Юрий Насимович. ЗВЁЗДНЫЕ СИСТЕМЫ.

на сайте "Тёмного леса":

стихи
проза
драматургия
история, география, краеведение
естествознание и философия
песни и романсы
фотографии и рисунки

�� Ю.А.Насимович ____ ЗВЁЗДНЫЕ СИСТЕМЫ ____ Сводный конспект примерно полутора сотен научных и научно-популярных работ о составе, строении, движении и эволюции Нашей Галактики, других галактиках, больших структурах Вселенной, Большом Взрыве и Наблюдаемой Вселенной в целом (конспект постоянно дополняется по мере прочтения других работ) ____ 2004 �� ОГЛАВЛЕНИЕ Введение Часть 1. Фактический материал Глава 1. Общие вопросы, связанные со звёздными системами Что такое звёздные системы? Некоторые общие свойства звёздных систем Краткая история изучения звёздных систем Классификация звёздных систем Некоторые единицы измерения в астрономии Глава 2. Состав Нашей и других галактик Состав Нашей Галактики Одиночные звёзды Двойные и кратные звёзды Звёздные цепочки Рассеянные звёздные скопления Шаровые звёздные скопления и микрогалактики Звёздные ассоциации Агрегаты ассоциаций Звёздные комплексы Регионы. Обобщения по "рыхлым" структурам Галактические структуры, отсутствующие в Нашей Галактике Межзвёздная среда Коричневые субкарлики и другие планетоподобные тела "Скрытая" масса, или "тёмная" материя Галактики Космические лучи Глава 3. Строение, движение и эволюция Нашей Галактики Строение Нашей Галактики Ядро Нашей Галактики (балдж) Чёрная дыра в ядре Нашей Галактики Диск Нашей Галактики Спиральные рукава Нашей Галактики Бар Нашей Галактики Гало Нашей Галактики Короны галактик Движение звёзд и других объектов Нашей Галактики Место Солнца в Галактике и его движение Круговорот вещества в Нашей Галактике ("экология галактик") Эволюция Нашей Галактики Возможно обитаемая зона в Галактике Движение Нашей Галактики в пространстве Некоторые конкретные объекты в Нашей Галактике Глава 4. Другие галактики Спутники Нашей Галактики Глактики вне нашего непосредственного окружения Туманность Андромеды и её спутники Местная Группа галактик Местное галактическое "волокно" Некоторые интересные галактики вне Местной Группы Глава 5. Общие вопросы, связанные с галактиками Галактики и основные их типы Спиральные галактики Эллиптические галактики Линзовидные галактики Неправильные галактики [пекулярные галактики] Некоторые специфические типы галактик Рождение и эволюция галактик Центральные чёрные дыры галактик Глава 6. Большие структуры Вселенной Скопления галактик Сверхскопления галактик Ещё некоторые крупные структуры Наблюдаемой Вселенной Глава 7. Наблюдаемая Вселенная и Большой взрыв Краткая история современной космологии Наблюдаемая область Вселенной Реликтовое излучение Доказательства расширения Наблюдаемой Вселенной Большой взрыв Модели расширения Вселенной "Тёмная материя", "тёмная энергия", два больших взрыва Расширение Вселенной внутри ячеек однородности Возраст Наблюдаемой Вселенной Большим или локальным был взрыв? Часть 2. Натурфилософские обобщения "Размытая" иерархия структур Наблюдаемой Вселенной Основные структурные уровни и их свойства Типы равновесия космических тел [систем] Общие сценарии разрушения систем Структурированность и бесструктурность материи Варьирование размеров систем в пределах одного уровня Варьирование размеров ядер систем в пределах одного уровня Разница в размерах между системой и её ядром Основные элементы структур Принцип ограниченности числа структурных уровней Конкуренция структурных уровней "Естественный отбор" наиболее устойчивых неживых структур Расстояния между структурными уровнями на оси масштабов "Зазоры" между структурными уровнями на оси масштабов Рассуждения о специфике каждого из структурных уровней "Серийность" уровней организации материи Скорость эволюции структурных уровней Направленность эволюции структурных уровней Расширение и сжатие (коллапс) "Снизу" или "сверху"? Специфика этапов эволюции Наблюдаемой Вселенной Специфические свойства каждой части Вселенной Причины наблюдаемых отличий между структурными уровнями Базовый уровень и его влияние на другие уровни Натурфилософские таблицы Дисковидность или сферичность? Описание эволюции абстрактного структурного уровня Натурфилософские выводы Литература ОТ АВТОРА Во-первых, я никого не хочу вводить в заблуждение. Этот конс- пект написан не астрономом. По образованию и по профессии я био- лог (ботаник, эколог-практик). Что же касается астрономии, то это лишь одно из моих внепрофессиональных увлечений. Сначала я просто читал соответствующие статьи в журналах "Природа" и "В мире нау- ки". Когда понял, что не могу удержать в памяти всё, что меня ин- тересует, стал конспектировать. Потом начал путаться в уже за- конспектированных статьях и вынужден был составить сводные конс- пекты, которые стал дополнять по мере появления новых журнальных статей. Сводные конспекты делались примерно по десятку тем, и од- на из них - звёздные системы. Оказалось, что мои конспекты инте- ресны довольно многим. Они достаточно подробны и в то же время знакомят с широкой областью знаний, избавляя от чтения многих де- сятков статей и книг на ту же тему. Буду признателен каждому, кто укажет на ошибки в тексте. Ю.Насимович �� ВВЕДЕНИЕ �� ... человек не пресмыкаться должен по земле, а смотреть за её пределы. А.Н.Радищев Небо полночное звёзд мириадами Взорам бессонным блестит. Дивный венец его светит Плеядами, Альдебараном горит. Владимир Бенедиктов Наибольшая часть видимой материи в Наблюдаемой области Вселен- ной сосредоточена в звёздах. Только звёзды светят своим собствен- ным светом, а потому они видны нам даже на расстоянии многих мил- лиардов световых лет. Само понятие "Наблюдаемая область Вселен- ной" примерно соответствует тому объёму пространства, в котором видны звёзды. Разумеется, раздельно наблюдаются только относи- тельно близкие к нам звёзды - многие звёзды Нашей Галактики и очень яркие звёзды соседних галактик. Что же касается далёких звёзд, то их свет воспринимается совокупно - как единое "сияние" миллионов или миллиардов объектов подобного рода. Таких звёздных группировок (галактик) в настоящее время мы видим в телескопы больше, чем отдельных звёзд: слабейшие видимые звёзды имеют 30-ю звёздную величину, а начиная с 21-22-й величины галактики уже преобладают над звёздами [Ефремов, 2005]. Кроме звёзд, мы знаем во Вселенной планеты с их спутниками, кометы, метеорные тела (пылинки) и другие компактные сгустки ма- терии, но, во-первых, мы пока видим их только в пределах Нашей Солнечной системы, а, во-вторых, их суммарная масса относительно мала даже по сравнению с массой Солнца - единственной звезды в этой системе. Ещё мы знаем во Вселенной разреженное газообразное вещество, так называемое межзвёздное вещество. Это горячий "корональный" газ в звёздных и галактических коронах, несколько менее горячий ионизованный газ, а также относительно холодные облака атомарного или же молекулярного водорода, в т.