Чтение онлайн

Кроме спиральных и пересеченных спиральных галактик имеется и третий тип объектов, у которых вообще отсутствуют спиральные рукава. Такие галактики имеют вид эллиптических бесструктурных пятен и называются эллиптическими галактиками. Некоторые из самых ярких галактик неба, например М 87 (рис. 16.3), - это эллиптические галактики.

РИС. 16.3. Гигантская эллиптическая галактика М 87. У многих галактик, как и у этого объекта в созвездии Девы, вообще не наблюдается спиральных рукавов. Такие галактики называют эллиптическими. Эллиптическими являются некоторые из самых ярких галактик неба. (Ликская обсерватория.)

Наконец, те галактики, которые не могут быть причислены ни к одному из трёх предыдущих типов (т. е. к спиральным, пересеченным спиральным или эллиптическим), часто обладают необычной формой. Эти странные по своему виду галактики (например, М 82 на рис. 16.4) называются неправильными галактиками. К числу неправильных галактик относятся и две самые близкие к нашему Млечному Пути - Малое и Большое Магеллановы Облака, которые можно видеть невооруженным глазом в южном полушарии.

РИС. 16.4. Взрывающаяся галактика М 82. Этот объект в созвездии Большой Медведицы является образцом неправильной галактики. Искаженный вид галактики М 82 объясняется тем, что она находится в состоянии взрыва. (Обсерватория им. Хейла.)

РИС. 16.5. Красное смещение в спектрах галактик. Здесь приведены фотографии пяти эллиптических галактик и их спектров. Во всех спектрах заметно красное смещение, прямо пропорциональное расстоянию до галактик. Это показывает, что Вселенная расширяется. (Обсерватория им. Хейла.)

Хаббл не ограничился тем, что создал классификацию галактик по их внешнему виду. Кроме того, он исследовал спектры многих внегалактических объектов. Анализируя спектры далеких галактик, он заметил, что почти во всех этих спектрах наблюдается красное смещение. На рис. 16.5 видно, что спектральные линии сдвинуты к красному концу спектра. К 1929 г. Хаббл пришел к выводу, что существует прямая взаимосвязь между красным смещением в спектрах галактик и расстоянием до них. Самые близкие галактики имеют наименьшее красное смещение, т. е. медленно движутся от нас. Более далекие галактики обладают намного большими значениями красного смещения, а значит, движутся от нас намного быстрее. Эта связь между расстоянием и скоростью разбегания нагляднее всего выражается в форме графика. Он приведен на рис. 16.6 и иллюстрирует закон Хаббла.

РИС. 16.6. Закон Хаббла. Существует прямая пропорциональность между скоростями галактик и расстояниями до них. Галактики, расположенные близко от нас, удаляются очень медленно, а более удалённые галактики разбегаются с гораздо большими скоростями. Такая зависимость показывает, что Вселенная расширяется.

Значение закона Хаббла прежде всего состоит в следующем: так как все галактики становятся всё дальше и дальше друг от друга, то наша Вселенная должна расширяться! К тому же по наклону прямой на рис. 16.6 можно подсчитать, когда именно все галактики должны были находиться в одном и том же месте. Согласно самым последним и самым точным данным (полученным, в частности, в работах Аллана Сэндиджа в обсерватории им. Хейла, США), 18 миллиардов лет назад Вселенная должна была находиться в чрезвычайно сжатом состоянии. Затем по какой-то неизвестной причине произошел колоссальной силы взрыв (его так и называют Большим Взрывом), после чего началось расширение Вселенной. Самым непосредственным выводом из фундаментальной работы Хаббла является заключение, что Вселенная расширяется в результате первичного взрыва, происшедшего примерно 18 миллиардов лет назад. Таковы основные элементы теории, которая называется космологией Большого Взрыва.

В 1960-х годах астрономы приступили к чрезвычайно подробным наблюдениям галактик и, к своему большому удивлению, обнаружили, что в центрах галактик, по-видимому, часто происходят чудовищные катастрофы. Так, например, в неправильной галактике М 82 сейчас наблюдается чудовищный взрыв, буквально разрывающий галактику на части. Струи газа вырываются из этой галактики со скоростями, превышающими 15000 км/с.

Но кроме неправильных галактик, которые исковерканы катастрофическими явлениями, галактики, имеющие обычный вид, часто также оказываются ареной гигантских взрывов. Например, на снимке с короткой выдержкой на рис. 16.7 видна галактика М 87, из ядра которой вырывается огромная струя газа. Физики пока не могут объяснить механизмы высвобождения тех количеств энергии, которые должны иметь место в подобных взрывах.

