Най-отдалечените звезди в Млечния път, видими с просто око. Какво е разстоянието до най-отдалечената галактика? Как да разберете колко далеч е една звезда

На ръба на галактиката

Най-отдалечените космически обекти са разположени толкова далеч от Земята, че дори светлинни години са абсурдно малка мярка за тяхната отдалеченост. Например най-близкото до нас космическо тяло – Луната се намира само на 1,28 светлинни секунди от нас. Как можем да си представим разстоянията, които един светлинен импулс не може да преодолее за стотици хиляди години? Има мнение, че е неправилно такова колосално пространство да се измерва с класически величини, от друга страна, нямаме други.

Най-далечната звезда на нашата Галактика се намира в посока на съзвездието Везни и е отдалечена от Земята на разстояние, което светлината може да преодолее за 400 хиляди години. Ясно е, че тази звезда се намира близо до граничната линия, в така наречената зона на галактическия ореол. В крайна сметка разстоянието до тази звезда е приблизително 4 пъти диаметъра на въображаемите пространства на нашата Галактика. (Диаметърът на Млечния път се оценява на около 100 000 светлинни години.)

отвъд галактиката

Изненадващо е, че най-далечното, доста ярка звездаоткрит едва в наше време, въпреки че е наблюдаван по-рано. По неразбираеми причини астрономите не обърнаха внимание специално вниманиевърху слабо светещо петно ​​в звездното небе и различно върху фотографска плака. Какво става? Хората виждат звезда от четвърт век и ... не я забелязват. Съвсем наскоро американски астрономи от обсерваторията Лоуел откриха още една от най-далечните звезди в периферните предели на нашата Галактика.

Тази звезда, вече потъмняла от "старостта", може да се търси в небето в местоположението на съзвездието Дева, на разстояние около 160 хиляди светлинни години. Подобни открития на тъмно (в пряко и метафоричноДуми) участъци от Млечния път ви позволяват да направите важни корекции при определянето на истинските стойности на масата и размера на нашата звездна система в посока на тяхното значително увеличение.

Но дори и най-отдалечените звезди в нашата галактика са относително близки. Най-отдалечените квазари, известни на науката, са повече от 30 пъти по-далеч.

Квазар (на английски quasar - съкратено от QUASi stellAR radiosource - „квазизвезден радиоизточник“) е клас извънгалактични обекти, характеризиращи се с много висока светимост и толкова малък ъглов размер, че няколко години след откриването не могат да бъдат разграничени от “точкови източници” - звезди.

Не толкова отдавна американски астрономи откриха три квазара, които са сред "най-старите" обекти във Вселената, известни на науката. Разстоянието им от нашата планета е повече от 13 милиарда светлинни години. Разстоянията до далечни космически образувания се определят с помощта на така нареченото "червено изместване" - изместване в емисионния спектър на бързо движещи се обекти. Колкото по-далеч са от Земята, толкова по-бързо, в съответствие със съвременните космологични теории, се отдалечават от нашата планета. Предишният рекорд на разстояние е поставен през 2001 г. Червеното отместване на открития тогава квазар беше оценено на 6,28. Текущата тройка има отмествания от 6.4, 6.2 и 6.1.

тъмно минало

Отворените квазари са само с 5 процента "по-млади" от Вселената. Това, което се случи преди тях, непосредствено след Големия взрив, е трудно да се поправи: водородът, образуван 300 000 години след експлозията, блокира радиацията на най-ранните космически обекти. Само увеличаването на броя на звездите и последващата йонизация на водородните облаци ни позволява да разчупим завесата над нашето "тъмно минало".

За получаване и проверка на такава информация е необходима съвместната работа на няколко мощни телескопа. Ключовата роля в този въпрос принадлежи на космическия телескоп Хъбъл и цифровия телескоп Слоун, разположени в обсерваторията в Ню Мексико.

Когато си представяме далечни звезди, обикновено мислим за разстояния от десетки, стотици или хиляди светлинни години. Всички тези светила принадлежат на нашата Галактика – Млечния път. Съвременните телескопи са в състояние да разрешават звезди в най-близките галактики - разстоянието до тях може да достигне десетки милиони светлинни години. Но докъде се простират възможностите на технологията за наблюдение, особено когато природата й помага? Неотдавнашното удивително откритие на Икар - най-далечната звезда във Вселената, известна до момента - показва възможността за наблюдение на изключително далечни космически явления.