ч. глобулы и гигантские моле- кулярные облака, в которых рождаются звёзды. Но, во-первых, мно- гие образования подобного рода видны лишь в тех случаях, когда освещены соседними звёздами или когда заметны на фоне светлых объектов в качестве тёмных силуэтов. Во-вторых, суммарная масса известного нам межзвёздного вещества всё же меньше суммарной мас- сы звёзд. Правда, существует ещё так называемая "тёмная" материя, или "скрытая" масса, - вещество в ненаблюдаемой форме. Есть сведения, что "тёмная" материя присутствует почти везде, но, прежде всего, образует обширные гало вокруг наблюдаемой части звёздных скопле- ний. Такие гало вокруг гигантских звёздных систем, галактик, мо- гут быть массивней остальной части этих галактик [Решетников, 2000]. Но мы эти гало не видим, а только чувствуем их влияние на движение звёзд. Поэтому можно утверждать, что в звёздах сосредо- точена наибольшая часть видимой материи Вселенной. И поэтому изу- чение Вселенной, если не иметь ввиду её ближайшую область, т.е. Солнечную систему, - это, в основном, изучение звёзд и их объеди- нений - звёздных систем. Звёздам как таковым посвящён предыдущий сводный конспект, ко- торый так и называется - "Звёзды". А в данном сводном конспекте рассматриваются звёздные системы и связанные с ними космологичес- кие вопросы. Планеты и другие мелкие компактные тела не рассмат- риваются, так как они описаны ранее в сводном конспекте "Солнеч- ная система" (опубликован в 2000 г. под названием "Новое о Сол- нечной системе"). Что же касается газообразного межзвёздного ве- щества и "тёмной" материи, то они, по возможности, упоминаются, если находятся в пределах тех или иных звёздных систем и если о них есть сведения. �� Часть 1. ФАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ �� Глава 1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ, СВЯЗАННЫЕ СО ЗВЁЗДНЫМИ СИСТЕМАМИ �� ЧТО ТАКОЕ ЗВЁЗДНЫЕ СИСТЕМЫ? Звёздные системы - это любые группировки звёзд, гравитационно связанных между собой. Звёзды в этих системах, как правило, вра- щаются вокруг общего центра масс, хотя одновременно участвуют и в других движениях. Такая связь между звёздами может быть прочной, и тогда звёздные системы принадлежат к числу длительно существую- щих образований (двойные и кратные звёзды, рассеянные и шаровые звёздные скопления, галактики). Если связь не столь прочна, то речь идёт о "рыхлых" образованиях, которые по астрономическим масштабам относительно быстро распадаются (звёздные цепочки, звёздные ассоциации и их агрегаты, звёздные комплексы, звёздные регионы). Звёзды в этом случае, сделав небольшое число оборотов вокруг общего центра масс (или только часть оборота) разлетаются в разные стороны, словно камни, выпущенные из пращи. Как правило, звёзды в звёздных системах объединены также единством происхождения: образовались из одного и того же молеку- лярного облака или из группы взаимосвязанных облаков. Поэтому эти звёзды могут иметь почти одинаковый или сходный возраст, хотя в особенно больших звёздных системах (например, в галактиках) име- ются и старые, и молодые звёзды, т.к. звездообразование в разных частях таких систем происходит в разное время. Кроме того, во многих звёздных системах (и особенно в "рыхлых") могут быть звёз- ды, которые "забрели" в данную систему позднее, случайно. Такие звёзды иногда старше тех систем, в которых они находятся. К по- добным объектам принадлежит и наше Солнце, хотя имеются звёзды значительно старше его. [Ссылки в этом и следующем подразделах не приводятся, т.к. ма- териал подробно рассматривается ниже]. НЕКОТОРЫЕ ОБЩИЕ СВОЙСТВА ЗВЁЗДНЫХ СИСТЕМ Большие звёздные системы обычно имеют иерархическую структуру, т.е. состоят из звёздных систем меньшего масштаба. Так, например, в Нашей Галактике, наряду с одиночными звёздами вроде Солнца, имеются многочисленные двойные и кратные звёзды, а также звёздные скопления, которые тоже могут содержать двойные и кратные звёзды. А ещё в составе Нашей Галактики обычно выделяют звёздные регионы, а в их составе - звёздные комплексы, а в их составе - звёздные агрегаты (агрегаты ассоциаций), а в их составе - звёздные ассоци- ации. Даже системы кратных звёзд, как правило, организованы ие- рархически. Например, если такую систему составляют четыре звез- ды, то звёзды могут быть сближены попарно, в каждой паре вращение происходит вокруг общего центра масс, а эти два центра уже враща- ются вокруг общего центра масс всей системы. Подобная иерархия характерна и для надгалактических структур - скоплений и сверх- скоплений галактик. В общем, звёздный мир сложным образом струк- турирован. Эти структуры и рассматриваются ниже. Ещё хочется обратить внимание на частичное сходство в строении звёздных систем. В них во многих случаях имеются ядра и более разреженные внешние части. Эти разреженные внешние части иногда имеют сгущение в какой-то одной плоскости (в плоскости вращения), а потому можно говорить о диске и шарообразном гало. Так, напри- мер, звёзды Нашей Галактики в большинстве своём сосредоточены в чётко очерченном диске, к которому примыкает более объёмное и ша- рообразное гало, а центральная часть диска резко утолщена и обра- зует ядро Галактики. В самом центре Галактики (в центре её ядра) находится гигантская чёрная дыра массой в 2.600.000 солнечных [Сурдин, 2002а], т.е. сгусток массы, напоминающий сгусток массы в центре Солнечной системы (Солнце) и в центре каждого атома (атом- ное ядро). А уже упоминавшиеся выше звёздные ассоциации ("рыхлые" образования из десятков тысяч звёзд) часто содержат в качестве ядра рассеянные звёздные скопления, и тогда сами ассоциации явля- ются как бы "коронами" этих скоплений. Иногда в роли ядер ассоци- аций выступают кратные системы из нескольких массивных звёзд. Бы- вает, что "ядро" и "корону" (или "ядро" и "гало") можно усмотреть даже в строении кратных звёзд - простейших звёздных систем из 3-4 звёзд. Так, например, тройные звёзды обычно состоят из тесной двойной звезды (главной пары) и их далёкого спутника, который вращается вокруг главной пары как единого целого. Сходные части "демонстрирует" нам и Солнечная система, кото- рая, конечно, не относится к звёздным системам, т.