Строение Галактики. Виды Галактик.

Окружающие Солнце звезды и само Солнце составляют малую часть гигантского скопления звезд и туманностей, которую называют Галактикой. Галактика имеет довольно сложную структуру. Существенная часть звезд в Галактике находится в гигантском диске диаметром примерно 100 тыс. и толщиной около 1500 световых лет. В этом диске насчитывается более сотни миллиардов звезд самых различных видов. Наше Солнце – одна из таких звезд, находящихся на периферии Галактики вблизи ее экваториальной плоскости.

Звезды и туманности в пределах Галактики движутся довольно сложным образом: они участвуют во вращении Галактики вокруг оси, перпендикулярной ее экваториальной плоскости. Различные участки Галактики имеют различные периоды вращения.

Звезды удалены друг от друга на огромные расстояния и практически изолированы друг от друга. Они практически не сталкиваются, хотя движение каждой из них определяется полем силы тяготения, создаваемым всеми звездами Галактики.

Астрономы последние несколько десятилетий изучают другие звездные системы, схожие с нашей. Это очень важные исследования в астрономии. За это время внегалактическая астрономия добилась поразительных успехов.

Число звезд в Галактике порядка триллиона. Самые многочисленные из них – карлики с массами, примерно в 10 раз меньшими массы Солнца. В состав Галактики входят двойные и кратные звезды, а также группы звезд, связанных силами тяготения и движущиеся в пространстве как единое целое, - звездные скопления . Существуют рассеянные звездные скопления, например Плеяды в созвездии Тельца. Такие скопления не имеют правильной формы; в настоящее время их известно более тысячи.

Наблюдаются шаровые звездные скопления. Если в рассеянных скоплениях содержатся сотни или тысячи звезд, то в шаровых их сотни тысяч. Силы тяготения удерживают звезды в таких скоплениях миллиарды лет.

В различных созвездиях обнаруживаются туманные пятна, которые состоят в основном из газа и пыли, - это туманности . Они бывают неправильной, клочковатой формы – диффузные, и правильной формы, напоминающие по виду планеты, - планетарные.

Существуют еще светлые диффузные туманности, например Крабовидная туманность, названная за необычную сетку из ажурных газовых волокон. Это источник не только оптического излучения, но и радиоизлучения, рентгеновских и гамма-квантов. В центре Крабовидной туманности находится источник импульсного электромагнитного излучения – пульсар , у которого впервые были обнаружены наряду с пульсациями радиоизлучения оптические пульсации блеска и пульсации рентгеновского излучения. Пульсар, обладающий мощным переменным магнитным полем, ускоряет электроны и вызывает свечение туманности в различных участках спектра электромагнитных волн.

Пространство в Галактике заполнено везде – разреженным межзвездным газом и межзвездной пылью. В межзвездном пространстве существуют и различные поля – гравитационное и магнитное. Пронизывают межзвездное пространство космические лучи, представляющие собой потоки электрически заряженных частиц, которые при движении в магнитных полях разогнались до скоростей, близких к скорости света, и приобрели огромную энергию.

Галактику можно представить в виде диска с ядром в центре и огромными спиральными ветвями, содержащими в основном наиболее горячие и яркие звезды и массивные газовые облака. Диск со спиральными ветвями образует основу плоской подсистемы Галактики. А объекты, концентрирующиеся к ядру Галактики и лишь частично проникающие в диск, относятся к сферической подсистеме. Сама Галактика вращается вокруг своей центральной области. В центре Галактики сосредоточена лишь небольшая часть звезд. Солнце находится на таком расстоянии от центра Галактики, где линейная скорость звезд максимальна. Солнце и ближайшие к нему звезды движутся вокруг центра Галактики со скоростью 250 км/с, совершая полный оборот примерно за 290 млн. лет.

По внешнему виду галактики условно разделяются на три типа: эллиптические, спиральные и неправильные.

Пространственная форма эллиптических галактик – эллипсоиды с разной степенью сжатия. Среди них встречаются гигантские и карликовые. Почти четверть всех изученных галактик относится к эллиптическим. Это наиболее простые по структуре галактики – распределение звезд в них равномерно убывает от центра, пыли и газа почти нет. В них самые яркие звезды – красные гиганты.

Спиральные галактики – самый многочисленный вид. К нему относится наша Галактика и Туманность Андромеды, удаленная от нас примерно на 2,5 млн. световых лет.

