Лев Гиндилис – SETI: Поиск Внеземного Разума (страница 47)
В пределах Галактического центра находится мощный источник радиоизлучения Стрелец А. Он состоит из двух компонентов — Западного и Восточного. Источник Стрелец А Западный, занимающий область размером около 20 пк, совпадает с динамическим центром Галактики, вокруг которого вращаются входящие в нее звезды. Эта область и представляет собой ядро нашей Галактики. Внутри ядра обнаружены более компактные источники инфракрасного и радиоизлучения. Особый интерес представляет сверхкомпактный радиоисточник, обнаруженный методом радиоинтерферометрии. Его угловой размер меньше 0,001
Ядро Галактики — это самая загадочная область нашей звездной системы. Возможно, оно играет такую же определяющую роль для Галактики, как Солнце для Солнечной системы. Роль ядер особенно хорошо видна на примере других галактик. К описанию мира галактик мы теперь и переходим.
2.1.5. Другие галактики
Даже простое наблюдение звездного неба наполняет сердце трепетом. Этот трепет возрастает, когда астрономы поясняют нам, что среди этих мириадов сверкающих центров огромных сил лишь несколько точек являются нашими планетами, а остальные — это могучие центры далеких Солнечных систем и грандиозные скопления Солнц — галактики.
Еще в начале XX века известная астрономам Вселенная ограничивалась рамками нашей Галактики. Воображение с трудом улавливало контуры этой грандиозной системы, границы ее сливались с практической бесконечностью. И все-таки пытливая человеческая мысль стремилась проникнуть за эти пределы. Развернувшаяся здесь драма идей длилась почти два столетия.
Умозрительные идеи об островной Вселенной[113] высказывались еще в XVIII веке. У истоков этих воззрений стоит известный шведский ученый и философ, великий мистик и оккультист Э. Сведенборг. Он не только впервые определил Млечный Путь как реально существующую динамическую систему звезд, удерживаемых вместе физическими силами, но и создал картину Мироздания, основанную на иерархическом принципе — существования сложных космических систем, включающих целые «млечные пути» и системы все более и более высокого порядка. Эти идеи развивались затем И. Кантом[114] и И. Ламбертом. Но они не имели убедительного подтверждения астрономическими наблюдениями.
Во второй половине XVIII века великий английский астроном В. Гершель, на основании звездных подсчетов, показал, что наш звездный мир (наша Галактика) конечен, и сделал правильный вывод о том, что он представляет собой лишь один из «островов» Вселенной. Гершель связал эти «острова» с открытым им же миром туманностей. Это было правильное предположение, ибо 80 % открытых нм туманностей, действительно, расположено за пределами нашей Галактики и являются другими галактиками. Однако вскоре Гершель отказался от этого предложения. Дело в том, что, как показали дальнейшие исследования, ряд туманностей — планетарные, диффузные (т. е. те, которые мы теперь связываем с областями HII) принадлежат нашей Галактике. Гершель ошибочно распространил этот вывод на все туманности.
Во второй половине XIX века было обнаружено, что многие туманности Гершеля имеют спиральную структуру. «Перед глазами астрономов как бы материализовались угаданные древними натурфилософами и возрожденные в свое время Декартом и Сведенборгом космические вихри»[115]. Это открытие имело важнейшее значение. Спиральные туманности наблюдаются, в основном, на высоких галактических широтах, они избегают полосы Млечного Пути. Это понятно, ибо, если мы сквозь толщу пылевых облаков не видим центр нашей собственной Галактики, то тем более мы не можем наблюдать другие галактики. Однако такой аргумент не рассматривался, и не мог рассматриваться как решающее подтверждение внегалактической природы спиральных туманностей. Более того, концентрация спиралей к полюсам Галактики создавала иллюзию, что они каким-то образом связаны с системой Млечного Пути. Великий спор о природе спиральных туманностей продолжался в течение нескольких десятилетий. Еще в 20-х годах XX века выдающейся американский астроном X. Шепли отстаивал представление о том, что спиральные туманности имеют диффузную природу и принадлежат нашей Галактике. Одна из гипотез предполагала, что спирали представляют собой формирующиеся планетные системы. В таком случае они должны были располагаться недалеко от Солнца.
В 1917 г. на горе Маунт Вилсон начал работать самый крупный в ту пору зеркальный телескоп диаметром 2,5 м. Директор обсерватории Дж. Хейл считал, что важнейшим направлением исследований с помощью нового телескопа должно стать наблюдение спиральных туманностей. Он полагал, что это внесет решающий вклад в проблему образования планетных систем. Телескопу, действительно, суждено было сыграть решающую роль в определении природы спиральных туманностей, но оказалось, что она совершенно иная. Решить загадку спиралей выпало на долю Эдвина Хаббла — человека, который сыграл совершенно исключительную роль в астрономии XX века.