к. имеет в сво- ём составе лишь одну звезду. Солнце и окружающие его девять боль- ших планет образуют "ядро" Солнечной системы. Правда, это "ядро" сплюснуто в тонкий "диск", но само Солнце не столь сильно сплюс- нуто с полюсов, и можно считать, что аналог шарообразного ядра всё-таки имеется. К "ядру", т.е. к Планетной системе, снаружи примыкает сильно сплюснутая внутренняя часть облака Оорта, кото- рую можно рассматривать в качестве диска Солнечной системы. Здесь "зародыши" комет движутся почти по круговым орбитам в плоскости Планетной системы. Далее располагается внешняя часть облака Оор- та, где кометные "зародыши" перемещаются в любых плоскостях, т.е. можно говорить о шарообразности "гало" Солнечной системы. С Пла- нетной системой схожи системы спутников планет-гигантов. В общем, законы, по которым формируются разные звёздные системы, до ка- кой-то степени универсальны и применимы не только к ним. Звёздные системы разных уровней эволюционируют по сходным за- конам и проходят сходные этапы развития. Подробнее общие свойства звёздных систем рассматриваются в последней части конспекта (см. "Натурфилософские обобщения"). КРАТКАЯ ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ ЗВЁЗДНЫХ СИСТЕМ Нашу Галактику, т.е. Млечный Путь, люди знали с глубокой древ- ности, хотя не понимали звёздную природу этого образования. Тем не менее, некоторые мыслители (например, Демокрит) ещё в античные времена догадывались, что Млечный Путь состоит из множества от- дельных звёзд, но доказано это было только в 1610 г. Галилеем, взглянувшим на Млечный Путь в телескоп. До изобретения телескопа можно было наблюдать и три другие га- лактики - Большое и Малое Магеллановы Облака, а также Туманность Андромеды. Но Туманность Андромеды уж очень бледна: её суммарный блеск составляет 4,4 звёздной величины - как у мало примечатель- ной звёздочки. А Магеллановы Облака стали известны европейцам только в 1521 г. - после возвращения экспедиции Фернана Магеллана [Мэтьюсн, 1985]. В общем, особой мировоззренческой роли эти объ- екты поначалу не сыграли и хотя бы потому, что не была ясна их звёздная природа. Более привлекали людей несколько рассеянных звёздных скоплений - Плеяды, Гиады, Ясли, Хи и Ха Персея [Дагаев, 1955а; Сурдин, 2001а]. Плеяды почти у всех народов имели свои названия. На Руси, например, они именовались Стожарами, хотя для невооружённого взгляда их не сто, а всего 6-7. Примечательно, что природа наблю- даемого в первом приближении была ясна: скопление звёзд, неслу- чайным образом связанных между собой. Известны были также Мицар и его спутник Алькор - ещё один при- мер связанных между собой звёзд, хотя в данном случае связь могла казаться случайной. В любом случае фактического материала было слишком мало для обобщений, а потому историю изучения звёздных систем нужно начи- нать либо с 1610 г., когда Галилей взглянул на Млечный Путь в те- лескоп, либо с 1612 г., когда Пейреск описал Большую туманность Ориона, а Мариус - Туманность Андромеды [Куликовский, 2002]. Применение телескопа тоже не сразу привело к быстрому прогрес- су в данной области науки. Только в 1665 г., через 53 года после открытия первых "туманностей", совершено было очередное важное открытие: Ян Гевелий обнаружил первое шаровое скопление - М22 [Куликовский, 2002]. С начала 18 века последовало лавинообразное накопление сведе- ний о подобных объектах: Эдмунд Галлей знал 6 туманностей (1714), В.Дерхэм - 16 (1733), Н.Лакайль - 42 (1755), (1774), Ш.Мессье и П.Мешена - 103 (1783), В.Гершель - 2500 (1818), Д.Гершель - 5079 (1864), Дж.Дрейер - 7840 (1888) [Сурдин, 1999; Куликовский, 2002]. Накапливались сведения и о структуре этих непонятных "пят- нышек". Так, например, ирландец лорд Росс в 1845-1850 гг. открыл спиральную структуру некоторых ярких туманностей [Куликовский, 2002]. Тем не менее, в течение трёх веков (17-19) все туманности считались сравнительно близкими объектами, которые связаны с фор- мированием звёзд и планет [Сурдин, 1999]. Астрономы "выстраивали" их в морфологическую последовательность от аморфных до круглых со "сгустившейся новорожденной звездой" в центре. И планетарные ту- манности, и спиральные галактики рассматривались в одном ряду [Сурдин, 1999]. Понимание удалённости и звёздной природы (или да- же галактической природы) большинства туманностей пришло позднее, и для этого потребовалось сначала изучить Нашу Галактику. Идея о том, что Млечный Путь представляет собой диск, была высказана ещё в 1750 г. [Хокинг, 2000]. Систематическое изучение Нашей Галактики было начато в 1770-х годах Вильямом Гершелем и продолжено в 1834-1838 годах его сыном Джоном. Оно основывалось на подсчёте числа звёзд на одинаковых участках неба по всем нап- равлениям (метод "звёздных черпков") [Сурдин, 1999]. В результате этой работы существование галактического диска было подтверждено [Хокинг, 2000]. В 1783 г. Вильям Гершель открыл расхождение звёзд в созвездиях Лиры и Геркулеса, после чего сделал вывод о движении Солнца в этом направлении [Дагаев, 1955]. Что же касается движения всех звёзд вокруг ядра Галактики, то оно было открыто только в 1927 году голландцем Оортом, хотя умозрительно такой вывод можно было сделать уже из работ Гершеля. Так, например, М.А.Ковальский, жив- ший в Казани, разработал математическую теорию вращения Галактики ещё в 1859-1860 гг. [Куликовский, 2002]. В том же 1783 г., когда было открыто расхождение звёзд, Вильям Гершель обратил внимание на тёмные беззвёздные "провалы" на фоне Млечного Пути, но не догадался, что наблюдает межзвёздные облака, а посчитал их "дырами в небе", которые возникли в результате гра- витационного скучивания звёзд [Сурдин, 1999]. Чуть позднее В.Я.Струве (1793-1864) предположил существование межзвёздного поглощения света, а Анджело Секки (1818-1878) посчитал "дыры в небе" тёмными газами на фоне звёзд, но справедливость этих пред- положений была доказана только через 50-100 лет [Сурдин, 1999]. Уже в 18 веке были высказаны некоторые верные натурфилософские догадки о форме и движении Млечного Пути (т.е. о Нашей Галакти- ке), о звёздной природе эллиптических туманностей (т.