Астрономия: век XXI

АСТРОНОМИЯ: 
ВЕК XXI 

Редактор-составитель
В . Г. Сурдин

Государственнь1й 

'-' 
астрономическии институт 
им. П. К. Штернберга (МГУ)

АСТРОНОМИЯ: 
ВЕК XXI 

4-е издание, электронное, 
исправленное

Редактор-составитель
В . Г. Сурдин

Москва, 2022

УДК 52
ББК 22.6
А91

А91
Астрономия: век XXI / Ред.-сост. В. Г. Сурдин. — 4-е изд., эл., испр. — 1 файл 
pdf : 624 с. — Москва : ДМК Пресс, 2022. — Систем. требования: Adobe Reader 
XI либо Adobe Digital Editions 4.5 ; экран 10". — Текст : электронный.

ISBN 978-5-89818-227-4

Книга посвящена современным проблемам астрономии: от изучения Луны и планет до поисков гравитационных волн, темной материи и темной энергии. Ученые 
Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга (МГУ) рассказывают о том, какие важнейшие события произошли в астрономии на рубеже нового 
тысячелетия и над какими нерешенными проблемами сейчас работают исследователи. Условный исторический рубеж — начало нового тысячелетия — был отмечен 
несколькими важнейшими открытиями в изучении Вселенной. Поэтому последние 
годы можно без преувеличения назвать великим десятилетием астрономии, возможно, 
началом ее нового «золотого века».

В «Приложении» помещен обширный справочный материал по состоянию на момент написания книги.

Книга адресована старшеклассникам, студентам и преподавателям, а также всем 
интересующимся проблемами современного естествознания.

УДК 52 
ББК 22.6

Электронное издание на основе печатного издания: Астрономия: век XXI / Ред.-сост. В. Г. Сурдин. — 4-е изд. испр. — Москва : ДМК Пресс, 2022. — 606 с., цв. илл. — ISBN 978-5-89818-127-7. — 
Текст : непосредственный.

На обложке — планетарная туманность NGC 7293 «Улитка» (Helix) в созвездии Водолей. 
Фото в инфракрасном диапазоне получено космическим телескопом «Спитцер» (NASA). 
Цвета условные: голубой — (3,6–4,5) мкм, зеленый — (5,8–8) мкм, красный — 24 мкм.

В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных техническими средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации.

ISBN 978-5-89818-227-4
© Переиздание. ДМК Пресс, 2022
© Оформление. Век 2, 2015 

П РЕДИСЛОВИ Е РЕДАКТОРА 

эта книга посвящена астрономии в ее разнообразных воплощениях: от изучения Луны и планет до поисков гравитационных волн, темного вещества и 
темной энергии. Мои коллеги и я расскажем вам о том, какие важнейшие события произошли в астрономии на рубеже нового тысячелетия. По странному стечению событий именно этот условный исторический рубеж был отмечен несколькими важнейшими открытиями в изучении Вселенной, как на ее ближних рубежах, 
так и на самых дальних. Последние годы без преувеличения можно назвать великим десятилетием астрономии. И вполне возможно, что это только начало ее нового «золотого века». В самом деле, просто дух захватывает от одного перечисления фундаментальных открытий, сделанных за короткое время: 

1992 r. Открыты пространственные флуктуации реликтового излучения (Нобелевская премия по физике за 2006 г.), чем окончательно доказана теория Большого 
взрыва и поставлена на твердую основу теория происхождения галактик и звезд. 

1992-1995 rr. Открыты многочисленные малые планеты на периферии Солнечной системы, в области, получившей название «пояс Койпера» (точнее, ЭджвортаКойпера). С 1930 г. за орбитой Нептуна был известен лишь один объект - маленькая планета Плутон; в 1 978 г. был открыт его спутник Харон. Казалось, что это граница нашей планетной системы. Но с 1 992 г. в окрестности орбиты Плутона и за ней 
начали обнаруживаться новые объекты. К 1 995 г. стало ясно, что эта область - пояс Эджворта-Койпера - населена множеством тел с характерным размером в сотни и тысячи километров, причем некоторые из них больше Плутона и имеют собственные спутники. Границы Солнечной системы «раздвинулись» в несколько раз. 
1993-1995 rr. Радиоастрономическими методами обнаружена планетная система у нейтронной звезды-радиопульсара (1 993 г.). Методами оптической спектроскопии обнаружено присутствие планет-гигантов рядом с нормальными звездами 
(1 995 г.). К началу 201 5  г. в околосолнечной окрестности Галактики уже найдено 
около 1 200 планетных систем, содержащих в сумме около 1900 планет. 
1996-1997 rr. Открыт новый класс небесных объектов - коричневые карлики, 
занимающие промежуточное положение между звездами и планетами. Их массы 
(от 0,001 3  до 0,08 массы Солнца) слишком малы, и поэтому температура в недрах 
слишком низка для термоядерных реакций с участием основного, легкого, изотопа водорода, хотя и достаточна для сгорания редкого изотопа - дейтерия, не да
П редисловие редактора 
5 

