Эволюция галактик и звезд в галактиках

 

Введение

На данный момент удовлетворительной теории возникновения и эволюции галактик не существует. Есть несколько конкурирующих гипотез, объясняющих это явление, но каждая имеет свои серьёзные проблемы. Согласно инфляционной гипотезе, после возникновения первых звёзд во Вселенной начался процесс гравитационного объединения их в скопления и далее в галактики. В последнее время эта теория поставлена под сомнение. Современные телескопы способны «заглянуть» так далеко, что видят объекты, существовавшие приблизительно через 400 тыс. лет после Большого взрыва. Обнаружилось, что и на тот момент уже существовали вполне сформировавшиеся галактики. Предполагается, что между возникновением первых звёзд и вышеуказанным периодом развития Вселенной прошло слишком мало времени, и согласно теории Большого взрыва, галактики сформироваться просто не успели бы.

Другая распространенная гипотеза заключается в том, что в вакууме постоянно происходят квантовые флуктуации. Происходили они и в самом начале существования Вселенной, когда шёл процесс инфляционного расширения Вселенной, расширения со сверхсветовой скоростью. Это значит, что расширялись и сами квантовые флуктуации, причем до размеров, возможно, во много-много раз превышающих свой начальный размер. Те из них, которые существовали в момент прекращения инфляции, остались «раздутыми» и таким образом оказались первыми тяготеющими неоднородностями во Вселенной. Получается, что у материи было порядка 400 тыс. лет на гравитационное сжатие вокруг этих неоднородностей и образование газовых туманностей. А далее начался процесс возникновения звёзд и превращения туманностей в галактики.

Астрономы связывают образование звезд с конденсацией в межзвездной среде диффузной разряженной газово-пылевой среды. В 1939 году было установлено, что источником звездной энергии является происходящий в недрах звезд термоядерный синтез. В их недрах четыре протона соединяются через ряд промежуточных этапов в одну альфачастицу (ядро гелия). Ежегодно в Галактике "умирает" по меньшей мере одна звезда, так как у нее иссякает запас ядерного топлива. Значит, для того, чтобы звездное племя не выродилось, необходимо, чтобы столько же звезд образовывалось в нашей Галактике. Для того, чтобы в течении длительного времени Галактика сохраняла неизменным распределение звезд по классам светимости, температуры, в т.ч. по спектральным классам, необходимо, чтобы в ней автоматически поддерживалось динамическое равновесие межу рождающимися и гибнущими звездами. В Галактике время жизни звезды с массой меньше солнечной больше, чем более крупной звезды, так как термоядерные процессы при большем давлении и более высокой температуре идут быстрее. Чем больше масса звезды, тем меньше она существует как звезда – тем меньше она живет.

Современная астрономия располагает большим количеством аргументов в пользу образования звезд путем конденсации облаков газово-пылевой межзвездной среды. Поэтому количество звезд в рукавах галактик больше, чем в межрукавных пространствах, да и свечение звезд в рукавах более яркое, там нередко происходят вспышки сверхновых звезд. Предполагается, что вспышка сверхновой связана с тем, что на ней начинает "гореть" гелий, в результате термоядерного синтеза из ядер гелия образуются ядра углерода. При гелиевой реакции термоядерной энергии выделяется больше, чем при водородной. Такая звезда буквально взрывается, сбрасывая с себя часть атмосферы, состоящую из водорода.

Чтобы пройти самую раннюю стадию эволюции, протозвездам нужно сравнительно немного времени. Если, например, масса протозвезды больше солнечной, нужно всего лишь несколько миллионов лет, а если меньше, то несколько сотен миллионов лет. Так как время эволюции протозвезд сравнительно невелико, эту самую раннюю фазу развития звезд обнаружить очень трудно. На этой первой стадии эволюции протозвезда собирает газообразный водород и пыль из галактических облаков, отчего масса ее увеличивается, водородная атмосфера становится все более мощной, давление в нижнем слое атмосферы протозвезды растет. Наконец, давление атмосферы и ее температура на протозвезде становятся такими, что начинается термоядерная реакция синтеза гелия из водорода. В этот момент протозвезда превращается в звезду. Она перестает сжиматься, хотя и продолжает захватывать водород из галактических облаков. Ее объем и излучение поддерживается термоядерными реакциями, идущими в нижних областях атмосферы.

