Сонмы галактик

Диковинные особенности строения отдельных звезд, их рождение и эволюция, вспышки новых и сверхновых – все эти волнующие проблемы современной звездной астрономии отступают перед захватывающей воображение картиной бескрайнего пространства Вселенной, заполненного несметными множествами галактик, каждая из которых, подобно нашей Галактике, насчитывает в своем составе многие десятки и сотни миллиардов звезд.

Начало переписи иных галактик, сам того не подозревая, положил, как мы уже говорили, астроном Шарль Мессье-наблюдатель комет, поместивший в конце XVIII в. во французском астрономическом ежегоднике первый список небесных «туманных пятен». Заметных туманностей он обнаружил на первых порах чуть более сотни. До сих пор в научной литературе эти объекты чаще всего обозначают буквой М и номером, который они имели в списке Мессье.

Очень скоро Вильям Гершель, энергичный исследователь строения нашей Галактики, расширил список Мессье и довел перечень туманностей и звездных скоплений до двух с половиной тысяч.

Гершель оказался интуитивно прав, разделяя точку зрения некоторых своих предшественников, что по крайней мере часть из небесных «туманных пятен» является «островными вселенными» – самостоятельными звездными системами, подобными системе Млечного Пути. Однако доказать эту концепцию во времена Гершеля было еще невозможно, и спор о местонахождении небесных туманностей растянулся более чем на столетие.

В конце XIX в. был составлен «Новый Генеральный каталог туманностей и звездных скоплений», или сокращенно NGC. Он насчитывал уже 7840 объектов, которые получили обозначение, состоящее из индекса NGC и номера внутри этого каталога. Содержание NGC давало обильный материал для статистического анализа, причем в то время как все поиски туманностей вблизи самого Млечного Пути оказались полностью безрезультатными – там ни разу не было обнаружено ни одной туманности с приближением к полюсам Галактики количество открытых туманностей систематически увеличивалось. Это обстоятельство казалось решающим доводом в пользу вывода, что туманности принадлежат нашей Галактике, и все вещество Вселенной сосредоточено лишь в пределах звездной системы Млечного Пути.

Галактика NGC 891 в созвездии Андромеды. Хорошо различим слой поглощающей свет темной пылевой материи

«Вопрос о том, являются ли туманности другими галактиками, едва ли больше нуждается в обсуждении», – читаем мы в одной из книг по истории астрономии, вышедшей в 1905 г. – «На него ответил сам ход исследований. Можно с уверенностью сказать, что никто из компетентных мыслящих людей, располагая всеми имеющимися аргументами, не может в настоящее время считать любую из отдельных туманностей звездной системой того же ранга, что и Млечный Путь».

В этот период, когда преобладающее большинство исследователей уже сдавало идею «островных вселенных» в архив, только наиболее дальновидные среди астрономов еще продолжали отстаивать возможность того, что отсутствие туманностей вблизи плоскости Млечного Пути может быть всего-навсего следствием какого-либо побочного наблюдательного эффекта, – например, поглощения света удаленных внегалактических объектов слоем газопылевой материи, находящимся в плоскости Млечного Пути. Именно так оно и оказалось.

«Великий спор» между сторонниками и противниками «островных вселенных» был окончательно разрешен в 20-е годы нашего столетия американцем Эдвином Хабблом. Пользуясь фотографиями туманности Андромеды, полученными с помощью крупнейшего телескопа мира, Хабблу удалось измерить характеристики отдельных звезд, и на основе различных предположений дать несколько независимых оценок расстояния до этой туманности и тем самым бесспорно доказать, что она находится далеко за пределами звездной системы Млечного Пути.

Галактика NGC 4594 в созвездии Девы. Она относится к наиболее ярким галактикам неба. Будучи удалена от Земли в десять раз дальше туманности Андромеды эта сверхгигантская галактика типа Sb попадает в число ярчайших благодаря своей чрезвычайно высокой светимости. Обращает на себя внимание примечательная форма этой галактики. Внешний вид небесных объектов очень часто служит астрономам источником вдохновения в поисках их собственных имен, и именно в результате сходства с головным убором латиноамериканцев галактика NGC 4594 получила наименование «Сомбреро».

Используя совокупность своих методов, Хаббл исследовал Вселенную до огромного расстояния в 500 миллионов световых лет. Далеко не все из описанных прежде Мессье, Гершелем и другими астрономами «туманных пятен» оказались чужими галактиками. Часть из них на самом деле были светящимися или освещенными со стороны газовыми туманностями. Но наряду с этим работы Хаббла окончательно доказали существование огромного количества «островных вселенных» – чужих галактик. В исследованной им области радиусом в 500 миллионов световых лет по оценке должно было насчитываться до 100 миллионов других галактик.

