Эволюция галактик

фракрасное излучение и того больше. Имеется и разновидность квазаров с низким радиоизлучением; такие обьекты называют квазагами, то есть квазигалактиками.

      Большая часть галактик входит в иные группы или скопления, насчитывающие до тысяч членов. Имеются также скопления галактик относительно правильной сферической или эллипсоидальной формы. Наиболее известным из них является скопление в созвездии Волос Вероники, имеющее радиус около 4 Мпс и содержащее около 10 тысяч галактик, среди которых преобладают эллиптические галактики.

                                    5

      Вращение  галактик. 

      Вращение  – очень распространённое свойство галактик. Фактически все они так  или иначе вращаются. Но эллиптические  галактики вращаются не быстрее, чем сферические подсистемы спиральных галактик. Сколько – нибудь существенное вращение заметно и в неправильных галактиках. Только диски спиральных галактик обладают быстрым, предельно сильным вращением, что и определяет их форму. А неправильные и сферические (эллипсоидальные) галактики характеризуются значительно более медленным вращением. Существует несколько гипотез, обьясняющих природу вращения галактик. Согласно гипотезе К. Вейцзеккера, вращение галактик имеет космологическое происхождение; оно обязано изначальным вращательным, вихревым движениям космической среды, порождённым в том же процессе, в каком родилась сама Вселенная и возникло её общее расширение.

      Ф. Хойл предложил гипотезу приливного происхождения вращения. По его идее, никакого вращения во Вселенной не существовало вплоть до эпохи обсобления протогалактических облаков. И вот тогда приливное гравитационное взаимодействие этих облаков друг с другом и заставило их вращаться.

      А. Чернин предложил новую гипотезу о природе вращения галактик, согласно которой вращение галактик обязано мощным вихревым движениям, возникавшим в разрывных, сверхзвуковых движениях метагалактической среды.

      Д. Джинс предположил, что вращение галактик обязано своим происхождением вращательным, вихревым движениям, существовавшим в той среде, из которой выделялись протогалактические сгущения. Позже эту теорию развил  К. Вейцзеккер. Он привнёс в эту теорию явление гидродинамической турбулентности.

      Турбулентность  возникает когда движения газа или  жидкости испытывают запутанные, хаотические  движения. При всей случайности и видимой хаотичности турбулентность в развитом и устоявшемся состоянии может обладать определёнными чертами закономерности. Их не обнаружить в отдельных вихрях, но они имеют статистический характер и проявляют себя в средних характеристиках вихря. Турбулентность как бы складывается из совокупности вихрей, которые взаимодействуют между собой, обмениваясь энергией. Так, по предположению Вейцзеккера, в протогалактической среде сущевствовала турбулентность, охватывающая массы вещества, сравнимые с массами галактик. Так как галактики постепенно сжимались, то скорость их вращения увеличивалась. Уменьшение размера галактики, например в 10 раз соответствовало увеличению её скорости вращения в том же отношении.

      По  мнению К. Вейцзеккера вихри играют двоякую роль: они обеспечивают вращение протогалактик, а также способствуют выделению

                                    6

этих  фрагментов из непрерывной среды.

      Вихри как бы накладываются на общее  космологическое расширение, так, что  каждый элемент среды учавствует одновременно в 2 движениях – общем расширении и хаотическом вихревом движении со случайной скоростью.

      Если  обе скорости уравновешиваются, то можно представить, что вихревая скорость в некотором обьёме гасит  скорость общего расширения, а в  соседнем обьёме ускоряет взаимное удаление элементов среды. Так появляются сгущения, где скорость расширения полностью или частично подавлена и разрежения, где преобладает скорость расширения.

      Иногда  возможны столкновения между протогалактическими  облаками. При этом возникает ударная  волна, сопровождаемая рождением вихря. Особенно эффективно рождение вихрей при нецентральных, касательных столкновениях газовых масс. При этом материя каждого из облаков не только сминается, но ещё и скользит вдоль поверхности, отделяющей одно облако от другого. Такой разрыв касательной скорости называют тангенциальным разрывом. Скорости исходного скользящего тангенциального движения дают начало вихревым скоростям в слое сжатого газа.

      Тангенциальный  разрыв – это как бы вихрь, сосредоточенный  в плоскости между двумя расходящимися ударными волнами.

      Возникновение и усиление возмущений, обладающих значительной завихрённостью, распад тангенциального разрыва на вихревые ядра – всё это и приводит в  результате к интенсивным внутренним движениям протогалактики. Это позволяет  качественно обьяснить быстрое вращение галактик.

      Можно полагать, что скопление галактик, подобное скоплению в Деве, которому принадлежит и Млечный путь, возникли из турбулентных слоёв. В этих скоплениях подавляющая часть галактик –  спиральные, имеется небольшое число гигантских спиралей. Возможно, что гигантские спирали – это обособившиеся вихревые ядра, тогда как спиральные галактики меньших масс возникли из общих вихрей турбулентного каскада. Скопления этого типа называют неправильными – они клочковаты, не обнаруживают упорядоченного, симметричного общего строения или правильной формы. В этом, скорее всего, проявляется бурный хаотический характер внутренних движений в исходном турбулентном слое.

      В противоположность этому имеются, в меньшем числе, правильные скопления, подобные скоплению Кома, форма которых близка к сферической или эллипсоидной. Внутренние движения в них более спокойные; в них тангенциальных разрывов, способных породить мощную внутреннюю турбулентность.

      Скорость  вращения спирального узора и скорость вращения диска галактики, как было сказано выше, различны.

