Спиральные галактики и их ветви. Типы галактик

Содержащей множество старых звёзд - так называемое «Население II » - и нередко сверхмассивную чёрную дыру в центре;

Спиральные галактики названы так, потому что имеют внутри диска яркие рукава звёздного происхождения, которые почти логарифмически простираются из балджа. Хотя иногда их нелегко различить (например, во флоккулентных спиралях), эти рукава служат основным признаком, по которому спиральные галактики отличаются от линзообразных галактик , для которых характерно дисковое строение и отсутствие ярко выраженной спирали. Спиральные рукава представляют собой области активного звездообразования и состоят по большей части из молодых горячих звёзд; именно поэтому рукава хорошо выделяются в видимой части спектра. Абсолютное большинство наблюдаемых спиральных галактик вращается в сторону закручивания спиральных ветвей .

Диск спиральной галактики обычно окружён большим сфероидальным гало , состоящим из старых звёзд «Населения II », большинство которых сосредоточено в шаровых скоплениях , вращающихся вокруг галактического центра. Таким образом, спиральная галактика состоит из плоского диска со спиральными рукавами, эллиптического балджа и сферического гало, диаметр которого близок к диаметру диска.

Многие (в среднем две из трёх) спиральные галактики имеют в центре перемычку («бар» ), от концов которой отходят спиральные рукава . В рукавах содержится значительная часть пыли и газа, также множество звёздных скоплений . Вещество в них вращается вокруг центра галактики под действием гравитации.

Масса спиральных галактик достигает 10 12 масс Солнца.

Известен следующий парадокс: время обращения звёзд вокруг ядра галактики составляет порядка 100 миллионов лет; возраст самих галактик в несколько десятков раз больше. Между тем спирали закручены как правило на небольшое число оборотов. Парадокс объясняется тем, что принадлежность звёзд спиралям не постоянна: звёзды входят в область, занимаемую спиральным рукавом, на некоторое время замедляют своё движение в этой области, и покидают спираль. Между тем спираль, как область повышенной плотности вещества в диске спиральной галактики, может существовать неограниченно долго - спирали подобны стоячим волнам.

Спирали галактик могут несильно отличаться по количеству звёзд от окружающего их диска, но могут быть существенно ярче. Газовые облака, пересекая спираль, испытывают сжатие или расширение, порождающие ударные волны в газе. Всё это приводит к нарушению равновесия в облаках и интенсивному звёздообразованию в области спирали. А если учесть, что время жизни ярчайших гигантов и сверхгигантов в тысячи раз меньше, чем возраст Солнца, то получается что большинство ярких голубых звёзд собрано в небольшом объёме спирального рукава: сверхгиганты не успевают покинуть спираль за те несколько миллионов лет, которые существуют до взрыва сверхновой. Как следствие, большое количество голубых сверхгигантов придаёт спиралям галактик яркий голубоватый оттенок.

Расположение Солнца

Солнце интересно тем, что расположено между спиральных рукавов Галактики и делает оборот вокруг центра Галактики в точности за то же время, что и спиральные рукава. Как следствие, Солнце не пересекает области активного звездообразования, в которых часто вспыхивают сверхновые - источники губительного для жизни излучения.

Спиральные галактики

• Млечный Путь (наша Галактика)

См. также

Примечания

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Спиральная галактика" в других словарях:

Галактика, отличающаяся спиральной структурой. Любая галактика со спиральными рукавами. Эдвин Хаббл разделил спиральные галактики на две обширные группы с центральной перемычкой (SB галактики) и без нее (S). Каждая группа далее подразделяется на… … Астрономический словарь

СПИРАЛЬНАЯ ГАЛАКТИКА, тип стандартных ГАЛАКТИК в классификации Эдвина ХАББЛА … Научно-технический энциклопедический словарь

M101 Галактика История иссл … Википедия

В глухих областях космического пространства недавно был обнаружен новый вид галактик, который условно назвали «супер спирали». Они имеют поистине исполинские размеры, по всем параметрам превосходят наш Млечный Путь и могут конкурировать размерами и яркостью с самыми большими галактиками, которые только были обнаружены во Вселенной.

