Спиральные рукава

Нам не дано увидеть Млечный Путь со стороны – он просто слишком необъятен, чтобы его можно было покинуть. Если перемещаться со скоростью космической станции «Вояджер», потребовалось бы 5 миллионов лет, чтобы выйти за пределы нашей Галактики по самому короткому пути. Но на тот случай, если бы это стало возможным, у нашей Галактики имеются самые поразительные ее части – спиральные рукава.

Четыре огромные цепочки из звезд и газа, похоже, выходят спиралью из центральной перемычки, находящейся в галактическом балдже. К ним присоединяются по меньше мере два рукава меньших размеров. Один из них служит домом для Солнца. У нас есть возможность составить картину их взаиморасположения, наблюдая за тем, как движутся звезды нашей Галактики, а также наблюдая за другими спиральными галактиками, расположенными в других частях Вселенной.

Многие годы спиральные рукава представляли собой настоящую головоломку. На первый взгляд каждый рукав выглядит как отдельная группа звезд, двигающихся вместе вокруг центра. Но такого не может быть. Спиральные галактики вращаются достаточно быстро, так что со временем рукава просто перестали бы существовать. Представим галактику в виде беговой дорожки с несколькими полосами. Точно так же, как бегуны, занимающие внутреннюю дорожку, звезды, находящиеся ближе к середине, будут опережать тех, которые находятся дальше от центра. Потребовалось бы всего несколько кругов, чтобы рукава исчезли.

В 1960-х годах китайские астрономы С. С. Лин и Фрэнк Шу поняли, что спиральные рукава больше похожи на дорожную пробку. Когда кто-то, кто едет впереди, нажимает на тормоз, все, кто едет сзади, также останавливаются. По мере того как затормозивший автомобиль ускоряет свое движение, пробка, как волна, перемещается в заднем направлении.

Когда вы сталкиваетесь с такой чрезмерно запруженной автомобилями частью дороги, вы замедляете свой ход. То же самое происходит со звездами. Когда молекулярные облака спрессовываются, их настигает коллапс, в результате которого они превращаются в новые звезды. Именно поэтому мы наблюдаем такое множество процессов образования звезд в спиральных рукавах.

Такие дорожные пробки, получившие название волн плотности, обладают одним свойством, которое вы не увидите ни на одной трассе. По мере приближения звезды к запруженному плотному региону, она затягивается в него все быстрее под воздействием коллективной гравитации звезд, уже находящихся внутри пробки. Когда звезда, наконец, выбирается из нее, она делает это очень медленно, так как гравитация остающихся в ней звезд, удерживая, тянет ее назад. По этой причине звезды проводят много времени, будучи частью волны плотности, а спиральные рукава продолжают существовать.