Вселенная. Вопросов больше, чем ответов

Шаровые скопления сыграли важную роль в открытии вра­щения Галактики. В 1925 году была установлена странная асим­метрия в направлении движения шаровых скоплений: все они движутся в одну сторону, и скорости их при этом очень вели­ки, по крайней мере в сравнении с собственными скоростями близких к Солнцу звезд, — порядка 200 км/с. Небольшая доля звезд также обладает высокими скоростями и показывает ту же асимметрию движения. Вскоре шведский астроном Б. Линдблад объяснил это тем, что две подсистемы звездного населения Галактики — сферическая и плоская — вращаются по-разному. Плоская — гораздо быстрее. Солнце, входящее в плоскую подси­стему, движется по своей галактической орбите со скоростью не­сколько более 200 км/с. Таким образом, не шаровые скопления движутся «согласованно» и асимметрично, а движется Солнце! И точно так же быстро движутся звезды галактического диска, обращаясь вокруг центра Галактики. Полный оборот Солнце де­лает примерно за 200 млн лет.

Вообще ситуация с вращением спиральных галактик не­которое время оставалась непонятной: а в какую сторону они, собственно говоря, вращаются? Закручиваются при вращении спиральные ветви или, наоборот, раскручиваются? Бытовые соображения (например, наблюдение за водой, вытекающей в сливное отверстие ванны) говорили о том, что ветки, скорее все­го, закручиваются, однако полной ясности все же не было. На первый взгляд, вопрос решался тривиально: надо взять спираль, повернутую к нам под острым углом, и получить спектр одного из его краев — направление доплеровского сдвига тотчас ука­жет направление вращения. Однако не все так просто — мы ведь не знаем, «верхом» или «низом» к нам повернута галактика. Для решения этого вопроса пришлось искать такую галактику, У которой, во-первых, ясно различается спиральный узор, а во- вторых, не менее ясно видна экваториальная полоса пылевой материи. Только у такой галактики понятно, где «верх», а где

251

— Часть V —

«низ». Когда искомая галактика была найдена, вопрос решил­ся: галактики вращаются так, что их рукава закручиваются, а не раскручиваются. Здравый смысл, почерпнутый близ сливного отверстия ванны, победил.

Однако позвольте: ведь за время существования Галактики (не менее 12 млрд лет, по любым современным оценкам) спираль­ные ветви должны были закрутиться вокруг центра Галактики несколько десятков раз! А этого не наблюдается ни в других га­лактиках, ни в нашей. В1964 году Ц. Лин и Ф. Шу из США, разви­вая идеи Б. Линдблада, выступили с теорией, согласно которой спиральные рукава представляют собой не некие материальные образования, а волны плотности вещества, выделяющиеся на ровном фоне галактики прежде всего потому, что в них идет ак­тивное звездообразование, сопровождающееся рождением звезд высокой светимости. Вращение спирального рукава не имеет ни­какого отношения к движению звезд по галактическим орбитам. На небольших расстояниях от ядра орбитальные скорости звезд превышают скорость рукава, и звезды втекают в него с внутрен­ней стороны, а покидают с внешней. На больших расстояниях все наоборот: рукав как бы набегает на звезды, временно вклю­чает их в свой состав, а затем обгоняет их. Что до ярких ОВ-звезд, определяющих рисунок рукава, то они, родившись в рукаве, в нем и заканчивают свою короткую жизнь, попросту не успевая покинуть рукав.

О причине возникновения спиральных рукавов нельзя ска­зать ничего, кроме того, что рукава (а при некоторых начальных условиях и бары) возникают при численном моделировании рождения галактики всегда, если заданы достаточно большие масса и момент вращения. Попробуйте сами ответить на вопрос о причине возникновения медленно вращающихся спиральных волн вокруг уже упоминавшегося сливного отверстия в ванне. Вряд ли в голову придет что-либо, кроме глубокомысленного: «Турбуленция...» Само по себе это верно, но процессами, по­добными турбуленции, ведают настолько специальные разделы математики, что описать в удобопонятных терминах, почему

252

— Мир галактик —

9

она возникает, мы не беремся. Отметим только, что турбулент­ность — не всегда хаос. Сплошь и рядом она способна создавать структуры вроде конвективных ячеек (помните гранулы на по­верхности Солнца?) или спиральных рукавов галактик.