[laantane]

Солнце – лишь одна из миллиардов звезд, составляющих огромную сплюснутую галактику – Млечный Путь. В то время как до ближайшей к нам звезды Проксимы Кентавра свет идет 4,3 года, ближайший сосед Млечного Пути – галактика в Андромеде – удалена на 2,2 млн. св. лет. Галактики имеют различные формы и размеры, но все они представляют собой гравитационно связанные системы из звезд и разреженного межзвездного газа и пыли. У спиральных галактик, подобных нашей, звезды образуют медленно вращающийся сплюснутый диск диаметром около 100 000 св. лет. Центральное сферическое уплотнение (балдж) у них состоит из старых звезд, тогда как более молодые сосредоточены на периферии в спиральных рукавах. Солнце находится в одном из спиральных рукавов Млечного Пути на расстоянии ок. 28 000 св. лет от центра Галактики и совершает один оборот вокруг него примерно за 200 млн лет. Все видимые невооруженным глазом звезды принадлежат тому же или ближайшим спиральным рукавам. Излучение более далеких или слабых звезд, неразличимых глазом по отдельности, можно заметить на небе в виде рассеянного света, усиливающегося к размытой полосе Млечного Пути. Балдж и диск нашей Галактики окружены протяженным гало, в котором помимо отдельных старых звезд движутся шаровые скопления из сотен тысяч звезд каждое. Наша Галактика – член гравитационно связанной системы, получившей название «Местная группа» и включающей также галактику в Андромеде, две небольшие галактики неправильной формы, называемые Магеллановыми Облаками, и еще несколько звездных систем.

Похожие на Млечный Путь спиральные галактики весьма распространены, но встречаются и эллиптические галактики, почти лишенные газа и пыли. Некоторые галактики имеют неправильную, асимметричную форму. Астрономы еще не пришли к согласию относительно того, распались ли некогда на звезды газовые облака галактического размера или сначала из заполнявшего Вселенную газа сформировались звезды, а затем уже под действием гравитации они объединились в галактики. Существует немало теорий превращения галактик одного типа в другие, и у астрономов есть наблюдательные свидетельства того, как галактики сталкиваются и меняют форму. Повсеместно галактики объединены в системы, подобные Местной группе; обзоры неба выявляют крупномасштабное распределение галактик, их концентрацию в гигантских сверхскоплениях и линейных структурах, разделенных пустым пространством.

Астрономы и космологи считают, что Вселенная образовалась от 10 до 20 млрд. лет назад в процессе грандиозного явления, названного Большим взрывом. После сравнительно короткого периода, когда излучение остыло, а вещество успокоилось, Вселенная перешла в фазу медленного расширения, которая продолжается и поныне. Реликтом тех бурных событий считают слабое фоновое излучение, приходящее равномерно со всего неба.

Поскольку скорость света конечна, далекие галактики мы видим и удаленными во времени. Используя крупнейшие наземные и космические телескопы, астрономы заглядывают в прошлое Вселенной почти на 10 млрд. лет. Используя эти наблюдения и вычисляя скорость расширения Вселенной, ученые пытаются уточнить ее возраст. Они хотели бы также узнать, будет ли Вселенная расширяться всегда, до тех пор, когда погаснут последние звезды, а новые не смогут образоваться из разреженного вещества. Если плотность Вселенной достаточно велика, то ее расширение постепенно замедлится, остановится и сменится сжатием. В конце концов все вещество Вселенной сколлапсирует, произойдет «Большая свалка», после чего может случиться новый Большой взрыв и начнется расширение новой вселенной. Сделанные до сих пор оценки плотности Вселенной не дали окончательного ответа на вопрос о ее будущем. Две проблемы – возраст и будущее Вселенной – главное, над чем работали космологи 1990-х годов, понимая, что лишь новые наблюдения дадут окончательный ответ.

ЧЕРНАЯ ДЫРА – область пространства, в которой гравитационное притяжение настолько сильно, что ни вещество, ни излучение не могут эту область покинуть. Для находящихся там тел вторая космическая скорость (скорость убегания) должна была бы превышать скорость света, что невозможно, поскольку ни вещество, ни излучение не могут двигаться быстрее света. Поэтому из черной дыры ничто не может вылететь. Границу области, за которую не выходит свет, называют «горизонтом событий», или просто «горизонтом» черной дыры.

Чтобы поле тяготения смогло «запереть» излучение, создающая это поле, масса (M) должна сжаться до объема с радиусом, меньшим «гравитационного радиуса» rg = 2GM/c2 (гравитационная постоянная G = 6,672 ґ 10–11 м3кг–1с–2 и скорость света c = 299 792 458 м/с). Значение гравитационного радиуса чрезвычайно мало по сравнению с привычным размером физических тел. Например, для Солнца с массой около 2 ґ 1030 кг и радиусом около 700 тыс. км значение rg » 3 км. А для Земли (M = 6 ґ 1024 кг) значение rg » 1 см. По этой причине создать и исследовать черную дыру в лаборатории практически невозможно: чтобы тело любой разумной массы (даже в миллионы тонн) стало черной дырой, его нужно сжать до размера, меньшего, чем размер протона или нейтрона, поэтому свойства черных дыр пока изучаются только теоретически.

Однако расчеты показывают, что тела астрономического масштаба (например, массивные звезды) после истощения в них термоядерного топлива могут под действием собственного тяготения сжиматься до размера своего гравитационного радиуса. Поиск таких объектов ведется уже более 40 лет, и сейчас можно с большой уверенностью указать несколько весьма вероятных кандидатов в черные дыры с массами от единиц до миллиардов масс Солнца. Однако их изучение затруднено огромными расстояниями от Земли.