РИС. 16.7. Струя выброса из галактики М 87. На снимке эллиптической галактики М 87, сделанном с короткой экспозицией (ср. с рис. 16.3), видна гигантская струя газов, извергающаяся из ядра этой галактики. Эта струя является мощным источником радиоизлучения. (Ликская обсерватория.)

Одним из самых впечатляющих примеров взрывающихся галактик является NGC 1275 в созвездии Персея (сокращение NGC означает «Новый Генеральный Каталог», включающий тысячи туманностей). На рис. 16.8 приведена замечательная фотография этого объекта, полученная Р. Линдсом на Национальной обсерватории Китт Пик (США). Галактика NGC 1275 похожа больше на остатки сверхновой (например, на Крабовидную туманность), чем на галактику. К тому же она является мощным источником радиоизлучения и рентгеновских лучей.

РИС. 16.8. Взрывающаяся галактика NGC 1275. На этом уникальном снимке видно, как огромные количества газа выбрасываются из галактики NGC 1275 в созвездии Персея. (С разрешения Р. Линдса, Национальная обсерватория Китт Пик.)

Один из самых мощных радиоисточников южного неба связан с необычной галактикой NGC 5128. Как видно на рис. 16.9, эту галактику также буквально разрывает на части грандиозный взрыв. Процессы, которые приводят к тому, чтобы галактика разрывалась на части, пока совершенно неясны.

РИС. 16.9. Взрывающаяся галактика NGC 5128. При катастрофических процессах, в результате которых эта галактика разрывается на части, также испускается огромное количество радиоволн. Эта видимая в оптическом диапазоне галактика NGC 5128 связана с одним из самых мощных радиоисточников южного неба. (Обсерватория им Хейла.)

Стоящая перед теорией проблема разгадки процессов, приводящих к катастрофическим событиям в ядрах галактик, ещё больше усложнилась с открытием квазаров. Квазары (например, ЗС48, изображенный на рис. 16.10) - это голубые звездоподобные объекты, в спектрах которых наблюдаются огромные красные смещения. Есть даже несколько квазаров, красное смещение которых соответствует убеганию со скоростями, превышающими 90% скорости света! Опираясь на закон Хаббла, астрономы заключили в соответствии со значениями красного смещения, что квазары находятся чрезвычайно далеко от нас. Расстояния до них должны быть настолько большими, что они вообще не должны наблюдаться - так они были бы слабы. Но, как и в случае взрывающихся галактик, квазары, по-видимому, излучают фантастические количества энергии, источники которой пока не поддаются объяснению.

РИС. 16.10. Квазар ЗС 48. Квазары выглядят как голубые звёзды, но обладают огромными значениями красного смещения. Согласно закону Хаббла, это означает, что квазары - самые удалённые объекты, наблюдаемые во Вселенной. Будучи столь далеко от нас, они должны излучать огромные количества энергии, чтобы быть видимыми, - намного больше, чем излучают обычные галактики. (Обсерватория им. Хейла.)

В 1969 г. Д. Линден-Белл в Королевской Гринвичской обсерватории (Англия) занялся исследованием квазаров и взрывающихся галактик. Из весьма общих соображений он показал, что, независимо от механизма гигантского выхода энергии в ядрах галактик и в квазарах, источник этой энергии должен быть компактным и массивным. Как правило, масса объектов, выделяющих такое количество энергии, должна достигать 10 миллионов масс Солнца! А поскольку эти объекты должны иметь малые размеры, логически вытекает, что либо они уже являются чёрными дырами, либо станут чёрными дырами за очень короткий промежуток времени. Поэтому Линден-Белл сделал заключение, что с таинственными явлениями во взрывающихся галактиках и квазарах могут быть связаны массивные чёрные дыры.

Хотя массивные чёрные дыры, возможно, находятся в центрах галактик, трудно представить себе, как именно могут они выделять те огромные количества энергии, которые наблюдаются. В 1971 г. Линден-Белл и М. Дж. Рис из Кембриджского университета (Англия) показали, что массивная чёрная дыра в центре нашей Галактики была бы окружена огромным диском аккреции. В отличие от источника Лебедь Х-1, испускающего рентгеновские лучи, галактический диск аккреции должен был бы испускать огромное количество инфракрасного излучения. Любопытно отметить, что усилиями астрономов, в том числе Фрэнка Лоу из Аризонского университета (США), были действительно открыты мощные источники инфракрасного излучения в центре Галактики.