Книга: 100 великих загадок астрономии

Таинственный мир спиральных галактик

Таинственный мир спиральных галактик

Звезды, составляющие нашу Вселенную, образуют огромные скопления – галактики, которые насчитывают от сотен миллионов до многих сотен миллиардов звезд. Одни скопления имеют непонятную, неправильную форму. Другие напоминают дыню, то есть имеют форму эллипсоида. Третьи – словно застывшее вмиг, остановленное движение: вокруг их диска еще тянутся отдельные спиральные ветви, словно расплесканные струи вещества. Их называют спиральными галактиками.

Теперь нам известно, что треть всех наблюдаемых нами галактик являются спиральными. Например, в радиусе 30 миллионов световых лет от нашей Галактики – Млечного Пути – насчитывается примерно 34 % спиральных галактик, 13 % эллиптических галактик и 53 % иррегулярных и карликовых галактик. Спиральные галактики считаются одними из самых красивых астрономических объектов. Для многих они стали зримым образом космоса.

Один из величайших астрономов ХХ века, американец Эдвин Хаббл, доказав в 1926 году, что спиральные «туманности» лежат за пределами Млечного Пути, уже в конце 1920-х годов попробовал рассортировать известный к тому времени «галактический зоопарк», Так появилась на свет знаменитая «последовательность Хаббла». Она стала основой всех позднейших классификаций галактик.

Спиральные галактики содержат огромное количество газа, а потому здесь продолжаются процессы образования звезд

Открывают эту последовательность эллиптические галактики. От их череды отходят два ряда спиральных галактик. Верхний составляют «классические» спиральные галактики, сокращенно обозначаемые Sa, Sb, Sc, Sd. Они состоят из балджа и диска, от которого отделяются рукава (ветви) – здесь находятся самые яркие звезды. Буквенные индексы внизу характеризуют расположение ветвей. Так, рукава галактик типа Sa плотно прижаты к галактическому диску, в то время как у галактик типа Sd они широко раскрыты. Нижний ряд образован спиральными галактиками с перемычкой. К их числу относится почти каждая вторая спиральная галактика. В этих «звездных островах» балдж (выпуклая часть галактического диска) пересекает яркая перемычка (бар), от которой отходят ветви.

Спиральные галактики – очень динамичные системы. Они содержат огромное количество газа, а потому здесь продолжаются процессы образования звезд. Уже по прошествии нескольких миллионов лет самые крупные из новорожденных звезд взрываются. И тогда в клубах газа, окружавшего их, распространяются ударные волны, под действием которых сжимаются все новые газовые облака – рождаются новые звезды.

Эти галактики обладают также магнитными полями, которые вытянуты вдоль их ветвей. Межзвездный газ не является электрически нейтральной средой, а потому магнитные поля влияют на перетекание газа в ветвях галактики. Ученым пока не удается детально объяснить как природу этих полей, так и их стабильность. Согласно одной из гипотез, магнитное поле галактики поддерживается вихревыми потоками, возникающими при рождении новых звезд, взрывах сверхновых, а также при проникновении холодных газовых облаков в галактический диск. Еще одним источником энергии, питающим магнитное поле галактики, может быть то, что различные области ее диска вращаются с разной скоростью.

Как и большинство других звездных систем, спиральные галактики входят в состав скоплений и суперскоплений. Как установлено, на периферии подобных объектов их заметно больше, чем в центральной части. Это объясняется тем, что в центре скоплений различные галактики чаще сталкиваются и сливаются друг с другом. Результатом таких коллизий становится появление здесь эллиптических галактик.

Спиральные галактики таят еще немало загадок. В истории их формирования по-прежнему многое неясно. Как образуется балдж? Как возникают спиральные ветви? И почему они сохраняют стабильность на протяжении миллиардов лет? Астрономы, изучающие их, делают все новые открытия.

Так, несколько лет назад эти «огненные колеса», пылающие на просторах космоса, вновь произвели смятение в умах ученых. С помощью телескопа «Хаббл» и радиотелескопов астрономы заметили в одной из спиральных галактик джет – гигантский поток субатомарных частиц, вырывающийся из ее недр. Эта необычная спиральная галактика находится в галактическом скоплении Abell 428, почти в миллиарде световых лет от Земли. До этого джеты обнаруживали лишь при наблюдении за эллиптическими галактиками или же сталкивающимися «звездными островами». Подобные фонтаны вещества замечают, например, в окрестности сверхмассивных черных дыр. Очевидно, в центре этой галактики также располагается громадная черная дыра, предполагает астроном Алабамского университета Уильям Кил. Дальнейшие исследования позволят лучше понять структуру этой галактики. Возможно, астрономам удастся установить, является ли спиральная галактика с джетом исключением из правил или новой разновидностью спиральных галактик. Может быть, одной тайной этих «звездных островов» станет меньше?

А, кстати, не меняется ли со временем облик спиральных галактик? Как известно, из «последовательности Хаббла» выбиваются иррегулярные галактики, которые имеют странную, неправильную форму. Ситуация с ними остается непонятной. В последнее время астрономы приходят к выводу, что большая часть спиральных галактик в молодости тоже выглядела весьма необычно. Поэтому справедлив вопрос: не является ли эта «иррегулярность» чем-то временным, преходящим?

Так, в конце 2000-х годов группа исследователей из Парижской обсерватории проанализировала формы 148 галактик, обнаруженных телескопом «Хаббл» на расстоянии 6 миллиардов световых лет от Земли, а также 116 галактик, ближайших к Млечному Пути. Как выяснилось, 6 миллиардов лет назад было значительно больше иррегулярных галактик, чем теперь. По-видимому, поглощая ближайшие к ним карликовые галактики или же сталкиваясь с другими, более крупными «звездными островами», иррегулярные галактики постепенно превращаются в спиральные. Раньше предполагалось, что в результате таких столкновений образуются главным образом, эллиптические галактики, но, похоже, это мнение ошибочно. Итогом космических коллизий может быть и появление таких гигантских звездных систем, как туманность Андромеды, имеющих форму спиральной галактики.

А что предвещает скорую гибель спиральной галактики? Может быть, появление перемычки? Такую гипотезу выдвинули в 2010 году британские астрономы на страницах журнала «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society». Судя по статистике, среди самых старых галактик, переливающихся красными тонами, то есть содержащих особенно много старых, красных звезд, встречается вдвое больше спиральных галактик с перемычкой, нежели среди молодых галактик, окрашенных в голубые цвета. По мнению британских астрономов, между появлением перемычки и постепенным прекращением процессов образования новых звезд есть несомненная связь. Перемычка, эта обширная «жировая прослойка» галактики, возникает, когда та теряет способность порождать новые звезды.

И все-таки, что здесь причина, что следствие? Приводит ли появление перемычки к постепенному угасанию галактики? Или это лишь побочный эффект, сопровождающий ее гибель? Во всяком случае, в нашей Галактике, хотя она и обзавелась уже перемычкой, имеются области, где рождаются все новые звезды. Неслучайно некоторые астрономы предполагают, что спиральные галактики с перемычкой, наоборот, со временем превращаются в «нормальные» спиральные галактики. Кто прав, кто нет? Таинственный мир спиральных галактик нам еще предстоит понять.