Предпринять классификацию галактик на практике оказалось более сложным, нежели систематизировать особенности звезд. Рассказывая о судьбах звезд, мы пользовались примером с деревьями в лесу: прогулка по лесу позволяет в короткий срок, не тратя времени на наблюдения за развитием каждого отдельного дерева, выявить основные характерные черты перехода от молодых деревьев к старым. Применительно к изучению галактик этот простой пример уже не отражает трудности задачи. В этом случае астрономы предпочитают другой пример: пусть воображаемые внеземные исследователи, посетив Землю, попытаются установить характер изменения облика людей в зависимости от их возраста.

Какой из многочисленных бросающихся в глаза внешних признаков человека явится в этой задаче определяющим? Конечно, большое значение может играть и действительно играет рост. Но, вооружившись полноценными статистическими данными по росту людей на земном шаре, наши воображаемые исследователи тотчас попадут в тупик, ибо как нам всем хорошо известно, рост многих людей заметно различается в зависимости от национальных или индивидуальных особенностей. Рост африканских пигмеев и людей-лилипутов окончательно докажет, что этот признак для определения возраста людей является ненужным. Но еще в худшем положении окажутся те, которые попробуют взять за основу классификации цвет кожи. Воображаемые внеземные ученые могут предположить, что с возрастом кожа людей темнеет или, наоборот, светлеет, что на самом деле иногда случается, но пользуясь этим признаком они встанут на совершенно ложный путь. Одним словом, признаки возраста, которые в повседневной жизни легко отмечают для себя даже неискушенные люди, оказываются с точки зрения научного исследования потонувшими среди множества других, легко различимых и кажущихся на первый взгляд гораздо более существенными: рост, вес, цвет кожи, цвет глаз, цвет волос.

Разнообразие форм галактик на небе настолько велико, что выбор внешнего признака для их классификации был также затруднителен, как выбор признака для определения возраста человека. Но Хабблу удалось преодолеть эту трудность. Предложенная им классификация представлена на рисунке. Она включает в себя три основных последовательности галактик. В левой части схемы Хаббла располагаются галактики, которые наблюдаются на небе, как сгустки звезд более или менее правильной эллиптической формы. Обозначаются эти галактики латинской буквой Е с цифровым индексом от 0 до 7 в зависимости от степени эллиптичности. Галактика типа ЕО имеет почти сферическую форму: на фотопластинке ее изображение выглядит почти правильным кружком. Галактика же типа Е7 среди всех эллиптических галактик имеет наиболее уплощенную форму. От галактик типа Е7 расходятся две параллельные последовательности спиральных галактик, которые обозначаются латинской буквой S. Для верхней последовательности так называемых нормальных галактик характерна спиральная структура с ветвями, расходящимися непосредственно от центра. Нормальные галактики с туго закрученными спиралями обозначаются как Sa, если спирали закручены менее туго, то галактику следует отнести к типу Sb, и, наконец, галактики со слабо закрученными спиралями относят к типу Sc. Нижняя последовательность носит название «пересеченных галактик» и характеризуется тем, что представленные здесь объекты содержат светящиеся перемычки. «Пересеченные галактики» обозначаются как SB с добавлением в зависимости от закрученности спиралей, так же как в предыдущей последовательности, малых букв а, b или с.

Телескопические фотографии галактик различных типов.

Классификация галактик, которую образно называют «камертоном Хаббла».

Описанная классификация, или, как ее называют в шутку «камертон Хаббла», возникла задолго до появления каких бы то ни было гипотез, объясняющих физический смысл эволюции галактик. Но в ней оказалось заложенным рациональное физическое зерно. В последующем классификация Хаббла дополнялась и детализировалась, но тем не менее, как выразился один из астрономов, «она сохранила свое основополагающее значение и не померкла в свете блестящих достижений последующего времени».

Работами Хаббла и его последователей система Млечного Пути была низвергнута с пьедестала особой всеобъемлющей звездной системы. Так же, как раньше наше Солнце оказалось обычной, банальной звездой, так и наш Млечный Путь – галактика, в которую входит Солнце – оказался обычной банальной звездной системой, затерявшейся в просторах Вселенной среди сонма других подобных ей звездных систем, других галактик.