Суперспиральные галактики, как оказалось, долгое время находились на виду у астрономов - они попросту удачно мимикрировали под типичные спиральные галактики. Новое исследование проводилось с использованием архивных данных НАСА и оно показало, что эти, на первый взгляд, близкие к нам галактики на самом деле находятся очень далеко, а кажутся близкими, потому что имеют исполинские размеры. Тут же перед исследователями встал новый вопрос: как вообще возможно существование таких спиральных галактик.

«Мы обнаружили ранее неизвестный класс спиральных галактик, которые такие же огромные и яркие как самые крупные галактики, известные нам. Если говорить понятным языком, то это то же самое, как если бы мы обнаружили на Земле новое неизвестное существо размерами со слона, но до сих пор неизвестное зоологам», - Патрик Огл из Калифорнийского технологического института, ведущий автор статьи, опубликованной в издании The Astrophysical Journal.

Одна из трёх галактик с двумя ядрами, её наименование 2MASX J08542169+0449308. Источник: SDSS

Огл и его коллеги совершенно случайно наткнулись на эти супер спирали, когда занимались поисками чрезвычайно ярких, массивных галактик в недрах архива NED (NASA/IPAC Extragalactic Database). Этот архив представляет собой онлайн-репозиторий, содержащий информацию о более чем ста миллионах галактик. NED объединяет в себе данные из многих разнообразных проектов, включая ультрафиолетовые наблюдения орбитального аппарата GALEX, наземного Слоановского цифрового обзора неба, обзора 2MASS и отдельных аппаратов «Спитцер» и WISE.

«Это удивительное открытие класса гигантских спиральных галактик состоялось только благодаря рутинному анализу базы данных галактик NED. Таким образом, можно сказать, что рутинная, систематическая и последовательная работа с обобщёнными по всем проектам архивами тоже приносит плоды. Мы уверены, что в недрах архива содержится информация о ещё многих таких самородках. Осталось нам лишь научиться задавать правильные вопросы», - Джордж Хелоу, соавтор исследований и руководитель архива.

Первоначально Огл, Хелоу и их коллеги справедливо полагали, что огромные, зрелые галактики, относящиеся к классу эллиптических из-за их необычной формы, будут доминирующими элементами в исследованной архивной информации. Но как оказалось, учёных ожидало огромное удивление. Из общей базы данных было выбрано примерно 800000 галактик, находящиеся от нас на расстоянии не более 3.5 миллиарда световых лет. Удивительным оказалось то, что у 53 из самых ярких галактик была форма спирали, а не эллипса. Исследователи перепроверили расстояния до этих галактик, оказалось, что они расположились ещё на 1.2 миллиарда световых лет дальше, чем первоначально предполагалось. Получив правильную оценку расстояний, и были выявлены ошеломляющие размеры и свойства этого новооткрытого класса спиральных галактик.

Ещё одна галактика, которую можно отнести к суперспиральным. Её имя 2MASX J16014061+2718161, она также имеет два ядра. Источник: SDSS

Как сейчас удалось установить, суперспиральные галактики могут иметь яркость, большую яркости Млечного Пути от 8 до 14 раз, они в десять раз массивнее нашей Галактики. Их яркие диски, заполненные звездами, имеют диаметр в 2–4 раза больше нашего, а самая большая известная спиральная галактика на сегодняшний день имеет 440000 световых лет в диаметре. Суперспиральные галактики испускают сильное ультрафиолетовое и среднее инфракрасное излучения. Это означает, что в их недрах активно протекают процессы образования новых звёзд, темп их рождения примерно в 30 раз выше, опять же по сравнению с нашей Галактикой.

Согласно нынешней астрофизической теории, спиральные галактики не могут никаким образом быть в состоянии достигнуть любой из этих удивительных особенностей, не говоря уже о том, чтобы обладать всеми этими свойствами сразу. Дело в том, что спиральные галактики растут посредством захвата холодного газа из межгалактического вещества. В какой-то момент масса обычной спиральной галактики достигает таких больших значений, вследствие чего захваченный газ начинает передвигаться внутрь неё очень быстро. Из-за этого образуется трение вещества и происходит нагрев, а повышение температуры начинает тормозить последующие процессы рождения новых звёзд. Но, как мы теперь все узнали, оказывается, что спиральные галактики не подчиняются этому закону.