е. о других галактиках), а также о существовании систем, состоящих из мно- жества галактик [Сурдин, 1999в]. Мысль о том, что система Млечно- го Пути может быть одной из множества подобных, была высказана шведским философом Эммануилом Сведенборгом в 1734 г. [Ефремов, 2005]. Эти идеи присутствуют в "Общей естественной истории и тео- рии неба" (1755) Иммануила Канта, в "Теории Вселенной" (1750) То- маса Райта и в "Космологических письмах об устройстве Вселенной" (1761) Иоганна Ламберта. Но это были лишь натурфилософские догад- ки, и общепризнанными они стали не скоро [Куликовский, 2002]. Сначала Анджело Секки (1818-1878) с помощью спектроскопа уста- новил различие между двумя типами туманностей, одни из которых потом оказались звёздными системами, а другие - газовыми облака- ми. Потом, в 1917 г., В.Слайфер на Ловелловской обсерватории (США) пришёл к убеждению, что яркие туманности - это не "предки звёзд", а образования из множества уже существующих звёзд, кото- рые видны слитно. Изучая спектры, он показал, что многие туман- ности движутся с огромными скоростями и не имеют отношения к око- лосолнечному пространству [Сурдин, 1999]. Тем не менее, открытие других галактик, как правило, ассоции- руется с именем американца Эдвина Хаббла, который в 1924 г. изме- рил расстояние до них по видимой светимости звёзд с известной аб- солютной светимостью. Тогда расстояние было измерено до 9 галак- тик [Хокинг, 1999], и окончательно выяснилось, что они находятся далеко за пределами нашей звёздной системы. Хаббл вообще был пер- вым, "углядевшим" отдельные звёзды в других галактиках [Куликовс- кий, 2002]. Ему же принадлежит подразделение галактик на спираль- ные, эллиптические и неправильные [Решетников, 2003]. А в 1929 г., как это обычно считается, тот же Эдвин Хаббл отк- рыл расширение Наблюдаемой Вселенной, т.е. разбегание галактик. Изучая их спектры, он обнаружил, что, во-первых, все они характе- ризуются красным смещением, т.е. галактики удаляются от нас, а, во-вторых, красное смещение тем больше, чем дальше от нас галак- тика, т.е. галактики удаляются не только от нас, но и в среднем каждая от каждой [Хокинг, 1999]. Закон Хаббла гласит, что ско- рость разлёта галактик, определённая по красному смещению спект- ральных линий, линейно зависит от расстояния до этих галактик [Смольников, 2001]. Примечательно, что результат Хаббла ещё в 1922 г. был предска- зан русским физиком и математиком А.А.Фридманом на основании об- щей теории относительности Эйнштейна. Сам Эйнштейн в то время считал Вселенную статичной и ввёл "антигравитационную" силу, чтоб объяснить теоретические неувязки. Фридман "противопоставил" гра- витации не какую-то постоянно действующую силу, а взрыв. По Фрид- ману Вселенная расширяется и одинакова во всех направлениях [Хо- кинг, 2000]. Значительно позднее выяснилось, что имеется и посто- янно действующая сила, которая раздвигает Наблюдаемую Вселенную (именно действие этой силы, а не Большого Взрыва открыл Хаббл), но речь об этом пойдёт ниже. После того, как астрономы научились чётко различать другие га- лактики и объекты внутри Нашей Галактики, галактическая астроно- мия обрела необходимую нить, на которую стали нанизываться ре- зультаты многочисленных наблюдений. Наша Галактика "стала обре- тать" определённые контуры. Ещё за несколько лет до открытия дру- гих галактик, т.е. в 1916-1919 гг., Харлоу Шепли, изучая шаровые скопления, пришёл к выводу, что центр сфероидальной системы шаро- вых скоплений совпадает с центром дискообразной звёздной системы и находится в созвездии Стрельца [Ефремов, 2005]. В 1925 г. Ф.Сирсом в США и П. ван Рейном в Нидерландах было изучено распре- деление звёзд в Нашей Галактике и оценена их общая численность. В 1926-1927 гг. швед Б.Линдблад и нидерландец Я.Оорт открыли враще- ние Галактики вокруг центра в созвездии Стрельца. В том же 1927 г. Я.Оорт обнаружил, что разные объекты Галактики вращаются нес- колько по-разному (не в одной и той же плоскости). Единая система Галактика "распалась" на ряд подсистем. В 1943-1946 гг. большого успеха в изучении галактических подсистем, имеющих разные воз- раст, происхождение и пути развития, добился московский астроном Б.В.Кукаркин. В 1953 г. американец Д.Болтон и его сотрудники отк- рыли в ядре Нашей Галактики мощный радиоисточник, который, как стало ясно через несколько десятилетий, является гигантской "чёр- ной дырой", в которую, словно в воронку, засасывается окружающее вещество [Куликовский, 2002]. Параллельно с изучением "туманностей" изучались объекты, звёздная природа которых с самого начала не вызывала сомнений. Так, например, в 1869 г. англичанин Р.Проктор показал, что Гиады и один из похожих объектов в Большой Медведице движутся в прост- ранстве как одно целое. В 1930 г. Х.Шепли написал первую моногра- фию о звёздных скоплениях. В 1952 г. Б.М.Маркарян опубликовал "Атлас открытых звёздных скоплений" [Куликовский, 2002]. В Нашей Галактике открывались и принципиально новые образова- ния. В 1879 г. Б.Гулд (Б.Гульд) нашёл, что яркие звёзды, т.е. близкие и относительно молодые, концентрируются к плоскости, нак- лонённой к галактическому экватору на 15-17 градусов, т.е. обна- ружилась местная структура из звёзд, внутри которой находимся мы сами (Местная система, или Пояс Гулда, см. ниже). В 1948 г. со- ветские астрономы В.А.Амбарцумян и Б.Е.Маркарян открыли звёздные ассоциации - относительно "рыхлые", но реально существующие структуры. Неустойчивость этих структур в сочетании с фактом их существования означала, что звёздный мир бурно эволюционирует, что звездообразование происходит непрерывно [Куликовский, 2002]. Во второй половине 20 в. было сделано много открытий, касаю- щихся других галактик. Открыты были, в частности, квазары - наи- более удалённые тела Наблюдаемой Вселенной. Их в 1963 г. обнару- жили англичанин М.Ройтл и американец М.Шмидт. Квазары оказались очень интересны как источники необычайно мощного излучения. Кроме того, благодаря квазарам "раздвинулась" Наблюдаемая область Все- ленной. Мы стали видеть объекты, свет от которых начал идти к нам вскоре после Большого Взрыва. По сути мы увидели историю Вселен- ной [Куликовский, 2002]. Вторая половина 20 в. вообще ознаменовалась многими космогони- чески значимыми открытиями. В 1952-1962 гг. благодаря усилиям американцев В.Бааде и А.Сендиджа шкала межгалактических расстоя- ний была удвоена, т.е. Наблюдаемая Вселенная оказалась больше, чем считали до этого. Позднее, благодаря космическим аппаратам, уточнены были расстояния до звёзд-цефеид, после чего последовало ещё одно значительное уточнение шкалы межгалактических расстоя- ний. Это в свою очередь привело к уточнению возраста Наблюдаемой Вселенной - 13,7 миллиардов лет. В 1953 г. австралиец Ж.