Знание-сила, 2003 № 05 (911)

Галактический центр. Ядро нашей Галактики расположено в созвездии Стрельца. Там притаилась черная дыра, чья масса в 2,6 миллиона раз превышает массу Солнца. Она окружена плотным слоем газа и пыли, звездными скоплениями, остатками сверхновых звезд и молекулярным облаком, чья масса в 10 тысяч раз больше солнечной массы.

Балдж. Общая масса балджа в 20 миллиардов раз превышает массу Солнца. Здесь преобладают старые звезды, содержащие мало металлов. Впрочем, новые звезды продолжают рождаться там и теперь.

Тонкий диск. Он достигает в поперечнике почти 100 тысяч световых лет, а его толщина колеблется от трехсот до трех тысяч световых лет. На долю тонкого диска приходится всего пять процентов галактической массы, зато он излучает до 90 процентов света, ведь в основном здесь находятся молодые звезды. Здесь также много газопылевых облаков, где еще миллиарды лет будут рождаться новые звезды. Тонкий диск состоит из двух (возможно, четырех) больших и множества маленьких спиральных рукавов. Он слегка выгнут; кривизна его по необъяснимой причине меняется со временем.

Толстый диск. Тонкий диск окружен еще одним диском того же диаметра. Его толщина составляет от 3 до 18 тысяч световых лет.

Итак, долгое время считалось, что Млечный Путь формировался постепенно. В 1962 году Олин Эгген, Дональд Линден-Белл и Аллан Сэндеж предложили гипотезу, которая стала известна как модель ELS (ее назвали по начальным буквам их фамилий). Согласно ей, на месте Млечного Пути когда-то медленно вращалось однородное облако газа. Оно напоминало шар и достигало в поперечнике примерно 300 тысяч световых лет, а состояло в основном из водорода и гелия.

Так наша Галактика выглядит сбоку:

1 - ось вращения; 2 - корана; 3 - галактический центр; 4 - галактический экватор;

5 - Солнце; б - тонкий диск; 7 - толстый диск; 8 - гало; 9 - шаровое скопление; 10 - звезды гало; 11 - балдж

Спиральная структура нашей Галактики (вид сверху):

12 - внешний рукав;

13 - рукав Персея;

14 - рукав Ориона

Под действием гравитации протогалактика сжалась и стала плоской; при этом ее вращение заметно ускорилось.

Почти два десятилетия эта модель устраивала ученых. Однако новые данные наблюдений показали, что Млечный Путь не мог возникнуть так, как ему предписали теоретики.

Согласно этой модели, сперва образуется гало, а потом — галактический диск. Однако в диске тоже встречаются очень древние звезды, например, красный гигант Арктур, чей возраст более десяти миллиардов лет, или многочисленные белые карлики того же возраста.

И в галактическом диске, и в гало обнаружены шаровые скопления, которые моложе, чем допускает модель ELS. Очевидно, они поглощены нашей Галактикой позднее.

Многие звезды в гало вращаются в ином направлении, нежели Млечный Путь. Возможно, они тоже находились когда-то за пределами Галактики, но потом были втянуты в этот «звездный вихрь», словно случайный пловец в водоворот.

* Вероятно, Млечный Путь формировался дольше, чем считали прежде.

* В компьютерных моделях более плотная, центральная часть газового облака сжималась стремительнее, чем его оболочка.

* Позднее Космический телескоп имени Хаббла заглянул в самые отдаленные и древние уголки Вселенной. Наблюдения показали, что протогалактики часто сталкиваются.

* Наконец, модель ELS не учитывала темную материю.

В 1978 году Леонард Сирл и Роберт Цинн предложили свою модель становления Млечного Пути. Ее обозначили как «модель SZ». Теперь история Галактики заметно усложнилась. Еще недавно ее молодость, в представлении астрономов, описывалась столь же просто, как во мнении физиков — прямолинейное поступательное движение. Механика происходящего была отчетливо видна: имелось однородное облако, оно состояло лишь из равномерно разлившегося газа. Ничто своим присутствием не усложняло расчеты теоретиков.

Теперь вместо одного огромного облака в видениях ученых возникли сразу несколько небольших, причудливо разбросанных облаков. Среди них виднелись и звезды; правда, они располагались лишь в гало. Внутри гало все бурлило: облака сталкивались, газовые массы перемешивались и уплотнялись. Через несколько миллиардов лет из этой смеси образовался галактический диск. В нем стали возникать новые звезды. Так, из газового «теста» и «изюминок»-звезд был испечен наш галактический «пудинг».

Однако и это творение космических «кулинаров» раскритиковали.

* Так, невозможно было понять, что связывало гало и галактический диск. Этот сгущавшийся диск и реденькая звездная оболочка вокруг него имели так же мало общего, как пирог и бумага, в которую он был завернут. Уже после того как Сирл и Цинн составили свою модель, выяснилось, что гало вращается слишком медленно, чтобы из него образовался галактический диск. Судя по распределению химических элементов, последний возник из протогалактического газа. Наконец, момент количества движения диска оказался в десять раз выше, чем гало.

* Любая модель тем и хороша, что в отведенных ей пределах предсказывает прошлое и будущее, то есть — прогностична. Модель SZ — нет. Согласно ей, при зарождении крупной галактики возникает несколько сотен карликовых галактик. Однако их наблюдается десяток-другой. Итак, в теории все выглядит стройно: образуются галактические скопления, галактики и их крохотные «кусочки» — карликовые галактики. На самом деле, с последними — явная нехватка.

Весь секрет в том, что обе модели содержат зерно истины. Вся беда в том, что они слишком просты и односторонни. Обе они кажутся теперь фрагментами одного и того же рецепта, по которому был сотворен Млечный Путь. Эгген и его коллеги прочитали несколько одних строк из этого рецепта, Сирл и Цинн — несколько других. Поэтому, пытаясь заново представить историю нашей Галактики, мы то и дело замечаем знакомые, уже читанные однажды строки.

Все началось вскоре после Большого Взрыва. «Сегодня принято полагать, что флуктуации плотности темной материи породили первые структуры, связанные действием гравитации, — так называемые темные гало, — отмечает немецкий астроном Андреас Буркерт, автор новой модели рождения Галактики.

Темные гало стали зародышами — ядрами — будущих галактик. Их масса составляла от ста миллионов до десяти миллиардов солнечных масс, они были размером с карликовую галактику. Вокруг них под действием гравитации скапливался газ. Происходил однородный коллапс, как описывает его модель ELS.