Неправильные галактики не имеют центральных ядер, в их строении пока не обнаружены закономерности. Это Большое и Малое Магеллановы облака, являющиеся спутниками нашей Галактики. Они находятся от нас на расстоянии в полтора раза большем диаметра Галактики. Магеллановы облака значительно меньше нашей Галактики по массе и размерам.

Существуют и взаимодействующие галактики . Они обычно находятся на небольших расстояниях друг от друга, связаны «мостами» из светящейся материи, иногда как бы пронизывают одна другую.

Некоторые галактики обладают исключительно мощным радиоизлучением, превосходящим видимое излучение. Это радиогалактики .

В 1963 г. начались открытия звездоподобных источников радиоизлучения – квазаров . Сейчас их открыто более тысячи.

Список использованной литературы:

Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. – М.: Культура и спорт, ЮНИТИ, 1997.

2. Галактики

Галактики стали предметом космогонических исследований с 20-х годов нашего века, когда была надежно установлена их действительная природа и оказалось, что это не туманности, т.е. не облака газа и пыли, находящиеся неподалеку от нас, а огромные звездные миры, лежащие от нас на очень больших расстояниях от нас. В основе всей современной космологии лежит одна фундаментальная идея - восходящая к Ньютону идея гравитационной неустойчивости. Вещество не может оставаться однородно рассеянным в пространстве, ибо взаимное притяжение всех частиц вещества стремиться создать в нем сгущения тех или иных масштабов и масс. В ранней Вселенной гравитационная неустойчивость усиливала первоначально очень слабые нерегулярности в распределении и движении вещества и в определенную эпоху привела к возникновению сильных неоднородностей: "блинов" - протоскоплений. Границами этих слоев уплотнения служили ударные волны, на фронтах которых первоначально невращательное, безвихревое движение вещества приобретало завихренность. Распад слоев на отдельные сгущения тоже происходил, по-видимому, из-за гравитационной неустойчивости, и это дало начало протогалактикам. Многие из них оказывались быстро вращающимися благодаря завихренному состоянию вещества, из которого они формировались. Фрагментация протогалактических облаков в результате их гравитационной неустойчивости вела к возникновению первых звезд, и облака превращались в звездные системы - галактики. Те из них, которые обладали быстрым вращением, приобретали из-за этого двухкомпонентную структуру - в них формировались гало более или менее сферической формы и диск, в котором возникали спиральные рукава, где и до сих пор продолжается рождение звезд Протогалактики, у которых вращение было медленнее или вовсе отсутствовало, превращались в эллиптические или неправильные галактики. Параллельно с этим процессом происходило формирование крупномасштабной структуры Вселенной - возникали сверхскопления галактик, которые, соединяясь своими краями, образовывали подобие ячеек или пчелиных сот; их удалось распознать в последние годы.

В 20-30 гг. XX века Хаббл разработал основы структурной классификации галактик - гигантских звездных систем, согласно которой различают три класса галактик:

I. Спиральные галактики - характерны двумя сравнительно яркими ветвями, расположенными по спирали. Ветви выходят либо из яркого ядра (такие галактики обозначаются S), либо из концов светлой перемычки, пересекающей ядро (обозначаются - SB).

II. Эллиптические галактики (обозначаются Е) - имеющие форму эллипсоидов.

Представитель - кольцевая туманность в созвездии Лиры находится на расстоянии 2100 световых лет от нас и состоит из светящегося газа, окружающего центральную звезду. Эта оболочка образовалась, когда состарившаяся звезда сбросила газовые покровы и они устремились в пространство. Звезда сжалась и перешла в состояние белого карлика, по массе сравнимого с нашим солнцем, а по размеру с Землей.

III. Иррегулярные (неправильные) галактики (обозначаются I) - обладающие неправильными формами.

По степени клочковатости ветвей спиральные галактики разделяются на подтипы а, в, с. У первых из них - ветви аморфны, у вторых - несколько клочковаты, у третьих - очень клочковаты, а ядро всегда неярко и мало.

Плотность распределения звезд в пространстве растет с приближением к экваториальной плоскости спиральных галактик. Эта плоскость является плоскостью симметрии системы, и большинство звезд при своем вращении вокруг центра галактики остается вблизи нее; периоды обращения составляют 107 - 109 лет. При этом внутренние части вращаются как твердое тело, а на периферии угловая и линейная скорости обращения убывают с удалением от центра. Однако в некоторых случаях находящееся внутри ядра еще меньшее ядрышко ("керн") вращается быстрее всего. Аналогично вращаются и неправильные галактики, являющиеся также плоскими звездными системами.