ющего, однако, существенного вклада в энергию. Единственным долговременным 
источником энергии коричневых карликов служит их гравитационное сжатие. 
1997-1999 rr. Приоткрыта тайна космических гамма-всплесков, часть из которых отождествлена с фантастически мощными взрывами массивных звезд, вероятно, сопровождающими рождение черных дыр. 

1998 r. Обнаружено, что расширение Вселенной в последние миллиарды лет 
происходит с ускорением, что свидетельствует о существовании некой «темной 
энергии» со свойством антигравитации. 

1998-2002 rr. На подземных нейтринных детекторах открыты осцилляции нейтрино, в частности превращение солнечного электронного нейтрино в мюонное и 
тау, т. е. доказано, что у нейтрино есть масса покоя, теория внутреннего строения 
звезд верна и нужно корректировать теорию элементарных частиц. 
2004-2006 гг. Начали работать первые полномасштабные детекторы гравитационных волн. Их первая регистрация произошла в 2015 г. С этого момента распахнулось новое «окно» во Вселенную. 

2011-2014 rr. На установке «Борексино» в Гран-Сассо (Италия) надежно зарегистированы низкоэнергетические солнечные нейтрино, рождающиеся в термоядерной реакции протон-протонного цикла - основного источника энергии Солнца. 
Удивительно насыщенными оказались прошедшие годы в астрономии. И ведь я 
перечислил только самые «сливки», а сколько за это время было сделано «рядовых» 
открытий! Прошедшие два десятилетия оставят в истории науки заметный след, 
причем не только в астрономии - вспомним хотя бы о впервые созданном антивеществе: в 1 995 г. в CERN и в 1 998 г. в Лаборатории Ферми были получены не просто 
античастицы типа позитронов, а настоящие атомы антиводорода - идеальное топливо для будущих звездолетов. В 201 2-20 1 3  rr. на Большом адронном коллайдере 
открыт долгожданный бозон Хиггса, ответственный за массы элементарных частиц. 
Множество достижений и в биологии: не так давно (2000 г.) был впервые прочитан геном человека, а сегодня эта операция стала рутинной. Базы геномных данных 
уже позволяют реконструировать ход биологической эволюции. И эти открытия 
имеют отношение к нашей профессии, поскольку рабочее поле астронома - Вселенная со всеми происходящими в ней процессами. Именно поэтому астрономы 
следят за всеми новостями, поступающими из лабораторий естествоиспытателей. 
А с другой стороны, ученые разных профессий стараются быть в курсе астрономических открытий. Ведь в науке о Вселенной каждый день происходит чтото новое. И кто знает, не окажутся ли находки астрономов жизненно важными 
для биологов или физиков. Например, для физиков космологические исследования сейчас приобрели особую привлекательность в связи с тем, что ускорительная 
техника ныне почти достигла практического предела своих возможностей, и дальнейшее продвижение в область высоких энергий, а значит - вглубь микромира, 
сильно замедлилось. Создание новых ускорителей обходится чрезвычайно дорого 

6 
Предисловие редактора 

Маленький цветок и гигантская спиральная галактика, 
по существу, СОСТОЯТ ИЗ ОДНОГО и ТОГО же вещества из обычных химических элементов, т. е. из протонов 
и нейтронов, или барионов. Однако барионное вещество, демонстрирующее нам всю красоту Вселенной, 
как выяснилось, представляет собой наименьшую составляющую нашего мира, в основном состоящего из 
темного вещества и темной энергии. Пока нам не известно, какие структуры сложены этими невидимыми 
формами материи. 

П редисловие реда ктора 
7 

Процентный состав материи Вселенной. Если вам становится не по себе от безбрежного моря темной энергии и темного вещества, заполняющего наш мир, то пусть вас согреет мысль о том, что безмерно малая доля серого вещества Вселенной оказалась способной понять устройство этого мира. 

