галактика

ГАЛАКТИКА (Млечный Путь, от греч. galaktikos - молочный, млечный) - обширная звёздная система (содержащая ~10¹¹ звёзд), к к-рой принадлежит Солнце и вместе с др. членами Солнечной системы Земля.

Г. включает звёзды разл. типов и межзвёздную среду, в т. ч. магн. поля, частицы высоких энергий (космические лучи). По своей структуре Г. принадлежит к спиральным галактикам. Б. ч. видимых звезд Г. занимает в пространстве объем, имеющий форму диска, а меньшая часть образует гало сферич. формы (рис. 1). В центр. части диска имеется утолщение (балдж). Поперечник диска Г.30 кпк, балджа 8 кпк. Г. имеет плоскость симметрии, к-рую наз. галактич. плоскостью (плоскость диска), иось симметрии (ось вращения Г.). В галактич. плоскости находятся типичные для спиральных галактик крупномасштабные образования - спиральные рукава. В них сосредоточены почти все горячие звёзды высокой светимости и значит. часть газово-пылевой материи. Солнце расположено практически в галактич. плоскости на расстоянии Rс ок. 10 кпк от галактического центра на внутр. краю рукава, носящего назв. рукава Ориона.

Рис. 1. Строение Галактики (сечение Галактики плоскостью, содержащей ось вращения и Солнце, схема).

Рис. 2. Зависимость линейной скорости вращения Галактики от расстояния (R)до галактического центра (по Г. Ругору и Я. Оорту).

Масса Г. (M_Г), оцениваемая по движению звёзд в общем гравитац. поле Г., составляет ~10¹¹ (масса Солнца =1,99*10³³ г). На звёздную составляющую приходится ок. 98% M г, на газ и др. компоненты межзвёздной среды - ок. 2% M_Г. Возможно, Г. обладает значит. скрытой массой, сосредоточенной в галактич. короне и увеличивающей массу Г. в неск. раз.

Данные о строении Г. получены гл. обр. методами оптич. и радиоастрономии. В оптич. диапазоне возможности исследований ограничены межзвездным поглощением света. Пространственная концентрация звёзд уменьшается с удалением от центра Г.: в центре она составляет неск. миллионов звёзд в 1 пк³, на расстоянии R=1 кпк от центра - неск. звёзд в 1 пк³, в галактич. окрестностях Солнца (R10 кпк) - примерно 1 звезда на 8 пк³.

Большинство звёзд Г. входит в состав двойных звёзд, кратных звёздных систем, рассеянных и шаровых звездных скоплений. Рассеянные скопления, содержащие каждое неск. сотен, а иногда тысяч звёзд, довольно равномерно распределены по радиусу галактич. диска, но сильно концентрируются к галактич. плоскости. В отличие от них шаровые звёздные скопления, включающие каждое неск. десятков и даже сотен тысяч звёзд, слабо концентрируются к галактич. плоскости и очень сильно к центру Г. Всего открыто ок. 130 шаровых скоплений (из общего предполагаемого числа 500) и ок. 1000 рассеянных скоплений (всего их может быть 10 000-50 000).

Значит. сплюснутость диска Г. указывает на её быстрое вращение вокруг оси. Вращение диска Г. является дифференциальным (см. рис. 2 и ст. Вращение галактик ).В галактич. окрестности Солнца угл. скорость вращения w зависит от расстояния R от оси вращения Г. как ~1/R, т. е. линейная скоростьпримерно постоянна и составляет 220-250 км/с. (В 1985 Междунар. астрономич. союз рекомендовал принять R_С=8,5 кпк и =220 км/с.) При R>15 кпк линейная скорость вращения либо остаётся постоянной, либо даже слегка возрастает, что обусловлено, вероятно, существованием у Г. массивной короны. Период вращения Г. в окрестности Солнца составляет 240-250 млн. лет, это - т. н. галактический год.

На скорость галактич. вращения каждой звезды накладывается остаточная (пекулярная) скорость, присущая самой звезде (см., напр., Апекс ).Дисперсия остаточных скоростей, так же как и скорость вращения вокруг центра Г., различна у разных типов галактич. объектов. Чем выше дисперсия скоростей и чем ниже круговая скорость, тем по более вытянутым орбитам движутся объекты.

Галактич. объекты различаются по возрастам, хим. составу, пространственным положениям и кинематич. характеристикам. По пространственному положению и различию диаграмм "светимость - показатель цвета" В. Бааде (W. Baade, 1944) разделил объекты на два типа населения: население I (диск) и население II (гало). Это деление получило дальнейшее развитие: Б. В. Кукаркин и П. П. Паренаго в 1942-49 по пространственно-кинематич. характеристикам разл. групп объектов в Г. разделили её на три составляющие (плоскую, промежуточную и сферическую). Иногда выделяют 5 составляющих. Плоская и промежуточные составляющие образуют диск Г. Кроме этого, население Г. делят на подсистемы - группы объектов со сходными физ. характеристиками (подсистемы цефеид, рассеянных скоплений и т. д.). Наблюдаются корреляции между возрастом, составом, пространственными и кинематич. характеристиками объектов, связанные с формированием и эволюцией Г. Сохранение таких корреляций в течение всей эволюции Г., возраст к-рой 10-15 млрд. лет, объясняется тем, что звёзды образуют бесстолкновит. систему с временем релаксации Поэтому каждая группа звёзд сохранила те пространст-венно-кинематич. характеристики, к-рые она приобрела в процессе образования. Совокупность подсистем со сходными пространственно-кинематич. характеристиками относят к одному типу населения (одной и той же составляющей Г.).