де Воку- лер пришёл к выводу о существовании сверхскоплений галактик (об их скоплениях уже знали), т.е. иерархический ряд известных струк- тур удлинился. В 1965-1966 гг. американцы А.Пензиас и Р.Вилсон (Вильсон) открыли реликтовое излучение, предсказанное Гамовым [Куликовский, 2002]. Реликтовое излучение - это излучение Большо- го Взрыва. Значит, мы продолжаем видеть ту первую вспышку, кото- рая породила Наблюдаемую Вселенную. Считалось, что Наблюдаемая Вселенная расширяется с замедлением из-за притяжения галактик друг к другу. В самом конце 20 в. выяснилось, что первоначально так и было, но примерно 5 миллиардов лет назад (по другим публи- кациям - 6-8 миллиардов лет назад) расширение стало ускоряться. По сути примерно 5 миллиардов лет назад начался Второй Большой Взрыв [Решетников, 2003; Далёкие сверхновые и "тёмная материя", 2004]. В самом начале 21 в. американским космическим аппаратом произведено значительное уточнение (в 2-3 раза) определения кри- визны пространства Наблюдаемой Вселенной: пространство оказалось близким к плоскому или строго плоским. КЛАССИФИКАЦИЯ ЗВЁЗДНЫХ СИСТЕМ Звёздные системы можно классифицировать по размеру, устойчи- вости, структурированности и другим показателям. Выбор классифи- кации зависит от поставленных задач. В данном случае мне удобно системы, состоящие из небольшого числа звёзд (2-6), противопоста- вить всем остальным системам, в которых насчитываются многие де- сятки, сотни, тысячи, миллионы или миллиарды звёзд. Системы из такого небольшого числа звёзд называются двойными звёздами (если звёзд две) или кратными звёздами (если их от трёх и примерно до шести). Кратных звёзд из семи и большего числа ком- паньонов мы пока не знаем, хотя исключить их существование не мо- жем. Принципиальная в нашем положении особенность двойных и крат- ных звёзд состоит в том, что мы можем изучить и понять движение каждого члена такой системы по отдельности. Мы в этом случае изу- чаем конкретные звёзды, а не обобщённые параметры звёздной систе- мы. Поэтому двойные и кратные звёзды я, например, подробно (с примерами) рассматриваю в "Конспекте сведений о звёздах", а в данном конспекте только отмечаю ряд общих особенностей этих сис- тем. Что же касается "многозвёздных" систем, то именно они являются главными "героями" настоящего конспекта и описываются подробно. Среди них мне удобно различать: 1) внутригалактические объекты (например, звёздные скопления); 2) галактики; 3) надгалактические образования (группы, скопления и сверхскопления галактик). Таким образом, в основу классификации "многозвёздных" систем кладётся масштаб системы, или, если хотите, её ранг в иерархии структур Вселенной. В качестве "основной" (или "опорной") структуры выбра- ны галактики. Это относительно стабильные структуры, которые изу- чены лучше других "многозвёздных" систем. Объём термина "галакти- ка" почти одинаково понимается всеми астрономами (только шаровые скопления, если они расположены вне какой-либо типичной галакти- ки, могут называться или не называться микрогалактиками). Галак- тики, наряду со звёздами, принадлежат к числу основных структур, которые мы наблюдаем во Вселенной. Крупные галактики видны с грандиозных расстояний, соизмеримых с размерами Наблюдаемой об- ласти Вселенной. К середине 1990-х годов астрономы могли наблю- дать раздельно более миллиона галактик [Бернс, 1986]. Что же ка- сается рассеянных и шаровых скоплений, а также звёздных ассоциа- ций и других "рыхлых" структур, то они видны лишь в пределах На- шей и ближайших галактик, причём здесь их по астрономическим масштабам не так уж много (сотни, тысячи). Если говорить о надга- лактических образованиях, то скопления галактик тоже хорошо наб- людаются. В 1980-х годах Эйбелл обнаружил и внёс в каталог 2712 таких объектов [Бернс, 1986]. Но пока они изучены не так подроб- но. Что же касается сверхскоплений, то мы знаем лишь несколько подобных образований. Ещё одно обстоятельство, которое побуждает нас относить галактики к числу основных структур Вселенной, - это наше место во Вселенной: Солнце - одиночная звезда, которая не входит в состав стабильных внутригалактических звёздных систем, а непосредственно принадлежит Нашей Галактике. Если бы Солнце явля- лось компаньоном кратной звезды, или принадлежало шаровому скоп- лению, или находилось во внегалактическом пространстве в составе небольшой звёздной группировки, то у нас, вероятно, было бы дру- гое мнение о том, какие из структур относить к основным. Среди внутригалактических "многозвёздных" систем, наверное, нужно различать структуры относительно стабильные ("компактные") и относительно нестабильные ("рыхлые"). Среди первых особенно ус- тойчивы и густо "заселены" звёздами шаровые скопления, а рассеян- ные скопления заметно уступают им по данным показателям. И те, и другие скопления непосредственно входят в состав галактик, т.е. не являются образованиями, соподчинёнными в иерархическом плане. Среди "рыхлых" структур, которые рассматриваются в данном конс- пекте, часто прослеживается иерархия: звёздные ассоциации могут образовывать агрегаты, агрегаты могут входить в состав звёздных комплексов, а последние иногда рассматриваются как части тех или иных звёздных регионов. Описанная картина усложняется тем, что многие рассеянные звёздные скопления (а также почти не изученные звёздные цепочки) являются ядрами звёздных ассоциаций, т.е. ком- пактные структуры могут быть ядрами рыхлых структур, что говорит об их взаимосвязанности. Все эти структуры описываются в разделе "Наша Галактика как пример спиральной галактики", так как они изучены, главным образом, в пределах Нашей Галактики. К числу внутригалактических структур (но не самостоятельных звёздных систем) принадлежат также крупные части спиральных га- лактик - гало, ядра, диски и их спиральные рукава. Они описывают- ся в том же разделе. Галактики принято подразделять на эллиптические, неправильные и спиральные. Эллиптические галактики видны в форме эллипса, но на самом деле они эллипсоидальны. Их яркость закономерно убывает по мере удаления от центра [Решетников, 2000]. От внегалактичес- ких шаровых скоплений, называемых микрогалактиками, они отличают- ся большой массой, а также сплюснутостью. Неправильные галактики, или пекулярные галактики, не имеют какой-либо определённой формы. Их неправильность, или хаотичность, обычно трактуются как резуль- тат воздействия соседних звёздных систем, что привело к рассогла- сованности в движении звёзд. Что же касается спиральных галактик, то они обладают центральным