7 років тому
Немає коментарів

Sorry, this entry is only available in
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.

Всегда таинственно светило,

Но все ж нельзя, чтоб никогда

Ты звездной тайны не открыло.

Скажи нам что-нибудь, звезда…

Какие элементы там

Твой свет несут к другим мирам?

Понятным языком сумей ты

Хоть что-нибудь поведать нам.

Р. Фрост

 

Итак, речь пошла о галактиках сравнительно высо­кой поверхностной яркости, имеющих голубой цвет. Есть два способа поиска на небе объектов, выделяющихся по цвету. Во-первых, можно фотографировать различные области неба через специально подобранные цветные светофильтры с последующим сравнением полученных изображений. Во-вторых, можно использовать призму, поставленную перед объективом телескопа, которая «растягивает» изображения всех источников в коротень­кие черточки-спектры: по этим «миниспектрам» опытный наблюдатель и судит о цветовых особенностях галактик в области неба, запечатленной на фотопластинке.

Второй метод был предложен и активно использован советским астрономом Б. Е. Маркаряном и его ученика­ми. Использование этого метода привело к обнаружению многих сотен галактик, имеющих повышенную мощность излучения в синей и ультрафиолетовой областях спект­ра. Правда, галактики Маркаряна не представляют од­нородной группы объектов, и далеко не все из них мож­но назвать компактными, а тем более карликовыми га­лактиками. В их число попали и некоторые неправиль­ные, и спиральные галактики, и даже многие квазары. Однако среди них оказались и голубые карликовые га­лактики.

Много голубых компактных галактик (ВС-галактик), в том числе и карликовых (dBC), было обнаружено аме­риканским астрономом Ф. Цвикки, которому принадле­жит серия работ по результатам поиска и исследований галактик высокой поверхностной яркости. Но в число га­лактик Ф. Цвикки также вошли самые разнообразные объекты, т. е. не только карликовые и не только голу­бые. Их природа и причина появления в них наблюдае­мых особенностей неодинаковы. Например, голубой цвет некоторых спиральных галактик связан с ярким ком­пактным ядром, находящимся на высокой стадии актив­ности (это так называемые сейфертовские галактики).

Здесь нас будут интересовать лишь dBC-галактики, маленькие звездные системы примерно с такими же раз­мерами, как и dim-галактики (несколько килопарсек в поперечнике). Правда, в некоторых случаях такие объ­екты можно назвать карликовыми лишь условно. Так как из-за высокой поверхностной яркости их светимость бывает выше той обычно принимаемой границы, которая отделяет карликовые галактики от «нормальных».

В настоящее время известно несколько сотен dBC-га­лактик. Для многих из них получены оценки содержа­ния водорода. От dIm-галактик эти объекты отличаются, как правило, более голубым цветом, высокой поверх­ностной яркостью и, как правило, сильными эмиссион­ными линиями в спектре, указывающими на присутствие ионизованного газа, нагретого звездами. Все эти призна­ки говорят об интенсивном звездообразовании, охваты­вающем всю или значительную часть небольшой галак­тики.

Измеряя интервал тех частот радиоволн, на которых приходит радиоизлучение атомарного водорода в каж­дой галактике, можно оценить скорость движения меж­звездного газа внутри нее. Эта скорость обычно бывает близка к круговой скорости внешних областей галакти­ки. Зная ее, несложно найти примерное значение массы галактики в целом. Оказалось, что масса dBC-галактик, как правило, не превышает 1 млрд. Мс, а во многих слу­чаях «не дотягивает» и до 100 млн. Мс. Для сравнения укажем, что масса нашей Галактики составляет не ме­нее 200 млрд. Мс.

По массе и размеру карликовые голубые компактные галактики оказались примерно такими же, как и карли­ковые неправильные галактики. Но встречаются они ре­же последних. Известна лишь одна dBC-галактика, ко­торая находится настолько близко от нас (на расстоянии около 3 Мпк), что в ней можно отчетливо наблюдать отдельные звезды. В остальных случаях звездный состав и число молодых звезд определяются лишь по анализу суммарного спектра излучения всей галактики.

Проще решается другая задача: определение химиче­ского состава вещества в галактике по относительным яркостям спектральных линий, хорошо заметным в спектрах ВС-галактики. Оказалось, что dBC-галактнки содержат очень мало тяжелых элементов. Таких эле­ментов, как кислород, азот, неон, сера, в них обычно в 10—20 раз меньше по отношению к общей массе газа, чем в массивных галактиках, подобных нашей. В dBC-галактиках они еще не успели образоваться в больших количествах.

Здесь и возникает самая главная проблема, касаю­щаяся этих галактик. С одной стороны, имеется большое количество голубых массивных звезд, идет интенсивное звездообразование, а с другой, несмотря на это они ха­рактеризуются колоссальными запасами неизрасходо­ванного газа (составляющими подчас более половины массы галактики) и малым количеством тяжелых элементов (рождающихся в процессе эволюции массивных звезд), не успевших накопиться в межзвездном газе галактики) несмотря на большое число производящих их массивных звезд.

