Один из авторов этой книги астрофизик, другой писатель- фантаст, давно и прочно увлеченный астрономией. Не стоит этого смущаться. Вне своей основной специальности фантасты, как правило, очень здравомыслящие люди, а главное, не пытаются выдать свои выдумки за правду. К тому же фантастические допущения, имеющие целью растормошить воображение читателя, здесь просто не нужны Вселенная сама по себе настолько удивительна, что легко справится с данной задачей при помощи фактов, а не вымысла. Если все же по ходу изложения нам захочется пофантазировать, мы прямо об этом скажем.
9
От авторов
Классические разделы астрономии, многократно освещенные в книгах популяризаторов этой науки, мы постараемся «пробежать» побыстрее, насколько это вообще возможно без потери целостности картины. Мы также не намерены утомлять читателя формулами и обещаем использовать их лишь в тех местах, где обойтись без них, по нашему мнению, невозможно.
В первой, вводной, части этой книги речь пойдет о методах и инструментах, применяемых для изучения Вселенной; во второй о Солнечной системе и многообразии ее объектов, в третьей о мире звезд и межзвездной материи, в четвертой о черных дырах, в пятой о мире галактик. В шестой части мы поговорим о строении и эволюции нашей Вселенной. Наконец, седьмая и последняя часть будет посвящена несколько неожиданной теме: любительской
астрономии. Нам кажется, что теоретический, так сказать, блок материала не будет вполне полноценным без части практической, хотя бы на уровне, доступном в принципе каждому, кто того пожелает. Астрономия удел не только странных людей «не от мира сего», засевших в своих башнях. С популярностью футбола ей никогда не сравниться, но все же это довольно массовое увлечение. Вы даже можете внести свой вклад в науку, хотя, конечно, никто от вас этого не потребует. Но даже если у вас нет астрономического инструмента просто выйдите однажды ясным вечером... ну да, вы поняли. Найдите ясное небо, где бы оно ни было, и посмотрите на Вселенную. Она того стоит.
ЧЕМ И КАК ИЗУЧАЮТ ВСЕЛЕННУЮ
Скажем сразу: образ астронома как человека «не от мира сего» (рассеянность, блуждающий взгляд, небрежность в одежде и прочие атрибуты чудака), сонного днем, а ночами увлеченно разглядывающего небо в телескоп, годится теперь разве что для детского мультфильма. В этом образе неверно практически все. Начнем с того, что, вопреки распространенному заблуждению, современным астрономам весьма редко приходится смотреть в окуляр телескопа. Человеческий глазвполне приличный оптический прибор для рассматривания земных объектов в дневное время, но для астрономических целей он попросту слаб, не хватает ни чувствительности, ни разрешающей способности. Мало время накопления от од с при ярком свете до 6 с в темноте. Глаз содержит порядка юо млн светочувствительных элементов и лишь миллион нервных волокон, идущих от глаза в мозг. По- видимому, первичная обработка изображения происходит уже на уровне сетчатки, и можно не сомневаться: осуществляется она так, чтобы удовлетворить земные потребности человека. Глаз не предназначен природой для считывания астрономической информации. В самом деле, разве выживание обезьяны зависит от наблюдения или ненаблюдения ею слабых звезд?
Интересно сравнить зарисовку Крабовидной туманности, сделанную лордом Россом в 1844 г. (рис. 2), с фотографией той же туманности (рис. 3, цв. вклейка). Несмотря на то что в распоряжении лорда Росса находились крупнейшие телескопы того времени, разница настолько показательна, что может возникнуть вопрос: неужели речь идет об одной и той же туманности?
Уже в конце XIX века глаз астронома уступил место более совершенному светоприемнику фотографической пластинке. Все более совершенствуясь, светочувствительные эмульсии достигли, по-видимому, своего «потолка» и ныне заменены еще более совершенными электронными средствами фиксации
12
Чем и как изучают Вселенную
изображения ПЗС-матрицами (ПЗС прибор с зарядовой связью). Профессиональные ПЗС-матрицы имеют высокое разрешение, охлаждаются до весьма низких температур с целью уменьшения теплового шума и по всем параметрам превосходят фотопластинки, не говоря уже о глазе наблюдателя. Астроному просто незачем просиживать ночи напролет у телескопа, кутаясь в тулуп и примерзая глазом к окуляру холодными ночами... К тому же наблюдатель в башне телескопа является источником воздушных тепловых токов несильных, но иногда достаточных, чтобы испортить изображение.
Медленно вращается купол башни, следуя за звездным небом, неслышно поворачивается труба телескопа, идет фотографирование (или спектрографирование) небесных объектов... а наблюдателя-то под куполом и нет! Инструмент наводится на объект дистанционно, изображения считываются с ПЗС-матрицы сразу на компьютер. Астроном занят обработкой
результатов, не отвлекаясь на рутину.
13
Часть I
Есть еще один важный аспект: любым мало-мальски крупным инструментом пользуется не один человек, а целый коллектив астрономов, и у каждой рабочей группы своя тема. Соответственно, имеется график наблюдений, составленный на месяцы (иногда и на годы) вперед. Не успел получить вожделенные результаты в отведенное время или не смог из-за погоды смирись, уступи место, жди следующего случая понаблюдать интересующий объект. В самом худшем положении находятся наблюдатели кратковременных непредсказуемых явлений вроде оптического послесвечения от гамма-вспышек этим наблюдателям приходится довольствоваться небольшими (подчас даже любительскими!) телескопами, более или менее свободными в любой момент.