утолщением (ядром, балджем), напоми- нающим эллиптическую галактику, а также тонким диском, который немножко похож на кольца Сатурна. В плоскости этого диска распо- ложены отходящие от ядра рукава, которые спирально отклоняются от радиального направления и представляют собой сгущения газа и звёзд волновой природы. Диск погружён в шарообразное гало - об- ширное, но разреженное. Неправильные галактики обычно не велики по размеру, а эллиптические и спиральные - могут быть гигантски- ми. К числу гигантских спиральных галактик принадлежит и Наша Га- лактика. Среди надгалактических образований различаются, прежде всего, скопления галактик. По внешнему виду они напоминают галактики, хотя превосходят их по размеру на 1-3 порядка. Роль "звёзд" в этих гигантских структурах играют галактики. Скопления галактик, в свою очередь, иногда бывают сгруппированы по несколько, и тогда говорят о сверхскоплениях галактик. НЕКОТОРЫЕ ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ В АСТРОНОМИИ Звёздные системы обладают гигантскими размерами, и в разговоре о них потребуются особые единицы измерения линейных размеров - парсеки и световые годы. Поэтому сразу же придётся напомнить, как они соотносятся с "земными" единицами - километрами, а также с "околосолнечными" астрономическими единицами. Диаметр Земли - около 13 тысяч км. До Луны порядка 400000 км, то есть примерно 30 земных диаметров. Астрономическая единица (а.е.) - это среднее расстояние Земли от Солнца, или 149,5 миллионов километров, т.е. почти 150 миллио- нов километров, что запоминается проще. Иначе можно сказать, что до Солнца примерно в 400 раз дальше, чем до Луны. Наиболее далё- кая из больших планет - Плутон - отстоит от Солнца в среднем на 39,5 астрономических единиц, т.е. размер (диаметр) Нашей Планет- ной системы составляет почти 80 а.е. Ещё дальше от Солнца, при- мерно на 120-130 тысяч а.е., простирается "облако" Оорта, содер- жащее "зародыши" комет. Таким образом, диаметр Солнечной системы составляет порядка 250 тысяч а.е. Это почти соответствует рассто- янию до ближайшей звезды. Световой год - это расстояние, которое свет проходит за один год. Напомню, что свет распространяется в вакууме со скоростью 299792,5 километра в секунду, т.е. примерно 300 тысяч километров в секунду. Поэтому за год он проходит 9460 миллиардов километров, или примерно 63 тысячи астрономических единиц. Земли солнечный свет достигает примерно за 8 минут; орбиты Плутона, т.е. границ Планетной системы, - за 5 с половиной часов; границ облака Оорта, т.е. границ Солнечной системы, - примерно за 2 года, а ближайшей звезды (Проксима Центавра) - за 4,2 года. Сразу же скажу, что ди- аметр Нашей Галактики (точнее, её звёздной части) составляет при- мерно 100 тысяч световых лет, а галактика в созвездии Андромеды, или Туманность Андромеды (ближайшая из галактик, похожих на нашу) удалена от нас на 1,6 миллиона световых лет. Что же касается гра- ниц Наблюдаемой области Вселенной, то их свет достигает за 13,7 миллиардов световых лет. Это время примерно соответствует време- ни, прошедшему от первых мгновений Большого взрыва, который поро- дил Наблюдаемую Вселенную. Парсек соответствует годичному параллаксу, равному одной се- кунде. Или другими словами, парсек - это расстояние, с которого радиус земной орбиты виден под углом в одну секунду. 1 парсек составляет 3,26 светового года, или 206265 астрономических еди- ниц, или 30840 миллиардов километров. Измеряя расстояния до далё- ких объектов Вселенной, астрономы чаще пользуются парсеками, ки- лопарсеками (1000 парсек) или мегапарсеками (1000 000 парсек), но для непрофессионалов ощутимей выражение этих расстояний в свето- вых годах. Масса далёких звёздных объектов обычно измеряется в массах Солнца, которая составляет 330 тысяч земных масс. Что же касается массы Земли, то она составляет 5,98*10 в 21-ой степени тонн. В других случаях мы тоже часто сравниваем астрономические объекты с Солнцем или Землёй. �� Глава 2. СОСТАВ НАШЕЙ И ДРУГИХ ГАЛАКТИК �� На воздушном океане, Без руля и без ветрил, Тихо плавают в тумане Хоры стройные светил; Средь полей необозримых В небе ходят без следа Облаков неуловимых Волокнистые стада. М.Лермонтов. Демон. 1841. СОСТАВ НАШЕЙ ГАЛАКТИКИ Млечный Путь, или Наша Галактика, или просто Галактика (с большой буквы), - это звёздная система примерно из 150 [Дагаев, 1955б] или 200 миллиардов звёзд [Черепащук, Чернин, 2007], к чис- лу которых принадлежит и наше Солнце. Среди объектов звёздного масштаба в Галактике имеются примерно 10 миллиардов белых карли- ков, 100 миллионов нейтронных звёзд и 10 миллионов чёрных дыр [Черепащук, Чернин, 2007]. Все наблюдаемые невооружённым глазом отдельные звёзды - полноправные члены этой системы. К ней отно- сятся и слитно воспринимаемые звёзды Млечного Пути, а также бес- численные незвёздные объекты. Проще перечислить видимые с Земли в наших широтах небесные тела, не относящиеся непосредственно к Га- лактике, а входящие в состав Солнечной системы: Солнце, Венера, Луна, Марс, Юпитер, Сатурн, изредка врывающиеся в земную атмосфе- ру метеоры да иногда появляющиеся кометы, а также искусственные спутники Земли, пересекающие небосвод в виде единичных "звёздо- чек". Настоящих же звёзд в ясную ночь из одной точки планеты вид- но около трёх тысяч. Таким образом, галактических объектов мы ви- дим несоизмеримо больше, чем объектов Солнечной системы, которые тоже входят в состав Галактики, и очень странно, что в большинс- тве своём люди знают Нашу Галактику несоизмеримо хуже, чем Сол- нечную систему. Поэтому анекдоты типа "Венера, Земля, Марс, Сни- керс..." применительно к Галактике пока "не проходят", хотя неве- жество в этом отношении ещё более достойно анекдотов. В состав Галактики, помимо одиночных звёзд вроде Солнца, вхо- дят звёздные системы тех или иных низших уровней: двойные и крат- ные звёзды, звёздные цепочки, рассеянные и шаровые скопления, звёздные ассоциации, агрегаты ассоциаций, звёздные комплексы, звёздные регионы... Причём объектов всех перечисленных типов очень много. Так, например, к середине XX века в Нашей Галактике было известно более 500 рассеянных скоплений и 96 шаровых скопле- ний [Дагаев, 1955б]. Известны в Галактике и многочисленные нез- вёздные объекты: светлые и тёмные диффузные туманности, гигант- ские молекулярные облака, глобулы, планетарные туманности и т.