книги из ГПНТБ / Воронцов-Вельяминов Б.А. Галактики, туманности и взрывы во Вселенной

к ранним типам G, а эллиптические галактики — к поз­ дним типам G, и цвет их явно желтый.

У спиральных галактик ясно заметно, что с удале­ нием от ядра к периферии цвет их несколько голубеет за счет появления в спиральных ветвях все большего количества голубых, горячих гигантов. Ближе к ядру даже у спиралей Sc ветви аморфны, и гигантских звезд и газовых туманностей они там не содержат. В них имеются только пылевые каналы.

Подойти к решению проблемы о звездном составе галактик можно было, изучая совместно распределение

тически набор моделей. Задаются различными пропор­ циями звезд разных типов и затем теоретически скла­ дывают их спектры. На сколько-то спектров звезд од­ ного типа накладывают столько-то спектров звезд дру­ гого типа и т. д. и вычисляют распределение энергии и интенсивности линий для такой суммы. Разные мо­ дели сравнивают с данными наблюдения и ищут, какая из них лучше соответствует действительности. Такие «прикидки» пока еще очень грубы. Наилучшие резуль­

и их относительное число в единице объема составля­ ет 8; G0V (желтые звезды главной последовательности типа Солнца) дают 10% света, и их относительное чис­ ло равно 7; MV (красные карлики главной последо­ вательности) дают 40% света, и их относительное чис­ ло равно 4000, т. е. их больше всего.

140

Спинрад нашел, что вообще в ядрах гигантских, мас­ сивных галактик «задают тон» карлики поздних типов, а в ядрах галактик низких светимостей — звезды-гиган­ ты. Эти выводы дают надежду грубо делить по спектру галактики на гигантов и карликов.

Выше уже говорилось о существовании в М31 ма­ ленького ядра с чрезвычайно быстрым вращением. Это ядрышко выглядит совершенно звездообразным и лишь в самые крупные телескопы отличимо от одиночных звезд, а ведь это целое звездное скопление, необычайно сконденсированное! Его видимая звездная величина 14,5, а абсолютная звездная величина —10, т. е. оно не­ сколько ярче, чем самые яркие шаровые скопления, вхо­ дящие в ту же галактику. Но здесь различие по соста­ ву звезд больше: ядро М31 состоит, по-видимому, из красных и желтых гигантов обычного химического соста­ ва, а в шаровые скопления входят гиганты с понижен­ ным содержанием металлов.

Население сфероидальных слабых карликовых галак­ тик, по-видимому, сходно с населением шаровых скопле­ ний. Главная доля света в них вносится белыми звезда­ ми умеренной светимости.

Группы и скопления галактик

Среди галактик известно немало двойных систем, сходных по яркости и размерам. Таковы, например, Большое и Малое Магеллановы Облака. У М31 есть два близких к ней спутника — карликовые эллиптические галактики.

141

К сожалению, расстояния подавляющего большинст­ ва галактик, видимых на небе друг подле друга, неизве­ стны. Поэтому обычно неизвестно, является ли данная слабая галактика-соседка действительно спутником или же это более далекая галактика, проектирующаяся ря­ дом с яркой совершенно случайно. Статистические под­ счеты говорят в пользу того, что кажущиеся двойными

икратными галактики в большинстве случаев, вероятно,

ифизически реально являются таковыми. Очень, по-ви­ димому, часты кратные галактики, т. е. небольшие группы их.

Примером довольно рассеянной и большой группы крайне разнообразных галактик служит наша Местная система галактик. Есть и более тесные группы.

Расстояния между членами двойных и кратных звезд

обычно в сотни и тысячи раз превышают их диаметры,

когда они даже касаются друг друга, а частично и про­ никают друг в друга!

В большинстве случаев в кратных звездах одна тес­ ная пара звезд обращается на большом расстоянии около общего центра масс от одиночной звезды или от тесной пары звезд. Кратные звезды, члены которых отстоят друг от друга на сравнимые расстояния, очень редки. Такие группы академик В. А. Амбарцумян назвал трапециями, так как к их типу принадлежит, например, четверная звезда, каждый член которой находится в вер­ шине фигуры, называемой в'геометрии трапецией. Систе­ мы тел типа трапеции должны быть неустойчивы и до­ статочно скоро должны распасться. Это произойдет оттого, что их взаимные притяжения по силе сравнимы друг с другом, действуют по разным направлениям и не

142

в одной плоскости, и поэтому, никакой устойчивый вид движения, никакие устойчивые орбиты у них не­ возможны.