Время равновесного свечения звезды определяется ее первоначальной массой и поступлением водорода из окружающего пространства. Если поступление водорода на звезду увеличивается, то она разгорается ярче, если поток водорода снижается, то свечение звезды уменьшается вплоть до полного прекращения, при этом звезда затухает. Но если поступление водорода снова увеличивается, то звезда может вспыхнуть вновь, в ее атмосфере снова идет синтез гелия, который накапливается в нижних слоях атмосферы звезды. Если ядер гелия накопится очень много, то давление и температура в нижнем слое гелиевой атмосферы достигнут такой величины, что начнется синтез ядер углерода из ядер гелия. При этом энергии выделится столько, что произойдет взрыв, переход звезды с водородного топлива на гелиевое вызовет вспышку сверхновой. При этом значительное количество водорода быдет выброшено в окружающее пространство. Вокруг гелиевой звезды образуется сферическое облако – пузырь, в центре которого будет излучать энергию яркая гелиевая звезда.

Выгорание водорода происходит, а приток его ослабляется, так как звезда попадает в межрукавное пространство галактики. Рано или поздно при недостаточном поступлении извне водород на звезде почти весь выгорит, вернее, его останется еще много, но давление и температура в зоне термоядерной реакции снизится, и реакция прекратится. В этом случае звезда попросту потухнет. Остывающая атмосфера при этом начнет сжиматься под действием сил гравитации, не уравновешенных выделением тепловой энергии. При сжатии температура оставшегося водорода и гелия будет повышаться, образуется очень плотная горячая область, состоящая из гелия с небольшой примесью более тяжелых элементов. В этой плотной горячей области ядерные реакции происходить не будут, но они будут довольно интенсивно протекать на периферии ядра звезды – в сравнительно тонком слое. Светимость звезды и ее размеры снова начнут расти. Звезда при этом как бы разбухнет и начнет превращаться в красного гиганта.

После того как температура сжимающегося плотного гелиевого ядра звезды красного гиганта достигнет 100–150 млн. градусов Кельвина, там начнет идти новая ядерная реакция: образование ядра углерода из трех ядер гелия. Как только начнется эта реакция, сжатие атмосферы звезды снова прекратится.

При взрыве звезда сбрасывает значительную часть своей атмосферы; этот процесс называется образованием планетарных туманностей. Когда отделится наружная оболочка звезды, обнажаются ее внутренние, очень горячие слои. При этом сброшенная оболочка будет расширятся, все дальше и дальше улетая от звезды. Такие явления обнаружены в Космосе и запечатлены на фотографиях.

Зарегистрированный взрыв сверхновой и расширение сброшенной при этом внешней оболочки звезды, преврашающейся в планетарную туманность.

Остывающая звезда, на которую прекратился доступ водорода.

Мощное ультрафиолетовое излучение звезды – ядра планетарной туманности будет ионизировать атомы в сброшенной оболочке, возбуждая их свечение. Спектр этого свечения связан с атомарным составом планетарной туманности. Через несколько десятков тысяч лет оболочка вокруг звезды рассеется, и останется только небольшая очень горячая плотная звезда. Постепенно, медленно остывая, она превратится в белого карлика, а тот в конце концов станет чёрным карликом – суперпланетой с очень высокой плотностью. Чёрные карлики – это "мертвые", остывшие тела очень большой плотности, они в миллионы раз плотнее воды. Их размеры могут быть меньше размеров земного шара, хотя массы их сравнимы с солнечной массой. Процесс остывания белых карликов длится многие сотни миллионов лет. Так, по-видимому, умирает большинство звезд.

Таким образом, белые карлики как бы вызревают внутри звезд красных гигантов и появляются на свет после отделения наружных слоев атмосферы гигантских красных звезд. В других случаях сбрасывание наружных слоев может происходить не путем образования планетарных туманностей, а путем постепенного истечения атомов. Так или иначе белые карлики, в которых ядерные реакции синтеза гелия из водорода прекратились, светят за счет реакции синтеза углерода из гелия. Белые карлики постепенно снижают свечение по мере израсходования запасов гелия и переходят в состояние невидимых черных карликов. Дело в том, что в пространстве галактик гелиевые звезды не могут пополнить запас своего ядерного топлива – гелия. Там его просто нет или есть очень и очень мало.

Процесс образования звезд из межзвездной газово-пылевой среды происходил и в нашей Галактике, он происходит непрерывно.