Особенно остро эта проблема касается галактик с не­обычно яркими спектральными линиями, из-за которых их спектр (рис. 4) выглядит совершенно нетипичным для звездных систем. Подобные спектры характерны для светящихся газовых туманностей (областей НИ), а не для галактик. Такие компактные голубые галактики по­лучили название «изолированных межгалактических об­ластей НII». Они выглядят похожими не на галактику, а на изолированные облака горячего газа больших раз­меров. Однако радионаблюдения показывают, что этот газ, излучающий яркие линии, составляет лишь малую долю массы всего объекта. Основная же масса прихо­дится на долю холодного газа и звезд.

Так выглядит запись спектра одной из ВС-галактик

Так выглядит запись спектра одной из ВС-галактик

Было предложено два объяснения феномену голубых галактик с интенсивным звездообразованием. Во-первых, они могут быть очень молодыми галактиками, возникаю­щими буквально «на наших глазах». Поэтому в них идет бурное образование звезд, но газа осталось еще очень много, а тяжелые химические элементы лишь недавно начали появляться при эволюции массивных звезд. Во-вторых (и об этом уже говорилось), dBC-галактики мо­гут представлять собой карликовые неправильные галак­тики на стадии резкой вспышки звездообразования. Если таких вспышек за время жизни галактики было всего несколько, то тогда и тяжелые элементы не успели еще образоваться в достаточном количестве.

Между этими двумя предположениями сделать вы­бор нелегко. В некоторых случаях исследование спект­ров действительно дает свидетельство о существовании старых звезд, в некоторых — нет. С другой стороны, све­чение старых звезд может безнадежно «тонуть» в море света, излучаемого молодыми горячими звездами.

Очень важно выяснить, происходит ли в настоящее время образование карликовых галактик или нет. С мас­сивными галактиками дело обстоит яснее: это старые системы. Наблюдения отдельных звезд и звездных скоп­лений в нашей Галактике и сравнительно близких к ней галактиках определенно говорят об их большом возра­сте, превышающем 10 млрд. лет. Анализ спектра излучения более далеких галактик приводит к тому же вы­воду.

Теоретические расчеты звездных моделей галактик, объясняющие их интегральный спектр, хорошо согласу­ются с предположением о том, что все наблюдаемые га­лактики (или по крайней мере подавляющая часть га­лактик) имеют примерно одинаковый возраст 10— 15 млрд. лет независимо от того, продолжается в галак­тике звездообразование или нет. Конечно, это не означа­ет, что все галактики появились в один момент; ведь сам процесс формирования галактики должен занимать не менее нескольких сотен миллионов лет.

Принято считать, что галактики возникли из перво­начальных небольших уплотнений газовой среды на ран­нем этапе расширения Метагалактики. Приблизительное равенство теоретически, найденного времени расширения Метагалактики, с одной стороны, и оцениваемого (неза­висимо) возраста галактик, с другой, служит хорошим аргументом в пользу такого предположения. В настоя­щее время выдвинуто и разрабатывается несколько тео­ретических схем возникновения галактик из догалактической среды, хотя еще очень далеко до полной ясности в этом вопросе. И здесь было бы крайне интересно ис­следовать процесс образования некоторых галактик в современную эпоху, пусть даже не гигантских, а карли­ковых, но все же самостоятельных звездных систем.

В этом отношении одна из голубых компактных га­лактик подает особые надежды. Она имеет обозначение I Цвикки 18. Ее наблюдения с помощью радиоинтерфе­рометра в Вестерборке позволили выявить, что она со­держит примерно шесть массивных облаков межзвезд­ного водорода и, по-видимому, еще не пришла в стацио­нарное состояние. Вспышка звездообразования в ней на­чалась менее 10 млн. лет назад, хотя наблюдения в ин­фракрасных лучах показали, что часть звезд существо­вала и до вспышки. Содержание тяжелых элементов в ней рекордно низкое. Так что, возможно, здесь мы дей­ствительно наблюдаем галактику в процессе формиро­вания.

Неизвестно, как обстоит дело именно с этой галактикой, но касательно большинства dBC-галактик мало­вероятно, что они являются молодыми объектами. Если это было бы так, то изолированные облака холодного газа, способные образовать галактику, встречались бы значительно чаще в межгалактическом пространстве, чем они встречаются на самом деле. Отдельные мощ­ные вспышки звездообразования в галактиках, которые, по сути, являются старыми, представляется автору бо­лее вероятным процессом. Будущие телескопы, способ­ные запечатлеть и измерить цвет слабых звезд в dBC-галактиках, должны помочь узнать, есть или нет в этих галактиках давно успевшие состариться звезды или их скопления.

В любом случае исследования карликовых голубых галактик позволяют лучше понять, как образуются звез­ды в галактиках. Здесь этот процесс представлен как бы в предельно упрощенном, «рафинированном» виде. В самом деле, излучение этих галактик обусловлено поч­ти исключительно молодыми объектами: массивными звездами и областями ионизованного газа. Сравнитель­но несложно измеряется и относительное количество тя­желых элементов — продуктов «жизнедеятельности» звезд. Голубые галактики представляют собой как (бы изолированные очаги образования звезд из вещества, еще не испытавшего сильной эволюции химического со­става. Эти Объекты могут служить настоящим пробным камнем для любой теории образования и ранних этапов эволюции звездных систем.

Правда, для того чтобы уточнить возраст и харак­терные темпы эволюции голубых карликовых галактик, мы должны знать количество и темпы образования не только самых ярких, но и более слабых маломассивных звезд, на долю которых во всех галактиках приходится основная масса звездного вещества. Для их наблюдений нужны новые поколения крупных астрономических инст­рументов.