и позволяет лишь немного продвинуться вверх по шкале энергий. В то же время 
космос бесплатно поставляет нам частицы сверхвысоких энергий (в космических 
лучах встречаются частицы с энергией до 1 021 эВ), а космологические исследования позволяют анализировать процессы, происходившие в ранней Вселенной при 
фантастических энергиях. (В этом смысле оправдываются слова акад. Я. Б. Зельдовича: «Вселенная - это ускоритель для бедных».) Не менее ценны астрономические находки и для биологов. В межзвездном пространстве и в ядрах комет обнаружены органические молекулы. В нескольких неожиданных областях Солнечной 
системы обнаружены благоприятные для жизни условия. Наконец, найдены планетные системы и уже начинается поиск в них обитаемых планет! Собственно, эта 
книга и была задумана, чтобы рассказать о достижениях и перспективах астрономии нашим коллегам-ученым и всем, кто интересуется изучением природы. 

Авторов книги объединяет то, что все они трудятся в Государственном астрономическом институте им. П. К. Штернберга (ГАИШ) при МГУ. Начало истории 

8 
Предисловие редактора 

Понятие «антропный принцип» стало модным, но ему часто дают неверное толкование: якобы согласно ему Вселенная создана для человека. В действительности антропный принцип заключается
не в этом. Он всего лишь постулирует связь между глобальными свойствами нашего мира и фактом существования в нем конкретного существа, изучающего эти свойства. В частности, антропный 
принцип утверждает, что даже те характеристики Вселенной, которые нам пока неизвестны, должны 

быть таковы, чтобы «здесь и сейчас» мог существовать человек.

Г АИШ, ныне крупнейшего астрономического центра России, восходит к первой 
трети XIX в" к основанию Астрономической обсерватории Московского университета, на базе которой и был в 1 93 1  г. создан наш институт. В конце 2021 г. 
Г АИШ исполнилось 1 90 лет - цветущий возраст для храма астрономии, науки, 
которая непрерывно развивается уже несколько тысячелетий. Этот юбилей и побудил нас сделать скромный подарок себе, а также нашим коллегам и всем 
любителям астрономии - коллективно написать эту книгу и рассказать в ней о 
своей работе по изучению космоса. Мы влюблены в эту работу и хотим, чтобы 
частица нашего восхищения окружающей природой вплоть до самых далеких 
ее рубежей передалась и вам, наш уважаемый читатель. 

Предисловие редактора 
9 

Понятно, что охватить все направления исследований Вселенной в одной книге невозможно. Мы выбрали некоторые, на наш взгляд - важнейшие. В книге рассказано и об исследованиях Солнечной системы, и о загадках эволюции звезд 
(включая нейронные звезды и черные дыры), и об изучении галактик, и об открытии антигравитации («темной энергии»), и о поиске гравитационных волн ... Своими 
читателями мы представляли старших школьников, студентов, учителей и наших 
коллег-естествоиспытателей. Хотя большинство специальных понятий объясняется по ходу изложения, в конце книги помещен словарь терминов, который будет 
полезен при чтении не только этой, но и других астрономических книг. 
Кроме того, в Приложениях собраны обширные справочные таблицы с самыми 
современными данными о важнейших астрономических объектах - Солнце, планетах и их спутниках, ярчайших и ближайших звездах, созвездиях, ярких галактиках, приведены современные значения физических и астрономических постоянных, а также часто используемые в астрономии обозначения. В полном виде даны 
каталоги Мессье и Колдуэлла, представляющие особый интерес для наблюдающих 
любителей астрономии. 
Замечу, что в качестве единиц расстояния мы используем как парсек (килопарсек, мегапарсек), так и световой год, хотя традиция предполагает использование парсеков в профессиональных, а световых лет - в научно-популярных текстах. 
Но в такой книге, как эта, охватывающей огромный диапазон астрономических 
масштабов, использовать какую-то одну единицу длины неудобно. Мы пользуемся разными, чтобы сделать рассказ нагляднее. Напомню, что 1 пк ::>: 3,26 св. года. 
В книге много иллюстраций - фотографий планет, звезд, галактик. Авторы 
большинства из них - наши коллеги из разных стран, которым мы чрезвычайно 
признательны. А еще мы и наши коллеги всегда с глубокой благодарностью думаем о тех инженерах, программистах, рабочих, которые создали изумительную технику, позволяющую нам изучать Вселенную: это и прекрасные телескопы, включая поистине великий космический телескоп «Хаббn», и замечательные космические зонды, десятилетиями работающие в сотнях миллионов километров от Земли, и суперкомпьютеры, позволяющие «взрывать звезды» и «сталкивать галактики» на письменном столе. Наконец, наша благодарность создателям сети Интернет, объединившей всех любознательных людей планеты Земля и позволившей им 
(уже сейчас!) самостоятельно искать контакты с другими любознательными существами Вселенной. 

А еще мы благодарны читателю, взявшему с полки эту книгу. Надеемся, что она 
послужит вам долго и поможет в увлекательном мысленном путешествии к тем 
рубежам, где наше знание соприкасается с фантазией. 

В. Г. Сурдин