В процессе эволюции звезда возвращает в межзвездное пространство значительную часть своей массы, сначала в виде излучения и звездного ветра из горячей плазмы, а затем в результате образования планетной туманности. Из материи, в том числе из плазмы и газа, выброшенного звездой, в Космосе снова будут образовываться новые молодые звезды, которые в свою очередь будут проходить те же стадии развития и превращаться в черных карликов. Одним словом, через звезды в галактиках осуществляется круговорот материи – вещества и энергии.

К проблеме эволюции галактик ученые начали серьезно подходить в середине 40-х годов ХХ века. Эти годы ознаменовались рядом важных открытий в звездной астрономии. Удалось выяснить, что среди звездных скоплений, рассеянных и шаровых, имеются молодые и старые, и ученые даже смогли оценить их возраст. Нужно было произвести своеобразную перепись населения в галактиках разных типов и сравнить результаты. В каких галактиках (эллиптических или спиральных), в каких классах галактик преобладают более молодые или более старые звезды. Такое исследование дало бы ясное указание на направление эволюции галактик, позволило бы выяснить эволюционный смысл классификации галактик Хаббла.

Вот такие странные объекты иногда попадают в объектив Хаббла. Этот объект даже напоминает искусственную (техническую) конструкцию. На самом же деле это, скорее всего, нечто, образованное чёрной дырой, вокруг которой по одной круговой орбите в виде "хоровода" вращаются яркие звезды – они в своей совокупности образуют огненное кольцо, а две звезды с огромными скоростями вращаются вокруг нее по эллиптическим орбитам большего радиуса. При этом эти две звезды оставляют след из сорвавшегося из их атмосфер горячего газа или плазмы.

Эллиптическая галактика ESO 325-G004 в скоплении галактик Abell_S740.

Скопление галактик. На переднем плане система из трех гравитационно связанных взаиимодействующих (а скорее всего, столкнувшихся) галактик. От этой "трехядерной" галактики отходят два слабо изогнутых рукава. Думаю, что все галактики в этом скоплении гравитационно связаны друг с другом и образуют один из узлов в структуре Метагалактики. Но о строении и жизни Метагалактики на нашем сайте будет специальная глава и страница.

Представить эту галактику как результат столкновения четырех галактик почти невозможно. Но если считать, что видимые галактики – это порождение гравитационно связанных друг с другом чёрных дыр, то можно считать, что такое сложное образование могло возникнуть в результате выбрасывания протозвезд из четырех чёрных дыр, связанных друг с другом в гравитационную систему. Каждая из этих чёрных дыр формирует свой спиральный диск.

Но прежде астрономам надо было выяснить численное соотношение между разными типами галактик. Непосредственное изучение фотографий, полученных в обсерватории Маунт Вилсон, позволило Хабблу получить следующие результаты: эллиптических галактик – 23%, спиральных – 59%, спиральных с перемычкой (баром) – 15%, неправильных – 3%. Однако в 1948 г. астроном Ю.И. Ефремов обработал данные каталога галактик Шепли и Эймса и пришел к следующим выводам: эллиптические галактики в среднем на 4 звездные величины слабее спиральных по абсолютной величине. Среди них много галактик карликов. Если учесть это обстоятельство и сделать пересчет количества галактик в единице объема, то окажется, что эллиптических галактик примерно в 100 раз больше чем спиральных.

Большая часть спиральных галактик – это галактики гиганты, большинство эллиптических галактик – галактики карлики. Конечно, среди тех и других существует некий разброс в размерах, имеются эллиптические галактики гиганты и спиральные карлики, но тех и других очень мало.

В 1947 году Х. Шепли обратил внимание на то, что количество ярких сверхгигантов постепенно убывает по мере перехода от неправильных галактик к спиральным, а затем к эллиптическим. Получалось, что молодыми являлись именно неправильные галактики и галактики с сильно разветвленными ветвями. Шепли тогда же высказал мысль, что переход галактик из одного класса в другой происходит необязательно. Возможно, что галактики образовались все такими, какими мы их наблюдаем, а потом лишь медленно эволюционировали в направлении сглаживания и округления их форм. Однонаправленного изменения галактик, вероятно, не происходит.

Х. Шепли обратил внимание еще на одно важное обстоятельство. Двойные галактики – это не результат столкновения и захвата одной галактики другой. Нередко в таких парах сосуществуют спиральные галактики с эллиптическими. Такие галактические пары, по всей вероятности, вместе и возникли. В этом случае допустить, что они прошли существенно разный путь развития, нельзя.

