Космические объекты: Галактики

В одном из выступлений А. Энштейн сказал (в 1929 г.): «Если говорить честно, мы хотим не только узнать, как устроена,. но и по возможности достичь цели утопической и дерзкой на вид — понять, почему природа является именно такой… В этом состоит прометеевский элемент научного творчества» Галактики стали предметом космогонических исследований с 20-х годов нашего века, когда была надежно установлена их действительная природа и, оказалось, что это не туманности, т. е. не облака газа и пыли, находящиеся неподалеку от нас, а огромные звездные миры, лежащие от нас на очень больших расстояниях от нас. Открытия и исследования в области космологии прояснили в последние десятилетия многое из того, что касается предыстории галактик и звезд, физического состояния разряженного вещества, из которого они формировались в очень далекие времена. В основе всей современной космологии лежит одна фундаментальная идея — восходящая к Ньютону идея гравитационной неустойчивости. Вещество не может оставаться однородно рассеянным в пространстве, ибо взаимное притяжение всех частиц вещества стремиться создать в нем сгущения тех или иных масштабов и масс. В ранней Вселенной гравитационная неустойчивость усиливала первоначально очень слабые нерегулярности в распределении и движении вещества и в определенную эпоху привела к возникновению сильных неоднородностей: «блинов» — протоскоплений. Границами этих слоев уплотнения служили ударные волны, на фронтах которых первоначально невращательное, безвихревое движение вещества приобретало завихренность. Распад слоев на отдельные сгущения тоже происходил, по-видимому, из-за гравитационной неустойчивости, и это дало начало протогалактикам.

Многие из них оказывались быстро вращающимися благодаря завихренному состоянию вещества, из которого они формировались. Фрагментация протогалактических облаков в результате их гравитационной неустойчивости вела к возникновению первых звезд, и облака превращались в звездные системы галактики. Те из них, которые обладали быстрым вращением, приобретали из-за этого двухкомпонентную структуру — в них формировались гало, более или менее сферической формы, и диск, в котором возникали спиральные рукава, где и до сих пор продолжается рождение звезд. Протогалактики, у которых вращение было медленнее или вовсе отсутствовало, превращались в эллиптические или неправильные галактики.

Параллельно с этим процессом происходило формирование крупномасштабной структуры Вселенной — возникали сверхскопления галактик, которые, соединяясь своими краями, образовывали подобие ячеек или пчелиных сот; их удалось распознать в последние годы.

В 20−30 гг. XX века Хаббл разработал основы структурной классификации галактик — гигантских звездных систем, согласно которой различают три класса галактик:

I. Спиральные галактики — характерны двумя сравнительно яркими ветвями, расположенными по спирали. Ветви выходят либо из яркого ядра (такие галактики обозначаются S), либо из концов светлой перемычки, пересекающей ядро (обозначаются — SB).

Представитель — галактика М82 в созвездии Б. Медведицы, не имеет четких очертаний, и состоят в основном из горячих голубых звезд и разогретых ими газовых облаков. М82 находится от нас на расстоянии 6.5 миллионов световых лет. Возможно, около миллиона лет тому назад в центральной ее части произошел мощный взрыв, в результате которого она приобрела сегодняшнюю форму.

Спиральная галактика М51 в созвездии Гончих Псов — одна из самых удивительных спиральных звездных систем. Расстояние до них составляет около 8 миллионов световых лет. Утолщение на конце спиральной ветви — это самостоятельная неправильная галактика. Отдельные яркие звезды находятся в нашей галактике.

II. Эллиптические галактики (обозначаются Е) — имеющие форму эллипсоидов.

Представитель — кольцевая туманность в созвездии Лиры находится на расстоянии 2100 световых лет от нас и состоит из светящегося газа, окружающего центральную звезду. Эта оболочка образовалась, когда состарившаяся звезда сбросила газовые покровы, и они устремились в пространство. Звезда сжалась и перешла в состояние белого карлика, по массе сравнимого с нашим солнцем, а по размеру с Землей.

III. Иррегулярные (неправильные) галактики (обозначаются I) обладающие неправильными формами.

Представители — Большое Магелланово Облако находится на расстоянии 165 000 световых лет и, таким образом, является ближайшей к нам галактикой сравнительно небольшого размера. Рядом с ней расположена галактика поменьше Малое Магелланово Облако. Обе они — спутники нашей галактики.

По степени клочковатости ветвей спиральные галактики разделяются на подтипы а, в, с. У первых из них — ветви аморфны, у вторых — несколько клочковаты, у третьих — очень клочковаты, а ядро всегда неярко и мало. Во второй половине 40-х годов ХХ века У. Бааде (США) установил, что клочковатость спиральных ветвей и их голубизна растут с повышением содержания в них горячих голубых звезд, их скоплений и диффузных туманностей. Центральные части спиральных галактик желтее, чем ветви и содержит старые звезды (население второго типа, по Бааде, или население сферической составляющей), тогда как плоские спиральные ветви состоят из молодых звезд (население первого типа, или население плоской составляющей).