Помощ от природата

Има феномен, благодарение на който астрономите могат да наблюдават най-отдалечените обекти на Вселената. Нарича се едно от следствията на общата теория на относителността и се свързва с отклонението на светлинен лъч в гравитационно поле.

Ефектът на лещата се състои в това, че ако масивен обект е разположен между наблюдателя и източника на светлина на линията на видимост, тогава чрез огъване в гравитационното му поле се създава изкривено или многократно изображение на източника. Строго погледнато, лъчите се отклоняват в гравитационното поле на всяко тяло, но най-забележим ефект, разбира се, оказват най-масивните образувания във Вселената - клъстерите от галактики.

В случаите, когато малко космическо тяло, например една звезда, действа като леща, практически е невъзможно да се коригира визуалното изкривяване на източника, но неговата яркост може да се увеличи значително. Това събитие се нарича микролещи. И двата вида гравитационни лещи са изиграли роля в историята на откриването на най-отдалечената от Земята звезда.

Как се случи откритието

Откриването на Икар беше улеснено от щастлив случай. Астрономите са наблюдавали един от далечните MACS J1149.5+2223, разположен на приблизително пет милиарда светлинни години. Интересен е като гравитационна леща, поради специалната конфигурация на която светлинните лъчи се огъват по различни начини и в крайна сметка изминават различни разстояния до наблюдателя. В резултат на това отделните елементи на лещиното изображение на източника на светлина трябва да бъдат забавени.

През 2015 г. астрономите очакваха свръхновата Refsdal, предсказана от този ефект в много далечна галактика, светлината от която достига Земята за 9,34 милиарда години. Очакваното събитие наистина се случи. Но в снимките от 2016-2017 г., направени от телескопа Хъбъл, освен свръхновата, беше открито и нещо друго, което беше не по-малко интересно, а именно изображението на звезда, принадлежаща на същата далечна галактика. По естеството на блясъка беше определено, че това не е свръхнова, не е изблик на гама-лъчи, а обикновена звезда.

Стана възможно да се види една звезда на такова огромно разстояние благодарение на събитие с микролещи в самата галактика. Случайно обект премина пред звездата - най-вероятно друга звезда - с маса от порядъка на слънцето. Самият той, разбира се, остана невидим, но неговото гравитационно поле увеличи блясъка на източника на светлина. В комбинация с ефекта на лещата на клъстера MACS J1149.5+2223, това явление доведе до увеличаване на яркостта на най-отдалечената видима звезда с фактор 2000!

Звезда на име Икар

Новооткритото светило получи официалното име MACS J1149.5+2223 LS1 (Lensed Star 1) и собственото си име - Икар. Предишният рекордьор, който притежаваше гордата титла на най-далечната звезда, която можеше да се наблюдава, се намира сто пъти по-близо.

Икар е изключително ярък и горещ. Това е син свръхгигант от спектрален клас B. Астрономите са успели да определят основните характеристики на звездата, като например:

• маса - не по-малко от 33 слънчеви маси;
• светимост - надвишава слънчевата приблизително 850 000 пъти;
• температура - от 11 до 14 хиляди келвина;
• металност (съдържание химически елементипо-тежък от хелия) - около 0,006 сл.

Съдбата на най-далечната звезда

Събитието с микролещи, което направи възможно да се види Икар, се случи, както вече знаем, преди 9,34 милиарда години. Тогава Вселената е била само на около 4,4 милиарда години. Моментна снимка на тази звезда е един вид стоп-кадър в малък мащаб от онази далечна епоха.

По времето, когато светлината, излъчена преди повече от 9 милиарда години, измина разстоянието до Земята, космологичното разширение на Вселената избута галактиката, в която е живяла най-далечната звезда, на разстояние от 14,4 милиарда светлинни години.

Самият Икар, според съвременните представи за еволюцията на звездите, отдавна е престанал да съществува, защото колкото по-масивна е звездата, толкова по-кратък трябва да е животът й. Възможно е част от веществото на Икар да е служило строителен материалза нови светила и, много вероятно, техните планети.

Ще го видим ли отново

Въпреки факта, че случайно събитие с микролещи е много краткотрайно събитие, учените имат шанс да видят Икар отново и дори с по-голяма яркост, тъй като в големия клъстер от лещи MACS J1149.5+2223 много звезди трябва да са близо до линията на зрението на Икар - Земята, и да пресече този лъч може да бъде всеки от тях. Разбира се, възможно е да видите и други далечни звезди по същия начин.