В 1949 году Б.В. Кукаркин обратил внимание на существования не только парных галактик, но и скоплений галактик. Между тем, возраст скопления галактик, судя по данным небесной механики, не может превышать 10–12 млрд. лет. Таким образом, получалось, что в Метагалактике практически одновременно образовались галактики разных форм. Значит, переход каждой галактики за время ее существования из одного типа в другой совсем необязателен.

Возможные варианты динамики звезд в галактиках. В зависимости от размера протозвезды и плотности окружающего ее газового облака образуются звезды разного типа с разной судьбой. Собрав мощную атмосферу из водорода, звезда может стать гигантской звездой, которая резко переходит от водородного источника термоядерного синтеза к гелиевому, сбрасывая с себя оболочку неиспользованного водорода. Но может прийти к взрыву сверхновой через стадию красного гиганта. Возможен и третий тип динамики, когда водородная небольшая звезда попадает в плотное водородное облако и получает из него водородную подпитку, продляя свою жизнь. Фото с сайта: http://900igr.net

Американский астроном Харлоу Шепли (1885–1972). Фото с сайта: http://slovari.yandex.ru

В.Б. Куракин в 1949 г. обратил внимание на существование во Вселенной скоплений галактик.

Скопления галактик – это гравитационно-связанные системы галактик, одни из самых больших структур во Вселенной. Размеры скоплений галактик могут достигать 10 триллионов световых лет. Скопления условно разделяются на два вида. Регулярные – скопления правильной сферической формы, в которых преобладают эллиптические и линзовидные галактики, с чётко выраженной центральной частью. В центрах таких скоплений расположены гигантские эллиптические галактики. Пример регулярного скопления – скопление за созвездием Волос Вероники. Иррегулярные – скопления без определённой формы, по количеству галактик уступающие регулярным. В скоплениях этого вида преобладают спиральные галактики. Пример – скопление за созвездием Девы. Массы скоплений превышают 10 триллиардов масс Солнца.

Борис Васильевич Кукаркин (1909–1977) – советский астроном. Фото с сайта: http://space-memorial.narod.ru Эллиптическая галактика на фото справа имеет гигантские размеры. Между ней и наблюдателем расположилась сдвоенная небольшая спиральная галактика с двумя хорошо выраженными ядрами. В центре эллиптической галактики имеется обширное ядро. По всей вероятности, там есть и черная дыра, она концентрирует вокруг себя и поглощает газ. Однако этот объект не вращается и потому не имеет форму диска. Яркие и не очень яркие звезды на этом фото расположены в нашей Галактике. Звезды в эллиптической галактике неразличимы, а может, их там и нет вовсе.

Эллиптическая галактика М87 за созвездием Девы. Фото с сайта: http://college.ru

Астроном Юрий Николаевич Ефремов (род. в 1937 г). Фото с сайта: http://www.chronologia.org/

Эллиптическая Галактика Центавр А. Фото с сайта: http://school.uni-altai.ru/

 

Космогонические концепции А.И. Лебединского и Л.Э. Гуревича

Создавая свою гипотезу, А.И. Лебединский исходил из следующих основных предположений: 1 – галактики образовались из разреженного диффузного вещества, заполнявшего (и заполняющего) Метагалактику; 2 – галактики возникали неодновременно, так что некоторые из них образовывались, когда другие уже существовали; 3 – условия в метагалактическом пространстве в период формирования галактик мало отличались от современных. Массу газа, из которой образовалась галактика, А.И. Лебединский назвал протогалактикой. Он полагал, что до начала сжатия состояние протогалактики было квазистатическим, то есть почти неизменным. Потом какие-то постепенные количественные изменения состояния протогалактики (например, увеличение плотности) привели к тому, что она начала сжиматься. Этому могли способствовать и потери энергии молекул газа при соударении с твердыми пылинками.

Дальше сжатие протогалактики происходит почти по Джинсу: первоначально сферическая туманность вращается и сплющивается, а сжимаясь, начинает вращаться все быстрее, что приводит к ее уплощению, притом ничем не ограниченному. Но протогалактика – это вовсе не эллиптическая туманность, так как в ней нет звезд, и мы не можем ее заметить.