Одна из самых больших суперспиральных галактик SDSS J094700.08+254045.7. Диаметр её диска составляет порядка 320000 световых лет.

Вы всё чаще и чаще будете сталкиваться с разными сокращениями и аббревиатурами, обозначающими типы галактик , пришел к выводу, что необходимо параллельно и независимо написать отдельную статью на эту тему, чтобы при любом возникшем вопросе или непонимании о типах галактик вы просто обращались к этой небольшой статье.

Типов галактик совсем немного. Основных 4, с некоторыми дополнениями 6. Давайте разбираться.

Типы галактик

Смотря на схему выше, пойдем по порядку, разберёмся что означает буква и рядом стоящая цифра (или ещё одна дополнительная буква). Всё станет на свои места.

1. Эллиптические галактики (E)

Галактика типа E (M 49)

Эллиптические галактики имеют форму овала. У них отсутствует центральное яркое ядро.

Цифра, которая добавляется после английской буквы E делит данный тип на 7 подтипов: E0 — E6. (некоторые источники сообщают, что может быть 8 подтипов, некоторые 9, не важно). Она определяется по простой формуле: E = (a — b) / a, где a — большая ось, b — меньшая ось эллипсоида. Таким образом не сложно понять, что E0 — эти идеально круглая, E6 — овальная или сплюснутая.

Эллиптические галактики составляют меньше 15% от общего числа всех галактик. В них отсутствует звёздообразование, состоят преимущественно из , желтых и карликов.

При наблюдении в телескоп большого интереса не представляют, т.к. рассмотреть подробно детали не получится.

2. Спиральные галактики (S)

Галактика типа S (M 33)

Самый популярный вид галактик. Больше половины из всех существующих галактик — спиральные . Наша галактика Млечный Путь также является спиральной.

Из-за своих «ветвей» они являются самыми красивыми и интересными для наблюдения. Большая часть звёзд расположена в непосредственной близости от центра. Дальше, вследствие вращения, звёзды рассеиваются, образуя спиральные ответвления.

Спиральные галактики разделяются на 4 (иногда 5) подтипа (S0, Sa, Sb и Sc). В S0 спиральные ветви вовсе не выражены, имеют светлое ядро. Они очень похоже на эллиптические галактики. Их ещё часто выносят в отдельный тип - линзовидный . Таких галактик не больше 10% от общего числа. Дальше идут Sa (часто просто пишут S), Sb, Sc (иногда ещё добавляют Sd) в зависимости от степени закрученности ветвей. Чем старше дополнительная буква, тем меньше степень закрученности и «ветви» галактики окружают ядро всё реже.

«Ветви» или «рукава» спиральных галактик имеют много молодых . Здесь идут процессы активного звёздообразования.

3. Спиральные галактики с баром (SB)

Галактика типа SBb (M 66)

Спиральные галактики с баром (или ещё называют «с перемычкой») относятся к типу спиральных галактик, но содержат так называемую «перемычку», которая проходит через центр галактики — его ядро. Спиральные ветви (рукава) расходятся от концов этих перемычек. В обычных спиральных галактиках ветки расходятся от самого ядра. В зависимости от степени закрученности ветвей, обозначаются как SBa, SBb, SBc. Чем длиннее рукав, тем старше дополнительная буква.

4. Неправильные галактики (Irr)

Галактика типа Irr (NGC 6822)

Неправильные галактики не обладают какой-то ярко выраженной формой. Имеют «рваную» структуру, ядро не различимо.

Данный тип имеют не больше 5% от общего числа галактик.

Однако, даже неправильные галактики имеют два подтипа: Im и IO (или Irr I, Irr II). Im имеют хоть какой-то намек на структуру, некоторую симметричность или видимые границы. IO полностью хаотичны.

5. Галактики с полярными кольцами

Галактика с полярным кольцом (NGC 660)

Данный вид галактик стоит особняком от других. Их особенностью является то, что имеют два звёздных диска, которые вращаются под разными углами друг относительно друга. Многие считают, что такое возможно из-за слияния двух галактик. Но точного определения того, как образовались такие галактики учёные до сих пор не имеют.