Эллиптические галактики состоят из звезд второго типа населения. Вращение обнаружено лишь у наиболее сжатых из них. Космической пыли в них, как правило, нет, чем они отличаются от неправильных и особенно спиральных галактик, в которых поглощающее свет пылевое вещество имеется в большом количестве.

В спиральных галактиках поглощающее свет пылевое вещество имеется в большем количестве. Оно составляет от нескольких тысячных до сотой доли полной их массы. Вследствие концентрации пылевого вещества к экваториальной плоскости, оно образует темную полосу у галактик, повернутых к нам ребром и имеющих вид веретена.

Последующие наблюдения показали, что описанная классификация недостаточна, чтобы систематизировать все многообразие форм и свойств галактик. Так, были обнаружены галактики, занимающие в некотором смысле промежуточное положение между спиральными и эллиптическими галактиками (обозначаются Sо). Эти галактики имеют огромное центральное сгущение и окружающий его плоский диск, но спиральные ветви отсутствуют. В 60-х годах ХХ века были открыты многочисленные пальцеобразные и дисковидные галактики со всеми градациями обилия горячих звезд и пыли. Еще в 30-х годах ХХ века были открыты эллиптические карликовые галактики в созвездиях Печи и Скульптора с крайне низкой поверхностной яркостью, настолько малой, что эти, одни из ближайших к нам, галактик даже в центральной своей части с трудом видны на фоне неба. С другой стороны, в начале 60-х годов ХХ века было открыто множество далеких компактных галактик, из которых наиболее далекие по своему виду не отличимы от звезд даже в сильнейшие телескопы. От звезд они отличаются спектром, в котором видны яркие линии излучения с огромными красными смещениями, соответствующими таким большим расстояниям, на которых даже самые яркие одиночные звезды не могут быть видны. В отличие от обычных далеких галактик в которые, из-за сочетания истинного распределения энергии в их спектре и красного смещения выглядят красноватыми, наиболее компактные галактики (называющиеся также квазозвездными галактиками) имеют голубоватый цвет. Как правило, эти об"екты в сотни раз ярче обычных сверхгиганских галактик, но есть и более слабые. У многих галактик обнаружено радиоизлучение нетепловой природы, возникающее, согласно теории руссого астронома И.С.Шкловского, при торможении в магнитном поле электронов и более тяжелых заряженных частиц, движущихся со скоростями, близкими к скорости света (так называемое синхотронное излучение). Такие скорости частицы получают в результате грандиозных взрывов внутри галактик.

Компактные далекие галактики, обладающие мощным нетепловым радиоизлучением, называются N-галактиками.

Звездообразные источники с таким радиоизлучением, называются квазарами (квазозвездными радиоисточниками), а галактики обладающие мощным радиоизлучением и имеющие заметные угловые размеры, - радиогалактиками. Все эти объекты чрезвычайно далеки от нас, что затрудняет их изучение. Радиогалактики, имеющие особенно мощное нетепловое радиоизлучение, обладают преимущественно эллиптической формой, встречаются и спиральные.

Радиогалактики - это галактики, у которых ядра находятся в процессе распада. Выброшенные плотные части, продолжают дробиться, возможно, образуют новые галактики - сестры, или спутники галактик меньшей массы. При этом скорости разлета осколков могут достигать огромных значений. Исследования показали, что многие группы и даже скопления галактик распадаются: их члены неограниченно удаляются друг от друга, как если бы они все были порождены взрывом.

Галактики - сверхгиганты имеют светимости, в 10 раз превышающие светимость Солнца, квазары в среднем еше в 100 раз ярче; слабейшая же из известных галактик - карликов сравнимы с обычными шаровыми звездными скоплениями в нашей галактике. Их светимость составляет около 10 светимости солнца.

Размеры галактик весьма разнообразны и колеблются от десятков парсек до десятков тысяч парсек.

Пространство между галактиками, особенно внутри скоплений галактик, по-видимому, содержит иногда космическую пыль. Радиотелескопы не обнаруживают в них ощутимого количества нейтрального водорода, но космические лучи, пронизывают его насквозь так же, как и в электромагнитное излучение.

Галактика состоит из множества звезд различных типов, а также звездных скоплений и ассоциаций, газовых и пылевых туманностей и отдельных атомов и частиц, рассеянных в межзвездном пространстве. Большая часть их занимает об"ем линзообразной формы поперечником около 30 и толщиной около 4 килопарсек (соответственно около 100 тысяч и 12 тысяч световых лет). Меньшая часть заполняет почти сферический об"ем с радиусом около 15 килопарсек (около 50 тысяч световых лет).

