Нормальные галактики должны бы рождаться так…

Нормальные галактики должны бы рождаться так…

40-е годы нашего столетия ознаменовались многими любопытными открытиями в области звездной астрономии, открытиями, которые сыграли решающую роль в космогонии галактик. Несмотря на гибель теории, трещины в фундаменте космогонических воззрений Джинса — Хаббла, основная идея происхождения галактик путем конденсации газового вещества держалась непоколебимо и сомнений не допускала. Споры велись по вопросам частного порядка. И прежде всего о направлении эволюции.

Исследуя звездный состав галактики Андромеды, В. Бааде обнаружил, что светила, свободно располагающиеся в ее спиральных ветвях, существенно отличаются от тесно скученных звезд ядра. Примерно такая же картина наблюдалась и в других звездных системах, включая и нашу собственную. Это позволило В. Бааде разделить звездное «население» нашей Галактики на два типа. К первому типу он отнес звезды из спиральных рукавов. Туда же вошли члены рассеянных скоплений и вообще звезды, тяготеющие к экваториальной плоскости нашей системы. Они получили название звезд плоской составляющей. Ко второму типу отошли звезды ядра, тесных шаровых скоплений, а также некоторые типы звезд, окружающих центр Галактики наподобие ореола. Их назвали звездами сферической составляющей. Ко второму типу населения отнеслись и звезды эллиптических галактик.

Позже работы других специалистов усложнили эту классификацию, разбив население обоих классов еще на подклассы. Но принцип, предложенный В. Бааде, сохранился до наших дней.

Тремя годами позже описанных исследований советские астрономы Б. Кукаркин и П. Паренаго доказали, что звезды сферической составляющей старше звезд плоской составляющей. Теперь, научившись различать звезды по возрасту, можно было попробовать разделить и галактики на молодые и старые образования. Тут-то и начались неожиданности. Получалось, что спиральные галактики населены более молодыми звездами, чем эллиптические. Значит, и сами они должны были быть более юными. А классическое хаббловское направление эволюции утверждало обратное: что именно эллиптические системы, вырождаясь, превращаются в спиральные. Короче говоря, новые открытия требовали немедленного пересмотра старых правил.

Положение усугубилось после выступления известного американского астронома X. Шепли. По его данным, наибольшее количество молодых ярких сверхгигантов обнаруживается вообще в галактиках неправильной формы; в тех самых, которые вообще даже не вошли в классификацию Хаббла. А тут еще подоспела новая работа Б. Кукаркина, обращавшая внимание ученых на скопления галактик, в которые входили звездные системы самых различных форм.

Из всего этого напрашивались новые выводы. Во-первых, что никакого перехода от одного вида галактик к другому не существует и что звездные системы уже образовались такими, какими мы их видим. А во-вторых, что, может быть, и среди галактик уместно предположить механизм коллективного рождения, как это имело место в космогонии звезд.

Новые результаты наблюдений, как полагается, вызвали и новую вспышку интереса и творчества у теоретиков. В главе о планетной космогонии мы уже знакомились с гипотезой К. Вейцзеккера о турбулентном механизме образования солнечной системы. Но гипотеза немецкого специалиста охватывала все разделы космогонии, включая и происхождение галактик. По его мнению, в период, предшествовавший возникновению звезд, мир представлял собой хаос из «диффузной газовой материи, находящейся в сильной турбуленции». Это означало, что повсюду в первозданном тумане бушевали гигантские вихри.

Ну как тут не согласиться с утверждением, что всякое новое — это хорошо забытое старое! Вспомните Р. Декарта. В гипотезе французского философа вселенная тоже была сначала наполнена вихрями. Правда, они не назывались красивым словом «турбуленция», не было и столь убедительной математики. Р. Декарт не знал подробностей описания последующих стадий развития, но идея… Согласитесь — идея была «один к одному».

Так же как некогда у Р. Декарта, во вселенной К. Вейцзеккера под воздействием завихрений появились первые сгущения, первые облака пыли и газа неправильной формы. Облака вращались вокруг своей оси, сплющивались по ходу вращения и превращались в спиральные галактики. Обратите внимание — в спиральные, а не в эллиптические, как полагалось по канонам Джинса — Хаббла. Из центра диффузная материя под действием центробежных сил перемещалась к краям, уплотнялась. В спиральных рукавах возникали неоднородности. Так продолжалось до тех пор, пока в недрах этих неоднородностей не вспыхнули первые звезды. Они нагревали своими лучами окружающий газ, и процесс звездообразования сначала затормозился, а затем прекратился и вовсе. Спиральные галактики стали постепенно терять свои рукава, превращаясь в устойчивые эллиптические системы.

Интересно, что скорость такой эволюции, по мнению К. Вейцзеккера, соответствовала размерам галактик: маленькие проходили свой путь быстрее, большие — медленнее. Этого требовал турбулентный характер развития газовых масс, и с этого-то начинались все несоответствия и противоречия в его гипотезе.