Большинство галактик с полярным кольцом являются линзовидными галактиками или S0. Хоть их и редко можно обнаружить, но зрелище запоминающееся.

6. Пекулярные галактики

Пекулярная галактика «Головастик» (PGC 57129)

Исходя из определения с сайта Википедия:

Пекулярная галактика - это галактика, которую невозможно отнести к определенному классу, поскольку она обладает ярко выраженными индивидуальными особенностями. Для этого термина не существует однозначного определения, отнесение галактик к этому типу может оспариваться.

Они уникальные в своём роде. Найти их на небе очень не просто и требуются профессиональные телескопы, но увиденное выглядит потрясающе.

Вот и всё. Надеюсь ничего сложного. Теперь вы знаете основные типы (классы) галактик . И при знакомстве с астрономией или чтении статей у меня в блоге у вас не будут возникать вопросы с их определением. А если, вдруг, подзабудете — сразу обращайтесь к этой статье.

В 1845 году английским астрономом лордом Россом был обнаружен целый класс туманностей спирального типа. Их природу установили только в начале двадцатого века. Учеными было доказано, что данные туманности являются огромными звездными системами, похожими на нашу Галактику, однако они удалены от нее на многие миллионы световых лет.

Общая информация

Спиральные галактики (фото, приведенные в этой статье, демонстрируют особенности их структуры) своим внешним видом напоминают пару сложенных вместе тарелок или двояковыпуклую линзу. В них можно обнаружить как массивный звездный диск, так и гало. Центральную часть, которая визуально напоминает вздутие, принято называть балджем. А темную полосу (непрозрачную прослойку межзвездной среды), идущую вдоль диска, называют межзвездной пылью.

Спиральные галактики принято обозначать литерой S. Кроме того, их принято делить по степени структуры. Для этого к основному символу добавляют литеры a, b или c. Так, Sa соответствует галактике с малоразвитой спиральной структурой, однако с большим ядром. Третий класс - Sc - относится к противоположным объектам, со слабым ядром и мощными спиральными ветвями. У некоторых звездных систем в центральной части может находиться перемычка, которую принято называть баром. В таком случае к обозначению добавляется символ В. Наша Галактика относится к промежуточному типу, без перемычки.

Каким образом сформировались спиральные дисковые структуры?

Плоские дискообразные формы объясняют вращением звездных скоплений. Существует гипотеза, что в процессе образования галактики препятствует сжатию так называемого протогалактического облака в перпендикулярном направлении к оси вращения. Также следует знать, что характер движения газов и звезд внутри туманностей неодинаков: диффузные скопления вращаются быстрее, чем старые звезды. Например, если характерная скорость вращения газа составляет 150-500 км/с, то звезда гало будет всегда двигаться медленнее. А балджи, состоящие из таких объектов, будут иметь скорость в три раза ниже, чем диски.

Звездный газ

Сильно сжатые системы

Если описанный выше процесс происходит в сильно сжатой звездной системе, то диффузная материя должна осесть на основную плоскость галактики, ведь именно здесь уровень потенциальной энергии является наименьшим. Сюда же и собираются газовые и пылевые частицы. Далее диффузная материя начинает свое движение в основной плоскости звездного скопления. Перемещаются частицы практически параллельно по круговым орбитам. В результате столкновения здесь довольно редки. Если же они и происходят, то энергетические потери при этом незначительны. Из этого следует, что материя далее к центру галактики не перемещается, где потенциальная энергия имеет еще меньший уровень.

Слабо сжатые системы

Теперь рассмотрим, как ведет себя эллипсоидная галактика. Звездная система такого типа отличается совершенно иным развитием данного процесса. Здесь главная плоскость вовсе не является ярко выраженной областью с малым уровнем потенциальной энергии. Сильное снижение этого параметра происходит только в центральном направлении звездного скопления. А это значит, что межзвездные пыль и газ будут притягиваться в центр галактики. Как следствие, плотность диффузной материи здесь будет очень высока, гораздо больше, чем при плоском рассеивании в спиральной системе. Собравшиеся в центре скопления частицы пыли и газа под действием силы притяжения начнут сжиматься, тем самым сформируется малая по размерам зона плотного вещества. Ученые предполагают, что из данной материи в дальнейшем начинают формироваться новые звезды. Важным здесь является иное - малое по своим размерам облако газа и пыли, находящееся в ядре слабо сжатой галактики, не позволяет себя обнаружить в процессе наблюдения.