В. А. Амбарцумян обратил также внимание на то, что, тогда как среди кратных звезд преобладают систе­ мы с устойчивыми конфигурациями и видами орбит, сре­ ди кратных галактик преобладают неустойчивые конфи­ гурации и орбиты. Он сделал вывод, что, следовательно, те системы звезд и галактик, которые образуют трапе­ ции, являются более молодыми образованиями. (Раз мы их видим, и онц еще не распались.) Возраст таких кратных галактик должен быть много меньше, чем возраст нашей Галактики, который оценивается пример­ но в 10й лет или больше.

Несравненно легче, чем реальные кратные галактики, выявляются облака и скопления галактик. Облаками га­ лактик называют рассеянные скучивания их, а скопле­ ниями — более компактные кучи, которые также делят­

Большой Медведицы и Гончих Псов, рассеянное скопле­ ние в Деве и сконцентрированные скопления в Волосах Вероники и Северной Короне. В последних видна сфери­ ческая симметрия.

Облака Большой Медведицы и Гончих Псов на небе занимают громадную площадь — 30X40°, скопление в Деве не менее чем 25X40°, скопление в Волосах Веро­ ники имеет диаметр 12°. В скоплениях и облаках, не имеющих сферической симметрии, заметно существо­ вание подсистем. Так, в Деве проектируются друг на друга два довольно близких друг к другу скопления.

143

Одно из них состоит преимущественно из спиральных галактик, другое преимущественно из эллиптических. Из последних состоят в основном компактные скоп­ ления.

Облака Большой Медведицы и Девы отстоят от нас примерно на 10 мегапарсеков — они ближайшие к нам. Первое насчитывает членов ярче 13-й видимой величины более 200, второе — более 150, а скопление в Волосах Вероники — 30 000 членов ярче 19-й звездной величи­ ны! В них должно входить много карликовых галак­ тик. Ярчайшие из них недавно обнаружены в близких скоплениях — в Деве и в Печи (см. Приложение,

рис. 33).

Галактики обнаруживают сгущение к центру скопле­ ния, около которого нередко находятся ярчайшие и наи­ более массивные его члены (распределение галактик вдоль радиуса компактных скоплений такое же, как и распределение молекул в так называемом изотермиче­ ском газовом шаре, и указывает на стационарность такого скопления).

В самое последнее время начато статистическое изу­ чение скоплений (о детальном их изучении пока нельзя и мечтать!). Оценены очень грубо число ярких членов, степень близости их к нам, размер и положение на небе почти 2000 скоплений, содержащихся в каталоге скопле­

щих ПО скоплениям, находящимся от нас на расстоянии от 20 до 600 мегапарсеков.

Надежные определения расстояний до скоплений тре­ буют длительной кропотливой работы как в виде ночных наблюдений, так и в виде последующего изучения фото­ графий. Дело в том, что для определения расстояния

144

по красному смещению надо сфотографировать спектры нескольких галактик далекого скопления, а это требует многих часов фотографирования спектра. Определение расстояния по видимой звездной величине галактики требует правильного измерения этой величины и введе­ ния еще некоторых поправок, известных не очень точно. Например, надо учесть, что из-за красного смещения всего спектра далекая галактика кажется краснее, чем она есть на самом деле, а от этого она кажется и слабее, чем есть в действительности. Затем предполагается, что светимость той цли другой галактики в порядке яркости во всех скоплениях одинакова. Справедливость же этого предположения вызывает сомнение.

Уже давно все исследователи пришли к заключению, что большинство галактик находится внутри скоплений и что между ними в общем поле галактик меньше. Это создает неоднородную плотность внутри Метагалактики. Но существуют ли скопления скоплений? Или скопления заполняют видимую нами часть Метагалактики равно­ мерно?

Вокулер привел убедительные доводы в пользу того, что яркие, ближайшие галактики образуют сверхсистему сплющенной формы. В центре ее находится скопление Девы, играющее роль ядра. В нее входят облако Боль­ шой Медведицы и наша Местная система галактик, на­ ходящаяся вблизи плоскости симметрии этой сверхси­ стемы. Поэтому яркие галактики образуют для нас кольцо, подобное Млечному Пути.