Все компоненты галактики связаны в единую динамическую систему, вращающуюся вокруг малой оси симметрии. Земному наблюдателю, находящемуся внутри галактики, она представляется в виде Млечного Пути (отсюда и ее название - "Галактика") и всего множества отдельных звезд, видимых на небе.

Звезды и межзвездная газо-пылевая материя заполняют объем галактики неравномерно: наиболее сосредоточены они около плоскости, перпендикулярной оси вращения галактики и составляющейся плоскостью ее симметрии (так называемой галактической плоскостью). Вблизи линии пересечения этой плоскости с небесной сферой (галактического экватора) и виден Млечный Путь, средняя линия которого представляет собой почти большой круг, так как Солнечная система находится недалеко от этой плоскости. Млечный Путь представляет собой скопление огромного количества звезд, сливающихся в широкую белесую полосу; одноко звезды, проектирующиеся на небе рядом, удалены друг от друга в пространстве на огромные расстояния, исключающие их столкновения, несмотря на то, что они движутся с большими скоростями (десятки и сотни км/сек) в направлении полюсов галактики (ее северный полюс находится в созвездии Волос Вероники). Общее количество звезд в галактике оценивается в 100 миллиардов.

Межзвездное вещество рассеяно в пространстве также не равномерно, концентрируясь преимущественно вблизи галактической плоскости в виде глобул, отдельных облаков и туманностей (от 5 до 20 - 30 парсек в поперечнике), их комплексов или аморфных диффузных образований. Особенно мощные, относительно близкие к нам темные туманности представляются невооруженному глазу в виде темных прогалин неправильных форм на фоне полосы Млечного Пути; дефицит звезд в них является результатом поглащения света этими несветящимися пылевыми облаками. Многие межзвездые облака освещены близкими к ним звездами большой светимости и представляются в виде светлых туманностей, так как светятся либо отраженным светом (если состоят из космических пылинок) либо в результате возбуждения атомов и последующего испускания ими энергии (если туманности газовые).

Наши дни с полным основанием называют золотым веком астрофизики - замечательные и чаще всего неожиданные открытия в мире звезд следуют сейчас одно за другим. Солнечная система стала прследнее время предметом прямых экспериментальных, а не только наблюдательных исследований. Полеты межпланетных космических станций, орбитальных лабораторий, экспедиции на Луну принесли множество новых конкретных знаний о Земле, околоземном пространстве, планетах, Солнце. Мы живем в эпоху поразительных научных открытий и великих свершений. Самые невероятные фантазии неожиданно быстро реализуются. С давних пор люди мечтали разгадать тайны Галактик, разбросанных в беспредельных просторах Вселенной. Приходится только поражаться, как быстро наука выдвигает различные гипотезы и тут же их опровергает. Однако астрономия не стоит на месте: появляются новые способы наблюдения, модернизируются старые. С изобретением радиотелескопов, например, астрономы могут "заглянуть" на расстояния, которые еще в 40-x. годах ХХ столетия казались недоступными. Однако надо себе ясно представить огромную величину этого пути и те колоссальные трудности, с которыми еще предстоит встретится на пути к звездам.

И Вселенной………………………………………………8 Глава 3. Образование Вселенной... голова. Хаббл предложил разделить все галактики на 3 вида : Эллиптические – обозначаемые Е (...

Строение галактик

Спиралевидные галактики обычно имеют форму диска с явно выраженной спиралевидной структурой, почему и получили своё название. У таких галактик можно выделить центр, рукава и гало. Центр - это массивное и плотное скопление звёзд, обычно молодых, и межзвёздного вещества. Предположительно, в центрах спиралевидных галактик могут находиться чёрные дыры . Рукава - звёздные образования в галактическом диске, имеющие форму расходящихся от центра спиралей. Их возникновение обусловлено вращением галактики. Большинство звёзд вне центра галактики находятся именно в рукавах. Гало - звёзды, находящиеся вне галактического диска, но тем не менее причисляемые к данной галактике.

Спиралевидные галактики обычно делят на два подвида: обыкновенные, например наша, Млечный Путь , имеющие больше двух рукавов, изогнутых на всём протяжении, и симметричные, имеющие два симметричных рукава, которые значительную часть своей длины являются прямыми, и только потом начинают загибаться. Также такие галактики имеют название галактики с «баром» - перемычкой.

Кроме того, можно заметить, что крупные скопления газа и пыли (Шаровые скопления) обычно формируют шар вокруг центра галактики, и их расположение практически не зависит от положения диска.

