Структуры галактик и их преобразования
147
Shapley) и основанный на подсчете шаровых скоплений, дал совсем другую картину — плоский диск диаметром около 70 килопарсек с Солнцем, находящимся далеко от центра. Оба исследования не были точны из-за того, что не учитывали поглощение света межзвёздным газом в плоскости галактики. Современная картина нашей Галактики появилась в 1930 году, когда Роберт Джулиус Трумплер (Robert Julius Trumpler) измерил этот эффект, изучая распределение рассеянных звёздных скоплений, концентрирующихся в плоскости Галактики.
В 1944 году Хендрик Ван де Хулст (Hendrik van de Hulst) предсказал существование радиоизлучения с длиной волны в 21 см, излучаемого межзвёздным атомарным водородом, которое было обнаружено в 1951 году. Это излучение, не поглощаемое пылью, позволило дополнительно изучить Галактику благодаря доплеровскому смещению. Эти наблюдения привели к созданию модели с перемычкой в центре Галактики. Впоследствии прогресс радиотелескопов позволил отслеживать водород и в других галактиках. В 1970-х годах стало понятно, что общая видимая масса галактик (состоящая из массы звёзд и межзвёздного газа), не объясняет скорости вращения газа. Это привело к выводу о существовании тёмной материи.
Новые наблюдения, произведённые в начале 1990-х годов на Космическом телескопе имени Хаббла, показали, что тёмная материя в нашей Галактике не может состоять только из очень слабых и малых звёзд. На нём также были получены изображения далёкого космоса, получившие названия Hubble Deep Field и Hubble Ultra Deep Field, показавшие очевидность того, что в нашей Вселенной существуют сотни миллиардов галактик.
Данные многолетних наблюдений и их статистической обработки позволили уяснить формальную структуру нашей Галактики (Млечного пути) [3]. В настоящее время основные сведения о ней сводятся к следующему.
Все компоненты Галактики связаны в единую динамическую систему, вращающуюся, как считают астрономы, вокруг малой оси симметрии. Земному наблюдателю она представляется в виде
148
Глава 4.
Млечного пути и всего множества отдельных звезд, видимых на небе. Галактика состоит из множества звезд различных типов, а также звездных скоплений и ассоциаций, газовых и пылевых туманностей и отдельных атомов и частиц, рассеянных в межзвездном пространстве.
В составе Галактики имеется порядка 1011 звезд, большая часть их занимает объем линзообразной формы с поперечником
около 100 тысяч и толщиной около 12 тысяч световых лет (1 све-
12 21 20 товой год = 9,463-10 км), т.е.10 м и 10 м соответственно.
Меньшая часть заполняет почти сферический объем радиусом около 50 световых лет (5 • 1020 м). Поверхность шарового скопления - это старые желтые звезды.
Значительная часть молодых звезд сконцентрирована вокруг небольшой центральной области, названной ядром Галактики, плотность звезд здесь наивысшая по сравнению с другими областями Галактики.
Из ядра испускается протонно-водородный газ, масса которого составляет примерно 1-1,5 массы Солнца в год, т.е. (2- 3)^ 1030 кг. Скорость испускаемого ядром нашей Галактики газа в радиальном направлении примерно, 50 км/с, эта скорость падает в окрестностях Солнца до 7 км/с [4]. Из ядра выходят две спирали, в которых звезды расположены как в стенках труб; дальше от ядра находится больше старых звезд, ближе к ядру - больше молодых, однако в спиралях есть вкрапления, в которых также имеются небольшие скопления молодых звезд.
В спиралях имеется слабое магнитное поле, которое начинается от ядра и оканчивается на периферии Галактики, не замыкаясь. Это магнитное поле было обнаружено в 1949 г. Холлом и Хилтнером на основе наблюдений поляризации света [5]. Напряженность магнитного поля спиральных рукавов Галактики составляет 10-25 мкГс [6-17]. В работе [7] указывается на связь звездообразования с магнитным полем Галактики. Имеются различные гипотезы о происхождении магнитного поля спиральных рукавов, в частности, высказываются предположения о том, что
