Астрономия: век XXI

АСТРОНОМИЯ:  
ВЕК XXI

Редактор-составитель  
В. Г. Сурдин

Государственный  
астрономический институт  
им. П. К. Штернберга (МГУ)

АСТРОНОМИЯ:  
ВЕК XXI

Редактор-составитель  
В. Г. Сурдин

5-е издание, исправленное и дополненное

Москва, 2023

УДК 52
ББК 22.6
А91

В л а д и м и р  Г е о р г и е в и ч  С у р д и н – астроном и просветитель. Кандидат 
физико-математических наук, доцент. Старший научный сотрудник Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга, доцент физического 
факультета МГУ. Лауреат Беляевской премии и премии «Просветитель» за 2012 год.

А91  Астрономия: век XXI / ред.-сост. В. Г. Сурдин. – 570 с. – 5-е изд., испр. 

и доп. – М.: ДМК Пресс, 2023. – Текст: непосредственный. 

ISBN 978-5-93700-172-6

Эта книга посвящена астрономии в ее разнообразных воплощениях: от исследования Луны и планет до изучения гравитационных волн, темного вещества и темной энергии. Ученые Государственного астрономического института 
им. П. К. Штернберга (МГУ) рассказывают о важнейших событиях, произошедших 
в астрономии в начале нового тысячелетия. По странному стечению событий 
именно этот условный рубеж был отмечен несколькими революционными открытиями в астрономии. 
В последние годы астрономия и астрофизика развиваются особенно быстро, 
о чем говорит количество Нобелевских премий, полученных за актуальные исследования. В первую очередь это касается космологии, регистрации гравитационных 
волн, изучения сверхмассивных черных дыр и исследования экзопланет. 
Результаты новых исследований описаны в 5-м издании книги. В частности, 
в нем обсуждается проблема «хаббловского напряжения» (Hubble tension), которую 
пока не смогли решить космологи.

УДК 52
ББК 22.6

На 1-й стороне обложки – спиральная галактика Мессье 83. Фото космического телескопа 
«Хаббл», NASA.

Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения 
владельцев авторских прав.

ISBN 978-5-93700-172-6 
©  Оформление, издание, 
ДМК Пресс, 2022

Предисловие редактора

ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА

Э

та 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 г. 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 гг. Открыты многочисленные малые планеты на периферии 
Солнечной системы, в области, получившей название «пояс Койпера» (точнее, 
Эджворта–Койпера). С 1930 г. за орбитой Нептуна был известен лишь один 
объект – маленькая планета Плутон; в 1978 г. был открыт его спутник Харон. 
Казалось, что это граница нашей планетной системы. Но с 1992 г. в окрестности орбиты Плутона и за ней начали обнаруживаться новые объекты. К 1995 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 гг. Радиоастрономическими методами обнаружена планетная 
система у нейтронной звезды-радиопульсара (1993 г.). Методами оптической 
спектроскопии обнаружено присутствие планет-гигантов рядом с нормальными звездами (1995 г.). К началу 2015 г. в околосолнечной окрестности Галактики уже найдено около 1200 планетных систем, содержащих в сумме около 
1900 планет.
1996–1997 гг. Открыт новый класс небесных объектов – коричневые карлики, занимающие промежуточное положение между звездами и планетами. Их 
массы (от 0,0013 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 дающего, однако, существенного вклада в энергию. Единствен

Предисловие редактора

ным долговременным источником энергии коричневых карликов служит их 
гравитационное сжатие.
1997–1999 гг. Приоткрыта тайна космических гамма-всплесков, часть из 
которых отождествлена с фантастически мощными взрывами массивных 
звезд, вероятно, сопровождающими рождение черных дыр.
1998 г. Обнаружено, что расширение Вселенной в последние миллиарды 
лет происходит с ускорением, что свидетельствует о существовании некой 
«темной энергии» со свойством антигравитации.
1998–2002 гг. 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.
2008–2013 гг. Открыто явление нового типа – килоновая (kilonova), взрыв 
при слиянии двух нейтронных звезд или нейтронной звезды с черной дырой. 
Излучаемая при этом энергия в тысячу раз превосходит энергию обычных новых, но в десятки раз уступает энергии сверхновых. Килоновые служат источником сильных гравитационных волн. При слиянии двух компактных звезд 
происходит синтез тяжелых ионов в результате быстрого захвата нейтронов 
ядрами атомов. Поэтому килоновые – один из главных источников элементов 
тяжелее железа.
2011–2014 гг. На установке «Борексино» в Гран-Сассо (Италия) надежно 
зарегистированы низкоэнергетические солнечные нейтрино, рождающиеся 
в термоядерной протон-протонной реакции – основном источнике энергии 
Солнца.
2022 г. Открыто явление нового типа – микроновая (micronova), термоядерный взрыв с энергией ~1032 Дж, происходящий на поверхности белого карлика в окрестности его магнитного полюса при аккреции туда газа с соседней 
звезды.
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 1995 г. в CERN и в 1998 г. в Лаборатории Ферми 
были получены не просто античастицы типа позитронов, а настоящие атомы 
антиводорода – идеальное топливо для будущих звездолетов. В 2012–2013 гг. 
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.

Предисловие редактора

Маленький цветок и гигантская спиральная галактика, по существу, состоят из одного и того же веществ а – 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 неизвестно, какие структуры сложены этими невидимыми формами материи

Предисловие редактора

А с другой стороны, ученые разных профессий стараются быть в курсе 
астрономических открытий. Ведь в науке о Вселенной каждый день происходит что-то 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 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 1021 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 

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

Предисловие редактора

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 ГАИШ, ныне крупнейшего астрономического центра России, восходит к первой трети XIX в., к основанию Астрономической обсерватории Московского университета, на базе которой и был в 1931 г. создан наш институт. 
В конце 2021 г. ГАИШ исполнилось 190 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 данную 
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.

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

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 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 великий космический телескоп «Хаббл», новый гигант 
«Джеймс Уэбб» 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