Эллиптические галактики наиболее часто встречаются в плотных скоплениях галактик. Они имеют форму эллипсоида, чаще всего шара. Собственно, шаровые галактики считаются особым подвидом. Наибольшие из известных галактик - именно шаровые. Скорость их вращения обычно значительно меньше, чем у спиралевидных, и диск просто не формируются. Такие галактики обычно насыщены Шаровыми скоплениями .

Галактики неправильной формы Галактики неправильной формы обычно имеют слишком малую массу, чтобы иметь чёткую структуру, либо находятся под воздействием более крупных объектов. В них обычно очень мало шаровых скоплений. Типичными примерами таких галактик являются спутники Млечного Пути - Большое и Малое Магеллановы Облака.

Тем не менее, среди неправильных галактик выделяют так называемые малые эллиптические галактики.

Центр галактики.

Совсем недавно считалось, что сверх массивные чёрные дыры в центре галактики - что то сверхъестественное.

Но более углублённые изучения показали, что в центре каждой или почти в каждой галактики есть такое огромное космическое тело.

По одной из версий, на заре вселенной сверх массивные чёрные дыры начали затягивать в себя космическую пыль и от огромной скорости этого процесса, газы около чёрных дыр начали раскаляться. Начали образовываться звёзды. Как только вещество в зоне действия гравитации заканчивалось, свечение прекращалось, чёрная дыра успокаивалась, пока какая нибудь космическая катастрофа не запустит процесс заново. По этому в некоторых галактиках в центре видно яркое свечение.

Примерно так огромные космические"убийцы", чья гравитация притягивает даже фотоны и радио волны, дали жизнь звёздам, чтобы они дали жизнь планетам, спутникам и наконец нам.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Строение галактик" в других словарях:

Морфологическая классификация галактик система разделения галактик на группы по визуальным признакам, используемая в астрономии. Существует несколько схем разделения галактик на морфологические типы. Наиболее известная была предложены… … Википедия

Крабовидная туманность Астрономия наука о Вселенной, изучающая расположение, движение, строение, происхождение и … Википедия

Фибоначчи - (Fibonacci) Фибоначчи первый крупный математик средневековой Европы Десятичная система счисления, арабские цифры, числа, последовательность, уровни, ряд, линии и спираль Фибоначчи Содержание >>>>>>>>> … Энциклопедия инвестора

Весь мир, безграничный во времени и пространстве и бесконечно разнообразный по тем формам, которые принимает материя в процессе своего развития. В. существует объективно, независимо от сознания человека, её познающего. В. содержит… …

Математика Научные исследования в области математики начали проводиться в России с 18 в., когда членами Петербургской АН стали Л. Эйлер, Д. Бернулли и другие западноевропейские учёные. По замыслу Петра I академики иностранцы… … Большая советская энциклопедия

- (греч. kosmogonía, от kósmos мир, Вселенная и gone, goneia рождение) область науки, в которой изучается происхождение и развитие космических тел и их систем: звёзд и звёздных скоплений, галактик, туманностей, Солнечной системы и всех… … Большая советская энциклопедия

- (от греч. kosmos мир, Вселенная и logos слово, учение), учение о Вселенной как едином целом и о всей охваченной астр. наблюдениями области Вселенной (Метагалактике) как части целого; раздел астрономии. Выводы К. основываются на законах физики и… … Физическая энциклопедия

Раздел астрономии, исследующий общие закономерности строения, состава, динамики и эволюции звёздных систем и изучающий реализацию этих закономерностей в нашей звёздной системе Галактике (См. Галактика). Конкретные исследования др.… … Большая советская энциклопедия

- (позднегреч. Galaktikos молочный, млечный, от греческого gala молоко) обширная звёздная система, к которой принадлежит Солнце, а следовательно, и вся наша планетная система вместе с Землёй. Г. состоит из множества звёзд различных типов, а … Большая советская энциклопедия

Внегалактические туманности или островные Вселенные, гигантские звездные системы, содержащие также межзвездный газ и пыль. Солнечная система входит в нашу Галактику Млечный Путь. Все космическое пространство до пределов, куда могут проникнуть… … Энциклопедия Кольера

Книги

• Учение мастера два. Книга 2. Уровни Вселенной. Строение Вселенной. Сокровенное. Глобальная сеть , Дара Преображенская , Данная книга - это вовсе не одна из попыток "просчитать математически" Бога. Здесь показана работа, которая позволит нам познать энергии вселенной, понять, как можносуществовать в этой… Категория: Вселенная. Космоэнергетика Издатель: Золотое Сечение ,
• Учение мастера Два Книга 2 Уровни Вселенной Строение Вселенной Сокровенное Глобальная сеть , Преображенская Д. , Данная книга - это вовсе не одна из попыток "просчитать математически" Бога. Здесь показана работа, которая позволит нам познать энергии вселенной, понять, как можно существовать в этой… Категория:

