Ближайшая к нам галактика — туманность Андромеды — удалена от нашей «всего лишь» на величину, превышающую миллион световых лет. По красоте и величине она достойна прекрасной дочери Кассиопеи, чье имя она носит. Как все красавицы, Андромеда, естественно, не могла обойтись без внешних украшений. Их роль успешно выполняет свита из четырех существенно меньших звездных систем — спутников. По структуре туманность Андромеды — исполинская звездная спираль, сходная с нашей, но превосходит ее по размерам.
Если обратиться снова к нашей аналогии, то галактики можно уподобить огромным городам, разбросанным на колоссальные расстояния друг от друга. В области этих «городов» средняя плотность вещества существенно возрастает. Тяготеющие друг к другу «города» образуют более крупные соединения. Так, наша Галактика вместе с туманностью Андромеды, Магеллановыми Облаками и рядом других объединяются в так называемую Местную систему галактик.
Все наблюдаемые галактики образуют колоссальную звездную систему — Метагалактику.
По мере совершенствования приборов и методов наблюдения человек в конце концов охватит всю Метагалактику. Тогда может создаться видимость исчерпания существующих миров.
Но, проникая еще дальше в бесконечные просторы, человек откроет другие метагалактики, другие скопления материи, и так без конца…
Как упражнение к этому разделу давайте вместе, читатель, составим адрес жителя нашей планеты. Письмо пусть следует к нам из области вселенной, лежащей за пределами Метагалактики. Получателем письма пусть будет первая в солнечной системе женщина летчик-космонавт, имя которой вместе с именем Юрия Гагарина перешагнет, наверное, пределы солнечной системы.
Вот этот многоэтажный адрес.
Это и есть наша «точка стояния» в таинственной стране, имя которой — вселенная. Дальнейшее развитие науки будет ее уточнять и повышать многоэтажность нашего адреса.
Очерченный контур окружающего мира можно назвать «статическим». На самом деле это не так. Все галактики находятся в стремительном движении.
Говоря о галактиках, нельзя утаить одно из фундаментальных явлений вселенной — закон всеобщего разбегания галактик. Эта удивительная закономерность была открыта на основании эффекта Допплера. Вспомните традиционный рисунок из учебника физики. На платформе стоит одинокий пассажир. Мимо него мчится паровоз с огромной коптящей трубой. Из гудка вырывается облако пара. Пассажир слышит резкое понижение тона гудка при прохождении паровоза мимо него. Этот же эффект изменения частоты колебаний при движении источника справедлив и для световых волн.
Напомним опыт И. Ньютона. Обыкновенный белый свет, проходя через стеклянную призму, разлагается на отдельные цвета, составляющие спектр. Сильней всего преломляются красные лучи, слабее всего — фиолетовые. Между ними расположатся оранжевый, желтый, зеленый, голубой и синий цвета. При изучении спектра различных галактик был обнаружен потрясающий факт. Спектры оказались сдвинуты по отношению к земному в сторону красного цвета. Величина этого сдвига Δ не одинакова у различных галактик. Сдвиг не наблюдался только у нескольких самых близких к нам галактик.
После ожесточенных дискуссий и тщательных измерений было найдено объяснение: это проявление эффекта Допплера. Галактики удаляются от нас, и это понижает частоту излучаемых ими световых колебаний. Поэтому спектр сдвигается в красную сторону. Если бы они приближались к нам (об этой «страшной» перспективе мы поговорим позже), то спектры сдвигались бы в фиолетовую сторону.
Измерение величины Δ привело ко второму изумительному открытию. Чем больше расстояние r до галактики, тем больше смещен ее спектр в красную сторону.
Установлена прямая пропорциональность между расстоянием до галактики r и скоростью ее удаления v. Если одна из галактик находится от нас в 1000 раз дальше, чем другая, то и скорость ее удаления от нас в 1000 раз больше!
Следовательно, подсчет скорости удаления любой галактики элементарно прост. Надо лишь умножить расстояние между галактиками на некий постоянный для всех галактик коэффициент, и мы получим скорость их разбегания. Этот коэффициент, определение которого явилось очень сложной задачей и потребовало ряда существенных коррекций, обозначают через H — первая буква фамилии американского астронома Эдвина Хаббла (Hubble). Согласитесь, что это не слишком щедрая дань ученому, открывшему в 1929 году закон разбегания галактик. Поэтому лучше, когда H называют постоянной Хаббла.