5. Какие радиоволны можно было бы использовать для связи с другими разумными существами во Вселенной?
© Автор текстов, заданий, рисунков: Антонина Лукьянова,
специально для портала «Солнышко» — solnet.ee,
опубликовано 20 ноября 2020 г.
специально для портала «Солнышко» — solnet.ee,
опубликовано 20 ноября 2020 г.
Комментарии к публикации
Астрономия без конца и края
28.09.2020, 10:05
Наталья
Спасибо за новую рубрику! Будем с дочкой читать.
09.10.2020, 10:19
Inessa
Ochen poznavatelno. Spasibo, chto pomogaete razvivat detei!
30.10.2020, 12:09
Инна
Очень познавательно. Спасибо!
23.11.2020, 10:31
Валентина
Очень интересно, доступно, познавательно. Большое спасибо!
08.12.2020, 09:04
Валентина
Ещё раз убедилась, что рубрика "Астрономия без конца и края" очень познавательная и полезнп не только для детей, но и для взрослых читателей
11.12.2020, 18:19
Редактор портала «Солнышко»
Наталья, Инесса, Инна, Валентина, спасибо за отклики! Нам очень важна обратная связь с читателями!
06.01.2021, 17:48
Алена
Очень интересно
15.01.2021, 12:45
Людмила
Дочери очень понравилась викторина. С удовольствием отвечала на вопросы. Узнали много новой информации. Хотим чаще подобные викторины!
16.01.2021, 10:09
Светлана
Спасибо большое за книгу, викторину и кроссворды! Очень интересно и познавательно!
16.01.2021, 10:25
Елена :)
Не только детям, но и взрослым интересно :) Спасибо!
18.01.2021, 09:21
Валентина
Большое спасибо за очень увлекательную книгу, за интересные викторину "Астрономия без конца и края" и кроссворд "Небесные тела".
19.01.2021, 23:31
КСЕНИЯ
спасибо за познавательную книгу! викторина супер!
24.01.2021, 11:53
Валентина
Спасибо за второй кроссворд по астрономии "Великие имена", очень интересный и позновательн.
Оставить свой комментарий