Для этого им достаточно выбрать на заданной площади небесного свода все звезды, расположенные на определенном расстоянии. Поскольку свет распространяется с известной и конечной скоростью, положение на определенном расстоянии в пространстве, по сути, аналогично нахождению в определенном времени в прошлом. При этом желательно выбирать участок неба, в котором нет слишком ярких звезд Млечного Пути, сияние которых может затруднить наблюдение за менее яркими объектами, расположенными на заднем плане.
С этой целью астрофизики Научного института космического телескопа – специально основанного НАСА учреждения, призванного управлять исследованиями, проводимыми с помощью космического телескопа «Хаббл» – выбрали в южном созвездии Печи небольшой участок небесного свода и назвали его «Сверхглубоким полем Хаббла». Наблюдая за этим участком в течение сотен часов, телескоп смог создать весьма детальную картину постепенного взросления Вселенной. Камеры, работающие в близком инфракрасном диапазоне, позволили обнаружить даже те галактики, чье излучение, слишком сильно смещенное в красную часть спектра, невозможно обнаружить с помощью инструментов, чувствительных к видимой части спектра. В результате ученые получили изображения почти десяти тысяч галактик «ранней Вселенной», находившихся еще на раннем этапе своего развития.
☛ СМ. ТАКЖЕ
Образование диска Млечного Пути (8,8 миллиарда лет назад)
11,7 миллиарда лет назад
Образование шарового скопления Геркулеса
При слияниях протогалактик происходило активное звездообразование: формировались скопления сотен тысяч звезд. Одним из таких скоплений стало шаровое скопление Геркулеса, которое астрономы-любители просто обожают.
Млечный Путь – Галактика, в которой мы живем, – подчиняется тем же законам, что и остальные галактики. Как и все другие структуры аналогичного размера, она сформировалась быстро и бурно, в результате последовательных слияний более или менее массивных протогалактик. Когда пара протогалактик сближалась, их взаимопроникновение провоцировало соединение облаков межзвездной пыли, которыми были нафаршированы юные галактики. Подобные столкновения вызывали взрывное звездообразование, которое приводило к формированию огромных звездных скоплений, с сотнями тысяч звезд. Самые массивные из них стали жертвами ускоренной эволюции и быстро прекратили свое существование. Выжили самые сбалансированные, самые многочисленные; они продемонстрировали продолжительность жизни, превышающую средний возраст объектов во Вселенной; все они светят и в наши дни. Эти скопления образовались при сильном воздействии гравитации, поэтому они приобрели сферическую или шаровую форму.
Одно из самых известных шаровых скоплений, которое нравится фотографировать астрономам-любителям, находится в созвездии Геркулеса. Его открыл в 1714 году Эдмунд Галлей, обнаружив, что звездной безлунной ночью скопление можно увидеть невооруженным глазом. В июне 1764 года Шарль Мессье, прославившийся как великий охотник за кометами (Людовик XV его даже прозвал «кометным хорьком»), включил его в свой знаменитый каталог, в котором он собрал все известные на тот момент небесные тела самой разной природы, в той или иной степени похожие при наблюдении в телескоп на кометы. С тех пор всем астрономам, как профессионалам, так и любителям, большое скопление Геркулеса известно под именем «Мессье 13». Оно расположено на расстоянии в двадцать две тысячи световых лет от Солнца и включает в себя около миллиона звезд, плотно набитых в сферический объем радиусом около восьмидесяти световых лет. Плотность звездной материи в центре скопления в сотни раз выше, чем наблюдаемая в той части Млечного Пути, где расположено Солнце.
Во второй половине ХХ века группа ученых, самым известным из которых был американский радиоастроном Фрэнк Дрейк, высказала предположение о том, что где-то во Вселенной существуют иные формы разумной жизни. В 1974 году Дрейк решил установить первый контакт с вероятными внеземными цивилизациями и вместе с другим американским астрономом Карлом Саганом предложил отправить в космос радиосообщение с помощью гигантского радиотелескопа Аресибо. Дрейк и Саган решили отправить свое послание в направлении Мессье 13, поскольку именно в этой ближней к нам части Вселенной сконцентрировано наибольшее количество долгоживущих звезд. По их мнению, этот фактор должен был увеличить шансы на то, что послание достигнет ушей или каких-либо других органов чувств представителей иных форм разумной жизни.
☛ СМ. ТАКЖЕ
Образование крупных структур (13,7 миллиарда лет назад)
Образование диска Млечного Пути (8,8 миллиарда лет назад)
10,8 миллиарда лет назад
Вселенная все еще в три раза горячее
Молекулы окиси углерода, образующие облака межзвездного газа в недрах галактики, возбуждались под влиянием излучения расположенного по соседству галактического ядра.
С момента Большого взрыва прошло три миллиарда лет. Вселенная уже стала значительно более похожей на ту, что мы наблюдаем в наши дни. Все галактики, естественно, погружены в фоновое реликтовое излучение, которое заполняет Вселенную с того момента, как она стала прозрачной. В точности, как сегодня, многие галактики включают в себя огромные облака межзвездного газа, обогащенного в результате звездных взрывов элементами, атомы которых, как, например, углерод и кислород, со временем соединяются в молекулы, к примеру, окиси углерода.
Подобно атомам, молекулы тоже могут переходить из основного энергетического состояния в состояние с большей энергией. К свойственным атомам электронным уровням энергии добавляются другие, свойственные уже молекулам, например уровни вибрации. Вибрация – следствие того, что связи между атомами в молекуле не являются жесткими, и атомы могут вибрировать относительно друг друга. Для этого необходима энергетическая подпитка, причем достаточно небольшая, – и молекула может перейти в состояние с повышенной энергией.
Именно так и происходит с окисью углерода – его молекулу могут возбудить даже не очень насыщенные энергией фотоны фонового излучения. Как только молекулы окиси углерода из межзвездного газа переходят на уровень энергии чуть выше обычного, они начинают поглощать излучение определенной длины волны, распространяющееся по галактике, а за ним как раз наблюдает астроном. По пути к наблюдателю яркий свет, излучаемый очень активным ядром исследуемой галактики, например квазаром, проходит сквозь межзвездные облака другой галактики, находящейся перед объектом наблюдения. На спектр излучения впереди расположенной галактики накладывается на той же длине волны полоса поглощения окиси углерода, возбужденной фоновым излучением, который распространяется в изучаемой галактике.
Вследствие расширения Вселенной полоса поглощения смещена в сторону красной части спектра. Таким образом, астрофизики могут оценить примерный возраст события, в ходе которого был поглощен свет, а также уровень возбуждения, на котором находились вовлеченные в этот процесс молекулы окиси углерода. С помощью этих данных ученые могут определить и температуру Вселенной непосредственно в момент поглощения света от удаленного квазара молекулой окиси углерода. Именно так ученые смогли доказать, что спустя три миллиарда лет после начала расширения Вселенной ее температура была все еще в три раза выше, чем сегодня… Это потрясающее доказательство реальности Большого взрыва!