Як вивчають зірки
Наші кращі технології можуть доставити людину на місяць або зонд на край сонячної системи, але ці відстані незначні в порівнянні з розміром всесвіту. Так як же ми вивчаємо інші галактики? Юан-Сен Тінг візьме нас на прогулянку в глибокий космос, щоб показати, як астрономи вивчають зірки за межею нашої досяжності.
Міське небо, по правді кажучи, вельми нудне. Якщо вдивитися в ці темні клаптики неба між будинками, можна розгледіти сузір'я Великої ведмедиці або Пояс Оріона. Але стривайте. Погляньте на цей клаптик неба ще раз і закрийте його великим пальцем. Скільки зірок за ним криється? Десять? Двадцять? Ще здогадки? Якщо подивитися на такий шматочок неба за допомогою телескопа «Хаббл» - замість цих світяться точок будуть видні плями. Це не зірки. Це галактики. Як наш Чумацький шлях. Таких галактик мільярди. І більше тисячі їх приховано під вашим великим пальцем.
Дивлячись на міське небо або навіть на зоряне небо за містом, неможливо побачити, наскільки велика Всесвіт насправді. Ось Всесвіт, який її бачать астрофізики. Зірок в ній більше, ніж піщинок на Землі.
Роздивляючись зоряне небо, ви долучаєтесь до найдавнішої науці в історії людства. Люди почали вивчати небеса раніше, ніж з'явилися навігація, землеробство, можливо навіть мову. При цьому астрономія, на відміну від інших наук, використовує виключно метод спостереження - адже ми не можемо контролювати параметри наших експериментів, сидячи в лабораторії. Наші кращі технології можуть доставити людину на місяць або зонд до кордону сонячної системи. Але ці відстані дуже малі в порівнянні з сяючим міжзоряним простором.
Так звідки ж ми знаємо так багато про інших галактиках; про їх склад, кількості або взагалі про їхнє існування?
Почнемо з того, що перш за все побачимо подивившись в нічне небо - зірки. Нас цікавлять їх властивості: з чого вони складаються, їх щільність, розмір, вік, їх віддаленість від Землі. Чи вірите ви чи ні, цю інформацію можна витягти зі світла, що ми бачимо в небі.
Ми можемо розшифрувати те, що говорить нам світло зірок, перетворивши його в веселку. Коли ви бачите веселку на Землі - насправді ви дивитеся на світ Сонця, який, проходячи крізь краплі води в атмосфері, розкладається в спектр кольорів, з яких складається. Щоб вивчити світло від інших зірок, ми можемо створити веселку, використовуючи замість крапель води спеціальні інструменти для його заломлення.
В отриманому в результаті спектрі ми побачимо дещо дивне - темні смуги. Ці смуги є характерними відбитками атомів. Різні атоми сонячної атмосфери поглинають світло певної довжини хвилі; ступінь поглинання визначається кількістю таких атомів.
Так, за допомогою вимірювання кількості світла на цих смугах, ми можемо визначити не тільки, які саме елементи присутні в сонячній атмосфері, але і їх концентрацію.
Таким же чином ми можемо вивчати і інші зірки: створюємо веселку, дивимося, чого не вистачає, і визначаємо, з якими елементами ми маємо справу. Бінго! Тепер зрозуміло, з чого складаються зірки.
Але ми не обмежені довгою видимих нами хвиль. Згадайте радіохвилі. Завдяки їм ви можете слухати улюблене радіо у себе в машині, але ще вони можуть переміщатися в просторі практично безперешкодно. Радіохвилі, які прийшли до нас здалеку, несуть інформацію про самому ранньому періоді в історії нашого Всесвіту - через кілька тисяч років після Великого вибуху.
Ми також можемо вивчати інфрачервоне світло, яке випромінюють більш холодні об'єкти у Всесвіті, такі як хмари газу або пилу. І ультрафіолетове випромінювання гарячих зірок, недавно утворилися з таких хмар.
Вивчення хвиль різної довжини дозволяє нам скласти більш повне уявлення не тільки про одне певному об'єкті, а й про всю всесвіту. Для цього вчені використовують різні види телескопів, здатних вловлювати від інфрачервоного до ультрафіолетового і рентгенівського випромінювання; від гігантських радіотелескопів до величезних срібних дзеркал і супутників, що уловлюють світло, який не може проникнути крізь атмосферу Землі. Астрофізики не тільки бачать мільярди зірок серед мільярдів галактик у Всесвіті. Вони чують, сприймають на дотик і відчувають їх за допомогою різних каналів, кожен з яких передає своє повідомлення. Але початком всього є світло - видимий і невидимий. Хочете розкрити таємниці Всесвіту? Просто йдіть за світлом.