Книга SETI: Поиск Внеземного Разума - Лев Миронович Гиндилис

настоящая ночь, ибо даже после захода солнца на небе осталось бы множество светил, сияющих, как Лупа в полнолуние. Характерной особенностью шаровых скоплений является то, что они практически не содержат газа. В составе их также нет молодых звезд. Это наиболее древние объекты Галактики, возраст их порядка 10 млрд лет. В настоящее время известно около 150 шаровых скоплений. Они распределены в пространстве неоднородно, концентрируясь к центру Галактики. Как и одиночные звезды сферической составляющей (гало), шаровые скопления движутся по сильно вытянутым эллиптическим орбитам с периодом обращения 108—109 лет. Большую часть времени они проводят вдалеке от Галактического центра, но один раз за период обращения проходят через плотные центральные области Галактики.

До сих пор речь шла о звездном населении Галактики. Но, помимо звезд, важную роль в жизни Галактики играет межзвездная среда, из которой образуются и сами звезды. Она состоит из газа и пыли, перемешанных в соотношении 100 : 1 (по массе), т. е. масса пыли составляет 1 % от массы газа. Газ и пыль сосредоточены в галактическом диске. Средняя плотность газа здесь, как уже отмечалось выше, составляет 1 атом/см3. Для сравнения напомним, что в 1 см3 атмосферы у поверхности Земли содержится 3•1019 молекул. Несмотря на столь ничтожную плотность межзвездной среды, общая масса газа, занимающего огромное пространство, составляет заметную долю — около 3 % массы Галактики (без учета массы короны). Как и звезды, газ (и пыль) в диске распределены неравномерно, образуя отдельные газопылевые облака. Средний размер облаков — несколько десятков парсек. Химический состав межзвездного газа подобен солнечному. Главным компонентом является водород. Он может находиться в атомарном или молекулярном состоянии. Соответственно говорят об облаках атомарного или молекулярного водорода. Плотность газа в облаках атомарного водорода составляет 10—100 ат/см3 (в среднем 20 ат/см3), плотность в межоблачной среде порядка 0,2 ат/см3. Плотность молекулярных облаков Н2 на много порядков выше, она может достигать 106 молекул/см3, а масса таких облаков достигает миллиона солнечных масс. Так как пропорция между газом и пылью всюду остается приблизительно одинаковой, то в более плотных облаках содержится также больше пыли.

Плотные газопылевые облака не пропускают свет звезд, находящихся за ними. Поэтому они выглядят как темные области на небе, которые получили название темных туманностей. Примером может служить темная туманность «Конская голова» в созвездии Ориона (рис. 2.1.28).

Рис. 2.1.28. Темная туманность «Конская голова»

Большая часть атомарного водорода находится в нейтральном состоянии. Облака нейтрального водорода образуют так называемые области Н1. Эго холодные облака с температурой меньше 100 К. Они совсем не светятся в видимой области спектра, и если бы не радиоизлучение на волне 21 см, такие облака невозможно было бы обнаружить. К счастью, излучение в линии 21 см дает богатую информацию о распределении этих облаков в Галактике, их движении и физических условиях в них.

Рис. 2.1.29. Отражательная туманность в скоплении Плеяды

Рис. 2.1.30. Диффузная туманность NGC 2237 («Розетка») в созвездии Единорога

Если вблизи газопылевого облака находятся яркие звезды, то благодаря рассеянию света звезд на частицах пыли такие облака могут наблюдаться в виде светлых туманностей, которые получили название отражательных. Примером может служить отражательная туманность в скоплении Плеяды (рис. 2.1.29). Таким образом, отражательные туманности представляют собой газопылевые облака, подсвеченные звездами. Когда температура звезд, находящихся внутри (или вблизи) газопылевого облака, достаточно высока, они своим мощным УФ-излучением ионизируют водород. Образуется область ионизированного водорода НII. Температура в таких областях достигает 10000 К, и они являются интенсивными источниками теплового радиоизлучения. Кроме того, ионизованный водород при рекомбинациях[112] интенсивно излучает в оптической области спектра, благодаря чему зона НII светится, образуя диффузные туманности (рис. 2.1.30). Формы их необычайно разнообразны, они обладают очень богатой тонкой структурой и по красоте не уступают картинам облаков в земной атмосфере. Конечно, наблюдать их можно только с помощью телескопов. Области НI и НII, а также молекулярные облака располагаются преимущественно в спиральных ветвях Галактики.

Межзвездные молекулярные облака играют особую роль. Именно в этих плотных облаках интенсивно идет процесс образования звезд (и планетных систем). Помимо молекулярного водорода Н2 , они содержат десятки других молекул. Среди них молекулы воды, играющей такую важную роль в известной нам водно-углеродной форме жизни, к которой принадлежим и мы сами, а также молекулы органических веществ. Причем речь идет не только о простейших органических веществах типа метана СН4 , но и более сложных соединениях, таких как муравьиная кислота НСООН, этиловый спирт С2Н5ОН и др. Молекулы метиламина СН3NН2 , обнаруженные в межзвездной среде, являются важным звеном в формировании аминокислот, а это уже ступень к образованию белков. Чем сложнее молекула, тем труднее ее обнаружить. Поэтому неизвестно, как далеко зашла химическая эволюция в молекулярных облаках межзвездного газа и какие типы молекул там действительно существуют. Согласно гипотезе Ф. Хойла и Ч. Викрамасинга, в межзвездных молекулярных облаках могут возникать даже простейшие формы жизни. Мы подробней рассмотрим эту проблему в гл. 4.

Газовый диск Галактики пронизан галактическим магнитным полем. Напряженность его в сотни тысяч раз меньше, чем напряженность геомагнитного поля, но оно играет важную роль в физике и динамике межзвездного газа. Галактическое магнитное поле имеет довольно сложную структуру. Вдоль его силовых лучей движутся заряженные частицы космических лучей. В их состав входят электроны, протоны, позитроны, мезоны, гипероны, ядра тяжелых элементов. При движении электронов в магнитном поле излучаются радиоволны. Это один из основных механизмов радиоизлучения Галактики, в целом, и отдельных дискретных источников радиоизлучения. Космические лучи генерируются в ядре Галактики и при вспышках сверхновых. В составе Галактики они удерживаются ее магнитным полем.

Заканчивая наше знакомство с Галактикой, нам остается «заглянуть» еще в ее центральную область. Эта область радиусом около 1 кпк, носит название «Галактический центр». Внутри ее находится компактное ядро нашей Галактики размером приблизительно 20 пк (в поперечнике). Галактический центр расположен в направлении созвездия Стрельца за плотным слоем пылевых облаков, ослабляющих свет в десятки тысяч раз. Поэтому наблюдать его в оптическом диапазоне невозможно. К счастью, пылевая среда прозрачна для инфракрасного и радиоизлучения, и это позволяет наблюдать Галактический центр в указанных диапазонах волн. Подавляющая часть вещества в Галактическом центре сосредоточена в звездах. Среди них много молодых горячих звезд спектрального класса О. Это указывает на то, что в центральной области нашей Галактики интенсивно идет процесс звездообразования. Помимо звезд, в Галактическом центре