Космос. Все о звёздах, планетах, космических странниках - Абрамова Оксана Викторовна Страница 18

Существенная часть массы галактик приходится на тёмную (небарионную, т. е. не состоящую из атомов) материю, которая взаимодействует с обычным веществом только через гравитационное поле. Видимая материя погружена в протяжённое тёмное гало. Полная масса тёмного гало, простирающегося намного дальше видимой материи, как правило, на порядок выше массы обычной, барионной, материи, содержащейся в галактике.

Согласно наиболее распространённой схеме классификации по внешнему виду и структуре, предложенной Э. Хабблом, галактики принято относить к одному из четырех морфологических типов.

Эллиптические галактики составляют около четверти от общего числа галактик высокой светимости. На фотографиях они выглядят как нерезкий эллипс, яркость которого быстро спадает от центра. Цвет у эллиптических галактик красноватый, так как состоят они преимущественно из старых звёзд. Холодного газа в таких системах почти нет, но наиболее массивные из них заполнены очень разреженным горячим газом температурой более миллиона градусов.

Спиральные галактики — это галактики, обладающие звёздными дисками, в которых присутствуют спиральные ветви. Если диск галактики наблюдается с ребра, то по внешнему виду она напоминает чечевицу или двояковыпуклую линзу. Диск погружён в разреженное слабосветящееся сфероидальное облако звёзд — гало. К этому классу принадлежит половина всех наблюдаемых галактик в «локальной области» Вселенной.

Среди спиральных галактик выделяют системы с гладкими, туго закрученными спиральными ветвями. У них имеется яркий и протяжённый балдж (центральное шарообразное утолщение), а рукава, наоборот, слабоконтрастные и размытые. У других спиральных галактик спирали более мощные и чёткие, а центральное утолщение менее заметно. Есть галактики с клочковатой спиральной структурой, балдж у которых отсутствует или едва заметен, а у части спиральных систем (по некоторым оценкам, более половины от общего числа) в центральной области имеется вытянутая звёздная перемычка — бар.

Помимо нормальных (больших и сравнительно ярких) галактик наблюдается множество небольших звёздных систем, которые называют карликовыми галактиками. Это слабые галактики с низкой поверхностной яркостью. Количество карликовых звёздных систем значительно превышает нормальные: возле нашей Галактики, например, насчитывается пять нормальных и несколько десятков карликовых галактик (сейчас их известно около 50). Галактик с хорошо развитыми спиральными ветвями среди карликов не встречается.

Линзовидные галактики — это промежуточный тип между спиральными и эллиптическими. У них есть балдж, гало и диск, но нет чётких спиральных рукавов. Среди всех звёздных систем их примерно 20%. Все прочие галактики, в которых отсутствует симметрия, Хаббл классифицировал как неправильные галактики. Для них характерна неправильная, клочковатая форма. В таких галактиках содержится много газа — иногда более 50% их общей массы — и активно рождаются звёзды.

Невооружённым глазом на тёмном небе можно заметить лишь одну галактику в Северном полушарии и две — в Южном. Ближайшими к нам и самыми яркими на небе галактиками являются Магеллановы Облака, не наблюдаемые в средних широтах Северного полушария. Эти галактики выглядят как два туманных облачка, подобно двум оторвавшимся кусочкам Млечного Пути.

Магеллановы Облака — одни из самых протяжённых астрономических объектов на небе. Большое Магелланово Облако (БМО) имеет длину более 5°, т. е. 10 видимых диаметров Луны. Малое Магелланово Облако (ММО) — чуть более 2°. На фотографиях же, где удаётся зафиксировать и их слабые внешние районы, размеры Облаков равны соответственно 10° и 6°.

Если свет от БМО собрать в одну точку на небе, то получится объект, сравнимый по блеску с яркими звёздами. Свет от БМО идёт к нам около 200 тыс. лет, а от ММО — около 170 тыс. лет. Оба Облака относятся к неправильным галактикам.

Жители Северного полушария невооружённым глазом с трудом, но всё же могут увидеть небольшое туманное пятно в созвездии Андромеды, которое является самой близкой к нам спиральной галактикой, к тому же похожей по своим параметрам на нашу. Туманное пятнышко в созвездии Андромеды сегодня предстаёт перед наблюдателем таким, каким оно было примерно 2 млн. лет назад: именно столько путешествует свет от туманности Андромеды до нас. По внегалактическим масштабам это очень небольшое расстояние.

У некоторых галактик наблюдается всплеск активности ядра — выделение большого количества энергии в крошечной центральной области, сопоставимой по размеру с Солнечной системой. Активным ядром обладает около 1% массивных галактик — как спиральных, так и эллиптических, причём не обязательно взаимодействующих.

Из активного ядра происходит выброс газа, потоков высокоэнергичных электронов и протонов. Галактики с активными ядрами часто оказываются мощными источниками радиоизлучения. В ядре рождается также мощное коротковолновое излучение (ультрафиолетовое, рентгеновское, гамма-излучение).

Взаимодействующие галактики

В середине XX столетия крупные телескопы позволили астрономам исследовать положения и формы десятков тысяч далёких галактик. Обращало на себя внимание, что часть галактик (5–10%) имеет весьма странный, искажённый вид, так что их иногда трудно отнести к какому-то морфологическому типу. Причём почти во всех случаях эти галактики имеют одного или нескольких близких соседей.

Иногда две галактики бывают окружены общим светящимся звёздным туманом, а иногда связаны звёздной или газовой перемычкой. Нередко у галактик наблюдаются длинные хвосты из звёзд и разреженного газа, уходящие на сотни тысяч световых лет в межгалактическое пространство. Во всех этих случаях мы наблюдаем результат воздействия галактик друг на друга.

Статистические исследования привели к выводу, что большинство взаимодействующих галактик — это не случайно встретившиеся странники во Вселенной, а родственники, связанные общим происхождением. В своём движении они то сближаются, то удаляются друг от друга, а в некоторых случаях наблюдается их слияние в единую систему.

Основной силой, искажающей формы галактик, является сила гравитации со стороны соседней системы. При сближении галактик эта сила сообщает дополнительное ускорение звёздам и газовым облакам, причём неодинаковое для разных частей галактики. Такое неоднородное гравитационное воздействие одного массивного объекта на другой называют приливным.

Характер взаимодействия галактик и его результат зависят, помимо расстояния максимального сближения, от многих факторов. Например, от того, обладает ли данная галактика звёздным диском или нет, много ли в ней межзвёздного газа, каковы относительные размеры галактик и массы, а также в каком направлении и с какой скоростью они движутся относительно друг друга. Поэтому наблюдаемые формы взаимодействующих систем так разнообразны.

Взаимодействие играет очень большую роль в эволюции галактик. В современную эпоху несколько процентов галактик входит в состав сильно взаимодействующих систем. Многие галактики должны были испытать сильное взаимодействие, завершившееся слиянием, в далёком прошлом. Сейчас их внешний вид может быть совершенно нормален, и только специальные исследования позволяют заподозрить некогда пережитые ими бурные процессы.