Гайд по астрономии. Путешествие к границам безграничного космоса

Рис. 7.8. Радиотелескопический снимок области ядра нашей Галактики. Миниспираль теплого ионизированного газа — Стрелец А — имеет размеры около 15 световых лет. Само ядро — Стрелец А* — является нетепловым источником синхротронного излучения, порожденного движением электронов с релятивистскими скоростями в присутствии сильных магнитных полей. В этой области почти не удалось выделить отдельные звезды, но она не может оказаться больше внутренней части Солнечной системы. (Материалы любезно предоставлены: F. Yusef-Zadeh, D. A. Roberts and W. M. Goss. Источник: Национальная радиоастрономическая обсерватория [Associated Universities Inc.], Национальный научный фонд.)

8. «Бродячий цирк» галактик и их космическая экспансия

История астрономии — это история удаляющихся горизонтов.

Эдвин Пауэлл Хаббл. Царство туманностей

Подобно гигантским кораблям, сияющим огнями в ночи, галактики придают необъятной и угрожающей тьме облик и суть. Почему природа выбрала эти самогравитирующиеся «сосуды» на роль пристанищ для большей части светящейся материи? Мы этого не знаем. Мы вполне способны представить мириады звезд и звездных скоплений, разбросанных по космосу, бессмысленных и аморфных, — или гораздо более крупные мегагалактики, простирающиеся на миллионы световых лет и содержащие сотни триллионов солнечных масс. Но астрономы обнаружили иное: оказалось, что большинство наблюдаемых галактик имеют размеры от нескольких тысяч до нескольких сотен тысяч световых лет, а их массы варьируются от нескольких миллионов до нескольких триллионов масс Солнца. Эти сравнительно ограниченные диапазоны размеров и масс перекликаются с размерами отдельных звезд, составляющими от одной десятой до тысячи радиусов Солнца, в то время как их массы варьируются в диапазоне от одной десятой массы Солнца до ста солнечных масс. Что же определяет границы галактики? Вероятно, проблемы, ограничивающие максимальные размеры и массы звезд и галактик, связаны со стабильностью. Если говорить о звездах, то дестабилизирующим фактором становится световая отдача этих гигантских источников термоядерной энергии. Если масса звезды превышает сотню масс Солнца или близка к этой величине, поток фотонов начинает преодолевать притяжение звезды и гонит газы прочь с ее оболочки. Что же касается галактик, то, по всей вероятности, их максимальные размеры ограничены гравитационной и приливной неустойчивостью. С другой стороны, минимальный предел размера и массы звезды установлен ее способностью синтезировать гелий из водорода в своих недрах. Массой менее 0,1 M? обладают лишь коричневые карлики, сжигающие дейтерий, и планеты с еще меньшей массой, не способные поддерживать реакции ядерного синтеза. Зато никакие проблемы, связанные с получением энергии, не ограничивают минимальный размер и минимальную массу галактик. Вероятно, эти пределы установились иначе, в условиях, возникших вскоре после Большого взрыва, когда и образовалась большая часть галактик. Мы рассмотрим эти изначальные времена в девятой и десятой главах. Но сначала давайте поближе познакомимся с галактиками текущей эпохи, за которыми мы можем обстоятельно наблюдать.

Местная группа галактик

Подавляющее большинство небесных тел, заметных невооруженным глазом, находятся в нашем Млечном Пути. И видимые объекты в Солнечной системе, и каждая звезда, и звездные скопления, и темные облака, и эмиссионные туманности пребывают в нашем галактическом доме, кружась в вихре сосуществования. Редкие исключения из этого «отечественного производства» можно пересчитать по пальцам одной руки. Это Большое и Малое Магеллановы Облака, видные в Южном полушарии; галактика Андромеды (М31), которую можно рассмотреть в Северном полушарии темными безлунными ночами; и ее гораздо более тусклый сосед — галактика Треугольника (М33) (рис. 8.1). По запросу «галактики, видимые невооруженным глазом» Интернет выдаст еще несколько названий, но без телескопов их могут различить лишь очень опытные наблюдатели. Безусловно, самые заметные из внегалактических объектов на видимом небе — это Магеллановы Облака, поскольку они гораздо ближе к нам, чем М31 или М33. Если учесть расстояния, то мы увидим, что М31 по размерам близка к Млечному Пути, далее следуют М33, Большое Магелланово Облако и Малое Магелланово Облако. В Местной группе еще сорок с лишним галактик, но они гораздо меньше и относятся к карликовым.

Рис. 8.1. Относительные размеры Млечного Пути, Магеллановых Облаков, галактики Андромеды (М31) и галактики Треугольника (М33) — крупнейших в Местной группе, — наряду с другими известными карликовыми галактиками. (По нескольким источникам.)

Галактики за пределами Местной группы