Наша Галактика состоит в основном из звезд, межзвездного газа и космических лучей. Все это связано между собой полями и магнитными полями. Есть в ней еще радиоволны, световые, рентгеновские и гамма-лучи - электромагнитное излучение, которое играет немалую роль в жизни каждой отдельной звезды, но несущественно для системы в целом. 90-95 процентов вещества Галактики собрано в звезды, а остальное приходится на газ, в основном .

Звездное население (этот термин официально принят в астрономии) делится на два типа. Молодые звезды (а их значительное большинство), образующие население 1 типа, почти все собрались в огромный тонкий диск в центральной плоскости Галактики. Диаметр этого диска около ста тысяч световых лет, то есть примерно миллиард миллиардов километров, а толщина всего две-три тысячи световых лет. Население II типа образует некую сферу. И чем ближе к центру Галактики, тем таких звезд больше. Звезды этого населения постарше.

Галактика по форме скорее напоминает дисковую пилу, чем спортивный диск для метания. Мы с вами живем на расстоянии 30 000 световых лет от центра, где-то на окраине диска, но зато вблизи центральной его плоскости.

Итак, в профиль Галактика похожа на плоский диск с шаровым утолщением в центре. Сложнее ее вид анфас.

Газовые туманности Галактики собраны в светящиеся полосы (рукава), закрученные в спирали. находится недалеко от края рукава, получившего имя Солнечного (иначе его называют рукав Лебедь-Киль). На расстоянии 9000 световых лет от Солнца, по направлению к границам Галактики, можно обнаружить детали рукава Персея. А в 4000 световых лет ближе к центру заметен рукав Стрельца.

Рассмотреть, что находится еще ближе к центру и что расположено за ним, не удается, мешают «черные мешки» космической пыли.

Правда, кое-что разъяснилось с развитием радиоастрономии. Для радиоволн космическая пыль оказалась достаточно прозрачной. Нейтральный водород интенсивно излучает дециметровые радиоволны. По этому излучению установили, что в пространстве между рукавами один атом водорода приходится на 5 кубических сантиметров, а в рукавах средняя плотность газа в пять раз выше.

Радио наблюдения убедили астрономов, что наш большой звездный дом состоит из 10-14 спиральных этажей. Мы знаем теперь, как он выглядит в плане и в разрезе. Неясно только одно… почему он давным-давно не развалился.

Спирали должны размазаться

Галактика имеет очень сложную форму и вращается вокруг своего центра масс. Спиральные галактические рукава изогнуты. И не беспорядочно, а по строгой математической формуле логарифмической спирали. Так же изогнуты ветви множества других спиральных галактик - очевидно, эта форма устойчива. Во всяком случае, она существует так же долго, как наша Солнечная система (то есть примерно 5-6 миллиардов лет). Весьма вероятно, однако, что спирали Галактики существовали раньше, чем образовалось наше Солнце. Но тут начинается непонятное.

Разумно предположить: каждая звезда, каждая молекула газа или пылинка вращается совершенно независимо от других вокруг центра тяжести Галактики. И по тем же законам, по которым искусственные спутники движутся вокруг Земли. Но тогда те массы галактического вещества, которые расположены ближе к центру Галактики, должны делать полный оборот гораздо быстрее, чем далекие. Выходит, не успело бы наше Солнце совершить один оборот (ему понадобилось бы для этого «всего» 200 миллионов лет), как одни «жители» Галактики, те, что ближе к центру, обогнали бы его, а далекие от центра звезды, пылевые скопления и т. д. отстали бы. Значит, рукава Галактики размазались бы в сплошной диск или разбились бы на концентрические кольца, вроде . Почему этого не происходит, до недавних пор не мог понять ни один астроном.

Устойчивость галактических рукавов представлялась загадочной и удивительной. Еще хуже обстоит дело с центром Галактики, где плотность газа значительно больше, чем в рукавах. Газ этот, видимо, «вытекает» в рукава. Одна лишь ближайшая к центру спиральная ветвь должна уносить за год из галактического центра количество газа, равное по массе Солнцу. Как считает известный голландский астроном Оорт, всего за тридцать миллионов лет одна лишь эта ветвь должна была «выкачать» весь газ из диска радиусом до 9 тысяч световых лет. Слишком быстро!

