Лев Гиндилис – SETI: Поиск Внеземного Разума (страница 48)
Рис. 2.1.34. Неправильная галактика М 82
В неправильных галактиках полностью отсутствует сферическая составляющая. Большинство звезд сосредоточено в плоском диске, но спиральных ветвей в нем нет, отсутствует также галактическое ядро. В них много молодых звезд и много газа, в некоторых галактиках газ составляет до 50 % общей массы.
Рис. 2.1.35. Взаимодействующие галактики: спиральная галактика М 51 и ее спутник— галактика NGC 5195
Описанные основные типы галактик не исчерпывают всего их многообразия. Известный советский астроном Б. А. Воронцов-Вельяминов изучил с помощью микроскопа (!) фотографические снимки неба («Паломарский атлас»). Он описал многие сотни пекулярных галактик, каждая из которых имеет совершенно уникальную форму. Среди них Б. А. Воронцов-Вельяминов выделил особый тип взаимодействующих галактик. Это, как правило, двойные галактики, в которых между компонентами наблюдаются перемычки светлой и темной материи или хвосты, уходящие далеко в межгалактическое пространство. Считается, что наша Галактика вместе с ее ближайшими спутниками Магеллановыми Облаками также образует взаимодействующую систему. От Магеллановых Облаков в сторону нашей Галактики движется поток газа, полная масса которого составляет не менее 100 млн солнечных масс. На небе этот поток образует длинную полосу, протянувшуюся из южного полушария в северное более чем на 90°. Однако ни в какие оптические телескопы его не видно, он был обнаружен по радиоизлучению нейтрального водорода на волне 21 см.
Особый тип галактик представляют галактики с активными ядрами[116] . Хотя доля объема, занимаемого ядрами галактик, ничтожна (менее 10-15 от полного объема галактики), количество энергии, излучаемое активными ядрами (их светимость), составляет заметную долю от светимости галактики в целом. При этом светимость ядра не остается постоянной, она может заметно меняться за время от нескольких недель до нескольких месяцев. В некоторых случаях из активных ядер истекают потоки газа, движущегося со скоростями в несколько десятков тысяч километров в секунду.
К числу галактик с активными ядрами относятся радиогалактики. У обычных галактик светимость в радиодиапазоне в миллионы раз меньше, чем в оптическом. Радиогалактики излучают в радиодиапазоне столько же энергии, как и в оптической области спектра (или даже больше). Эти мощные потоки радиоволн являются следствием тех бурных процессов, которые протекают в ядре галактики. Из ядра радиогалактик выбрасываются интенсивные потоки элементарных частиц (космических лучей), движущихся с околосветовыми скоростями, чаще всего в двух противоположных направлениях. Двигаясь в магнитном поле, электроны космических лучей порождают мощное синхротронное радиоизлучение. За счет этого процесса вблизи таких галактик образуются интенсивные радиоисточники, по размерам превосходящие размеры самой галактики. Примером может служить один из ярчайших источников Лебедь А (рис. 2.1.36).
Рис. 2.1.36. Радиогалактика Лебедь А.
Долгое время самыми загадочными объектами за пределами нашей Галактики оставались квазары (квазизвездные радиоисточники). Они были обнаружены в 1963 г. и поистине стали астрономической сенсацией. Для объяснения квазаров было выдвинуто много остроумных гипотез, но постепенно стала проясняться их связь с галактическими ядрами. На фотографиях квазары выглядят, как слабые голубоватые звездочки. Однако спектр их совершенно не похож ни на спектр звезд, ни на спектр галактик. В отличие от линий поглощения звездного спектра, спектр квазаров содержит яркие эмиссионные линии. Когда было измерено расстояние до квазаров, оказалось, что это самые далекие объекты в наблюдаемой области Вселенной. Обычные галактики на таких расстояниях невозможно было бы обнаружить. Следовательно, квазары не только самые далекие, но и самые мощные, обладающие самой высокой светимостью объекты Вселенной. Особенно много энергии излучают они в инфракрасной области спектра. Дальнейшие исследования показали, что вокруг квазаров наблюдается слабое свечение, обусловленное присутствием звезд. Это позволило связать квазары с ядрами далеких галактик. Следует иметь в виду, что в квазарах, так же как в активных галактических ядрах, наблюдается излучение быстро движущегося газа (скорость которого достигает тысяч км/с). Подобно активным ядрам многие квазары заметно меняют свою светимость за время порядка нескольких месяцев. Все это указывает на то, что квазары — это ядра далеких галактик, которые находятся на ранних стадиях эволюции в состоянии очень высокой активности. Такое представление позволяет выяснить место квазаров в ряду других объектов Вселенной, но это не раскрывает загадку их природы, поскольку природа самих галактических ядер, источников их энергии остается неизвестной. Великий астроном XX века Джеймс Джинс считал, что в центре галактик находятся особые точки, где «в нашу Вселенную вливается вещество из каких-то других пространственных измерений...»[117]. Как знать, может быть, эта мысль — в несколько измененном виде (как это не раз случалось в истории науки) — получит со временем подтверждение и развитие.