Население II - это очень старые объекты, возраст к-рых близок к . Среди них нет звёзд с массами, заметно превосходящими солнечную . Подавляющее большинство звёзд имеет массу не более 0,85 . Для звёзд населения II характерны пониженное по сравнению с Солнцем и др. звёздами населения I содержание металлов, сильная концентрация к центру Г. и отсутствие концентрации к плоскости Г. Все они движутся вокруг центра Г. по очень вытянутым и хаотически ориентированным орбитам с большими эксцентриситетами, движение мало упорядоченное, т. е. велика дисперсия остаточных скоростей (100-150 км/с). Они образуют сферич. составляющую (гало) Г. К населению II относятся подсистемы шаровых скоплений, планетарных туманностей, короткопериодич. цефеид, красных гигантов и др.

Среди населения I (диска) встречаются звёзды всех масс и очень широкого диапазона возрастов - практически от 0 до 10¹⁰ лет.

Самую плоскую подсистему с полутолщиной ок. 100 пк по нормали к плоскости Г. образуют массивные звёзды высокой светимости спектральных классов О и В, межзвёздные газ и пыль, в т. ч. самые многочисленные (неск. тыс.) из массивных (10⁵ ) образований в Г.- гигантские молекулярные облака (ГМО) и диффузные туманности (зоны H II), космич. мазеры, часть рассеянных скоплений. Возраст этих объектов мал по сравнению с и составляет в среднем (кроме, видимо, ГМО) галактич. года. Эти объекты вращаются по почти круговым орбитам вокруг центра Г., дисперсия остаточных скоростей у них мала (5-15 км/с). Все они, кроме, видимо, нек-рой части ГМО, связаны со спиральными ветвями. Только в этой подсистеме имеются очаги звездообразования (последние неск. млрд. лет звездообразование в Г. происходит только в самой плоской подсистеме Г.). В спиральных ветвях замечены признаки градиентов возрастов звёзд поперёк ветвей, указывающие, что звездообразование протекает вблизи внутр. края ветвей, где находятся осн. газопылевые комплексы межзвёздной среды.

Большинство объектов Г. сосредоточено в диске Г. и образует промежуточную составляющую Г. Они обладают умеренной дисперсией остаточных скоростей (35-45 км/с), эксцентриситеты их галактич. орбит не превосходят 0,5, они концентрируются к плоскости Г. и к её центру, содержание элементов в них близко к солнечному. Возраст самых старых звёздных скоплений населения I не превосходит 5-7 млрд. лет. В особую составляющую, видимо, следует выделить балдж Г. Население балджа по многим параметрам близко к промежуточной составляющей Г., но с более высокой дисперсией скоростей. По своим параметрам балдж похож на внутр. части крупных эллиптич. галактик.

Центр. часть Г., не видимая в оптич. диапазоне из-за сильного межзвёздного поглощения, интенсивно изучается методами ИК- и радиоастрономии. В центре Г. находится сильный радиоисточник Стрелец А, поблизости от него - источники ИК-излучения. Сложная картина распределения и движения вещества в центре Г. не находит пока удовлетворит. объяснения. Распространённой является точка зрения, что в центре Г. находится чёрная дыра с массой ~10⁶ (см. Галактический центр).

Исследование спектров звёзд и их светимостей позволило выяснить общую картину эволюции звёзд и эволюции Г. в целом. Г. не является неизменной, в её диске (в самой плоской его составляющей) и сейчас происходит процесс звездообразования. Области наиб. интенсивного звездообразования расположены в кольце между R₁=4 кпк и R₂=8 кпк от центра Г. В этом кольце сосредоточена б. ч. из неск. тысяч ГМО и связанные с ними молодые звёзды. Обнаружены обширные группы молодых объектов с общим движением в пространстве, отражающим, по-видимому, движение того облака диффузной материи, из к-рого они возникли. В Г. найдены градиенты содержания тяжёлых элементов (углерода и последующих элементов в периодич. системе элементов), а также изотопного состава, указывающие, что в последние неск. млрд. лет звездообразование наиб. интенсивно происходило в кольце 4-6 кпк от центра Г., а также в галактич. центре.

Эксцентриситеты галактич. орбит звёзд и скоплений коррелируют с возрастом: у более старых звёзд орбиты сильнее вытянуты, а содержание тяжёлых элементов снижено. Эти зависимости позволяют сделать определ. выводы об эволюции Г. Наиб. старые объекты образовались тогда, когда размеры Г. (точнее протогалактики) были намного больше, чем совр. размеры. Она быстро сжималась к галактич. центру и галактич. плоскости, при этом шло интенсивное образование звёзд, а межзвёздная среда обогащалась тяжёлыми элементами, рождавшимися в недрах звёзд и попадавшими в межзвёздную среду, когда быстро проэволюционировавшие звёзды взрывались как сверхновые звёзды .Особенно интенсивно этот процесс шёл в конце формирования объектов гало, после чего газ в гало был исчерпан и наступил перерыв в звездообразовании длительностью в 5-7 млрд. лет. После перерыва звёзды стали образовываться лишь в диске, где осел весь газ, уже обогащённый тяжёлыми элементами. Это объясняет разделение объектов Г. на населения с разл. физическими характеристиками.

Лит.: Куликовский П. Г., Звездная астрономия, 2 изд., M., 1985; Бок Б., Бок П., Млечный путь, пер. с англ., M., 1978; Марочник Л. С., Сучков А. А., Галактика, M., 1984.

   <<      Предметный указатель      >>