Промежуточные стадии

Мы рассмотрели два основных типа звездных скоплений - со слабым и с сильным уровнем сжатия. Однако существуют и промежуточные стадии, когда сжатие системы находится между этими параметрами. У таких галактик эта характеристика является недостаточно сильной для того, чтобы диффузная материя собралась вдоль всей основной плоскости скопления. И в то же время она недостаточно слабая и для того, чтобы частицы газа и пыли сконцентрировались в районе ядра. В таких галактиках диффузная материя собирается в небольшую плоскость, которая собирается вокруг ядра звездного скопления.

Галактики с перемычками

Известен еще один подтип спиральных галактик - это звездное скопление с перемычкой. Его особенность состоит в следующем. Если у обычной спиральной системы рукава выходят непосредственно из дискообразного ядра, то у данного типа центр располагается в середине прямой перемычки. А ветви такого скопления начинаются из концов данного отрезка. Еще их принято называть галактиками пересеченных спиралей. Между прочим, физическая природа данной перемычки до сих пор остается неизвестной.

Кроме того, ученым удалось обнаружить еще один вид звездных скоплений. Они характеризуются ядром, как и у спиральных галактик, однако рукавов у них нет. Наличие ядра говорит о сильном сжатии, но все остальные параметры напоминают эллипсоидные системы. Такие скопления получили название чечевицеобразных. Ученые предполагают, что эти туманности образуются в результате потери спиральной галактикой своей диффузной материи.

В больших спиральных галактиках, наподобие той, в которой мы живем, полная масса звезд составляет около 100-200 млрд. масс Солнца. Если разделить это число на вероятный возраст галактик (10-20 млрд. лет), то мы получим среднюю скорость образования звезд из газа за всю историю галактики, которая рав­на 5-20 солнечных масс в год. Однако темп звездо­образования постепенно уменьшается со временем, по­этому сейчас в большинстве случаев он составляет для большинства спиральных галактик 1-5 массы Солнца в год. А несколько молодых звезд в год - это не так уж много.

Молодые звезды образуются неодинаково часто по всей галактике. Темпы звездообразования зависят от расстояния от центра галактики примерно так, как показана на рис. 6. Хотя молодые звезды могут присут­ствовать (в небольшом количестве) вблизи центра га­лактики, подавляющее большинство их связано со спи­ральными ветвями. Образования звезд за пределами оптически наблюдаемых ветвей практически не происходит, несмотря на то что в ряде галактик там найден межзвездный газ.

Темп звездообразования отличается и для различ­ных типов спиральных галактик. В галактиках Sa он, как правило, меньше, чем в галактиках Sc. Обычно в спиральных ветвях Sa-галактик не наблюдается отдель­ных голубых звезд или ярких областей Н II - они там не только реже встречаются, но и слабее по светимости (последнее пока представляет собой загадку).

Чтобы понять, как происходит рождение звезд в га­лактиках, важно выяснить, откуда же появляются спи­ральные ветви и почему звезды возникают преимущест­венно в них?

Если взглянуть на фотографии некоторых спираль­ных галактик, то может показаться, будто вся галакти­ка, кроме небольшой части в центре, состоит из спи­ралей. Но такое впечатление ошибочно. Проведя спе­циальные измерения, можно убедиться, что даже в га­лактиках с хорошо развитой структурой светимость спиральных ветвей (и в особенности масса) составляет небольшую часть от светимости (или массы) всей га­лактики. Выделяются же они на общем звездном фоне потому, что в спиралях собраны самые яркие объекты галактик: горячие звезды с температурой, на по­верхности 20-30 тыс. градусов, скопления молодых звезд, звездные ассоциации и массивные газовые обла­ка, ярко флюоресцирующие под действием ультрафио­летового излучения горячих звезд. Звезды с большой светимостью и высокой температурой живут гораздо меньше, чем «обычные» звезды типа нашего Солнца. Поэтому мы наблюдаем их только недалеко от мест, где они родились. Их концентрация в спиральных вет­вях говорит о том, что ветви в галактиках - это вы­тянувшиеся длинной цепочкой или полосой области, где происходит величественный процесс зарождения звезд. Правда, известны галактики, где мы видим молодые звезды, а спиральных ветвей у них нет. В таких га­лактиках, как правило, много межзвездного газа. По­хоже, что спиральные ветви просто облегчают и уско­ряют образование звезд, делая этот процесс эффектив­ным, даже когда остается мало необходимого для него «сырья» - межзвездного газа.