Рис. 2.1.37. Скопление галактик в созвездии Геркулеса
Таков многообразный мир галактик. Нам остается рассмотреть, каким образом они распределены в пространстве. Подобно звездам галактики образуют группы, скопления и сверхскопления. Скопления делятся на правильные и неправильные. Правильные скопления обладают сферической формой и содержат десятки тысяч галактик. Неправильные скопления менее населенные, в них входят or нескольких десятков до нескольких сотен галактик. Ближайшее к нашей Галактике скопление галактик находится в созвездии Девы, это неправильное скопление, содержащее около 200 галактик, расстояние до него 20 мегапарсеков (Мпк), размер скопления 5 Мпк. Ближайшее сферическое скопление находится в созвездии Волосы Вероники, на расстоянии 125 Мпк, оно содержит более 30 тыс. галактик. Самое далекое скопление их тех, до которых измерено расстояние, также находится в Волосах Вероники, расстояние до него 5200 Мпк. Всего сейчас известно более 7000 скоплений.
Часть галактик (около 10 %) не входит в скопления. Среднее расстояние между ними 1—2 Мпк, приблизительно в 100 раз больше размеров галактик. Среднее расстояние между галактиками в скоплениях — несколько сотен килопарсек, всего в 10-20 раз меньше размеров галактик. В этом отношении распределение галактик сильно отличается от распределения звезд: среднее расстояние между звездами приблизительно в 20 млн раз превышает их размеры. Таким образом, галактики «упакованы» в пространстве гораздо более плотно. Еще «плотнее» упакованы скопления галактик, расстояние между ними практически одного порядка с размером скоплений. Часть скоплений, как было уже сказано, объединяются в сверхскопления.
Рис. 2.1.38. Галактика М 31 (Туманность Андромеды). Ближайшая к нам галактика, расположенная на расстоянии около 2 миллионов световых лет, относится к типу спиральных галактик
Наша Галактика и Туманность Андромеды входит в состав так называемой Местной группы галактик. Она содержит около 40 членов и состоит из двух семейств — семейства Млечного Пути (нашей Галактики) и семейства Андромеды. В семейство нашей Галактики входят несколько карликовых сфероидальных галактик, несколько внегалактических шаровых скоплений и неправильные галактики — Большое и Малое Магеллановы Облака. В семейство Андромеды входит дюжина галактик различных типов. Кроме того, около 10 неправильных галактик образуют периферию Местной группы. Местная группа, скопление в Деве и еще ряд скоплений образуют Сверхскопление галактик, диаметр его около 30 Мпк, а число галактик порядка 20 тысяч. С нашим Сверхскоплением соседствует сверхскопление в созвездии Льва (расстояние 140 Мпк) и в созвездии Геркулеса (расстояние 190 Мпк). Всего пока выделено около 50 сверхскоплений.
Как распределены сверхскопления? Заполняют ли они равномерно все пространство наблюдаемой Вселенной или образуют структуры еще более высокого порядка — «скопления сверхскоплений», как это предполагалось в теории островной иерархической Вселенной? Оказалось — ни то, ни другое. Крупномасштабная структура Вселенной состоит из сети объемных ячеек, что-то наподобие гигантских пчелиных сот с размером ребра порядка 100 Мпк. Стенки ячеек образованы сверхскоплениями галактик, а внутри ячеек галактик почти нет. Эти области получили название пустот или войдов. На пересечении стенок расположены длинные тонкие волокна, толщиной около 10 Мпк. Эти волокна представляют собой наиболее мощные сверхскопления. А на пересечении волокон в вершинах ячеистой структуры располагаются самые крупные, богатые скопления галактик. Важно подчеркнуть, что ячеистая структура не собирается в более крупные образования, а в среднем равномерно заполняет пространство наблюдаемой Вселенной.
Подобные ячеистые структуры широко распространены на Земле, в минеральном царстве и в живой природе. Мы встречаемся с ними на Солнце в явлениях фотосферной грануляции и хромосферной сетки. И, наконец, они проявляются на самых верхних этажах структурной лестницы Вселенной. Это свидетельствует о том, что во Вселенной в явлениях самых различных масштабов — от молекул до сверхскоплений галактик действуют одни и те же законы организации материи[118].