Лев Кривицкий - Эволюционизм. Том первый: История природы и общая теория эволюции
Гершель же первым сделал попытку определить размеры нашей Галактики. К сожалению, не зная о существовании межзвёздного газа, поглощающего излучение звёзд, он преуменьшил масштабы Галактики почти в 15 раз.
Истинное расположение и пределы Галактики были определены в XX веке, хотя некоторые детали уточняются до сих пор и будут уточняться по мере дальнейшей эволюции науки.
Млечный путь особенно хорошо виден в безоблачную и безлунную ночь. Он тянется от одной стороны горизонта до другой туманной белёсой светящейся полосой, в которой можно выделить различные части. Его форма, наблюдаемая невооружённым глазом, напоминает сплюснутый шар, что и заметили в своё время древние греки, которые считали именно шарообразную форму наиболее совершенной и гармоничной.
Огромность и относительная близость Млечного пути, частью которого является Солнечная система и наша Земля, как бы заслоняет от нас другие галактики, которые из-за колоссальных расстояний, разделяющих нас, кажутся слегка размазанными световыми пятнышками на фотографиях, сделанных даже через мощнейшие телескопы. Однако неутомимая деятельность многих поколений астрономов и астрофизиков, вооружённых самой современной техникой наблюдений и теоретизированными способами восприятия, шаг за шагом раскрывает подлинные масштабны, структуры и особенности движения этих гигантов мироздания. Они познавались и познаются в сравнении с нашей Галактикой и в соответствии с данными, полученными при её изучении.
Простую и наиболее общую классификацию галактик по их видимой форме дал крупнейший астроном XX века Э. Хаббл. На основе изучения более тысячи галактик, он в 1925 г. выделил спиральные, эллиптические, линзообразные и пекулярные (т. е. неправильной формы) галактики. Он же весьма приблизительно определил количественно соотношение частоты возникновения этих типов. Согласно Хабблу, спиральных галактик насчитывается около 50 %, эллиптических – около 25 %, линзообразных – около 20 % и пекулярных – около 5 %. В настоящее время существуют значительные расхождения специалистов в определении этих процентных соотношений. Наряду с этими типами выделяется также тип сферических, шарообразных галактик. Считается, например, что спиральных галактик существует до 80 % от общего числа, эллиптических – около 17 % и «неправильных» – не более 3 %. Последние не имеют чётко выделенного ядра. Наряду с формой и внешним видом галактики различаются размерами, числом звёзд и светимостью, а также рядом других физических характеристик. Они представляют собой колоссальные вращающиеся звёздные системы, содержащие в себе десятки или сотни миллиардов звёзд. Наряду со звёздами, галактики охватывают и межзвёздное вещество – газ, пыль, частицы космических излучений и т. д.
Галактики своим мощным полем тяготения выстраивают огромные массы вещества и определяют порядок движения в охватываемой ими части Метагалактики. Галактики отличаются колоссальным разнообразием форм, размеров, движения. Они так же разнообразны, как «населяющие» их звёзды. Ядра галактик могут рассматриваться как мобилизационные структуры, связывающие периферийную материю и определяющие движение в пределах данной галактики. В галактиках правильной формы мобилизуемая периферия имеет сферическое строение, образующееся либо в виде огромных спиральных ветвей («рукавов»), либо в виде эллиптических дисков. Здесь находятся наиболее яркие и горячие звёзды и массивные газовые облака.
Спиральные галактики, как правило, представляют собой системы, состоящие из двух чётко выраженных подсистем – ядра и спиральных «рукавов». В ядрах наблюдается большое множество звёзд, находящихся в весьма тесном скоплении. Вращение ядра втягивает за собой закручивающиеся вокруг него по спирали ветви. Ядро обладает весьма ярким свечением, поскольку светящаяся материя в нём упакована весьма плотно, тогда как в «рукавах» эта материя хаотически разбросана и оставляет впечатление вихря или смерча, втягиваемого в находящуюся в ядре воронку.