Или може би някой ден астрономите ще имат късмета да запишат грандиозна експлозия - експлозия на свръхнова, с която най-далечната звезда приключи живота си.

Колко далеч са звездите от нас?

Колкото и да се взираме в небето в тъмна нощ, простите наблюдения няма да ни дадат отговор на този въпрос. Очевидно звездите са много далеч - те са по-далеч от слънцето и луната (нашият спътник често покрива звездите) и по всяка вероятност по-далеч от всички планети. Но тук колко далеч?

Николай Коперник е първият астроном, който превежда разсъжденията по тази тема в практическа плоскост. Както знаете, Коперник изгражда теория, според която Слънцето, а не Земята е поставено в центъра на света. Това предположение помогна да се опрости теорията за движението на планетите и също така обясни някои от странностите в тяхното поведение. Според Коперник Земята също се върти около Слънцето – по широка орбита с период една година. Следователно, звездите трябва да са се виждали от различни ъгли през различните сезони, да речем през пролетта и есента, когато Земята е в противоположни части на своята орбита.

Коперник се опита да намери тези измествания - звездни паралаксичрез наблюдение на надморската височина на няколко избрани звезди през цялата година. Но звездите не показаха промяна. Очевидно те са били твърде далеч, за да могат паралаксите им да се видят с просто око.

Дори изобретяването на телескопа не помогна на астрономите да решат този проблем. Паралаксите бяха толкова малки, че трудностите при определянето им многократно надхвърляха възможностите на астрономите от 17-18 век. Първите паралакси бяха успешно измерени само преди около двеста години, след появата на прецизни техники за наблюдение. Оказа се, че звездите са невероятно далеч - няколко пъти по-далеч, отколкото предполагат много не най-оптимистични изчисления. Помислете само - дори светлината, която може да пътува от Земята до Луната за по-малко от секунда и половина, харчи години на пътешествие от звездите до Земята! Такива големи разстояния са невъобразими!

Но дори сред звездите има такива, които са по-близо до нас от повечето, а има и такива, които са по-далеч.

Да вземем за пример звездите – основната фигура лятно небе. Две звезди от три - Вегаи Алтаирса относително близо до нас. Отнема около 25 години, докато светлината пътува от Вега до Земята. Това е еквивалентно на разстояние от 240 трилиона километра. Алтаир е още по-близо - тази звезда е една от стоте най-близки звезди до Слънцето. Разстоянието до него се измерва в 17 светлинни години.

Вега, Алтаир и Денеб са три звезди от летния триъгълник, които имат подобна яркост, но се намират на различни разстояния от нас. Модел: Stellarium

Съвсем различно нещо Денеб, най-тъмната звезда в летния триъгълник, образуваща горния му ляв ъгъл. Разстоянието до Денеб е толкова голямо, че по обичайния начинне може да се измери - грешката на измерване е голяма. За такива далечни космически обекти астрономите трябваше да разработят специални, косвени методи за определяне на разстоянията. Тези методи не са много точни на малки разстояния, но работят добре на разстояния от хиляди светлинни години.

Оказа се, че разстоянието до Денеб е 2750 светлинни години. Тази звезда е 160 пъти по-далеч от нас от Алтаир и 110 пъти по-далеч от Вега!

Сравнение на Слънцето (жълт кръг) и синята свръхгигантска звезда Денеб. Модел: Голяма вселена

Денеб е много необичайна звезда. Вега и Алтаир, поставени на негово място, биха били напълно невидими с просто око, а Денеб се наблюдава перфектно, по-малко от два пъти по-ярък от Алтаир. Очевидно яркостта на Денеб е много висока. Наистина, Денеб има абсолютно фантастична светимост - само 196 000 слънца ще дадат същия радиационен поток като тази синкаво-бяла звезда! Погледнете звездното небе през нощта: в него няма да намерите звезди с по-голяма яркост. Нито една от звездите, видими с невъоръжено око (може би с изключение на Ригел), не блести толкова интензивно, колкото Денеб.

Всички тези стряскащи факти за звездите станаха известни само защото се научихме да определяме разстоянията в космоса. Но астрономите няма да спрат дотук: сега Европейският космически телескоп работи в космоса Гая, чиято цел е да събере паралаксите на повече от един милиард звезди с несравнима точност. След няколко години данните от Gaia ще помогнат за по-точно изчисляване на разстоянието до Денеб и дори до още по-далечни звезди. Това ще позволи на астрономите да изградят първата триизмерна карта на галактиката.

