РАЗНООБРАЗНЫЙ МИР ГАЛАКТИК Ясной безлунной ночью, вдалеке от подернутого дымкой неба больших городов на бархатно-черном небе устраивается величественное представление. Чуть мерцая, по небу перемещаются звезды, сохраняя причудливый узор созвездий. Оживляют его планеты и мгновенные искры метеоров. Широкой, призрачно сияющей полосой проходит по небу река Млечного Пути. Люди на протяжении многих веков пытались понять природу этого странного "небесного тумана", "молочной реки. После создания телескопов стало ясно, что Млечный Путь представляет собой множество слабых звезд. Все они принадлежат нашей Галактике - огромной дискообразной звездной системе (см. раздел Галактика). Однако, кроме ярких точечных объектов- звезд и планет - пытливый взор обнаружит и слабые туманные пятна на небе. В наших широтах одно из таких туманных пятен заметно неподалеку от звезды v созвездия Андромеды. Несколько подобных пятен можно найти в созвездии Стрельца. В конце 18 в. французский астроном Ш.Мессье составил первый каталог таких объектов, "туманностей", дабы не путать их с появляющимися неожиданно и движущимися по небу кометами. Как известно сейчас, в каталог Мессье вошли объекты разнообразной природы, как принадлежащие нашей Галактике, так и находящиеся вне ее. С применением фотографии астрономам удалось обнаружить еще больше "туманностей". В начале нашего века шведский астроном К.Лундмарк доказал, что туманностиь в созвездии Треугольника - это огромная звездная система. После того, как астрономы научились определять расстояния до далеких небесных объектов, выяснилось, что во Вселенной существует огромное множество звездных островов, расположенных за пределами нашей галактики и таких же больших. Назвали их галактиками. Итак, галактики - это большие системы, в которых звезды связаны друг с другом силами гравитационного притяжения. Сейчас найдены галактики, включающие до триллионов звезд. Наша Галактика также достаточно велика - в ней около 200 миллиардов звезд. Самые маленькие обнаруженные галактики содержат в миллион раз меньше звезд и напоминают больше шаровые скопления, объекты нашей галактики. Помимо звезд галактики включают в себя межзвездный газ, пыль, а также различные "экзотические" объекты: белые карлики, нейтронные звезды, черные дыры. Газ в галактиках не только рассеян между звездами, но и образует большие облака (массой в миллион масс Солнца), яркие туманности вокруг горячих звезд, плотные и холодные газо-пылевые туманности. Массы галактик лежат в широких пределах. Нормальные галактики в миллиард - триллион раз тяжелее Солнца. Карликовые галактики весят меньше. Наименьшие наблюдаемые из них лишь в 100 000 раз тяжелее Солнца. Если распределить все галактики равномерно по пространству, то расстояние между ними будет в десятки раз превышать их средние размеры. Однако галактики склонны образовывать группы и скопления. Так,в пределах полутора Мпк от нашей Галактики находится т.н. Местная группа галактик. В этой группе около тридцати разнообразных галактик, включая нашу и Туманность Андромеды. По внешнему виду и особенностям внутреннего строения все галактики можно разделить на несколько больших классов. Обычно выделяют следующие типы галактик. Эллиптические. Их обнаружено 25% от общего числа галактик. Обозначаются буквой Е. На фотопластинках они выглядят как шар или эллипс. В зависимости от "вытянутости" эллипсов на фотографиях галактике присваевается класс от 0 до 7. Галактики класса Е0 выглядят шарообразными.