сейчас.
ПОДСИСТЕМЫ ГАЛАКТИКИ
Рассмотренная выше структура Галактики наводит на мысль о том, что Галактика как система состоит из подсистем. Одну из подсистем — плоскую образуют рассеянные скопления звезд. Шаровые скопления образуют сферическую подсистему.
По расположению звезд в Галактике все типы звезд и все другие объекты можно разделить на три группы. Объекты первой группы сосредоточены главным образом у галактической плоскости. Они образуют плоские подсистемы. К этим объектам относятся горячие сверхгиганты и гиганты, долгопериодические цефеиды, пылевая материя, газовые облака, а также рассеянные звездные скопления. Надо помнить, что в состав рассеянных скоплений звезд в основном входят те объекты, которые сами по себе тоже образуют плоские подсистемы.
Рис. 14. Области, занимаемые плоскими, промежуточными и сферическими подсистемами при наблюдении Галактики с ребра
Вторую группу образуют сферические подсистемы
Промежуточные стемы: это объекты, располагающиеся одинаково часто как у плоскости Галактики, так и на значительном расстоянии от нее. Такими объектами являются желтые и красные субкарлики, желтые и красные гиганты, ко-роткопериодические цефеиды, а также шаровые скопления.
Есть и промежуточные подсистемы. В них объекты сосредоточены в плоскости Галактики, но не так плотно, как в плоских подсистемах. Промежуточные подсистемы составляют красные и желтые звезды- карлики, желтые и красные звезды-гиганты, а также особые переменные звезды, называемые звездами типа Миры Кита. Эти звезды очень значительно изменяют свой блеск. Схема расположения объектов различных подсистем показана на рисунке 14.
Любопытно, что объекты различных подсистем не только по-разному распределены в Галактике, но и имеют разные скорости. Объекты сферических подсистем имеют наибольшую скорость движения в направлении, перпендикулярном плоскости Галактики. У объектов плоских подсистем скорости указанного направления самые маленькие. Это логично, поскольку большая перпендикулярная скорость позволяет объекту отходить на большие расстояния от плоскости Галактики. Поэтому эти объекты заполняют сферический объем. Те звезды, у которых перпендикулярная скорость мала, не могут удалиться на большое расстояние от плоскости Галактики. Притяжение Галактики их возвращает обратно. Они далеко не уходят, а только совершают небольшие колебания около плоскости симметрии Галактики. Поэтому они и заполняют очень плоский объем.
Химический состав объектов различных подсистем также различный. Установлено, что звезды плоских подсистем богаче металлами, чем звезды сферических подсистем. Все это говорит о том, что звезды разных типов формировались в разных местах Галактики и при различных условиях.
СПИРАЛЬНЫЕ РУКАВА ГАЛАКТИКИ
Рис. 15. Галактика NGC 6814, сходная с нашей Галактикой, наблюдаемая в плане Галактики, подобные нашей, при наблюдении в плане выглядят как галактика NGC 6814, показанная на рисунке 15.
Из ядра галактики выходят спиральные ветви, рукава. Они огибают ядро и, постепенно расширяясь и разветвляясь, теряют яркость. На определенном расстоянии их след и вовсе пропадает.
Исследования показали, что спиральные ветви других галактик состоят из звезд — горячих гигантов и сверхгигантов, а также из пыли и газа (водорода). Если перечисленные объекты убрать из спиральных галактик, то их ветви-рукава исчезнут. Исчезнет их спиральная структура. Дело в том, что красные и желтые звезды, как карлики, так и гиганты, одинаково равномерно заполняют как области в спиральных ветвях, так и области между спиральными ветвями.
Если мы хотим изучить спиральную структуру нашей Галактики, мы должны проследить расположение в ней звезд — горячих гигантов, а также пыли и газа. Но сделать это непросто, поскольку мы вынуждены наблюдать спиральную структуру Галактики изнутри. При этом различные части спиральных ветвей проектируются друг на друга. Наша задача усложняется и тем, что мы не умеем точно определять расстояние до далеких звезд — горячих гигантов. Можно сказать, что измерять большие расстояния в Галактике вообще нельзя — прежде всего из-за пылевого вещества, которое поглощает свет звезд. Спиральные рукава располагаются в плоскости Галактики. Именно там больше всего пыли. Но пылевое вещество не только поглощает свет и затрудняет измерения расстояний. Оно делает практически невидимыми очень далекие звезды — горячие гиганты. Именно за ними мы должны следить, если хотим узнать расположение спиральных рукавов. Таким образом, методом наблюдения распределения в пространстве звезд — горячих гигантов или звездных ассоциаций изучить спиральные ветви нашей Галактики не удается.
Получить определенную информацию о спиральных рукавах можно с помощью использования излучения нейтрального водорода на длине волны 21 сантиметр. Мы уже говорили, что таким образом можно вывести закон вращения Галактики. Была измерена плотность нейтрального водорода в различных местах Галактики. Результаты этих измерений показаны на рисунке 16. Видно, что в двух небольших секторах наблюдения отсутствовали. Тем не менее просматривается расположение спиральных ветвей. Дело в том, что водород обычно соседствует со звездами — горячими гигантами. Именно они определяют форму спиральных рукавов. Поэтому места уплотнения водорода должны повторять рисунок спиральной структуры Галактики.
Как уже говорилось, излучение нейтрального водорода с длиной волны 21 сантиметр находится в радиодиапазоне. Пыль не оказывает на него никакого влияния. Поэтому оно доходит до нас от самых далеких областей Галактики.
ФОРМИРОВАНИЕ ЗВЕЗД ИЗ ГАЗА
Одна из гипотез предполагает, что звезды образуются из газового вещества, того газового вещества, которое и сейчас наблюдается в Галактике. Начиная с момента, когда масса и плотность газового вещества достигают определенного, критического значения, газовое вещество под действием своего собственного притяжения начинает сжиматься и уплотняться. При этом вначале образуется холодный газовый шар. Но сжатие продолжается, и температура газового шара растет. Потенциальная энергия частиц в поле притяжения газового шара при приближении к центру становится меньше. Часть потенциальной энергии переходит в тепловую энергию.
Когда же газовый шар нагреется, он станет отдавать тепловую энергию через излучение с поверхностных слоев. Поэтому он будет охлаждаться вначале в поверхностном слое, а затем и в более глубоких слоях. Если бы в этом газовом шаре (звезде) не появились новые источники энергии, то процесс сжатия довольно быстро привел бы к исчезновению энергии и угасанию звезды. Всю
Рис. 16. Контуры спиральной структуры Галактики, определенные по расположению нейтрального водорода