Объяснить длительное существование ядра мог бы приток в него откуда-то новых порций газа. Но этого еще никто не обнаружил.

Астрономы попали в странное положение: после многих трудов им удалось выяснить состав и строение нашей Галактики, и тут же они увидели, что такое строение долго сохраняться как будто не должно.

Впервые обоснованную попытку объяснить постоянства формы Галактики сделал профессор Г. Рихтер из Германии.

Галактику «лепит» ударная волна

Первый шаг Рихтера: он тщательно исследовал распределение в Галактике нейтрального водорода. И подметил новый неожиданный факт: плотность газа в рукавах неравномерна. В некоторых участках радиотелескоп обнаружил максимумы излучения, за которыми следуют минимумы. Это соответствует, очевидно, сгущениям и разрежениям межзвездного газа.

Сгущения и разрежения! Но как и почему они появились? В детской книжке по физике картинка: колокол, рядом - ухо, между ними, то гуще, то реже расположены черточки. Так иллюстрируется природа звуковой волны. Колебание колокола сжимает прилегающий слой воздуха, тот, упруго расширяясь, сжимает соседний слой и т. д. Вот и бежит по воздуху волна, состоящая из сжатий и разрежений.

Сгущения и разрежения вдоль рукавов Галактики могли бы возникнуть, если бы в межзвездном газе бежала какая-то волна. О волновой природе галактических спиралей до Рихтера никто не думал. А между тем…

Как ни разрежен межзвездный газ, как ни велики расстояния между его атомами, как ни редки столкновения между ними, все же он остается газом, подчиненным обычным газовым законам. И в этом межзвездном газе звуковые волны распространяются со скоростью, около километра в секунду - всего в три раза быстрее, чем в воздухе, плотность которого в триллионы раз больше. Но Рихтер обнаружил в межзвездном газе не звуковые волны.

При звуковых колебаниях частицы смещаются, оставаясь «привязанными» к своему месту. Иное происходит при возникновении ударных или взрывных волн, движущихся со сверхзвуковой скоростью. Это тоже чередование сгущений и разрежений. Но в ударной волне сжатая масса газа движется - и с огромной скоростью.

Мгновенный снимок ударной волны напомнил бы моментальную фотографию снаряда, прорезающего воздух. И по своему действию ударная волна напоминает снаряд: в ее фронте податливый газ, присутствия которого мы обычно даже не замечаем, спрессовывается, становится как бы твердым, и далеко не всякая преграда может перед ним устоять. Ударные волны в воздухе вызывает и сверхзвуковой самолет и взрыв динамита. Ударные волны возникают и в межзвездном газе.

Гипотеза профессора Рихтера

Поясним загадку устойчивости нашего звездного дома конкретным примером. На расстоянии 10 тысяч световых лет от центра Галактики, почти на полпути от ее центра до Солнца, есть спиральный рукав, который удаляется от центра аномально быстро - со скоростью 53 километра в секунду. По другую сторону от центра найдена ветвь, убегающая еще скорее. Остальные ветви тоже удаляются от центра, но гораздо медленнее.

Обратим внимание и на другой факт: оба рукава-беглеца вместе со всей Галактикой вращаются вокруг центра, но гораздо медленнее, чем требуется для сохранения целостности Галактики. В устойчивых, нераспадающихся системах при их вращении центробежная сила инерции должна уравновешиваться силой тяготения - той, с которой тела притягиваются к центру масс. Но центробежная сила тем больше, чем выше скорость вращения. Если скорость вращения меньше необходимой, тело падает к центру, если больше - удаляется от него. Скорость же вращения дальних ветвей заметно меньше той, что необходима для равновесия между центробежной силой и притяжением. Тем не менее, ветви не только падают к галактическому центру, но, наоборот, улетают прочь. Почему же?

Центр галактики

Рихтер обнаружил причину в таинственном центре Галактики. Концентрация звезд там в тысячу раз больше, чем в окрестностях Солнца. В самом же центре Галактики есть мощный источник радиоизлучения Стрелец А - нечто вроде шара диаметром до 500 световых лет. Он погружен в быстро вращающийся газовый диск с резкой внешней границей на расстоянии 2500 световых лет от центра. Этот тонкий газовый диск вращается примерно так, как вращалось бы твердое тело, а не расплывчатое облако газа.

