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.

В середине прошлого века состоятельный любитель астрономии лорд Росс построил собственный телескоп, который и в наше время мог бы считаться весьма крупным — диаметр его зеркального объектива составлял 180 см. Телескоп позволил обнаружить на небе большое количество неизвестных ранее туманных пятен, многие из которых, как мы теперь знаем, являются далекими галактиками.

Наблюдая одну из туманностей в созвездии Гончих Псов (М51, по каталогу Мессье), Росс неожиданно об­наружил, что она вовсе не бесформенна, а имеет инте­ресную структуру: две нечеткие бледные полоски как бы исходят из центрального сгущения и закручиваются в одну сторону по спирали. Так впервые была открыта спиральная структура галактик. Галактики, обладаю­щие такой структурой, получили название спиральных.

Заметим, что М51 и сейчас считается одной из ин­тереснейших галактик. На небе она находится неда­леко от ковша Большой Медведицы, и наблюдать ее наиболее яркую центральную часть можно даже в не­большой телескоп.

В начале XX в. научились получать фотографии га­лактик. Фотографическая эмульсия, как известно, обла­дает бесценным свойством накапливать действие па­дающего на нее света. То, что при визуальных наблю­дениях выглядит бледным, едва заметным пятном, на фотографии может предстать ясным четким изображе­нием галактики со сложной внутренней структурой.

Спиральные ветви обнаружились на фотографиях большинства наблюдаемых галактик. К числу спираль­ных принадлежит и туманность Андромеды, и наша Га­лактика. Спиральные галактики обычно обозначаются буквами Sa, Sb и Sc (рис. 2). Причем маленькие буквы а, b, с характеризуют степень развития спиральной структуры: Sa — спиральные ветви гладкие, туго обхва­тывающие большую яркую и бесструктурную область в центре галактики (ядро); Sc — спиральные ветви дале­ко отходят от небольшого по размерам ядра, неровные, клочковатые, подчас разбивающиеся на отдельные яр­кие сгустки; Sb — ветви с промежуточными характери­стиками (см. фотографии на рис. 3).

Схематический вид галактик различных видов

Схематический вид галактик различных видов

В некоторых галактиках спирали начинаются как бы от концов толстого прямого звездного рукава — «ба­ра», расположенного в центре галактики. Такие галак­тики называются спиральными с перемычкой и их обо­значают SBa, SBb или SBc.

Но далеко не все галактики обладают спиральной структурой. Многие галактики имеют на фотографии форму кругов или эллипсов с расплывчатыми очерта­ниями и сильной концентрацией яркости к центру. Это так называемые эллиптические галактики. Их обычно обозначают буквой Е. И если невозможно найти две одинаковые спиральные галактики — у каждой свой, подчас очень сложный рисунок ветвей, то эллиптиче­ские галактики часто практически неотличимы друг от друга по форме.

Эллиптические галактики могут иметь различную степень сплюснутости. Для ее учета часто за буквой Е пишут цифру, которую определяют следующим обра­зом. Пусть галактика выглядит как эллипс с большой осью а и малой осью 6; тогда цифра, характеризующая сплюснутость, — это округленная до целого числа дробь 10 (а—b)/а. Цифра 0 соответствует «круглой» га­лактике, 6 — сильно сплюснутой. Эллиптические галак­тики, сплюснутость которых характеризовалась бы циф­рами, большими 6, не наблюдаются.

Между типами S и Е в классификационной после­довательности располагаются так называемые линзовидные галактики (они обозначаются как S0), но о них мы расскажем несколько позже.

Существуют также галактики, которые не имеют ни спиральных ветвей, ни эллиптических или близких к ним очертаний. Пример тому—ближайшие к нам га­лактики — БМО и ММО. Подобные галактики облада­ют неправильной, асимметричной формой, потому и по­лучили название «неправильные» (обозначаются Ir).