Цвет таких галактик красный, так как состоят они преимущественно из старых звезд. Межзвездного газа в таких системах почти нет. Такие объекты похожи на галактические шаровые скопления, но только очень большие. Что удивительно, эллиптические галактики почти не вращаются; звезды в них движутся по очень вытянутым орбитам. Спиральные галактики. К этому классу относится половина всех галактик. По виду такие галактики напоминают чечевицу. Толщина спиральной галактики во десятки раз меньше ее поперечных размеров. На фотографиях галактик виден спиральный узор в виде двух или больше (до десятка) сильно закрученных в одну сторону спиральных ветвей, рукавов, выходящих из центра галактики. Рукава выделяются по яркости на фоне диска галактики, так как в них находится много массивных и ярких звезд и ярких газовых туманностей. Большинство звезд концентрируется к плоскости симметрии, называемой плоскостью галактики. Они образуют диск галактики, толщина которого более, чем в 10 раз превышает диаметр. Самые молодые, только что родившиеся звезды и газ образуют еще более тонкий диск. В центральной части диска находитя утолщение - балдж, переходящий с высотой в гало галактики. Гало состоит из старых звезд и шаровых скоплений. Последние образуют сферическую систему и не тяготеют к плоскости галактики. Внешние области галактик часто называют коронами. Наша Галактика относится к классу спиральных, и Солнце находится почти в ее галактической плоскости (всего в сотне парсек от нее). Поэтому большинство звезд нашей системы мы видим в пределах полосы на небе - Млечного Пути. В спиральных галактиках присутствует значительное количество межзвездного газа - от 5 до 15% от их общей массы. Много в них и молодых звезд, образовавшихся совсем недавно по сравнению с возрастом самых старых звезд галактик. Примерно в половине спиральных галактик в центральной части на фотографиях видна почти прямая перемычка, называемая "бар". Обозначают спиральные галактики буквой S. Галактики с яркой, протяженной центральной частью и "рыхлыми", "размытыми" спиралями относят к классу Sa. Если же спирали более мощные и четкие, а центр менее выделяется, то галактике присваивают класс Sc. Промежуточный класс обозначают Sb. Если у галактики имеется центральная перемычка, бар, то к обозначению добавляется буква B. Линзовидные галактики. Это промежуточный тип между спиральными и эллиптическими галактиками. У них есть балдж, гало и диск (линза), но нет спиральных рукавов. Такие галактики обозначаются S0. Среди всех галактик их примерно 20%. Неправильные галактики. В этот класс отправляют остальные 5% галактик, не попавших в предыдущие типы. Для них характерна неправильная, клочковатая форма, возможны зачатки спиральных ветвей. Газа в таких объектах много - до 20% от общей массы. Их обозначение - Ir. Э.Хаббл предложил следующую классификационную последовательность для галактик, расположив их в порядке плавного изменения свойств: / Sa --- Sb --- Sc \ E0 --- E7 -- S0 -- ----- Ir \ SBa -- SBb -- SBc / В этой схеме слева направо увеличивается процент содержания газа, уменьшается вклад сферической, старой составляющей и увеличивается влияние дисковой, более молодой по возрасту, составляющей галактики. У карликовых галактик своя классификация, однако и в ней можно выделить карликовые эллиптические, дисковые и неправильные галактики. Существует также класс больших галактик, яркость которых намного меньше, чем обычно. "Ненормальным" в них является отсутствие ярких звезд, которые не ообразуются в этих галактиках по загадочным причинам. Такие галактики называют "анемичными". Подсистемы в галактике непрерывно взаимодействуют друг с другом. Это взаимодействие так отрегулировано и сложно, что хочется сравнить галактики с живыми существами. Эти существа, подобно диковинным животным, борются за свое существование, отвоевывают себе жизненное пространство у соседей, живут подчас бурной внутренней жизнью. До сих пор галактики продолжают "достраивать" себя изнутри, образуя звезды. "Пищей" для этого служит газ. Эллиптические галактики уже давно израсходовали свой запас газа, и молодых звезд в них нет. В других галактиках, где газ еще остался, звезды рождаются. Рождаются они большими группами, и наиболее массивные из них, быстро пройдя свой жизненный путь, взрываются как сверхновые, чем стимулируют продолжение "эпидемии" звездообразования в соседних участках галактики.