Но вот на некоторой стадии сжатия и уплощения в протогалактике возникают сгущения, сначала большие, в тысячи световых лет диаметром, потом все более и более мелкие. Самые большие дадут потом начало звездным облакам, меньшие – звездным скоплениям, еще меньшие – звездам. Образование звезд происходит путем гравитационной конденсации. Звезды появляются в наиболее уплощенных спиральных галактиках. Спиральные ветви возникают потому, что в сильно уплощенных системах это энергетически выгодно. При малом уплощении – таком, как у эллиптических галактик, – формирование спиралей и звезд невозможно.

Астрофизик Александр Игнатьевич Лебединский. Фото с сайта: http://slovari.yandex.ru/   Теорию дальнейшей эволюции молодой спиральной галактики А.И. Лебединский разработал совместно с Л.Э. Гуревич. Они показали, что с образованием звезд в галактике начинается перераспределение момента количества движения, который выносится с небольшими массами наружу. Система разделяется на центральную часть, ядро и периферическую, сильно уплощенную часть. Дальше гравитационные взаимодействия звезд приводят к постепенному росту отклонения их движений от круговых и к раскачке их в направлении, перпендикулярном экватору галактики. Галактика продолжает сжиматься в направлении ее радиусов, но расширяется вдоль оси, отчего сплющенность ее несколько уменьшается. Происходит разбрасывание звезд из центральной части галактики во все стороны. При этом образуется сферическая подсистема. А в плоской подсистеме продолжается образование молодых звезд из диффузной материи. Гравитационные взаимодействия разрушат звездные скопления и ассоциации, потом распадутся звездные облака и спиральные ветви. Спиральная галактика, по Л.Э Гуревичу и А.И. Лебединскому, в конце эволюции должна превратится в эллиптическую. Ввиду исчерпания диффузной материи звездообразование должно прекратится.

Эволюция галактик. Схема с сайта: http://lit.lib.ru/

Эта теория объяснила многие проблемы – такие, как образование межзвездных магнитных полей и магнитных полей около звезд, процессы ускорения заряженных частиц, образование сложных элементов структуры. Космогоническая концепция А.И. Лебединского и Л.Э. Гуревича явилась важным этапом в развитии космогонии галактик, но и в ней есть слабые стороны. Во-первых, в ней постулировалось существование никем не наблюдавшихся (ни раньше, ни потом) протогалактик. Во-вторых, авторы гипотезы не дали объяснения спиральной структуре галактик, ограничившись замечанием об энергетической выгодности этой структуры. Обсуждение этого вопроса А.И. Лебединский обещал провести во второй части своей работы. Увы, ни он, не Л.Э. Гуревич так и не сделали этого, и вторая часть работы не была опубликована.

Работу над этой проблемой продолжил в 1958 году ленинградский теоретик Т.А. Агекян. Изучив эволюцию вращающихся систем взаимно притягивающихся тел, имеющих форму фигур равновесия, Т.А. Агекян учел возможность их диссипации, то есть покидания системы отдельными звездами.

Измеряя скорости удаления соседних звезд друг от друга, астрофизики установили, что звезды, входящие в одну группу, нередко движутся так, словно они были выброшены из одной точки космического пространства. Это вполне согласуется с моей гипотезой образования ядер звезд в результате взрывов в чёрных дырах. Собрав вокруг себя водородные атмосферы, эти фрагментарии вспыхивают новыми звездами. Совсем недавно астрономы Л.Э. Гуревич и А.И. Лебединский создали теорию образования так называемых новых звезд. До этого астрономы считали, что каждая звезда обязательно должны проходить через стадию «новой звезды» – вспыхнуть на короткое время необычайно ярко сверхновой. Согласно теории Л.Э. Гуревича и А.И. Лебединского, не всякая звезда может стать «сверхновой звездой». Для того чтобы звезда могла вспыхнуть, ее недра должны обладать очень большой температурой и давлением. Руководствуясь своей теорией, они предсказали вспышку «сверхновой звезды» в созвездии Северная Корона, и эта вспышка действительно произошла. Рисунок с сайта: http://russkoe-pervenstvo.narod.ru

Лев Эммануилович Гуревич (1904–1990). Диапазон его творчества был очень широк: проблемы физической кинетики, молекулярной физики, физики плазмы. Фото с сайта: http://www.lomonosov-fund.ru/ Татеос Артемьевич Агекян (1913–2006). Советский астроном, заслуженный деятель науки Российской Федерации.