Мы описали наиболее широко распространенную, хотя и довольно приближенную классификацию наблю­даемых форм галактик. Сразу же заметим: не для всех галактик она годится, так как слишком многообразны по внешнему виду могут быть звездные острова. Но мы пока ограничимся рассмотрением этих трех типов, объ­единяющих абсолютное большинство наблюдаемых галактик: эллиптические Е, спиральные S, неправиль­ные Ir.

Чем вызвано различие этих типов галактик по их внешнему виду? Чем галактики этих типов физически отличаются друг от друга? Почему вообще галактики бывают такими непохожими одна на другую? Над ре­шением этих вопросов работают сейчас ученые.

Довольно быстро было установлено, что галактики различных типов отличаются по цвету.

Глаз человека не различает цветовые оттенки, если объекты наблюдений имеют нпзкую яркость (как, на­пример, галактики). Да и невозможно получить объ­ективные и точные глазомерные оценки цвета, даже если исследовать яркий источник. В астрономической практике для измерения цвета обычно фотографируют объект через два или несколько светофильтров. После этого по специальной методике, которой мы здесь ка­саться не будем, измеряя степень почернения изобра­жения на негативах, получают количественную оценку цвета объекта, так называемый показатель цвета.

Измерив цвета галактик различного типа, астроно­мы выявили следующую закономерность: при переходе от Е- к S- и далее к Ir-галактикам их цвет системати­чески становился все более и более голубым. О чем это может говорить? Видимо, о том, что у галактик различен звездный состав — ведь цвет галактик опре­деляется цветом и светимостью составляющих их звезд.

Итак, галактики отличаются своим внешним видом, размерами, звездным составом (цветом). Они также различаются по массе, количеству межзвездного газа и другим характеристикам. Однако многие галактики объединяет и нечто общее. Это — их строение, основные особенности структуры.

Рассмотрим, к примеру, структуру спиральных га­лактик. Мы видим их как пятна с круглыми или эл­липтическими очертаниями, внутри которых прослежи­вается спиральная структура. По одному их только изображению ничего нельзя сказать об их пространст­венной форме. Когда хотят ее определить, скажем, у торного хребта или недоступной горы, делают стереофотоснимок — фотографируют объект (например, с са­молета) в двух ракурсах. Но сделать стереоснимок га­лактик мы, к сожалению, никогда не сможем — слиш­ком велики до них расстояния.

Изучению пространственной структуры помогает статистика — ведь мы наблюдаем не одну, а много га­лактик, по разному относительно нас ориентированных в пространстве. Статистический анализ наблюдений по­казал, что спиральные галактики — сплюснутые и в большинстве своем осесимметричные образования (правда, расположение отдельных ярких участков мо­жет нарушать эту симметрию).

Структура галактики особенно хорошо заметна, когда мы наблюдаем ее «с ребра». Тогда в ней ясно видны звездный диск и утолщение в центре (рис. 3).

Фотографии различных галактик

Фотографии различных галактик

Диск в большинстве спиральных галактик — их са­мая массивная часть. Он включает в себя преобладаю­щую массу звезд и дает основной вклад в свечение га­лактики. Толщина диска обычно составляет сотни пар­сек. На фотографиях те галактики, что повернуты к нам ребром, кажутся пересеченными темной неровной полоской, идущей вдоль диска. Это — следы межзвезд­ной пыли. На примере нашей Галактики мы знаем, что в межзвездном пространстве газ перемешан с пылью. Газа примерно в 100 раз больше, чем пыли, но он про­зрачен и поэтому не задерживает свет звезд. Иное де­ло — пыль. Из-за нее далекие звезды в направлении Млечного Пути мы видим сильно ослабевшими и по­красневшими. Млечный Путь — это наиболее яркая, близкая к плоскости нашей Галактики область звезд­ного диска. Даже невооруженным глазом заметно, что его очертания очень неровны. В созвездии Лебедя Млечный Путь даже раздваивается на два рукава. Все это — результат проекции на Млечный Путь облаков межзвездной среды, содержащих пыль. И поэтому если бы мы могли наблюдать диск нашей Галактики со сто­роны, «с ребра» (а где-нибудь кто-то наверняка его так наблюдает), то также видели бы его пересеченным темной полосой.