Спиральная форма ветвей может быть связана с вращением галактик. Это вращение таково, что его угловая скорость уменьшается с расстоянием от цент­ра галактики. Отсюда следует, что отдельные части га­лактики обегают вокруг галактического центра с раз­личными периодами, и если чем-нибудь выделить во вращающемся диске достаточно большую область, то уже меньше чем через один оборот она превратится в сегмент спирали.

Представим теперь себе, что в нескольких областях в плоскости галактики газ уплотнился и возникли оча­ги звездообразования. Тогда дифференциальное враще­ние галактики очень быстро (если можно назвать быст­рым процесс, идущий десятки миллионов лет) «разма­жет» каждую такую область в сегмент - «обрывок» спиральной ветви. И действительно, «обрывки» спи­ральных ветвей в некоторых галактиках наблюдаются. Наверное, они есть в каждой звездной системе, где оча­ги звездообразования могут растягиваться дифферен­циальным вращением. Но это не решение проблемы, по­скольку во многих галактиках спиральные ветви заве­домо не сегменты. Их удается проследить на протяже­нии одного и даже более оборотов вокруг ядра. Толь­ко процесс, охватывающий значительную часть всей галактики, способен привести к образованию спираль­ных ветвей.

Быть может, спиральные ветви - это просто выбро­сы вещества из центра галактики? Но, во-первых, спи­ральные ветви далеко не всегда «дотягиваются» до центра (в галактиках с перемычкой они, например, от­ходят от нее под прямым углом), а, во-вторых, вещест­во спиральных ветвей (звезды, межзвездный газ) вра­щается вокруг центра галактики по орбитам, близким к круговым, а не движется радиально, как можно было бы ожидать в случае выброса. К тому же, выбросы долж­ны происходить часто, чтобы можно было объяснить широкую распространенность спиральных галактик.

В таком случае спиральные ветви, может быть, представляют собой изогнутые трубки сравнительно плотного межзвездного газа, в котором образуются звезды? Наблюдения нейтрального межзвездного водо­рода не противоречат такому предположению, но что может удерживать газ в таких трубках, почему он не разлетится во все стороны? Собственное гравитацион­ное поле газа удержать его не может: действие грави­тации приведет лишь к тому, что газовая трубка ра­зобьется на отдельные конденсации и разрушится. Да и дифференциальное вращение галактики быстро растя­нет трубку, пока она через 1-2 оборота не «закрутит­ся» совсем. Так что таким путем спиральные ветви объяснить не удается.

Тогда, может быть, в состоянии спасти трубку газа от разрушения магнитное поле? Но и на этом пути встречаются большие трудности: чтобы спиральная ветвь-трубка вращалась как целое, необходимо иметь магнитное поле с плотностью энергии, в несколько сот раз большей соответствующей величины для поля в межзвездном газе нашей Галактики. Вряд ли это воз­можно: такое поле привело бы к легко обнаруживае­мым эффектам, и его присутствие тем или иным путем выдало бы себя.

Решение (единственное ли?) проблемы существова­ния спиральных ветвей удалось найти на ином пути, рас­сматривая их не как сплошные трубки, а как области, где особенно близко друг к другу располагаются орбиты звезд, вращающихся вокруг центра галактики (на­пример, так, как показано на рис. 7). Спиральные вет­ви с этой точки зрения являются лишь уплотнениями в звездном диске, которые не включают в себя все время одни и те же объекты, а перемещаются по диску га­лактики, не перенося с собой вещества, как не перено­сят его волны, распространяющиеся по поверхности воды.