 

Теория (гипотеза) Большого взрыва

Все гипотезы, пытающиеся объяснить происхождение галактик, в качестве аксиомы используют теорию Большого Взрыва, в результате которого образовалась Вселенная. Согласно этой теории, вся Вселенная образовалась в результате взрыва: вначале сформировался горячий "газ" из элементарных частиц, который, охлаждаясь при расширении Вселенной, образовывал структуры: атомные ядра, атомы, молекулы; облака этого газа потом сжимались под действием гравитации в галактики и звезды. На то, что из такой гипотезы Большого Взрыва следуют абсурдные выводы о конечности Вселенной, почему-то не обращают особого внимания. Похоже, что эта гипотеза, которую поспешили назвать теорией, просто ослепила умы большинства астрономов и астрофизиков.

Итак, что говорит гипотеза Большого взрыва. Во время эры излучения (согласно этой гипотезе, вначале был свет!) продолжалось стремительное расширение космической материи, состоящей из фотонов, среди которых встречались свободные протоны и электроны, и крайне редко – альфа частицы. Фотонов было в миллиард раз больше, чем протонов и электронов. В период эры излучения протоны и электроны в основном оставались без изменений, уменьшалась только их скорость. С фотонами дело обстояло намного сложнее. Хотя скорость их осталась прежней, в течении эры излучения гамма-фотоны постепенно превращались в фотоны рентгеновские, ультрафиолетовые и фотоны света. Вещество и фотоны к концу этой эры остыли настолько, что к каждому протону мог присоединится один электрон. При этом происходило излучение одного ультрафиолетового фотона или же нескольких фотонов видимого света. Так образовывался атом водорода и так возникла водородная Вселенная. Это была первая система частиц во Вселенной. С возникновением атомов водорода началась звездная эра – эра протонов и электронов.

Далее Вселенная вступила в звездную эру в форме водородного газа с огромным количеством световых и ультрафиолетовых фотонов. Водородный газ расширялся в различных частях Вселенной с разной скоростью. Неодинаковой была и его плотность. Он образовывал огромные сгустки – во много миллионов световых лет. Масса таких космических водородных сгустков была в сотни тысяч, а то и в миллионы раз больше, чем масса нашей теперешней Галактики. Расширение газа внутри сгустков шло медленнее, чем расширение разреженного водорода между самими сгущениями. Позднее из отдельных участков с помощью собственного притяжения образовались сверхгалактики и скопления галактик. Таким образом, крупнейшие структурные единицы Вселенной – сверхгалактики – являются результатом неравномерного распределения водорода, которое происходило на ранних этапах истории Вселенной.

Колоссальные водородные сгущения – это зародыши скоплений галактик: они, согласно гипотезе, медленно вращались. Внутри них образовывались вихри, похожие на водовороты. Диаметр этих космических вихрей достигал примерно ста тысяч световых лет. Так образовались системы – протогалактики, т.е. зародыши галактик. Несмотря на свои невероятные размеры, вихри протогалактик были всего лишь ничтожной частью сверхгалактик и по размеру не превышали одну тысячную долю сверхгалактики. Сила гравитации образовывала из этих вихрей системы звезд, которые мы и называем галактиками.

Под действием силы тяготения вращающийся вихрь сжимался в шар или (от вращения) в несколько сплюснутый эллипсоид. Размеры такого правильного гигантского водородного облака были от нескольких десятков до нескольких сотен тысяч световых лет. Если энергия сил гравитации, удерживавшей атом в протогалактике, на ее периферии превышала его кинетическую энергию, атом становился составной частью галактики, если нет, то покидал ее. Это условие называется критерием Джинса. С его помощью можно определить, в какой степени масса и величена протогалактики зависит от плотности и температуры водородного газа. Чем холоднее было облако, тем большее количество атомов оставалось в нем.

Протогалактика, которая не вращалась, становилась родоначальницей шаровой галактики. Сплющенные эллиптические галактики рождались из медленно вращающихся протогалактик. Из-за недостаточной центробежной силы в них преобладала сила гравитационная. Протогалактика сжималась, и плотность водорода в ней возрастала. Как только плотность достигала определенного уровня, начинали выделяться и сжиматься сгустки атомов водорода, из которых рождались протозвезды, которые позже эволюционировали в звезды. Рождение всех звезд в шаровой или слегка приплюснутой галактике происходило почти одновременно. Этот процесс продолжается относительно недолго, примерно сто миллионов лет. Это значит, что в эллиптических галактиках все звезды приблизительно одинакового возраста и очень старые. В эллиптических галактиках весь водород был исчерпан сразу же в самом начале звездообразования. На протяжении последующего времени звезды в эллиптических галактиках уже не могли возникать. Таким образом, в эллиптических галактиках количество межзвездного вещества должно быть ничтожно.

