(13.32 Кб)

В 19 в. было получено множество звездных спектров, и в 20 в. астрономы занялись их систематикой и классификацией, чтобы понять природу звезд. Около 225 300 спектров было классифицировано и расположено в принятую теперь последовательность – O B A F G K M R N S. Каждой буквой представлен конкретный тип спектра; исходный алфавитный порядок, соответствующий изменению интенсивности некоторых спектральных линий, пришлось позже поменять, чтобы последовательность спектральных типов (классов) соответствовала изменению температуры поверхности звезды. См. также ПИКЕРИНГ, ЭДУАРД ЧАРЛЗ; ЗВЕЗДЫ.

Распределение звезд по спектральным классам оставалось непонятным до тех пор, пока Э.Герцшпрунг (1873–1967) и Г.Рессел (1877–1957) независимо не обнаружили разделение звезд на определенные семейства по температуре и светимости. Диаграмма Герцшпрунга – Рессела в координатах спектральный класс (представляющий температуру) и абсолютная звездная величина (т.е. светимость) звезды – это современное объединение тех диаграмм, которые рисовали эти ученые в 1910-х годах. Несколько астрофизиков, сведущих в математических тонкостях теории относительности и квантовой теории, объединив исследования звездных населений с работами по внутреннему строению и физике звезд, объяснили эволюционный смысл диаграммы Герцшпрунга – Рессела. Оказалось, что типичная звезда должна большую часть жизни проводить на «главной последовательности», постепенно сжигая свое ядерное горючее, как это делает Солнце: именно поэтому в пределах главной последовательности на диаграмме сосредоточено большинство известных звезд. Затем их оболочки расширяются и охлаждаются, а ядра сжимаются до состояния белых карликов, и звезды покидают главную последовательность. Судьба некоторых звезд может быть еще более экзотична. Неожиданным был вывод, сделанный, например, Эддингтоном, что звезды должны жить миллионы лет. См. также РЕССЕЛ, ГЕНРИ НОРРИС.

Космология. Когда в спиральных туманностях было обнаружено несколько звезд, некоторые астрономы решили, что это довольно близкие молодые звезды, родившиеся в газо-пылевых облаках, похожих на то, из которого когда-то сформировалось Солнце. Но другие предполагали, что спиральные туманности – это настоящие галактики, большинство звезд в которых не видно из-за огромных расстояний. Между 1917 и 1920, сравнивая старые и новые фотографии этих туманностей, астрономы заметили появление в них новых звезд. Предположив, что все новые при вспышке достигают равной светимости, по их наблюдаемой яркости определили, что расстояния до туманностей очень велики, а их размеры сравнимы с размером галактики Млечный Путь и, следовательно, что это настоящие «островные вселенные». См. также ШЕПЛИ, ХАРЛОУ.

В 1923 Э.Хаббл (1889–1953) с помощью 152-см и 254-см рефлекторов обсерватории Маунт-Вилсон разрешил периферию спиральных туманностей на звезды. Он обнаружил там переменные звезды-цефеиды, у которых период изменения блеска связан с их абсолютной звездной величиной. С помощью этих «стандартных свечей» и другими методами он доказал, что некоторые спиральные туманности, в частности, Большая спираль в Андромеде, расположены очень далеко от Млечного Пути. Хаббл изучил 41 спиральную галактику для большинства из которых В.Слайфер (1875–1969) определил, что линии в их спектрах смещены к красному концу. Это смещение, если считать его эффектом Доплера, указывает на радиальное движение галактик от Солнца. В 1929 Хаббл обнаружил, что расстояния и скорости галактик пропорциональны друг другу. См. также ГАЛАКТИКИ; ХАББЛ, ЭДВИН ПАУЭЛЛ.

(12.76 Кб)

Константу пропорциональности теперь обозначают буквой H и называют постоянной Хаббла. Простое выражение 1/H дает оценку возраста Вселенной. Астрономы постоянно уточняют расстояния и скорости галактик для более точного определения этого важного числа. Вначале его определили как 2 млрд. лет, и это вызвало в 1940-е годы научный кризис, поскольку возраст земных пород по радиоизотопным измерениям составлял 4 млрд. лет, т.е. формально превышал возраст Вселенной. Проблему решило переопределение постоянной Хаббла в 1952. Возраст Земли сейчас считается равным 4,5 млрд. лет, а возраст Вселенной – от 10 до 20 млрд. лет.

Открытие расширения Вселенной вынудило физиков задуматься о начале этого процесса, астрономические и физические проблемы которого перерастают в философские. Одним из первых занялся этим Ж.Леметр (1894–1966) в 1930-х годах. С помощью термодинамики и квантовой теории он доказывал, что в момент рождения Вселенная была подобна первичному атому, в котором содержалась вся энергия и вся масса Вселенной. Затем первичный атом стал делиться, как при радиоактивном распаде, породив при этом наблюдаемую Вселенную.

(12.68 Кб)

В конце 1940-х годов Г.А.Гамов (1904–1968) и Р.Альфер (род. 1921) приступили к изучению физических процессов первичного образования элементов, когда нейтроны, протоны и электроны находились в излучательной среде. При этом Альфер полагал, что остатки этого излучения, подвергшиеся сильному красному смещению, должны наблюдаться сейчас в виде однородного фона с температурой ок. 3 К. См. также ГАМОВ, ДЖОРДЖ.

Вычисление расстояний до галактик основано на множестве допущений и различных факторов, еще окончательно не установленных. Иногда даже ставят под сомнение интерпретацию красного смещения эффектом Доплера. Поэтому возраст Вселенной выводится из закона Хаббла не столь уж просто и однозначно, как это порой представляют. Имеется еще немало возможностей для дальнейших уточнений.

Согласно космологической модели расширяющейся Вселенной, вещество возникло в самом начале, после чего быстро остыло, и физические процессы перешли в нормальное русло. Но предлагались и другие космологические модели, например, еще в первой половине 20 в. рассматривался вариант стационарной Вселенной, в которой вещество возникает непрерывно. После Второй мировой войны Г.Бонди, Т.Голд и Ф.Хойл рассматривали стационарную модель как альтернативу расширяющейся Вселенной. Предположение Голда о непрерывном рождении вещества, делавшее ненужной гипотезу об уникальном событии творения Вселенной в прошлом (которое Хойл в 1950 назвал Большим взрывом), стало основой для их совместных работ и последующих вариантов. Однако модель стационарной Вселенной была опровергнута открытием в 1965 фонового излучения с температурой 3 К, которое Альфер предсказал как остаток Большого взрыва.

назад   дальше