      Спиральные  рукава заполнены межзвёздным газом, который сгущается

                                    7

и конденсируется в звёзды. Чтобы рукава чётко очерчивались молодыми яркими звёздами, требуется  достаточно высокая скорость превращения газа в звёзды. Спиральные рукава являют собой как бы гребни волны, создающей уплотнение в распределении звёзд. Волна создаёт уплотнение, но не тянет частицы за собой, а переходит от одних частиц к другим, создавая уплотнение в новом месте из новых частиц. Это и создаёт общий эффект вращения спиральных галактик.

      Предполагается, что существует некоторый  «генератор»  спиральной волны, находящийся на периферии  галактического диска и представляющий собой значительное сгущение или, возможно, небольшую галактику – спутник.

      Такой обьект способен создавать своим  полем тяготения определённые возмущения в общем поле тяготения диска  галактики, таким образом способствуя  подавлению спиральной волны. Волна  такого прохождения распространяется до самого центра галактики. Скорость вращения спирального узора при этом определяется скоростью обращения  «генератора»  вокруг центра галактики, а сам этот  «генератор» должен находиться на конце одной из спиральных ветвей.

      Известно  много галактик, действительно имеющих сгущения на концах своих спиральных ветвей. Такова, например, спиральная галактика в созвездии Гончих псов.

      Для нашей галактики такой внешний  «генератор» мог бы находиться на расстоянии 15 Кпс от её центра на самом краю галактического диска и его скорость вращения составляла бы там 160 – 200 км/с. Эта величина определяла бы и угловую скорость вращения всего спирального узора, одинаковую по всему диску.

      Другая  теория предполагает наличие такого  «генератора» не снаружи, а в самой  центральной части галактики. Источником возбуждения спиральных волн в этом случае могла бы служить гидродинамическая неустойчивость, развивающаяся в центральной области галактического диска.

      По  мнению учёных  Л. С. Марочника и  А. А. Сучкова спиральная волна также может возникать вследствие втягивания какого – либо несимметричного образования, вращение которого вызывает возмущение поля тяготения галактического диска. Это может быть перемычка, одна из тех, которые наблюдаются у некоторых галактик. Перемычка в этом случае должна вращаться вокруг своей короткой оси.

      Скорости  вращения центральной области галактики  больше, чем на периферии. Вследствие этого спиральный узор такого происфождения  вращается быстрее, нежели в случае с внешним  «генератором».

      Что касается теории приливных сил, то здесь работал Дж. Пибс, который проанализировал с новых позиций идею, выдаваему ещё в 40 – е годы Ф. Хайлом. Согласно этой идее, вращение галактик могло возникнуть без всяких вихрей, исключительно за счёт гравитационного воздействия

                                    8

протогалактических  облаков между собой. Этот механизм предусматривает несферическую  форму протогалактик и не слишком  большие расстояния между ними. Сила, действующая со стороны одного тела на другое, различна на разных краях  последнего, так как из – за несферичности расстояние до этих краёв от центра первого тела различны. Сила, которая возникает как разность сил тяготения, действующих на протяжённое тело, называют приливной силой. На Земле подобные силы со стороны Луны вызывают океанические приливы.

      Из  – за разности сил возникает вращательный момент, который поворачивает облако, приводит во вращение. Обратное же влияние  первого тела на второе приводит к  тому же эффекту, так, что оба облака получают вращение.

      При этом галактики могут получать как антипараллельное (в разные стороны), так и параллельное (в одну сторону) вращение. Однако камнем преткновения в этой теории является скорость вращения галактик. Так как вращательный момент, приобретаемый галактиками, вследствие приливного взаимодействия, даже при самых благоприятных условиях, раз в 5 – 10 меньше реального вращательного момента галактик. 

      Послесловие. 
 

Галактики стали предметом космологических  исследований с 20 -  х годов прошлого века, когда была надёжно установлена  их действительная природа и оказалось, что это не туманности, то есть не малые облака газа и пыли, находящиеся неподалёку от нас, а огромные звёздные миры, лежащие вне нашей звёздной системы, далеко за пределами Млечного Пути.

      В названиях некоторых из них до сих пор сохранились следы распространённых некогда представлений и взглядов. Так, например, ближайшую к нам гигантскую спиральную галактику называют Туманностью Андромеды.

      Открытия  и исследования, сделанные в последнее  время в области космологии, прояснили  многое из того, что касается предистории галактик и звёзд; физического состояния разрежённого вещества из которого происходило формирование Вселенной в очень далёкие времена.

      Значительно более расширились знания о закономерностях  и процессах во Вселенной благодаря появлению радиоастрономии. Самые разнообразные приёмные устройства значительно расширили кругозор человека, который раньше ограничивался лишь узким  «оптическим» окном.

      Техническая цивилизация позволила увидеть  «невидимую сторону» Вселенной. В радиолучах удалось впервые детально рассмотреть нашу галактику. В радио – и инфракрасном диапазонах удалось увидеть её центр, обычно  «скрытый» завесой пыли от людских глаз.

      С помощью радиоастрономии было открыто реликтовое излучение,

                                    9  

оставшееся  от  «Большого взрыва», открыты квазары.

      Законен вопрос: не иллюзорны ли наши сегодняшние  представления? Не будут ли в будущем  сделаны открытия, которые заставят всё пересмотреть в корне, изменить сам взгляд на природу вещей, как  в те времена, когда Земля, бывшая вначале в центре Мира, совершила несколько переселений и оказалась на периферии Млечного Пути?

      По  – видимому, нет. Эту точку зрения выразил И. С. Шкловский заключением, что вторая великая революция  в астрономии подходит к концу. Уверенность  в адекватном описании современной физикой всех существенных в астрофизике явлений оставляет неясным лишь законность применения современных теорий к активности ядер галактики.

      Однако  неожиданность в разрешении этой проблемы не сможет кардинально изменить ряд добытых на сегодняшний день сведений о нашей Вселенной. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                    10