К августу 1924 г. Хаббл с помощью 2,5-метрового телескопа получил около 200 негативов туманностей Андромеды, Треугольника и NGC 6822. Ему удалось разрешить их на отдельные звезды, среди которых были обнаружены цефеиды. Мы уже отмечали, что, зная период изменения блеска цефеид, можно найти их светимость и, следовательно, определить расстояние до туманностей, в которых они находятся. Проделав эту процедуру, Хаббл нашел, что расстояние до туманностей значительно превышает размер нашей Галактики, а сами они по размеру сопоставимы с Галактикой. Так была поставлена точка в вековом споре.
Было доказано, что спиральные туманности представляют собой другие звездные системы, подобные нашей. Они стали называться галактиками (с маленькой буквы), а за нашей звездной системой сохранилось название Галактика (с большой буквы) или система Млечного Пути.
Рис. 2.1.31. Классификация галактик по Э. Хабблу
Мир галактик не менее разнообразен, чем мир звезд. Напомним, что общее число галактик в наблюдаемой области Вселенной порядка 10 млрд. По своему внешнему виду галактики делятся натри основных типа: эллиптические (Е), спиральные (S) и неправильные (Ir). Эллиптические галактики имеют форму эллипса и, в зависимости от степени сжатия, подразделяются на 8 подтипов: от сферических Е0 до очень сплюснутых Е7. Спиральные галактики, характеризующиеся наличием спиральных рукавов, делятся на нормальные спирали (5) и пересеченные спирали (SB). У первых спиральные рукава начинаются от ядра галактики, у вторых они закручиваются от краев яркой прямой перемычки, пересекающей центр галактики и выходящей далеко за пределы галактического ядра. В зависимости от характера спиральной структуры, от того, как раскручиваются спиральные ветви, как быстро они удаляются от ядра (или перемычки) — и нормальные, и пересеченные спирали подразделяются еще на несколько подтипов, обозначаемых буквами а, Ь, с ... Например, Sa, SBc и т. д. (см. рис. 2.1.31). Наша Галактика, вероятней всего, относится к типу Sb. Существует также промежуточный тип между эллиптическими галактиками и спиралями. Они получили название линзообразных (обозначаются 50). У линзообразных галактик различается ядро, диск и слабый ореол (гало) вокруг него. В наружных частях диска иногда видны зачатки (или остатки) спиральных рукавов и перемычки, а иногда наблюдается наружное кольцо. Любопытно, что этот тип галактик был предсказан теоретически, и лишь затем они были обнаружены. Наиболее многочисленны спиральные галактики (50 %), эллиптические составляют около 25 %, линзообразные — около 20 %, а на долю крупных неправильных (иррегулярных) галактик приходится только 5 %. Фотографии некоторых галактик приводятся на рис. 2.1.32-2.1.35.
Рис. 2.1.32. Эллиптические галактики
Основные типы галактик отличаются не только по своему внешнему виду, но и по составу, структуре и характеру движения. В эллиптических галактиках нет звездных дисков, они состоят как бы из одной сферической составляющей. Плотность звезд в них плавно убывает с расстоянием от центра галактики. Эти галактики практически не содержат газа, в их составе нет также молодых звезд; видимо, процесс звездообразования в них уже закончился. Звезды вращаются вокруг центра эллиптической галактики в самых различных плоскостях, а сами галактики, как целое, вращаются очень медленно. По размерам они охватывают широкий диапазон — от 3 кпк (карликовые галактики) до гигантских галактик диаметром 100 кпк. Соответственно, массы их изменяются от 106 до 1012
Рис. 2.1.33. Спиральные галактики
Спиральные галактики представляют собой сильно уплощенные звездные системы. Подобно нашей Галактике, они состоят из диска и гало, в центральной части их расположено сфероидальное вздутие (балдж), внутри которого находится галактическое ядро. В спиральных ветвях диска сосредоточены самые яркие молодые звезды, диффузные туманности, молодые звездные скопления и ассоциации. Поэтому спиральный узор в галактиках так отчетливо выделяется, хотя на долю спиральных ветвей приходится всего несколько процентов массы каждой галактики. Основная масса звезд равномерно распределена в галактическом диске. Их химический состав близок к солнечному. Звезды вращаются вокруг центра галактики по почти круговым орбитам в плоскости, совпадающей с плоскостью диска. Звезды гало имеют сфероидальное пространственное распределение, сильно концентрируясь к центру галактики. Они вращаются по сильно вытянутым эллиптическим орбитам, наклоненным под всевозможными углами к галактической плоскости. Звезды гало относительно бедны тяжелыми элементами, это наиболее старые звезды спиральных галактик — их возраст порядка 10 млрд лет. Диапазон масс и светимостей у спиральных галактик более узкий, чем у эллиптических: массы заключены в пределах от 109 до 1012