Рукава спиральных галактик

Наблюдателю-обывателю часто кажется, будто все звезды в спиральных галактиках собраны в самой сердцевине галактики и вдоль ее спиральных рукавов. Однако более пристальный взгляд обнаруживает, что внешние границы спиральной галактики представляют собой сплющенный диск, богатый газом, пылью и звездами.

СВЕРКАЮЩИЕ ЗВЕЗДЫ

Чтобы казаться такими яркими даже на расстоянии, звезды, доминирующие в рукавах, должны сверкать в тысячи раз мощнее, чем Солнце. Следовательно, эти звезды – гиганты с очень большой массой, существующие всего пару миллионов лет. Типичное рассеянное скопление распадается примерно за тот же промежуток времени, поскольку более долгоживущие и более ограниченные звезды уходят в собственное «плавание» в космосе. Бело-голубые гиганты в спиральных рукавах не живут настолько долго, чтобы впоследствии рассеиваться по галактике.

Спиральные рукава галактик непрерывно обновляются новыми звездами. Ярчайшие звезды сияют всего пару миллионов лет, несмотря на то что долгоживущие звезды с меньшей массой могут покидать эти области и снова проходить через них или окружающий диск. Процесс рождения звезд происходит в темных облаках газа и пыли, которые нагромождаются во время вхождения в зоны сжатия. По мере того как из этих облаков появляются новые звезды, они формируют розовую эмиссионную туманность.

Наличие скоплений ярких звезд и плотных эмиссионных туманностей вдоль спиральных рукавов показывает, что именно в этих областях происходит образование звезд, но как именно они формируются? Рукава не могут быть реальными физическими структурами, поскольку, будь они цепочками рождающихся звезд, которые тянулись из центра галактики, они бы очень скоро «скрутились», обмотавшись вокруг сердцевины галактики, всего за несколько витков. Но даже еще раньше их бы раскромсало до неузнаваемости, поскольку зоны, расположенные ближе к центру, вращаются быстрее, чем дальние.

Значительное меньшинство спиральных галактик демонстрирует слабо выраженные рукава, вместо них ярчайшие области в галактиках формируют комковатые структуры. Такие галактики, называемые флокуллентными, вероятно, образуются тогда, когда начинают ослабевать и погибают волны сжатия спиральной галактики. В этой ситуации на первый план выходят другие силы, запускающие процесс рождения звезд. Например, мощная вспышка сверхновой может дать толчок к развитию новых рассеянных скоплений.

КОСМИЧЕСКИЙ ЗАТОР

Если это так, значит, спиральные рукава должны непрерывно регенерироваться. Считают, что рукава представляют собой волны сжатия, т. е. своеобразные космические дорожные пробки. И совсем как затор, спиральная волна, похоже, двигается очень медленно, а отдельные звезды входят в нее сзади, проходят через нее и ускользают в поисках своих орбит. Когда в зону сжатия попадают объекты, они замедляются и придавливаются вплотную друг к другу. Сжатые газовые облака дают толчок к появлению новых волн формирования звезд.

Такие спиральные рукава являются результатом образования бесчисленного количества орбит звезд и газовых облаков галактики. Ближе к внешнему краю своих орбит все эти объекты двигаются медленнее, чем когда оказываются ближе к центру галактики. Когда орбиты стягиваются в характерный рисунок, медленные участки орбит самостоятельно выстраиваются в определенном порядке, образуя спираль.

Это может объяснить, почему мощнейшие спиральные галактики обнаруживаются в галактиках, которые подвержены близким схождениям, а более слабые, флокуллентные, обычно стоят отдельно.