В намеченную схему не укладывались скопления галактик, состоящие из разных по форме и по величине систем. Кроме того, по гипотезе К. Вейцзеккера все звезды в каждой галактике должны были образовываться примерно в одно время. Но тогда было непонятно, почему так много молодых и горячих звезд видят наблюдатели в «старых спиральных галактиках»? Нет, так просто поставить с ног на голову устойчивую схему эволюции Джинса — Хаббла космогонисты позволить не могли…

Следующим важным теоретическим шагом явилась теория, разработанная шведским астрономом Бертилем Линдбладом — председателем Международного астрономического союза 1948–1952 годов. Исследуя звездные системы, имеющие форму эллипсоида вращения, он вывел строгие математические условия, при которых в экваториальных областях эллипсоидов образуются зоны недостаточной механической устойчивости. Звезды, находящиеся в этой зоне, могут срываться со своих круговых орбит и разлетаться, образовывая спиральные ветви. При этом неустойчивость только усугубляется. И со временем большая часть уже не только звезд, но и газовой материи эллипсоида (или, можно считать, ядра галактики) переходит в спиральные рукава.

Прекрасная математическая теория Б. Линдблада во многом обогатила науку. Методы, разработанные шведским астрономом, применяются в динамике звездных систем по сей день. Но согласиться с его эволюцией галактик специалисты тоже не могли.

Прежде всего, если звезды переходят в спиральные рукава из ядра, то, очевидно, они должны быть в спиралях либо такими же по возрасту, как и оставшиеся в ядре либо старше. Однако все наблюдатели в один голос заявляли, что спиральные рукава населены молодыми и горячими сверхгигантами и гигантами, тогда как в ядре преобладают старые звезды второго типа населения, то есть субкарлики, звезды типа RR Лиры и старые светила, объединенные в шаровые скопления.

Затем, по теории Б. Линдблада, спиральные галактики должны вращаться спиралями вперед, то есть раскручиваясь. Однако наблюдения и здесь говорили об обратном. Вообще его выводы, оторванные от практики результатов наблюдений, носили слишком абстрактный характер. Увлечение математической стороной вопроса в ущерб наблюдательным данным — недостаток не одного Б. Линдблада. Словно в противовес словам Ф. Бэкона, которые мы взяли эпиграфом к книге, глава Кембриджской школы космогонистов Ф. Хойл заявил: «Трудность состоит не в том, чтобы выдумать схему процесса, а в том, чтобы выбирать между различными представляющимися возможностями».

Очень интересной была гипотеза, разработанная в начале 50-х годов двумя ленинградскими учеными — А. Лебединским и Л. Гуревичем. Они считали, что образование галактик из разреженного диффузного вещества происходит неодновременно. Некоторые только начинали образовываться, когда другие уже существовали. Причем процесс образования был таким: сначала возникало гигантское сгущение разреженного вещества — протогалактика; затем такая протогалактика начинала сжиматься примерно так, как описал этот процесс еще Дж. Джинс: гигантское вращающееся облако сплющивалось, приобретало энергетически выгодную спиральную структуру; в спиральных ветвях образовывались звезды, после чего галактика снова разбухала в толщину, превращаясь в эллиптическую.

Недостатком приведенной теории являлось прежде всего то, что протогалактик никто не видел. Кроме того, оба автора так и не объяснили процесса возникновения спиральной структуры сжимающегося облака. А это была едва ли не одна из важнейших задач космогонии тех лет.

В 1958 году за решение этой проблемы принялся тоже ленинградец — астроном Т. Агекян. По его данным получалось, что эллиптические галактики могут развиваться от более плоских форм к шарообразным. Опять противоречие Джинсу — Хабблу. При этом эллиптические образования ни в коем случае не переходят в спиральные. Спиральные же галактики со временем сплющиваются, но и они не имеют права превращаться в эллиптические.

Подтверждается вывод, что классы галактик зависят не от стадии эволюции, на которой находятся, а от тех условий, в которых начиналось их образование.

Механизм, предложенный Т. Агекяном, нашел широкое применение для изучения эволюции ядер галактик, а также звездных систем меньшего масштаба.

Американский исследователь Ф. Цвикки предположил, что спиральные галактики все-таки образуются из сгущений других видов. Представим себе, говорил он, сближение двух или нескольких туманностей. Ясно, что в результате гравитационного, а может быть и какого-то иного, взаимодействия у облаков появятся выступы, которые потянутся как в сторону встретившегося сородича, также соответственно и в противоположную. Но встретившиеся туманности скоро разойдутся. А длинные рукава, отставая в своем вращении от ядер, закрутятся в спирали.

Что ж, предложенный механизм правдоподобен. Но вряд ли он выдержит испытание на вероятность. Слишком редкими могут быть встречи в межзвездном пространстве и слишком многочисленны спиральные галактики.

Все перечисленные выше гипотезы, в которых главную роль играют гравитационные силы, создавались и жили в основном до начала 60-х годов. Но постепенно все большее внимание астрофизики уделяли магнитным полям. И в классическом направлении космогонии галактик начинают звучать новые мотивы.