Загадки космоса (строение звездного мира)

ЭЛЛИПТИЧЕСКИЕ ГАЛАКТИКИ

Их контуры имеют форму эллипса [1]. Если на диаграмме Хабла по ее «ручке» двигаться слева направо, то сперва эллиптические галактики будут совершенно круглыми, а по мере продвижения вправо сжатие будет возрастать. Астрономы условились для краткости обозначать эллиптические галактики буквой Е и рядом с ней писать цифру, выражающую сжатие. Так, ЕО, El, E2 и так далее обозначают эллиптические галактики с постепенно увеличивающимся сжатием. ЕО соответствует отсутствию сжатия. Самое большое сжатие обозначается цифрой 7 и соответствует случаю, когда малый диаметр или малая ось галактики в четыре раза короче большого диаметра или большой оси. Более сжатых эллиптических галактик астрономам пока обнаружить не удалось.

[1 Эллипсом называется замкнутая плавная кривая, имеющая разные диаметры (рис 6). Наибольший диаметр 2а и наименьший диаметр 2б эллипса называются большой и малой осью Отношение K= (а – в) / a называется сжатием эллипса. При равенстве полуосей а = в эллипс превращается в окружность, сжатие которой равно нулю]

У галактик типа Е7 есть одна очень интересная особенность: противоположные концы их большой оси как бы заострены. А вдоль самой оси проходит темная полоса, делающая галактику похожей на устричную раковину с приоткрытыми створками. Чем объясняется эта особенность сильно сжатых галактик, мы узнаем немного позже.

От галактик других типов эллиптические галактики отличаются не только формой, но и простым внутренним строением, однородностью. Звезды в этих галактиках распределены очень равномерно, не образуя никаких внутренних уплотнений (рис. 7). Даже центрального ядра почти не замечается. Яркость в разных точках эллиптических галактик тоже примерно одинакова.

Исследования эллиптических галактик показали, что все они вращаются вокруг своих малых осей, причем угловая скорость вращения одинакова на всех расстояниях от оси. Иначе говоря, эллиптические галактики в отличие от спиральных вращаются так же, как и твердые тела, например колесо или жернов. В твердых телах частицы расположены очень близко друг к другу. Поэтому между ними действуют огромные силы сцепления, которые связывают все частицы друг с другом и являются причиной того, что при вращении одни части тела увлекают за собой другие. А как же увлекают друг друга звезды в эллиптических галактиках? Ведь они находятся на огромных расстояниях друг от друга!

Что же заменяет силы сцепления между звездами в эллиптических галактиках? Чем объясняется их неожиданное вращение, условно называемое в науке «твердым»?

Дать ответ на эти вопросы – одна из главных задач, стоящих сейчас перед наукой о космосе. Важность решения этой проблемы стала особенно очевидной после опубликования работ молодого советского ученого Ю. И. Ефремова. Он установил, что во Вселенной эллиптических галактик во много раз больше, чем галактик всех остальных типов вместе взятых.

Как мы уже знаем, внутренние области спиральных галактик тоже обладают «твердым» вращением. Поэтому следует искать какую-то общую причину, вызывающую такой характер вращения.

До сих пор речь шла о видимых очертаниях эллиптических галактик. Но ведь даже круглая монета, если смотреть на нее не прямо сверху, а сбоку, кажется эллиптической. Очевидно, видимые очертания большей части эллиптических галактик не совпадают с действительными. Вполне возможно, что многие из галактик, которые мы относим, например, к типу ЕЗ или Е4, на самом деле менее сжаты.

Рис. 7. Эллиптические галактики с различным сжатием.

Как же определить действительную форму эллиптических галактик?

Если бы речь шла об одной-единственной галактике такого типа, то задача была бы неразрешимой. Ведь по очертанию предмета, видимого только с одной стороны, никак нельзя судить о его глубине и объеме. Одно и то же видимое изображение может быть у бесчисленного множества разных тел.

К счастью, эллиптических галактик на небе много, и поэтому оказалось все-таки возможным, хотя и косвенным путем, определить их истинную форму.

Рис. 8. Трехосный эллипсоид.

АА1 = 2а – большая ось; ВВ1 = 2в – средняя ось; СС1 = 2с – малая ось

Несомненно, что наблюдаемые эллиптические галактики повернуты к нам разными сторонами. Но, несмотря на это, все они выглядят на фотографиях эллипсами. Следовательно, эллиптические галактики должны иметь вид тела, известного в науке под названием эллипсоида.

Эллипсоид может иметь три разные по величине оси – большую 2а, среднюю 2в и малую 2с. Такой эллипсоид мы будем называть трехосным (рис. 8). В зависимости от того, в каком направлении мы смотрим на эллипсоид, его видимые (кажущиеся) размеры и формы меняются, но он всегда будет иметь вид эллипса, а не какой-либо иной фигуры.

Если же у эллипсоида средняя ось равна большой оси, то он называется двухосным. У таких эллипсоидов только две неравные оси: малая и большая. По форме двухосные эллипсоиды напоминают приплюснутый резиновый мяч.

Известно, что наша Земля слегка сплюснута у полюсов, имеет форму двухосного эллипсоида с небольшим сжатием и вращается вокруг малой оси. Поэтому наибольшая центробежная сила у нее оказывается в тех точках поверхности, которые находятся дальше всего от оси вращения, то есть на экваторе. И если бы Земля вращалась примерно © семнадцать раз быстрее, чем она вращается сейчас, и совершала бы полный оборот не за сутки, а за полтора часа, то центробежная сила на экваторе уравновесила бы притяжение, и все тела на экваторе стали бы невесомыми [1].

[1 Именно благодаря этому становятся невесомыми летчики-космонавты и все предметы, находящиеся внутри искусственных спутников Земли Ведь они вместе со спутником обращаются вокруг Земли с такой скоростью, что облетают Землю за полтора часа]

Так же вокруг малой оси вращаются и сильно сжатые эллиптические галактики, но их вращение настолько быстрое, что центробежная сила на экваторе часто превосходит притяжение и поэтому вдоль экватора выбрасывается диффузное вещество. Темные полосы сильно сжатых галактик типа Е6, Е7 и есть выбрасываемая ими материя. Таким образом, по этим полосам можно с достоверностью судить не только о скорости вращения галактик, но и об их форме.

Бывают и вытянутые двухосные эллипсоиды. Если их средняя ось одинакова не с большой, а с малой осью, они оказываются вытянутыми, как ткацкое веретено. Эллиптические галактики такой формы не бывают, но перемычки некоторых пересеченных спиральных галактик имеют подобную форму.

При равенстве всех трех осей эллипсоид превращается в шар, и шаровые галактики всегда видны нам в форме круга. Такие галактики обозначаются символом ЕО. В их число может попасть какое-то количество эллиптических галактик, в действительности имеющих форму двухосного эллипсоида и повернутых к нам так, что мы их видим вдоль малой оси (оси вращения). Но таких галактик очень мало.

Эллиптические галактики – самый многочисленный и самый простой по строению тип галактик.