Первым, кто начал разрабатывать подобный подход к объяснению природы спиральных ветвей, был швед­ский математик Б. Линблад. Начиная с 1960-х годов, теория спиральных ветвей как волн плотности стала быстро развиваться благодаря новому гидродинамиче­скому подходу к вопросу распространения волн плотно­сти, заимствованному из плазменной физики. Этот под­ход был применен к изучению волн сжатия со спираль­ным фронтом, распространяющихся в газо-звездном диске галактики. Согласно волновой теории образова­ния спиральных ветвей дифференциальное вращение галактики не должно разрушать спиральную структу­ру, так как в отличие от звездного диска спиральный узор вращается с постоянным периодом, подобно рисунку на твердой поверхности волчка. При этом и звез­ды, и газ движутся относительно спиральных ветвей, периодически проходя через фронт волны. На движе­ние звезд такое прохождение сказывается мало: их плотность в спиральной ветви становится лишь чуть-чуть (на несколько процентов) выше. Иное дело - меж­звездный газ. Его можно рассматривать как сплошную, легко сжимающуюся среду, плотность которой при про­хождении через «гребень» волны должна резко возра­стать. Здесь и кроется ответ на вопрос о том, почему спиральные ветви - место рождения звезд. Ведь сжа­тие межзвездного газа способствует его быстрой кон­денсации в облака, а затем и в звезды.

Процесс прохождения газа через спиральную ветвь неоднократно рассматривался теоретически. Результаты расчетов показывают, что, когда газ «входит» в спи­ральную ветвь, его плотность и давление резко возра­стают (в некоторых случаях возникает ударная волна), и происходит быстрое разбиение газа на две фазы: плотную, но холодную (облака) и разреженную, но с температурой 7-9 тыс. градусов (межоблачная среда). Если масса облаков велика - несколько сотен масс Солнца, то внешнее давление горячей среды может сжать их настолько, что облака станут гравитационно неустойчивыми и смогут сжиматься (до образования звезд). Одновременно и независимо действует и другой механизм увеличения плотности газа. Он связан с тем, что межзвездный газ в магнитном поле галактики об­разует неустойчивую систему. Газовые облака как бы «соскальзывают» по силовым линиям магнитного поля, опускаясь к самой плоскости звездного диска - в так называемые «потенциальные ямы». Там они скаплива­ются и сливаются в большие газовые комплексы, где и происходит образование звезд. Эти комплексы газа, нагретые звездами, и создают клочковатый вид спира­лей в галактиках, богатых межзвездным газом.

Появившиеся в результате этих процессов звезды продолжают свое движение по галактике с теми ско­ростями, которыми обладал породивший их газ, и по­степенно - за десятки миллионов лет - выходят из спиральной ветви. Но за это время самые яркие звез­ды уже успевают постареть и перестают излучать мно­го энергии («погаснут» и газовые облака, светившиеся благодаря этим звездам). Поэтому мы почти всегда наблюдаем яркие звезды и горячий межзвездный газ именно в спиральных ветвях, а не по всей галактике. Более того, эти объекты (а также темные «прожилки» пыли, появление которых, по-видимому, связано со сжа­тием газа) концентрируются не просто к спиральным ветвям, а к их внутренней стороне - как раз там, где, согласно волновой теории, ожидается «вхождение» газа в волну уплотнения и его сжатие.

После прохождения спиральной ветви межзвездный газ вновь становится разреженным - один атом на не­сколько кубических сантиметров пространства. Через фронт волны проходят новые массы газа, возникают новые очаги звездообразования.

Вывод о том, что спиральные ветви галактик мо­гут быть образованы волнами плотности, находит свое подтверждение и в расчетах (с помощью быстродейст­вующих ЭВМ) движения большого количества матери­альных точек, имитирующих звезды и газ галактиче­ского диска. Эти расчеты показали, что газ в своем движении действительно может образовывать ярко выраженную спиральную структуру.

При объяснении природы спиральных ветвей волно­вая теория встретилась с серьезной проблемой: волны плотности оказались не «вечными». Они должны мед­ленно затухать и исчезли бы, просуществовав не бо­лее 1 млрд. лет, если не возбуждались бы вновь или не поддерживались бы каким-либо источником энергии. Поэтому перед учеными встала еще одна задача: вы­яснить, каков источник или, лучше сказать, механизм возбуждения волн плотности?

