Читать книгу "Вселенная на ладони - Колин Стюарт"

Каждый может увидеть М87 и многие другие члены скопления Девы самостоятельно с помощью небольшого телескопа. Это скопление видно на небе на участке шириной в десять градусов между звездами Денебола в созвездии Льва и Виндемиатрикс в созвездии Девы.

На Земле все города располагаются вблизи друг друга и все вместе образуют одну страну. В космосе галактики объединяются в группы, образуя скопления. Страны объединяются в огромные пространства земли, называемые континентами. Галактические скопления объединяются в массивные группы, называемые сверхскоплениями. Точно так же, как весь мир состоит из континентов, доступная для наблюдения Вселенная состоит из сверхскоплений.

Таблица 6

Классификация галактик

Не все галактики имеют спиральную конфигурацию. М87, например, является эллиптической галактикой. У заполненного звездами шара, больше похожего по форме на мяч для игры в регби, нет отчетливых пылевых дорожек или спиральных рукавов. Напротив, чтобы польстить спиральным галактикам, заметим, что эллиптические галактики еще и очень медленно вращаются.

Первоначально галактики классифицировались в соответствии с последовательностью Хаббла, названной так по имени американского астронома Эдвина Хаббла. Его классификационная система включает три категории галактик: эллиптические, спиральные и линзообразные (плоские диски с едва оформленными спиральными рукавами).

Диаграмма Эдвина Хаббла, имеющая форму камертона, показывает разные типы галактик: эллиптические (Е), линзообразные (S0) и спиральные (S)

Хаббл изначально распределил эти галактики в диаграмме, построенной наподобие камертона. Многие люди ошибочно полагали, что эта диаграмма характеризует суть и направление эволюции галактик, которые начались от округлых, эллиптических по форме галактик, вращавшихся все быстрее и быстрее, до тех пор, пока они не уплощились, приобретя линзообразную форму, и пока у них не начали развиваться спиральные рукава. Однако сам Хаббл не предполагал такого хода событий, и на сегодня мы убедились в том, что галактики не развиваются в этом направлении. Тем не менее камертон остается полезным инструментом классификации галактик.

Эллиптические галактики обозначаются буквами Е, за которыми следуют числа от 0 до 7. Чем больше число, тем сильнее вытянута эллиптическая по форме галактика. Обозначение линзообразных галактик соответствует S0. Спиральные галактики без рукава соответствуют одному из обозначений Sa, Sb или Sc, так что по мере продвижения по алфавиту спиральные рукава становятся менее плотно замотанными. Иногда галактика занимает промежуточное положение между двумя группами – например, Sbc. Остановленные спирали – это SBa, SBb и SBc.

КАТАЛОГ МЕССЬЕ

Пройдясь биноклем или телескопом по ночному небу, мы можем увидеть множество неясных облачных пятен. Некоторые из них являются звездными скоплениями или туманностями нашей собственной галактики. Другие представляют собой далекие галактики наподобие Андромеды.

Французский астроном Шарль Мессье составил каталог этих космических объектов еще в восемнадцатом столетии. Будучи охотником за кометами, он намеревался задокументировать все, что по ошибке может быть принято за комету. Все объекты в каталоге обозначались как М1, М2, М3 и т. д.

Многие зрелищные объекты, с которыми мы столкнулись сегодня, находятся в реестре Мессье. Крабовидная туманность – рудимент гостевой звезды из 1054 – является М1. Андромеда и галактики Треугольника – это М31 и М33, а мы только что посетили М87. Галактика Водоворот с ее разрушительным компаньоном – это М51.

Окончательный список космических объектов у Мессье содержит 103 единицы, и последнее место в нем занимает открытое в то время скопление в созвездии Кассиопеи. Современные астрономы регулярно, на протяжении всех лет добавляли в этот список новые названия. Сегодня этот реестр дошел до М110 – карликовой галактики на орбите вокруг Андромеды.

У этой системы есть свои недостатки. Классификация галактики зависит от угла зрения, под которым мы ее наблюдаем. Старую спиральную галактику, утратившую большую часть своих рукавов, можно легко спутать с эллиптической галактикой, если мы смотрим на нее в фас. В 2011 году команда астрономов, проводивших исследования в рамках ATLAS3D, программы изучения галактик, обнаружила, что две трети местных галактик, ранее классифицированных как эллиптические, на самом деле оказались быстро вращающимися дисками.

Активное ядро галактики (АЯГ)

Как мы уже видели ранее, центральная область галактики М87 возбуждена значительно сильнее, чем балдж нашего Млечного Пути. По этой причине астрономы дали М87 название «активной галактики», а ее центральной области – название «Активного ядра галактики» (АЯГ). Млечный Путь не является активной галактикой.

Все это так или иначе сводится к вопросу о том, сколько всего вещества и энергии поглощает сверхмассивная черная дыра в галактике. Если огромное количество вещества засасывается в черную дыру, то она формирует разрастающийся диск – по существу, большую плоскую вращающуюся очередь из вещества и материала, ожидающего того момента, когда будет втянуто внутрь дыры. По мере того как газ и пыль, спирально закручиваясь, все стремительнее втягиваются внутрь дыры, возникшее трение поднимает температуру до невероятных высот и сверхразгоряченная материя начинает светиться высокоэнергетичным ультрафиолетовым светом и рентгеновскими лучами. Центральная часть активной галактики обычно выделяет больше энергии, чем вся остальная часть галактики, вместе взятая. Некоторые из АЯГ настолько мощные, что они способны затмить тысячи галактик, подобных Млечному Пути.

АЯГ способны также вспыхивать, демонстрируя взрывной рост количества выделяемой ими энергии за короткий промежуток времени.

Предполагается, что это происходит потому, что сверхмассивная черная дыра в этот момент пожирает особенно большую порцию вещества. По длительности такой вспышки астрономы могут определить количество поглощаемого вещества. Вспышка, длящаяся неделю, вероятно, вызвана облаком шириной в одну световую неделю (1/52 светового года).

Примерно в одной из десяти активных галактик взаимодействия между разрастающимся диском и магнитным полем черной дыры приводят к формированию из некоторого материала симметричных струй или потоков, извергающихся из диска под прямым углом к нему. Это именно то, что происходит на М87. Однако струи вещества не выходят из недр самой черной дыры – это просто невозможно по определению. Они выплескиваются из областей самого разрастающегося диска, находящихся непосредственно за горизонтом событий черной дыры.

Квазары и блазары

Наиболее мощные АЯГ могут быть видны на огромном расстоянии от них из всех точек Вселенной. На первый взгляд они кажутся звездами, однако измерения показали, что они часто находятся на расстоянии миллиардов световых лет. Ни одна из обычных звезд не может оставаться достаточно яркой, чтобы быть видимой с такого огромного расстояния, поэтому они были определены как «квазизвездные объекты». Это определение позже было сокращено до просто «квазаров».