Знание-сила, 2003 № 05 (911)

Уже через 500 — 1000 миллионов лет после Большого Взрыва темные гало и газовые скопления вокруг них стали «инкубаторами» звезд. Здесь возникли небольшие протогалактики. В плотных облаках газа появились первые шаровые скопления, ведь звезды рождались здесь в сотни раз чаше, чем где-либо. Протогалактики сливались друг с другом — так образовались крупные галактики, в том числе наш Млечный Путь. Сегодня он окружен темной материей, древним гало и шаровыми скоплениями звезд, руинами мироздания, чей возраст достигает тринадцати миллиардов дет.

В протогалактиках было много очень массивных звезд. Не прошло и нескольких десятков миллионов лет, как многие из них взорвались. Эти взрывы обогатили облака газа тяжелыми химическими элементами. (Поэтому в галактическом диске будут рождаться не такие звезды, как в гало, они станут содержать в сотни раз больше металлов.)

Кроме того, эти взрывы породили мощные галактические вихри, которые разогревали газ и выметали его за пределы протогалактик. Вокруг них образовались раскаленные пузыри газа. Так произошло разделение газовых масс и темной материи. Это была важнейшая стадия формирования галактик, не учтенная прежде ни в одной модели.

«Если газовые массы покидали темные гало до образования галактики, то они сохраняли свой момент количества движения, тогда как звезды, оставшиеся в гало, теряли его, поэтому сейчас их момент количества движения намного ниже, чем у галактического диска», — поясняет Буркерт.

Шаровые скопления звезд. Насчитывают от 10 тысяч до миллиона звезд, удерживаемых лишь силой гравитации. По оценкам астрономов, насчитывается, очевидно, около трехсот шаровых скоплений, но в каталоги пока внесено лишь 170 скоплений. Они обращаются вокруг галактического центра, причем движутся по самым причудливым траекториям и часто пересекают диск. Гало. Это — эллипсоид диаметром более 600 тысяч световых лет, окружающий галактический диск. Вращается гало очень медленно. Его масса составляет от двух до шести триллионов солнечных масс. Гало состоит из одиночных звезд, их шаровых скоплений и газовых облаков, причем общая масса звезд не превышает миллиарда солнечных масс. Однако в основном гало состоит из темной материи. Снаружи оно окружено «короной» — слоем водородной плазмы, выброшенной при взрывах сверхновых звезд.

Итак, в протогалактиках оставалось все меньше газа. Процесс образования звезд прекратился. Вот почему рядом с Млечным Путем расположен всего десяток карликовых галактик, а не сотня их, как того требует модель SZ.

Тем временем темные гало все чаше сталкивались друг с другом. При этом протогалактики вытягивались или распадались. Об этих катастрофах напоминают цепочки звезд, сохранившиеся в гало Млечного Пути со времен «юности». Изучая их расположение, можно оценить события, протекавшие в ту эпоху. Постепенно из этих звезд образовалась обширная сфера — видимое нами гало.

По мере остывания газовые облака проникали внутрь этого гало. Их момент количества движения сохранялся, поэтому они не сжались в одну-единственную точку, а образовали вращающийся диск. Все это произошло более двенадцати миллиардов лет назад. Теперь газ сжимался так, как было описано в модели ELS.

В это время образуется и «балдж» Млечного Пути — его срединная часть, напоминающая эллипсоид. Балдж состоит из очень старых звезд. Очевидно, он возник при слиянии самых крупных протогалактик, дольше всего удерживавших газовые облака. Посреди него оказались нейтронные звезды и крохотные черные дыры — реликты взорвавшихся сверхновых звезд. Они сливались друг с другом, попутно поглощая потоки газа. Так зародилась огромная черная дыра, пребывающая ныне в центре нашей Галактики.

Сейчас астрономы выделяют в галактическом диске тонкий и толстый диск. Возраст тонкого диска и его спиральных рукавов — девять- десять миллиардов лет. Значит, он формировался два-три миллиарда лет. Все это время сюда проникали протогалактики. Одна за другой они скрывались в недрах диска, деформируя его. Лишь когда все успокоилось, диск принял свои нынешние очертания.

Так, после череды ударов и слияний образовалась наша родная Галактика, внушительная даже по космическим меркам. Ведь она содержит более ста миллиардов звезд, а диаметр ее достигает ста тысяч световых лет. Итак, Млечный Путь — это плод космических катаклизмов, продукт столкновений галактик.

Следы тех давних событий можно обнаружить и сегодня.

* Вокруг Млечного Пути на расстоянии в несколько сотен тысяч световых лет обращаются не менее девяти карликовых галактик. Их орбиты лежат в двух разных плоскостях. Возможно, это остатки двух распавшихся когда-то галактик. Скреплены эти «карлики» плотными гало из темной материи.

* Возраст каждой десятой звезды в галактическом гало — менее десяти миллиардов лет. К тому времени Млечный Путь уже сформировался. Возможно, это остатки «проглоченных» когда-то карликовых галактик. Группа английских ученых из Астрономического института (Кембридж) во главе с Джерардом Гилмором подсчитала, что Млечный Путь, очевидно, поглотил от 40 до 60 карликовых галактик типа Carina или пять карликов типа Fornax.

* Звезды в гало движутся хаотично. Группа нидерландских астрономов, изучая данные, собранные спутником «Гиппарх», отыскала в этом беспорядке одну закономерность: около десяти процентов всех молодых звезд, обнаруженных в гало, двигались с одной и той же скоростью по одной орбите. Она была сильно наклонена к плоскости диска и выглядела очень эксцентричной: расстояние этих звезд до центра Галактики колебалось от 23 до 50 тысяч световых лет. Вероятно, все они когда-то составляли одну и ту же галактику, «проглоченную» Млечным Путем.

* Анна-Катерина Вивас и Роберт Цинн из Йельского университета обнаружили остатки карликовой галактики, поглощенной Млечным Путем около одного-трех миллиардов лет назад. Они занимают участок неба размером 10000 х 100000 световых лет близ созвездий Девы и Весов. Масса здешних звезд примерно в два раза меньше, чем Солнца, зато они поразительно ярко светятся. Их возраст — около десяти миллиардов лет.

* В 1994 году астрономы Джерард Гилмор и Родриго Ибата, работавшие тогда в Канаде, обнаружили в созвездии Стрельца ближайшую к нам карликовую галактику — Sagittarius. Она расположена примерно в 52 тысячах световых лет от центра Галактики. Большая часть ее массы — а она в несколько миллиардов раз превышает массу Солнца — скрыта в гало из темной материи. Если бы не оно, то Sagittarius давно распалась бы. Недавние наблюдения показали, что за этим «карликом» тянется, как борода за Черномором, шлейф из потерянных им звезд. Возможно, этот шлейф уже несколько раз обвил нашу Галактику. Быть может, скопление звезд, открытое Вивас и Цинном, тоже было частью галактики Sagittarius. В ближайшие миллиарды лет она перестанет существовать: постепенно «размажется» по гало, как масло по ломтику хлеба.