Цвикки утверждает, что скопления галактик разбро­ саны в пространстве довольно равномерно и вблизи нас, и где угодно. Он же считает, что в пространстве между галактиками существует много звездных скоплений и от­ дельных звезд, а также облаков космической пыли. По

7

НЕОБЫЧНЫЕ ГАЛАКТИКИ — НОВЫЕ ОТКРЫТИЯ

Взаимодействующие

галактики

Перейдем теперь к кругу явлений, свидетельствующих о новых для нас свойствах галактик. Цвикки в конце 40-х годов обратил внимание на существование светя­ щихся перемычек между членами некоторых двойных га­ лактик. Отдельные случаи такого рода были известны еще В. Гершелю. Цвикки рассматривал эти перемыч­ ки как доказательство существования светящейся косми­ ческой материи в пространстве между галактиками. Он утверждает, что между галактиками в больших скопле­ ниях существует много пыли, так как за ними часто не видно более далеких скоплений, свет которых, по его предположению, поглощается этой пылью.

Автор подробно исследовал фотографии таких объек­ тов и нашел более тысячи систем, которые он назвал «взаимодействующими». «Портреты» 365 из них опубли­ кованы им в «Атласе взаимодействующих галактик».

Взаимодействующими он назвал такие пары или кратные системы галактик, у членов которых наблю­ даются явные искажения формы, перемычки, хвосты или они окутаны общим светлым туманом, состоящим из звезд.

Искажения формы, несомненно, вызваны какими-то неизвестными влияниями. Важнейшими выводами из этого изучения были: установление тождества состава перемычек с составом спиральных ветвей; утверждение, что все эти явления — следствие не приливных сил, а чего-то другого. Установлено также, что взаимодейству­ ющие системы встречаются часто. Они составляют за­ метный процент от общего числа галактик и, следова­ тельно, не могут быть результатом случайного сближе­ ния галактик, как думали раньше.

Оказалось, что довольно часты случаи, когда одна из спиральных ветвей является в то же время перемычкой, соединяющей большую галактику с ее спутником любо­ го типа (см. Приложение, рис. 36). В самостоятельных перемычках, как и в’спиральных ветвях, бывают голу­ бые сгустки. Таким образом, перемычки, а также хвосты, направленные прочь от галактики-соседки, в основном состоят из звезд и лишь иногда содержат светлые газовые туманности. Раньше же предполагали, что эти образо­ вания состоят из газа, так как представлялось непонят­ ным, как могут существовать столь длинные и узкие пе­ ремычки, состоящие из звезд. Газ может удерживаться в виде длинного столба магнитным полем, а звезды должны быстро рассеиваться в пространстве, и притя­ жение их друг к другу в перемычке недостаточно. Однако, как мы видим, длинные звездные перемычки — это факт. Иногда и они, и хвосты по длине превосходят диаметр крупной галактики. Их проекция на небо дости­

143

Приливные силы обусловлены тем, что на стороне, обращенной к притягивающему телу, притяжение силь­ нее, чем на противоположной стороне. Поэтому тело, со­ стоящее из жидкости или из отдельных частиц, растяги­ вается вдоль линии, соединяющей два тела. Прилив на стороне, обращенной к притягивающему телу, должен быть больше, чем на противоположной стороне. Между тем хвосты встречаются чаще, чем перемычки. Тонкость хвостов и перемычек, а также тождество последних в не­ которых случаях со спиральными ветвями не позволяет считать их следствием приливов, которые вызывают два приливных горба и едва ли могут создать длинную тон­ кую струю (см. Приложение, рис. 35).

Особенно важны найденные случаи, когда галактики соединены двумя параллельными тонкими перемычками. Уж они-то никак не могут быть обусловлены приливами. Но приливы — следствие всемирного тяготения. Следова­ тельно, наблюдаемые искажения форм галактик (возник­ новение перемычек и хвостов) вызваны не силой тяготе­ ния, а чем-то иным, хотя тяготение действует на них тоже.

Попытки приписать описанные выше формы магнит­ ным силам несостоятельны, так как магнитное поле на звезды не действует. Масса галактик в общем растет с их светимостью, и их сила тяготения и вызываемые ими приливы также должны расти. Это незаметно. Иногда

Автор нашел целые «гнезда», где несколько галак­ тик находятся в контакте или даже проникают друг в

149