На первый взгляд, это странно. Как может газ превратиться в твердь? Объяснение таково: линейная скорость вращения краев диска (они резко очерчены) составляет около 260 километров в секунду, а при такой скорости масса газа движется как бы в твердых стенках. (Прыгнув в воду с высокой вышки, вы можете убедиться, какой твердой становится податливая мягкая среда, если вы движетесь в ней со слишком большой скоростью).

Теперь, вспомнив сказанное выше о возможности существования в галактическом газе ударных волн, мы легко поймем суть идеи Рихтера.

Пусть в наружной газовой «стенке» диска или в нем самом возникнет небольшая неоднородность. Нарушив равновесие вращения, она быстро развивается, и в конце концов часть вещества вырвется с огромной скоростью в окружающее пространство. Вырвавшийся сгусток наносит колоссальный удар по внешней среде. И в межзвездном газе возбуждается мощная взрывная волна. Она будет распространяться от центрального ядра к периферии Галактики.

По мнению профессора Рихтера, начальная скорость ударной волны составляет около 60 километров в секунду. При такой скорости она движется в межзвездном газе, точно внутри «твердой трубки» (как породивший ее диск вращается внутри «твердых стенок»). Но по мере удаления от центра скорость ударной волны уменьшается из-за сопротивления межзвездной среды и гравитационных воздействий, а путь ее - изгибается. В конце концов, волна рассеивается. Но все это длится миллиарды лет, ибо траектории волн, пути их распространения в газе очень устойчивы.

Становится также ясно, почему до сих пор не исчерпался центральный галактический диск. В ударной волне за сгущением следует разрежение, и часть вещества возвращается на прежнее место.

Таким образом, по Рихтеру спиральные рукава Галактики это не что иное, как ударные волны, время от времени возникающие в ее центре. Поперечник космических ударных волн огромен - измеряется миллионами квадратных световых лет. По положению сгущений и разрежений в рукавах Рихтер оценил интервалы между двумя последовательными ударными волнами в 300 - 400 миллионов лет. Последняя ударная волна возникла около 60 миллионов лет назад.

Как видите, наш звездный дом получает новый облик - вместо рыхлого, расплывчатого образования он представляется стремительно вращающимся звездно-газовым волчком, пронизанным гигантскими волнами, которые держат его и придают ему сложную, тонкую динамическую структуру.

Волны, звезды, жизнь

В наше время ученые часто не ограничиваются обоснованными выводами, но позволяют себе и полуфантастические предположения. Подтвердятся догадки или нет - это не отразится на существе основной гипотезы, зато смелые сопоставления и аналогии могут послужить толчком для интересных размышлений.

Любопытно познакомиться с соображениями профессора Рихтера о причинах… .

Какие только гипотезы не предлагались для объяснения исчезновения этих чудовищ, после которых 60 миллионов лет назад хозяевами Земли стали млекопитающие животные. Эту биологическую революцию пытались объяснить и космическими катастрофами, и эпидемиями, и похолоданиями, связанными с перемещением полюсов планеты, и какими-то еще не выясненными процессами на Солнце.

Рихтер отметил, что возникновение последней ударной волны в межзвездном газе совпало по времени с гибелью динозавров. Он сопоставил также некоторые другие крутые повороты в истории жизни на Земле с интервалами между космическими ударными волнами. И пришел к выводу, что ударные волны, «задевшие» Солнечную систему, могли оказать существенное влияние на все формы жизни. Правда, о конкретном механизме такого гипотетического влияния Рихтер ничего сказать не смог.

А вот еще одна, пока тоже полуфантастическая гипотеза. Она касается более «масштабной» проблемы - проблемы рождения звезд.

Во фронте ударной волны плотность газа на некоторое время должна увеличиться в сотни и тысячи раз. В результате, замечает Рихтер, создаются условия, благоприятствующие конденсации вещества в плотные космические тела.

Сравнительно легко представить себе, как происходит рассеивание вещества в космосе: газ стремится занять, возможно, больший объем, частицы его разбегаются во все стороны. Кроме того, газовое облако, если только внутренние силы тяготения в нем недостаточно велики, будет разорвано на части силой притяжения к центру Галактики.

Однако, если ударная волна заставит сжаться облако, силы тяготения внутри него должны резко возрасти. Эти силы смогут удержать частицы вместе, и станет возможным сгущение облака, превращение его в звезду.

Разумеется, это только гипотеза, и к тому же пока полуфантастическая, но выглядит она для астрономов очень заманчиво.

В нашем звездном доме все связано между собой. И если качнется фундамент, если в ядре Галактики родится ударная волна, то население всех ее этажей, и звездное и живое, не может не ощутить этого.