Преглеждания на публикацията: 5 985

Много звезди са много по-големи от Слънцето

Лъчи светлина, идващи от звездите

астронавти в орбита

Преди лягане много обичам да гледам красотата на звездното небе. Изглежда, че там, горе - царството на вечния мир и тишина. Просто протегнете ръката си и звездата е в джоба ви. Нашите предци са вярвали, че звездите могат да повлияят на съдбата и бъдещето ни. Но не всеки ще отговори на въпроса какви са те. Нека се опитаме да го разберем.

Звездите са основното "население" на галактиките. Например, повече от 200 милиарда от тях светят само в нашата галактика. Всяка звезда е огромна гореща светеща топка от газ, като нашето Слънце. Звездата блести, защото отделя огромно количество енергия. Тази енергия се генерира в резултат на ядрени реакции при много високи температури.

Много от звездите са много по-големи от Слънцето. А нашата Земя е прашинка в сравнение със Слънцето! Представете си, че Слънцето е футболна топка, а нашата планета Земя е малка като глава на карфица в сравнение с това! Защо виждаме Слънцето толкова малко? Просто е – защото е много далеч от нас. А звездите изглеждат много малки, защото са
много, много по-нататък. Например лъч светлина пътува най-бързо в света. Може да обиколи цялата Земя, преди да успеете да мигнете. И така, Слънцето е толкова далеч, че лъчът му лети до нас за 8 минути. А лъчите от други най-близки звезди летят до нас цели 4 години! Светлина от най далечни звездилети към Земята милиони години! Сега става ясно колко далеч са звездите от нас.

Но ако звездите са слънцата, тогава защо блестят толкова слабо? Колкото по-далеч е звездата, толкова по-широко се разпръскват нейните лъчи и светлината се разпръсква по цялото небе. И само малка част от тези лъчи достига до нас.

Въпреки че звездите са разпръснати по цялото небе, ние ги виждаме само през нощта, а през деня на фона на ярка разпръсната светлина във въздуха. слънчева светлинате не се виждат. Ние живеем на повърхността на планетата Земя и сме като че ли на дъното на въздушния океан, който непрекъснато се тревожи и кипи, пречупвайки лъчите на светлината на звездите. Поради това ни се струва, че мигат и треперят. Но астронавтите в орбита виждат звездите като цветни немигащи точки.

Светът на тези небесни тела е много разнообразен. Има гигантски звезди и свръхгиганти. Например диаметърът на звездата Алфа е 200 хиляди пъти по-голям от диаметъра на Слънцето. Светлината на тази звезда изминава разстоянието до Земята за 1200 години. Ако е възможно да се прелети около екватора на гиганта със самолет, това ще отнеме 80 хиляди години. Има и звезди джуджета, които значително отстъпват по размер на Слънцето и дори на Земята. Материята на такива звезди се характеризира с изключителна плътност. Така един литър от материята на "бялото джудже" на Кайпер тежи около 36 000 тона. Кибрит, направен от такова вещество, би тежал около 6 тона.

Погледнете звездите. И ще видите, че не всички са с един и същи цвят. Цветът на звездите зависи от температурата на повърхността им - от няколко хиляди до десетки хиляди градуса. Червените звезди се считат за "студени". Температурата им е "само" около 3-4 хиляди градуса. Температурата на повърхността на Слънцето, което е жълто-зелено на цвят, достига 6000 градуса. Белите и синкави звезди са най-горещи, температурата им надвишава 10-12 хиляди градуса.

Интересно е:

понякога можете да гледате как звездите падат от небето. Казват, че когато видите падаща звезда, трябва да си пожелаете нещо и то със сигурност ще се сбъдне. Но това, което смятаме за падащи звезди, са просто малки камъни, идващи от космоса. Приближавайки се до нашата планета, такъв камък се сблъсква с въздушна обвивка и в същото време става толкова горещ, че започва да свети като звездичка. Скоро "звездичката", която не достига до Земята, изгаря и изгасва. Тези „космически извънземни“ се наричат ​​метеори. Ако част от метеора достигне повърхността, тогава той се нарича метеорит.

В някои дни от годината метеорите се появяват в небето много по-често от обикновено. Това явление се нарича метеорен дъжд или казват, че е "валят звезди".