Таких механизмов было предложено несколько, од­нако, какой из них играет основную роль в галактиках, пока неясно. Возбудить волны может и взаимодейст­вие двух звездных подсистем галактик, если одна вра­щается быстро, а другая - медленно (звездный диск и сфероидальная составляющая галактики), и гравитаци­онная неустойчивость межзвездной среды на периферии галактик, и неосесимметричное распределение масс, часто наблюдаемое вблизи центра галактик, а также, возможно, выбросы из ее центрального ядра.

Вообще говоря, как волны на воде или звуковые волны в воздухе можно возбуждать большим количе­ством способов, так и волны плотности в галактиках могут возбуждаться самыми различными путями - ре­зультат будет один: спиральная структура.

Окончательная проверка правильности волновой тео­рии происхождения спиральных ветвей галактик, види­мо, является делом недалекого будущего. Но пока еще наши знания о природе спиральных ветвей далеко не полны и все предположения и расчеты еще нуждаются в подтверждении. Да и форма спиральных ветвей ча­сто слишком сложна, чтобы считать их математически правильной спиралью. Ветви могут быть и широкими и узкими, отклоняться от формы спирали, сливаться, разветвляться, соединяться перемычками, образовывать несколько независимых «ярусов» и т. д. (Б. А. Ворон­цов-Вельяминов среди тысяч спиральных галактик об­наружил и ряд таких, две ветви которых словно бы закручиваются в разные стороны!). Объяснить это мно­гообразие форм пока не удается. Наконец, в некоторых звездных системах спиральные ветви имеют явно не­волновую природу, хотя их форма, видимо, все же связана с вращением галактики. Это относится не толь­ко к спиральным «обрывкам» внутри галактик. Извест­но немало случаев, когда спиральные ветви… выходят за пределы самих галактик! Широкие и неяркие, они тянутся неровной полосой, подчас на многие десятки тысяч световых лет через периферийные области звезд­ных систем, уходя в межгалактическое пространство. Наблюдаются они почти исключительно там, где есть две или несколько так называемых взаимодействующих галактик. Один из пионеров изучения взаимодейству­ющих галактик - Б. А. Воронцов-Вельяминов обнару­жил большое количество близких друг к другу галак­тик, одна или две из которых обладают странными меж­галактическими ветвями, не всегда спиральными по своему виду (рис 8). Подобные ветви в некоторых случаях могут появиться при действии на звезд­ную систему гравитационного поля соседней галактики. Внешнее гравитационное поле может изменить внут­реннюю структуру галактики (ведь все ее вещество движется под влиянием сил гравитации). Когда к га­лактике подходит другая массивная звездная система, возникают силы, стремящиеся разрушить галактику. Но чаще всего до полного разрушения дело не доходит. Часть звезд отрывается от основного тела галактики и при определенных условиях может образовать одну или две «струи», искривляющиеся из-за того, что звез­ды до этого вращались вокруг центра галактики. Получаются спирали из оторванных от галактики звезд. Если звездная система не окружена достаточно плот­ной газовой средой или не имеет размер, много боль­ший, чем предполагают сейчас, то судьба таких спира­лей проста - пройдут сотни миллионов лет и спирали исчезнут: входящие в них звезды «упадут» назад или навсегда покинут галактику. Правильность подобных представлений подтверждается расчетами взаимодейст­вия звездных систем, проводившимися на ЭВМ.

Но вот что удивительно: можно найти такие галак­тики, у которых внешние ветви «стыкуются» с обычны­ми спиральными ветвями. Значит, возбуждение волн плотности может быть связанным с внешним воздейст­вием. Получается, что одна галактика может на рас­стоянии влиять на образование звезд (а значит, и пла­нет) в другой, соседней галактике (Есть основания полагать, что наша Галактика также несет следы взаимодействия с соседними системами - БМО и ММО. Австралийские радиоастрономы обнаружили длинный и узкий, пе­ресекающий более чем полнеба «рукав» разреженного холодного нейтрального водорода, связанный с этими двумя соседними галак­тиками. Звезд в газовом рукаве пока не обнаружено, но они могут быть и слишком слабыми, чтобы их там можно было различить как отдельные точки.).