Спиральные галактики, согласно гипотезе Большого Взрыва, состоят из старой сферической составляющей (которая похожа на эллиптические галактики) и из более молодой плоской составляющей, в которую входят спиральные рукава. Между этими составляющими существует несколько переходных компонентов разного уровня сплюснутости, разного возраста и скорости вращения. Спиральные галактики вращаются значительно быстрее, чем галактики эллиптические, так как они образовались из быстро вращающихся вихрей в ранней Вселенной. Поэтому в создании спиральных галактик участвовали и гравитационная, и центробежная силы.

На каждый атом межзвездного газа действовали две силы – гравитация, притягивающая его к центру галактики, и центробежная сила, выталкивающая его по направлению от оси вращения. В конечном итоге газ сжимался по направлению к галактической плоскости. В настоящее время межзвездный газ сконцентрирован в галактической плоскости в весьма тонкий слой. Он сосредоточен прежде всего в спиральных рукавах и представляет собой плоскую, или промежуточную составляющую, названную "звездным населением второго типа". На каждом этапе сплющивания межзвездного газа во все более утончающемся диске рождались звезды.

Эта теория-гипотеза, на первый взгляд, выглядит весьма убедительно, особенно когда подкреплена изрядным колическтвом математических формул. Но дьявол, как водится, скрывается не в формулах, а в исходных допущениях, принимаемых в качестве аксиом. А одна из аксиом заключается в бездоказательном признании за факт предположения о том, что газовое облако начнет вращаться само по себе, и при этом еще сжиматься по направлению к центру. Гравитационное взаимодействие атомов водорода между собой так ничтожно, что они могут "слипнуться" в комок только при абсолютном нуле градусов Кельвина – т.е. при полном прекращении теплового движения. Для того, чтобы газ водород начал сжиматься, нужен мощный источник гравитации.

 

Гипотеза секулярной эволюции галактик

Необходимо пояснить значение термина «секуляризация». В первом приближении, секуляризазия – это отделение (разделение), приобретение независимости. Термин «секуляризация» был впервые использованв 1646 г. Лонгвилем во время переговоров, предшествовавших заключению Вестфальского мира, и означал возможность удовлетворения интересов победителей за счет конфискации монастырских владений. Секуляризация (отнятие) церковного имущества практиковалась европейскими монархами, а в России довольно широко использовалось Петром I и Екатериной II.

В XVII в. началась секуляризация науки от религии, был сформулирован принцип разделенности разума и веры, светского и духовного начал. Независимость светского начала наглядно проявляется не только в политической, научной мысли той эпохи, но и в этике, которую начинают рассматривать как светскую, а не религиозную науку. До сих пор с переменным успехом идет борьба за то, чтобы на деле отделить церковь от государства, а школу от церкви.

Эллиптические галактики, в отличие от спиральных, всегда считались однокомпонентными звездными системами. Все звезды эллиптической галактики вроде бы похожи друг на друга, имеют одинаковый возраст, одинаковую металличность и распределены в трехмерной сфероидальной структуре, которая в проекции на плоскость неба может иметь отношение видимых осей от 1 : 1 до 1 : 3. Вращается большинство эллиптических галактик медленно (по сравнению с дисковыми галактиками). Звезды в таких галактиках движутся хаотически, как пылинки в воздухе, когда нет ветра. Это доказывает высокая дисперсия их скоростей и направлений движения. Однако в последнее время обнаружились любопытные вещи.

В 1988 г. в некоторых эллиптических галактиках были обнаружены кинематически выделенные ядра, которые вращались значительно быстрее, чем вся галактика. В подавляющем большинстве эллиптических галактик умеренной светимости были зафиксированы «дискообразные» изофоты вокруг центральной части. Д. Бёрстейн по этому поводу сказал: «Внутри абсолютно всех эллиптических галактик есть маленькие диски». Обнаруженные в центрах эллиптических галактик диски выделяются и по их химическому составу – в них больше тяжелых атомов.