На повече от шест хиляди светлинни години от повърхността на Земята се намира бързо въртяща се неутронна звезда - пулсар Черна вдовица. Тя има спътник, кафяво джудже, което непрекъснато обработва с мощното си излъчване. Те се въртят един около друг на всеки 9 часа. Гледайки ги през телескоп от нашата планета, може би си мислите, че този смъртоносен танц не ви засяга по никакъв начин, че сте само външен свидетел на това „престъпление“. Обаче не е така. И двамата участници в това действие ви привличат към себе си.

И вие също ги привличате, на трилиони километри, с помощта на гравитацията. Гравитацията е силата на привличане между всеки два обекта, които имат маса. Това означава, че всеки обект в нашата вселена привлича всеки друг обект в нея и в същото време е привлечен от него. Звезди, черни дупки, хора, смартфони, атоми – всичко това е в постоянно взаимодействие. Така че защо не усетим това привличане от милиарди различни посоки?

Причините са само две - маса и разстояние. Уравнението, което може да се използва за изчисляване на силата на привличане между два обекта, е формулирано за първи път от Исак Нютон през 1687 г. Разбирането за гравитацията е еволюирало донякъде оттогава, но в повечето случаи класическата теория на гравитацията на Нютон е все още приложима за изчисляване на нейната сила днес.

Тази формула изглежда така - за да разберете силата на привличане между два обекта, трябва да умножите масата на единия по масата на другия, да умножите резултата по гравитационната константа и да разделите всичко това на квадрата на разстоянието между обектите. Всичко, както можете да видите, е съвсем просто. Може дори малко да експериментираме. Ако удвоите масата на един обект, силата на гравитацията ще се удвои. Ако "отблъснете" предметите един от друг еднакво два пъти, силата на привличане ще бъде една четвърт от предишната.

Силата на гравитацията между вас и Земята ви дърпа към центъра на планетата и вие усещате тази сила като собственото си тегло. Тази стойност е 800 нютона, ако стоите на морското равнище. Но ако отидете до Мъртво море, ще се увеличи с малка част от процента. Ако постигнете подвига и се изкачите до върха на Еверест, стойността ще намалее - отново изключително леко.

Силата на гравитацията на Земята действа върху МКС, разположена на надморска височина от около 400 километра, с почти същата сила, както на повърхността на планетата. Ако тази станция беше монтирана на огромна неподвижна колона, чиято основа ще бъде на Земята, тогава гравитационната сила върху нея ще бъде около 90% от това, което усещаме. Астронавтите са в нулева гравитация по простата причина, че МКС постоянно пада върху нашата планета. За щастие, станцията в същото време се движи със скорост, която й позволява да избегне сблъсък със Земята.

Летим по-нататък - до Луната. Това вече е на 400 000 километра от дома. Силата на гравитацията на Земята тук е само 0,03% от първоначалната. Но гравитацията на нашия спътник се усеща напълно, което е шест пъти по-малко, отколкото сме свикнали. Ако решите да летите още по-далеч, силата на гравитацията на Земята ще спадне, но никога няма да можете напълно да се отървете от нея.

Когато сте на повърхността на нашата планета, усещате привличането на много обекти - както много далечни, така и тези в непосредствена близост. Слънцето, например, ви дърпа към себе си със силата на половин нютон. Ако сте на разстояние няколко метра от вашия смартфон, тогава вие сте привлечени към него не само от желанието да проверите получените съобщения, но и от сила от няколко пиконютона. Това е приблизително равно на гравитационното привличане между вас и галактиката Андромеда, която е на 2,5 милиона светлинни години и има маса трилиони пъти по-голяма от тази на слънцето.

Ако искате напълно да се отървете от гравитацията, можете да използвате един много хитър трик. Всички маси, които са около нас, непрекъснато ни дърпат към себе си, но как ще се държат, ако изкопаете много дълбока дупка точно в центъра на планетата и слезете там, избягвайки по някакъв начин всички опасности, които могат да се сблъскат по това време път? Ако си представим, че вътре в идеално сферична Земя има кухина, тогава силата на привличане към нейните стени ще бъде еднаква от всички страни. И тялото ви изведнъж ще се окаже в безтегловност, във висящо състояние - точно в средата на тази кухина. Така че може да не усетите гравитацията на Земята - но за това трябва да сте точно вътре в нея. Това са законите на физиката и нищо не може да се направи за тях.