| Регистрация | / | ВХОД |
Астрономия без конца и края
Глава двенадцатая
Старый закон и новые открытия
Закон всемирного тяготения известен давным-давно, с XVII века. Его открытие связывают с именем Исаака Ньютона, хотя, конечно, он опирался на исследования многих учёных: Галилео Галилея, Иоганна Кеплера и других. Удивительно, что этот довольно простой закон, которому подчиняется полёт брошенного камня, управляет всеми телами во Вселенной: звёздными системами, галактиками, скоплениями галактик.
Самое потрясающее, что всякий раз, как учёные находили «нарушение» этого закона, начиналось пристальное исследование и раскрывались новые тайны природы.
В древнем мире, в котором не было телескопов, людям было известно всего шесть планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер и Сатурн. Движение всех этих планет прекрасно описывалось законами Ньютона. В XVIII веке Вильям Гершель с помощью своего телескопа открыл седьмую планету — Уран. Через некоторое время наблюдений за Ураном оказалось, что его движение как будто не подчиняется закону всемирного тяготения.
Планета Уран в сравнении с Землёй
Было высказано предположение, что это связано с воздействием силы тяготения планеты, которая находится от Солнца ещё дальше. Она своим притяжением вносит возмущения в орбиту Урана.
Были предприняты объёмистые математические вычисления. Это был титанический труд, если учесть, что в те времена не было вычислительных машин и компьютеров. В середине XIX века Джон Адамс и Урбен Леверье рассчитали положение этой неизвестной планеты и предложили астрономам понаблюдать за определённым участком неба. Самое удивительное, что планета нашлась именно там. Так был открыт Нептун. Это стало одним из первых триумфов закона всемирного тяготения.
Используя этот же закон, проанализировав движение звезды Сириус, математик и астроном Фридрих Бессель вычислил, что эта звезда является двойной. Так была открыта звезда Сириус Б: белый карлик, очень слабо светящийся, но по массе сопоставимый с массой Солнца и своим притяжением воздействующий на движение звезды, которую стали называть Сириус А.
Говорят, что и Нептун, и Сириус Б были открыты «на кончике пера», то есть сначала их вычислили, а потом пронаблюдали.
Планета Нептун — самый маленький газовый гигант, открытый «на кончике пера»
Закон всемирного тяготения позволил сделать предположение, что в центре нашей галактики находится сверхмассивная чёрная дыра.
Направление на этот центр известно уже давно: он находится в районе созвездия Стрельца на расстоянии примерно 26 тысяч световых лет. Наблюдать его сложно, потому что мешают облака космической пыли и газа, и долгое время было неизвестно, есть ли за тучами пыли какие-то объекты. Радиоастрономы обнаружили там мощный источник радиоизлучения, который назвали Стрелец А. Они исследовали его структуру, выделили в нём два облака — западное и восточное.
А затем подключились наблюдения ещё в одном диапазоне — в инфракрасных лучах. Инфракрасное излучение было открыто Вильямом Гершелем: тем самым, который открыл двойные звёзды и Уран! Оно невидимо для человека, его длина волны больше, чем у красного света, на котором заканчивается обычная радуга.
Самое главное, что космическая пыль прозрачна для этих невидимых лучей. Инфракрасные детекторы позволили обнаружить в газо-пылевом облаке в центре нашей галактики точечные объекты. Один их них казался чрезвычайно массивным: более миллиона масс Солнца! Он и стал кандидатом на сверхмассивную чёрную дыру.
Подтверждением стали наблюдения за движением ближайших к центру галактики звёзд. Самой интересной оказалась звезда S2 («эс-два»). Она делает один оборот вокруг галактического центра примерно за 15 лет. За ней наблюдают с 1995 года. Параметры её орбиты позволили уточнить массу центрального объекта. Его назвали Стрелец А* (читается: «Стрелец А со звёздочкой»). Такое массивное тело (примерно 4 миллиона масс Солнца!) в таком малом объёме может быть только чёрной дырой, сверхмассивной чёрной дырой.
Созвездие Стрельца в звёздных атласах изображают в виде грозного кентавра с натянутым луком. Но восемь самых ярких звёзд образуют фигуру мирного чайничка. И стрела, и носик чайника указывают примерно на Стрельца А*
В центрах многих других галактик, видимо, находятся сверхмассивные чёрные дыры. Но это вовсе не означает, что Вселенная будет «втянута» внутрь этих объектов. Наоборот, в аккреционных газо-пылевых дисках, окружающих эти «дыры», по всей видимости, идут процессы образования новых звёзд! Кроме того, Стивен Хокинг предсказал, что чёрные дыры могут «испаряться». Это явление ещё предстоит обнаружить.
Но закон всемирного тяготения позволяет «взвесить» не только центр нашей галактики, но и всю её целиком, так же, как и другие галактики.
Если мы посмотрим на движение планет в Солнечной системе, то обнаружим, что чем дальше планета от Солнца, тем медленнее она движется: Земля, например, летит по орбите со скоростью 30 километров в секунду, а Уран — «всего» около семи километров в секунду. Это связано с тем, что сила притяжения уменьшается с увеличением расстояния.
В галактиках звёзды вращаются вокруг центра. Наше Солнце, например, делает один оборот примерно за 200 миллионов лет. Если мы будем измерять скорости звёзд в нашей галактике, то выяснится неожиданный факт: скорость звёзд, расположенных дальше от центра, чем Солнце, не уменьшается, а остаётся примерно постоянной! Этого не могло быть, если бы их движение определялось силой притяжения к центральному Стрельцу А*. Вывод, к которому пришли учёные, удивителен.
Вместо того, чтобы опровергать закон всемирного тяготения, они предположили, что на окраине галактики присутствует некая тёмная материя. Своим притяжением она заставляет звёзды двигаться по орбите с теми самыми скоростями, которые мы наблюдаем с Земли. Причём тёмная материя есть не только в нашей галактике, но и во всех остальных, а её масса гораздо больше, чем суммарная масса «светящейся» материи. Все галактики несут на себе массивные невидимые «короны».
«Тёмная материя» названа так не из-за цвета, в данном случае «тёмная» означает «неизведанная», «таинственная». Если бы удалось набрать в пробирку тёмной материи, то она казалась бы пустой, но тяжёлой. Эту таинственную материю нельзя увидеть ни в обычном свете, ни с помощью радиоволн, ни в инфракрасных, ни в рентгеновских лучах. Можно обнаружить только её гравитационное воздействие на движение видимых объектов. К сожалению, её нет около нашей планеты, изучать её приходится косвенно, наблюдая за движением звёзд на окраинах нашей и других галактик.
Немного становится не по себе, когда узнаёшь, что сотни лет астрономы изучали небесные тела, а они составляют очень небольшую часть Вселенной: ведь тёмной материи в сотни раз больше, чем «светящейся». А в конце XX века выяснилось, что Вселенная, в основном, состоит не из материи — тёмной и нетёмной, — а из тёмной энергии.
Вопросы для вдумчивого читателя
1. Какой закон помог открыть планету Нептун и звезду Сириус Б?
2. В направлении какого созвездия находится центр нашей галактики?
3. Далеко ли до центра нашей галактики?
4. Наблюдения за какой звездой позволили предположить, что в центре нашей галактики — сверхмассивная чёрная дыра?
5. Где в галактиках располагается тёмная материя?
© Автор текстов, заданий, рисунков: Антонина Лукьянова,
специально для портала «Солнышко» — solnet.ee,
опубликовано 11 декабря 2020 г.
специально для портала «Солнышко» — solnet.ee,
опубликовано 11 декабря 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