Эволюция Вселенной и происхождение жизни - Пекка Теерикор

Рис. 13. Область туманности Орел в созвездии Змея, на расстоянии 7000 световых лет. В этом облаке холодного газа и пыли активно рождаются звезды нашей Галактики. Энергия массивных, молодых и горячих звезд работает как скульптор, создающий призрачные формы из межзвездного вещества. Высота этой «башни» около 9.5 светового года, почти в миллион раз больше радиуса орбиты Земли вокруг Солнца. С разрешения NASA, ESA, & The Hubble Heritage Team STScI/AURA.

Рис. 14. Эта великолепная планетарная туманности (NGC 6751) в созвездии Орел представляет собой газовую оболочку, сброшенную тысячи лет назад горячей звездой, которая видна в центре. Появление такой туманности говорит о скорой смерти звезды типа Солнца. Хотя туманность «планетарная», она не имеет ничего общего с планетами. Диаметр этой туманности около 1 светового года, в 700 раз больше размера Солнечной системы. С разрешения NASA. The Hubble Heritage Team STScl/AURA.

Рис. 15. Планетная система звезды 55 Рака, нарисованная на основе наблюдений, в сравнении с Солнечной системой. Она состоит как минимум из пяти планет, обращающихся вокруг звезды типа Солнца. С разрешения NASA.

Рис. 16. Представление художника о множестве планет типа Земли, ожидаемых в нашей Галактике. Каждая из них имеет свою особую структуру поверхности, воду и атмосферу. Трудный вопрос для астробиологии: какая доля из этих планет обладает хоть какой-нибудь жизнью? С разрешения NASA.

Рис. 17. Соседний с нами большой «остров» во Вселенной — галактика в Андромеде, М31. и ее маленькие спутники — галактики М32 и М110. Эта спиральная галактика, с трудом различимая невооруженным глазом, удалена от нас на 2,5 млн световых лет. С разрешения John Lanoue www.hedfordnights.com.

Рис. 18. Структура Местной группы: наша Галактика и галактика и галактика в Андромеде окружены своими меньшими спутниками. С разрешения Rami Recola.

Рис. 19. Спиральная галактика M81 — член близкой группы галактик в созвездии Большая Медведица. До нее примерно впятеро дальше, чем до галактики в Андромеде. На таком расстоянии она удаляется от нас со скоростью около 250 км/с за счет расширения вселенной. С разрешения NASA. USA & The Hubble Heritage Team STScI/AURA.

Рис. 20. У многих спиральных галактик сеть перемычка, бар, от концов которого тянутся спиральные рукава. Эта красивая спираль с баром называется NGC 1300. Впечатляет мысль о том. что вещество, которое мы видим в сиянии звезд и горячего газа. составляет лишь малую часть огромной массы невидимого и загадочного темного вещества. С разрешения NASA, ESA. & The Hubble Heritage Team STScl/AURA.

Рис. 21. Эта редкая система, обозначенная как IRAS 19115-2124 и получившая прозвище «Птица» или даже «Фея», состоит из двух больших спиральных галактик и одной неправильной галактики, сливающихся в единую систему. Наблюдения с системой адаптивной оптики на телескопе VLT ESO в ближнем ИК-диапазоне выявили это драматическое космическое столкновение. В этом составном изображении использовано также оптическое фото, полученное космическим телескопом «Хаббл». С разрешения ESO & Henri Boffin and Petri Väisänen & Seppo Mattila.

Рис. 22. Сверхновая, взорвавшаяся в 1604 году (ее наблюдал Кеплер), оставила после себя газовую оболочку, расширяющуюся со скоростью 2000 км/с. В этом составном изображении оболочки использованы снимки, полученные в разных диапазонах спектра — от инфракрасного до рентгеновского. Расположенная на расстоянии 13 000 световых лет в созвездии Змееносец, она была последней сверхновой из наблюдавшихся в нашей Галактике. С разрешения NASA, ESA /J PL Caltech/R.Sankrit &W. Blair (John Hopkins University).

Рис. 23. Вспышка сверхновой во внешней области галактики NGC 4526. В обычной галактике сверхновые вспыхивают примерно раз в столетие. Некоторые типы сверхновых служат «стандартными свечами». Их наблюдения на больших расстояниях показали, что расширение Вселенной ускоряется благодаря загадочной антигравитирующей «темной энергии». С разрешения NASA/ESA, The Iiubble Key Project Team, and The High-Z Supernova Search Team.

Примечания

1

Зная длину окружности, можно вычислить ее радиус, разделив длину на 2π. Взяв окружность в 40 000 км, получим радиус 6366 км. Архимед (которого знал Эратосфен) показал, что отношение длины окружности к диаметру равно примерно 3,14.

2

Большие числа были слабым местом неуклюжей греческой системы, использующей буквы для обозначения чисел. В этой традиционной системе вычисления были просты до числа 10 000 (обозначим его буквой М), а при некоторых усилиях — даже до М2 = 100 миллионов, но после этого все усложнялось. Архимед принял за новую единицу число 100 миллионов, а следующими единицами стали квадрат, куб и т. д. этого числа. Самым большим числом в новой системе стало М2, возведенное в степень М4. В наших обозначениях это соответствует 80 000 000 миллиардам нулей после единицы!

3

В нелинейных системах изменение в состоянии системы зависит от ее текущего состояния. Например, y = kx + b является линейным детерминистическим уравнением, у которого производная dy/dx не зависит от x. Но простое квадратное уравнение у = kx2 + b нелинейно: его производная (dy/dx зависит от значения x.

4

Здесь игра слов. Английскую фразу «Physics may expand your mind» можно понимать как «Физика способна развить ваш ум, расширить ваш кругозор», так и «Физика способна довести вас до галлюцинаций; от физики можно и свихнуться». — Примеч. пер.

5

Речь идет о наблюдениях над тремя состояниями вещества: газообразным, жидким и твердым. — Примеч. пер.

6

В научно-популярной литературе на английском языке Млечным Путем (Milky Way) часто называют не только видимую на небе светлую полосу, но и саму звездную систему, в которую входит Солнце и которая видна невооруженным глазом как светлая полоса. В русском языке для этих понятий строго используются разные термины: видимую на небе светлую полосу мы называем Млечным Путем, а звездную систему, включающую наше Солнце, называем Галактикой и пишем обязательно с большой буквы, чтобы не путать с другими звездными системами — галактиками. Далее в книге мы будем следовать этой традиции. — Примеч. пер.

7

Тит Лукреций Кар. О природе вещей. Пер. с лат. Ф. А. Петровского. М.: Художественная литература, 1983. Стихи 1001–1007.

8

Генрих Ольберс (1758–1840) был немецким физиком и астрономом. Этот парадокс, сформулированный им в 1823 году, отмечали еще раньше некоторые другие астрономы (Кеплер, Галлей, Шезо).

9

В главе 15 мы уже объясняли, что трехмерная сферическая Вселенная звезд имеет двумерный аналог в виде поверхности сферы, усеянной звездами. Не путайте это с реальной сферой, содержащей звезды внутри себя.