Эллиптические галактики во многом сходны со спиральными, но у них имеются лишь сравнительно очень небольшие «рукава». Это происходит потому, что они не имеют крупных запасов межзвёздного газа, который тянулся бы длинными шлейфами за полем тяготения ядра и из которого могли бы рождаться в большом количестве новые звёзды. Считается, что эллиптические галактики являются самыми старыми, поскольку они утратили, по-видимому, бывшие у них ранее «рукава», и светящаяся материя у них имеет красноватый оттенок, что свидетельствует о значительном выгорании ядерного топлива. О старости и слабости мобилизационных процессов, способных поддерживать надлежащий порядок говорят также сравнительно низкие скорости вращения, составляющие не более 100 км в секунду, что по космическим меркам очень мало. В результате невысоких мобилизационных усилий в таких галактиках происходят хаотические перемещения звёзд по сильно вытянутым эллиптическим орбитам.
Галактики «неправильной» формы ещё более хаотичны, что отражается и в их форме, и в происходящем в них движении. Причиной этого хаоса является отсутствие чётко выраженных ядер. Такие галактики имеют, как правило, сравнительно небольшие размеры, незначительную массу и поле тяготения.
Выделенная Хабблом типология галактик, как и всякая, классификация, не охватывает многих существенных особенностей колоссального разнообразия их структур. Ведь только в доступном наблюдению космосе их количество оценивается в сотни миллиардов. Сколько же их остаётся за горизонтом наблюдения, мы не знаем.
Наряду с организацией движения мобилизационная роль ядер галактик заключается в непрерывном истечении водорода, газа, являющегося одним из важнейших строительных материалов «космической инженерии». Атом водорода, состоящий из одного протона в ядре и одного электронного облачка на орбите, может рассматриваться как простейший «кирпичик», из которого выстраиваются более сложные атомы в ядерных реакциях, протекающих в плазменных горнилах звёзд.
Ядра галактик активны по отношению к периферии. Эта активность может выражаться в непрерывном истечении потоков различных веществ, в выбросах колоссальных облаков газа, которые по своей массе превосходят миллионы солнечных масс, в выстреливании газовых сгустков, в нетепловых излучениях из околоядерных пространств. Приблизительно 1 % от общего числа ядер галактик составляют так называемые активные галактические ядра, которые отличаются не просто активностью, а сверхактивностью и представляют собой самые мощные энергетические источники в Метагалактике на данном этапе её эволюции. Они отличаются особо крупными выбросами гигантских газовых облаков и горячей плазмы. Их светимость может в десятки тысяч миллиардов раз превосходить светимость обычных ядер галактик, в том числе и нашей. Они излучают чрезвычайно мощные потоки электромагнитных волн в самом широком диапазоне, включая радиоизлучения, гамма-частицы, инфракрасные и ультрафиолетовые излучения. Существуют и радиогалактики, излучение которых в радиодиапазоне гораздо мощнее, чем в видимом (например – Лебедь А.)
В 1943 г. американский астроном К. Сейферт обнаружил 12 галактик с особо активными ядрами, получивших название галактик Сейферта. В настоящее время их известно около 100. В 1963 г. советский астроном Б. Маркарян идентифицировал около 600 галактик со сверхактивными ядрами и мощным ультрафиолетовым излучением. Они носят имя своего первооткрывателя – галактики Маркаряна.
Открытие в 1963 г. голландским астрофизиком М. Шмидтом квазаров показало, что в Метагалактике существуют источники излучения, похожие на звёзды, которые по энергетическим выбросам сравнимы с самыми активными ядрами галактик. Их так и назвали квазарами, т. е. квази-звёздными источниками излучения, почти-звёздами. В настоящее время идентифицировано астрономами уже более тысячи квазаров. По современным представлениям, квазары являются сверхактивными ядрами далёких от нас галактик или становятся ими в перспективе. В центре квазаров, как и в центрах ядер многих галактик, могут находиться чрезвычайно массивные чёрные дыры.
Во всех случаях ядра галактик являются главными источниками энергии, обеспечивающей разнообразные эволюционные процессы. Ядра составляют первичные образования, вокруг которых группируется масса галактик. В ядрах сосредоточены самые старые звёзды, периферию же населяют звёзды молодого или среднего возраста. Звёзды и другие вещественно-энергетические образования галактик движутся по достаточно сложным траекториям, обусловленным вращением галактик вокруг осей, образованных тяготением ядер, воздействием полей тяготения других звёзд и других форм вещества, участием всех элементов галактической системы в расширении Метагалактики и т. д. При этом в ядрах галактик сосредоточено всего коло 10 % их массы, а то и меньше. По-видимому, притяжение ядер и целостность галактик обеспечивается за счёт огромной массы скрытой от наблюдения материи.