д. Кроме того, Нашу Галактику образуют очень большие структуры - ядро, диск со спиральными ветвями, гало. Это основные части Нашей Галактики, и они подробно рассматриваются ниже в главе о её стро- ении. Тем не менее, чтоб читатель с самого начала понимал, где именно находятся те или иные внутригалактические объекты, придёт- ся в общих чертах описать строение Галактики уже в этом разделе. Наша Галактика в первом приближении шаровидна, но больше всего звёзд сосредоточено вблизи одной плоскости. Это образование назы- вается диском Галактики и противопоставляется её более объёмной и шарообразной части, именуемой гало. Диск примерно в 100 раз тонь- ше, чем гало, но звёзд содержит больше. В диске звёзды распреде- лены тоже неравномерно. Центральная часть диска сильно утолщена и образует почти шарообразное или слегка приплюснутое с полюсов яд- ро (балдж), где звёзд особенно много. Средняя звёздная плотность здесь в 100 раз больше, чем вблизи Солнца, которое находится в диске примерно на одинаковом удалении от центра Галактики и от её края. Кроме того, звёзд чуть больше в отходящих от ядра четырёх спиральных рукавах, или ветвях. Солнце находится вблизи одного из таких рукавов, но всё-таки не в нём. Вне центральной плоскости, т.е. в гало, как читатель уже понял, звёзд особенно мало, причём концентрация их равномерно падает по мере удаления от ядра. Все галактические объекты - звёзды, звёздные скопления, газовые обла- ка - вращаются вокруг центра Галактики, хотя одновременно могут участвовать и в других движениях (например, вращаться вокруг местных притягивающих центров, падать на эти центры или взрывооб- разно разлетаться во все стороны, покидая те или иные структуры). Звёзды в диске, как правило, вращаются по примерно круговым орби- там, причём в одну и ту же сторону (исключения есть, но их мало), т.е. можно сказать, что Галактика в первом приближении вращается вокруг своей оси. Одновременно с этим происходит падение объектов на галактический диск, пролёт сквозь него и отлёт от него, т.е. круговое вращение оказывается неравномерным (из-за очень большой массы галактического диска). Такие галактики с диском и спиральными рукавами называются спиральными галактиками. Они относятся к числу гигантских объек- тов подобного рода, хотя некоторые эллиптические галактики ещё больше. Состав Нашей Галактики изучен лучше, чем состав других галак- тик. Поэтому внутригалактические звёздные системы рассматриваются в данном конспекте, в основном, на примере Нашей Галактики, но для полноты картины привлекаются соответствующие данные по другим галактикам. ОДИНОЧНЫЕ ЗВЁЗДЫ Одиночные звёзды вроде нашего Солнца не принадлежат к числу звёздных систем, хотя могут быть центрами планетных систем. Они упоминаются в данном конспекте, главным образом, для того, чтобы можно было противопоставить им системы из двух, трёх и большего числа звёзд, т.е. двойные и кратные звёзды. Мы до сих пор точно не знаем, сколько одиночных звёзд в Нашей Галактике. Иногда счи- тается, что в галактическом диске их не более 30% [Сурдин, 1999] или не более 20% всех звёзд [Звёзды не любят одиночества, 1991]. Значит, преобладают отнюдь не "одиночки" вроде Солнца, хотя их тоже очень много. В галактическом гало доля звёзд-одиночек может оказаться больше, но это лишь предположение [Сурдин, 1999]. ДВОЙНЫЕ И КРАТНЫЕ ЗВЁЗДЫ Большинство звёзд Нашей Галактики не одиночны, а сгруппированы в системы из нескольких "компаньонов". Звёзды в таких системах, как правило, имеют одинаковый возраст, т.е. они связаны единством происхождения и объединены изначально. Они вместе родились, а не случайно встретились в галактическом пространстве [Сурдин, 1999]. Двойные звёзды, а точнее звёзды, входящие в состав этих прос- тейших звёздных систем, составляют около половины всех звёзд Га- лактики. Размер таких систем колеблется от 1 тысячи километров до порядка 10 триллионов километров (1 световой год) [Сурдин, 2000а]. В другой своей публикации тот же автор приводит несколько меньшие максимальные размеры - 0,3 световых года [Сурдин, 1999], но это допустимое в подобных вопросах округление - до порядка. Если говорить об устойчивости систем двойных звёзд, то считается, что под действием пролетающих мимо звёзд изначально далёкие друг от друга компоненты двойных систем расходятся ещё дальше, а изна- чально близкие - сближаются и в конце концов сливаются, но, ко- нечно, это очень длительный процесс [Сурдин, 2001а]. В диске Галактики при повышении кратности на единицу число систем уменьшается примерно в 4 раза [Сурдин, 1999]. Это означа- ет, что двойные системы составляют примерно 75% всех подобных систем, тройные - чуть менее 20%, четверные - примерно 5%, пятер- ные - 1,2%, шестерные - 0,3%. Тройные звёзды, как правило, состоят из тесной двойной звезды (главной пары) и их далёкого спутника, который вращается вокруг главной пары, как вокруг единого тела. В этом проявляется и прин- цип иерархичности звёздных систем, и принцип наличия у них мас- сивного ядра и разреженной "окраины". Системы из четырёх звёзд для устойчивости тоже нуждаются в ие- рархическом строении. Это могут быть либо две тесные пары, уда- лённые одна от другой на большое расстояние, либо трёхуровневая система (далёкий спутник вращается вокруг "ядра" из трёх звёзд, из которых две образуют очень тесную пару, а третья заметно отс- тоит от них). Примеры, иллюстрирующие эти и другие случаи, приве- дены в сводном конспекте о звёздах. Пяти- и шестикратные звёзды встречаются редко, а звёзд большей кратности пока не найдено. Вероятно, чем больше звёзд в кратной системе, тем она менее устойчива и нуждается в особенно жёстком структурировании. Структурирование же приводит к наличию многих уровней и резко увеличивает размер системы. Поэтому всегда имеют- ся очень далёкие спутники, которые рано или поздно покидают сис- тему при гравитационном контакте с другими объектами Галактики. Кратные системы бывают и неустойчивыми, без чёткой иерархич- ности, но в этом случае они состоят из очень молодых O- и B-звёзд [Дагаев, 1955а]. Звёзды в таких системах беспорядочно обменивают- ся энергией, и система в скором времени должна распасться [Сур- дин, 2001а]. Значит, кратных систем образуется больше, чем "выжи- вает". Можно сказать, что естественный отбор в своей примитивной форме присущ и неживой материи [Ю.Н.]. "Выживает" лишь то, что в силу случайных причин оказалось устойчивым (в данном случае - ие- рархически структурированным и в то же время не очень "рыхлым", не очень большим по размеру). Вокруг некоторых кратных систем из массивных звёзд иногда наб- людаются "облачка" не столь ярких звёзд, которые могли быть поте- ряны данной кратной системой [Сурдин, 1999]. Максимальный известный размер двойных и т.