Газо-пылевой слой по толщине в несколько раз меньше звездного диска (см. рис. 4). Но с газом связаны молодые и горячие звезды, звездные скопления, облака нагретого водорода. Все эти объекты образуют так назы­ваемую плоскую составляющую галактик, изобилующую яркими источниками света, которая располагается внут­ри звездного диска. Спиральные ветви — самое первое, что бросается в глаза на снимках галактик, — также образованы членами плоской составляющей.

Схема строения галактики

Схема строения галактики

Обратимся теперь к утолщению в центральной ча­сти галактик. Его образуют звезды, принадлежащие к так называемой сферической (или, правильнее, сфероидаль­ной) звездной составляющей. В отличие от плоской она не сильно концентрируется к плоскости галактики: по­верхности равной концентрации ее звезд в пространстве представляют собой эллипсоиды вращения с отношением осей от 1:1 до 3 : 1. Однако звезды сфероидальной со­ставляющей очень сильно концентрируются к центру галактики, вблизи которого их плотность особенно велика.

Итак, плоская составляющая со спиральными ветвя­ми, яркими звездами, газом и пылью, массивный звезд­ный диск и сфероидальная составляющая — это элемен­ты структуры спиральных галактик. В разных галак­тиках относительный вклад их в общую светимость различен. Как правило, от Е- к S- и далее — к Ir-галак­тикам уменьшается вклад сфероидальной и растет яр­кость плоской составляющей, которая богата молоды­ми горячими звездами.

Различные составляющие галактик имеют свойствен­ный только им закон уменьшения яркости от центра галактики к ее краю. Яркость звездного диска (вместе с плоской составляющей) / почти всегда связана с рас­стоянием от центра R простым экспоненциальным за­коном: I1=AeBk, или lnI1=А1B1R, где А, А1 и В, В1 — величины, постоянные для данной галактики.

Для эллиптической галактики зависимость наблю­даемой яркости от расстояния до центра I2(R) имеет приблизительно такой вид: lnI2 = C—DRl/4; здесь С и D — также постоянные величины (различные, конечно, для разных галактик). Очень важно, что такая же за­висимость характерна и для яркости сфероидальных со­ставляющих спиральных (а возможно, и для неправиль­ных) галактик. Отсюда следует такой вывод: спираль­ные галактики по своей структуре отличаются от эллип­тических только тем, что имеют звездные диски со спи­ральными ветвями. Если же мысленно убрать у них звездный диск, то перед нами окажется обычная эллип­тическая галактика.

Интересно, что в природе много и таких галактик, у которых есть и сфероидальная составляющая и диск, но отсутствует плоская составляющая, т. е. молодые горячие звезды или спиральные ветви. Такие галактики выглядят осесимметричными образованиями, очень по­хожими на эллиптические, и лишь по тому, каким за­коном описывается падение их яркости к краю, можно узнать о наличии в них звездного диска. Это — уже упо­минавшиеся линзовидные галактики S0. На классифи­кационной схеме их помещают между спиральными и эллиптическими галактиками — у них есть сходство и с теми и с другими.

В табл. 3 просуммировано все вышесказанное о структуре галактик различных типов. Знаки «+» или «—» в ней указывают на наличие или отсутствие тех или иных элементов структуры галактики.

T_003

Из табл. 3 видно, что строение галактик, в общем-то, сходно: они содержат те же элементы структуры, однако относительная доля массы, приходящаяся на различные компоненты ее структуры, меняется в ши­роких пределах от галактики к галактике. Но вместе с этим, как оказалось, меняются и свойства так назы­ваемого звездного населения галактик, к рассказу о котором мы переходим.