Газ уплотняется в поле рукавов в спиральных галактиках, образует светлые и темные туманности. Вспышки сверхновых разогревают газ до огромных температур - порядка миллиона градусов. Огромный пузырь нагретого газа всплывает (по закону Архимеда) в газовом диске галактики, и выйдя за его пределы, образует "фонтан" газа, вырывающегося в межгалактическое пространство за тем, чтобы остыть и вновь упасть на плоскость галактики. "Общественное положение" галактики, "вес в обществе", зависит от ее массы. Массивные, крупные "князья" и "бароны" окружены многочисленной свитой из галактик поменьше. Мелкие галактики подчас "платят дань" крупным, отдавая им часть или весь свой строительный материал - газ, вытягиваемый гравитационным притяжением большого соседа. Например, наша галактика несколько миллиардов лет назад "ограбила" своего большого соседа - Туманность Андромеды, отобрав у нее часть газа при взаимном сближении (похоже на "дуэль" двух больших галактик). Если две галактики расположены достаточно близко друг к другу, то их свойства и внешний вид изменяются. На фотографиях таких пар или тесных групп галактик можно заметить "хвосты" и "перемычки" из газа и звезд; галактики часто окружены общей газовой оболочкой. Такие галактики называются взаимодействующими. Их форма часто сильно искажена вследствие взаимного притяжения, приливных эффектов. Взаимодействие галактик часто стимулирует образование звезд в них. Происходит "вспышка звездообразования", во время которой вся галактика охвачена "очагами звездообразования", в которых звезды рождаются сотнями и тысячами. Существуют также галактики - каннибалы, впитывающие, "пожирающие" своих меньших соседей, затянутых в паутину гравитационного притяжения. В центрах многих больших скоплений галактик располагается резиденция настоящих "королей каннибалов" - гигантских эллиптических галактик. Они "заглатывают" окружающий их газ и медленно падающие на них мелкие галактики скопления. Подобно живым существам, галактики образуют свои общества, свою страну со своей структурой. Объединяются они в группы галактик (в них десятки галактик), скопления (в них сотни или даже тысячи галактик). Сами скопления образуют систему сверхскоплений, которые, в свою очередь образуют в самых больших масштабах - вплоть до горизонта Вселенной - крупномасштабную структуру Вселенной. Конечно, аналогия с живыми существами для галактик лишь иллюстративная, хотя они и являются сложными самоорганизующимися оъектами. Возраст самых старых звезд галактики - 15-18 млрд.лет. То есть наша и другие галактики образовались или начали образовываться в это далекое время. Образование галктик началось после эпохи рекомбинации, когда излучение и вещество стали эволюционировать независимо (см.гл. Расширение Вселенной). Первоначально однородная газовая среда разбилась на множество фрагментов с массой скорее всего порядка массы скоплений галактик. В дальнейшем эти фрагменты разбились на "кусочки" с массой, типичной для галактик. Размеры "кусочков" в несколько раз превышали размеры современных галактик. После этого началось собтвенно образование галактик. В тех массивных фрагментах, которые почти не вращались, происходило быстрое падение газа на центр. При этом газ охлаждался и в нем образовывались звезды. Газ в таких галактиках превратился в звезды всего за миллиард лет и получились эллиптические галактики. Те же фрагменты, которые вращались быстро, эволюционировали несколько иначе. Газовые облака в них сталкивались и теряли энергию движения. Для них было выгодно упасть на плоскость галактики. Там и образовался первоначально газовый диск галактики, в котором стали рождаться звезды. Те звезды, которые успели появиться на стадии первоначального падения, образовали гало и балдж галактики. Так появились спиральные галактики. Неправильные галактики и карлики образовались из маломассивных фрагментов. Современная картина эволюции галактик еще далека до завершения. Ясно, например, что имеется тесная связь между квазарами и ранними галактиками, но сам феномен квазаров таит в себе еще много загадок. Необходимо совершенствовать наблюдательную технику, чтобы заглядывать во все более далекое прошлое Вселенной.