81. Звёздный остров

В ночь с 5 на 6 октября 1923 года Эдвин Хаббл снимал туманность Андромеды на крупнейшем тогда в мире телескопе, на той же горе Маунт-Вилсон, где Шепли засекал муравьёв. На стеклянной фотопластинке он пометил три звёздочки буквой N: новые, внезапные вспышки. Позже, в кабинете, он сверил снимок со старыми пластинками из архива обсерватории. Одна из «новых» была на них и раньше, только то ярче, то тусклее: она не вспыхнула, а мигала. Хаббл зачеркнул N и написал рядом красным VAR, «переменная», с восклицательным знаком. Пластинка хранится у обсерватории до сих пор.

Восклицательный знак был заслужен. Хаббл поймал цефеиду, звезду-маяк, у которой ритм выдаёт настоящую яркость: чем медленнее она пульсирует, тем больше света излучает. Правило ритма нашла Генриетта Ливитт, и по нему Шепли уже мерил расстояния до шаровых скоплений. Остаётся сравнить, сколько света звезда испускает на самом деле и сколько его доходит до нас.

У Хаббла вышло почти миллион световых лет, далеко за краем Млечного Пути. О том, что туманности могут быть отдельными звёздными островами, писал ещё Кант, и спорили об этом с тех пор. Следом Хаббл нашёл и другие цефеиды, и спор закончился: Андромеда оказалась не облаком внутри нашей звёздной системы, а другой галактикой. Позже выяснилось, что Хаббл занизил расстояние в два с половиной раза. Вывод это не отменило: Андромеда лишь отодвинулась ещё дальше.

Галактика собрана из звёзд и холодных газовых облаков, в которых звёзды рождаются. В скоплении звёзды без конца дёргали друг друга тяготением и перемешались в звёздный газ. В галактике звёзд несравнимо больше, но она почти пустая. Если уменьшить Солнце до песчинки в миллиметр, ближайшая соседняя песчинка окажется в тридцати километрах. Звёзды здесь почти не сближаются и не успевают перемешаться даже за всю историю Вселенной, так что каждую ведёт не сосед, а общее поле тяготения. Поэтому галактика помнит прошлое: Млечный Путь миллиарды лет назад проглотил другую галактику, поменьше, и её звёзды до сих пор узнаются по вытянутым орбитам, ныряющим к центру и уходящим далеко наружу.

Есть у галактики и часть, которой не видно. Её окраины обходят центр слишком быстро: звёзды и газ вдали от середины несутся почти с той же скоростью, что и ближе к ней, и удержать их может только масса гораздо больше той, что светится. Это невидимое вещество называют тёмной материей, а облако его вокруг галактики — тёмным гало. По обычным оценкам гало раз в десять-двадцать тяжелее всех звёзд галактики, и большая его часть лежит далеко за краем диска. Обычный газ стекает в гало, как в воронку, и уже внутри собирается в звёзды. Что это за вещество, пока не знают.

Главное, что появляется у галактики, — круговорот. Звезда получает состав от облака, из которого родилась, а то, что она сварит внутри, достанется уже не ей. У галактики есть история химии. Газ сгущается в звёзды, звёзды варят тяжёлые элементы, взрываются или сбрасывают оболочки и возвращают газ обогащённым, и следующее поколение рождается чуть богаче. Древнейшие звёзды почти не содержат железа, и по составу звезды, как по слою в речном обрыве, можно прикинуть её поколение. Взрывы работают и термостатом: когда звёзд рождается слишком много, они выдувают и греют газ, и рождения затихают. Идёт этот круговорот медленно: Млечный Путь превращает в звёзды одну-две массы Солнца газа в год, как город на сотни миллиардов жителей, где за год рождается несколько детей.

Спиральные рукава тоже есть только у целого, и сделаны они не из одних и тех же звёзд. По теории Лина и Шу рукав — волна сгущения, которая обходит галактику медленнее звёзд. Так на загородной дороге за медленным трактором всегда тянется хвост: машины догоняют его, копятся, обгоняют и уезжают, а сгусток никуда не девается и ползёт вместе с трактором. Газ, въезжая в такое сгущение, сжимается, и в нём вспыхивают молодые звёзды. Самые яркие из них голубые и живут так недолго, что умирают, не успев выехать из рукава, поэтому рукав и светится. По другой версии, рукава недолговечны и всё время рождаются заново.

В центре Млечного Пути сидит чёрная дыра, та самая, которую взвесили по звёздам, кружащим вокруг пустой на вид точки. Галактику своим тяготением она не держит: для этого она слишком лёгкая. Но чем тяжелее дыра в центре галактики, тем быстрее носятся звёзды в её центральном утолщении, хотя тяготение дыры до них почти не достаёт. Похоже, дыра и галактика растут вместе. Почему, пока спорят: то ли их кормит один и тот же газ, то ли дыра сама тормозит рост галактики, выдувая из неё газ.

Свою галактику никто не видел со стороны. Мы внутри, и все картинки Млечного Пути сверху нарисованы художниками по измерениям. Солнце, примерно на полпути от центра к краю диска, обходит Галактику за двести тридцать миллионов лет. В прошлый раз оно было в этой точке своей орбиты, когда на Земле появлялись первые динозавры.

На галактике лестница раздваивается. Одна ветвь идёт вверх по массе: галактики собираются в группы и скопления и становятся там частицами, как звёзды в шаровом скоплении. Другая идёт вверх по размеру: галактики и скопления вычерчивают видимый узор космической паутины, её нити, стены и пустоты. Получается петля: тёмный каркас паутины был одним из родителей галактики, а видимый узор собран из галактик. А всем остальным ветвям книги галактика даёт материал: каждый атом углерода в живом существе сварился в звезде и прошёл через круговорот какой-нибудь галактики.

Расти бесконечно галактика не может. Падая в гало, газ разогревается, и чтобы собраться в звёзды, ему надо сначала остыть. В самых тяжёлых гало он такой горячий и разреженный, что не успевает остыть за всю историю Вселенной, как бульон, слишком горячий, чтобы застыть в холодец. Поэтому галактик размером со скопление нет. Выше по массе тяготение копит уже целые галактики, а между ними висит горячий газ, который не удержала ни одна из них.