Гайд по астрономии. Путешествие к границам безграничного космоса

Наша Местная группа — это лишь одна из как минимум ста групп галактик, составляющих Местное сверхскопление (см. гл. 3). Большинство галактик, представленных в известных каталогах и атласах, входят именно в эту крупную структуру. Расстояния до них определены достаточно достоверно, поскольку в большей их части наблюдались переменные звезды — цефеиды, так что размеры и светимость этих галактик тоже можно было с уверенностью установить.

Последовательность Хаббла

Изначально все, что нам было известно об этих галактиках, — это их облик на фотопластинках. Эдвин Хаббл первым смог увидеть некую систему в широком разнообразии их форм. В этом ему помогли снимки с большой глубиной резкости, полученные с помощью 100-дюймового (2,54 м) отражательного телескопа Хукера, который располагался на вершине обсерватории Маунт- Вилсон неподалеку от Лос-Анджелеса. Классификация Хаббла, впервые разработанная в 1926 году, легла в основу «камертона Хаб — бла», названного в честь создателя и показанного на рис. 8.2.

Взглянем на схему. Если идти слева направо, то мы увидим, что центральный сфероид становится все менее отчетливым, а диск — напротив, все более заметным. Сейчас нам уже известно, что в сфероиде звезды вращаются вокруг галактического центра, а в диске, как правило, движутся по круговым орбитам в одной плоскости. Спиральные рукава на диске плотнее всего у типов Sa и свободнее всего у типов Sc. Галактики, расположенные на зубцах камертона, относятся к типам спиральных галактик с баром и без него. Считается, что Млечный Путь относится к промежуточному типу (bc) спиральной (S) галактики с баром (B), что в соответствии с классификацией Хаббла обозначается как SBbc. С того времени как Хаббл впервые распределил галактики по типам, астрономы узнали, что последовательность, в которой выстраиваются сами типы, зависит от постоянно возрастающего запасания газа. В эллиптических галактиках газа меньше всего, поскольку почти все их звезды сформировались в течение нескольких миллиардов лет после рождения самих галактик, со времени которого минуло уже примерно 12 млрд лет. Спиральные галактики дают смешанную картину — их сфероиды давно образовали звезды, но в их дисках все еще много газа, что позволяет им рождать новые звезды в текущую эпоху. У иррегулярных (неправильных) галактик до 30 % наблюдаемой материи находится в газообразной форме, и поэтому они неизменно готовы к непрестанному образованию новых звезд.

Рис. 8.2. «Камертон Хаббла» для различения галактик по внешнему виду на фотоснимках с длинной выдержкой. Со временем с правой стороны, между зубцами, добавился неправильный («иррегулярный») тип галактик. (Материалы любезно предоставлены Wikimedia Commons.)

Гигантские спиральные галактики

Из всех типов именно гигантские спиральные галактики превосходят все остальные по своей захватывающей красоте. Изумительные цветные снимки, сделанные космическим телескопом «Хаббл», показывают, что в этих галактиках присутствуют богатые экосистемы горячих голубых звезд, светящихся газовых туманностей и темных пылевых облаков, наиболее активные области которых располагаются вдоль спиральных рукавов, подобно «бусинам на нити» или «цветкам на ветви». Недавно астрономы-любители, применив технологии цифровой обработки изображений, создали впечатляющие цветные картины этих галактик. И даже распространенные названия ряда самых известных спиральных галактик-гигантов — галактика Треугольника, Водоворот, Подсолнух, Черный Глаз, Сомбреро — отражают нашу реакцию на их изящные формы.

Но как у этих галактик развилась спиральная структура? И как им удалось сохранить свой привлекательный облик на протяжении космологического времени? Сперва астрономы обратили внимание на диски этих галактик, где находятся спиральные рукава. Оказалось, что звезды и газ находятся в сдвиговом движении, так что вещество во внутреннем диске спиральной галактики вращается быстрее, чем вещество на ее внешнем диске. Степень сдвига составляет примерно 10 км/с на каждые 1000 световых лет галактического радиуса — это оказывает небольшой, но значительный эффект по сравнению с характерными скоростями вращения, составляющими 100–300 км/с. При таком сдвиге на диске сами собой образуются спиральные узоры. Просто представьте себе большое облако звездообразующего газа. И облако, и звезды, недавно рожденные в нем, сместятся в спиральный фрагмент, при этом внешние звезды будут отставать от внутренних. Соберите вместе несколько таких «звездных колыбелей», и в диске появится спиралевидный узор (рис. 8.3).