п. систем - 0,3 све- тового года, а средний размер во много раз меньше [Сурдин, 1999]. Примечательно, что размер рассеянных скоплений, т.е. самых ма- леньких "многозвёздных" систем, колеблется от 7 до 60 световых лет. Значит, самая большая кратная система примерно в 20 раз меньше самого маленького рассеянного скопления. В этой связи воз- никает натурфилософский вопрос: а что же между ними? Какое проме- жуточное звено? Или никакого? Конечно, мы можем не знать самую крупную кратную систему и самое маленькое рассеянное скопление, т.к. объекты подобного рода уникальны, их трудно найти. Но в лю- бом случае "зазор" между уровнями организации материи останется, так как редкость промежуточных звеньев - это уже признак "зазо- ра". Именно поэтому я выше в "Общих вопросах" противопоставил кратные системы всем остальным, которые назвал "многозвёздными". В пределах Нашей Галактики принципиальное различие между этими двумя группами систем существует объективно. Природа каким-то об- разом отделяет один уровень организации материи от другого и строит из этих уровней многоуровневую систему. Такой иерархичес- кий принцип структурированности вещества реализован везде в пре- делах Наблюдаемой области Вселенной. Но давайте вникнем, почему не могут существовать кратные сис- темы много более 1 светового года и рассеянные скопления много менее 7 световых лет. Если расстояние между звёздами в кратной системе больше 1 светового года, система должна разрушаться под действием приливных сил при пролёте вблизи других звёзд [Сурдин, 2001а]. Но, если бы имело значение только приливное разрушение, расстояние между недавно родившимися массивными двойными и крат- ными звёздами могло быть и больше, чего не наблюдается. Значит, ограничение на размер двойных и кратных систем накладывается и механизмом их формирования [Сурдин, 1999]. Что же касается рассе- янных скоплений, то звёзды в них вращаются вокруг общего центра масс. Это означает, что суммарная масса должна быть довольно большой, чтоб противостоять тем же "приливным ударам" (в данном случае - со стороны гигантских молекулярных облаков), т.е. звёзд в скоплении должно быть во много раз более 7 (многие десятки, сотни или даже тысячи). Но, если звёзд так много, они вряд ли мо- гут образовать устойчивую многоуровневую систему: случайные гра- витационные взаимодействия будут выводить систему из равновесия. Значит, двигаться звёзды будут в первом приближении вокруг общего центра масс, а в остальном - хаотично, подчиняясь влиянию случай- ных соседей [Сурдин, 2001а]. Если средние расстояния между такими "неорганизованными" звёздами малы, то они будут слишком сильно и часто взаимодействовать друг с другом, что будет приводить к выб- расыванию звёзд из системы. Значит, подобная система должна быть довольно "разреженной", "рыхлой", чем и обусловлен её большой ми- нимальный размер [Ю.Н.]. Если "всматриваться" в двойные и кратные системы "глазами" на- турфилософа, можно заметить, что максимальный размер этих систем определяется свойствами Галактики, а конкретно - приливным воз- действием гигантских молекулярных облаков и свойствами среды, формирующей звёзды (см. выше). Но если бы такие системы могли возникать вне галактик (где, например, нет гигантских молекуляр- ных облаков) или в галактиках с другими свойствами (где, напри- мер, молекулярные облака в среднем гораздо меньше), то, вероятно, они могли бы иметь в своём составе не только от двух до шести, но и значительно больше звёзд. Тогда чёткая разница между аналогами кратных систем и аналогами рассеянных скоплений могла бы и поте- ряться. Значит, иерархические уровни, наблюдаемые в Галактике, не являются абсолютными. Они имеются только здесь (или везде, где среда обладает сходными свойствами). Что же касается участков Вселенной с другими свойствами, то в каких-то из них мы могли бы обнаружить все переходные звенья между привычными для нас уровня- ми организации материи. Какие-то из этих "переходных звеньев", может быть, даже оказались бы там типичными структурами [Ю.Н.]. Ещё в более общем виде эту идею можно сформулировать следующим образом: не существует абсолютно фундаментальных законов природы. Все законы применимы лишь для какой-то ограниченной части беско- нечной Вселенной. Так, например, некоторые законы, которые сейчас считаются фундаментальными, на самом деле могут быть применимы лишь в пределах Наблюдаемой области Вселенной. Впрочем, эти рас- суждения уже выходят за рамки астрономии. ЗВЁЗДНЫЕ ЦЕПОЧКИ Звёздные цепочки - это не до конца изученные и неустойчивые образования, которые иногда наблюдаются в центре звёздных ассоци- аций (см. ниже) и как бы выполняют роль их ядер. При инфракрасном изучении волокнистого строения некоторых светлых диффузных газо- пылевых туманностей (см. ниже) выяснилось, что звёздные цепочки иногда имеются на концах волокон, т.е. на концах волокнистых сгу- щений газа и пыли [Дагаев, 1955б]. Возможно, в этом и состоит объяснение происхождения этих структур: возникновение звёзд из газа, "скрученного" в волокна. РАССЕЯННЫЕ ЗВЁЗДНЫЕ СКОПЛЕНИЯ В рассеянные и шаровые скопления входят не более 0,1% звёзд Галактики, и всё же звёздные скопления исключительно важны для понимания галактических процессов [Сурдин, 2001а]. Рассеянные звёздные скопления обычно содержат от нескольких сотен до нескольких тысяч звёзд [Ефремов, 2004]. Их контуры раз- нообразны и не очень чётко различимы. Почти каждая звезда таких звёздных систем в телескоп видна по отдельности. Размер систем, как уже говорилось, - от 7 до 60 световых лет, чаще всего - 15-17 световых лет [Дагаев, 1955а]; по более поздним данным [по Ефремо- ву - Сурдин, 1999] - в среднем 13 световых лет, или 4 парсека. В более поздней публикации Ефремов [2004] указывает, что размеры скоплений никогда не бывают больше 20 парсек и обычно составляют около 1 парсека. Таким образом, рассеянные звёздные скопления в среднем в 10-40 раз больше по линейным размерам, чем самая боль- шая из известных двойных систем, что говорит о принципиальной разнице между этими объектами. Масса рассеянных скоплений измерена лишь в нескольких случаях и оказалась в интервале от 100 солнечных до 10 тысяч солнечных, в среднем 1 тысяча солнечных [Сурдин, 1999]. В Нашей Галактике к середине XX века было известно свыше 500 рассеянных скоплений, причём некоторые из них сравнительно близки к нам и заметны невооружённым глазом: Гиады, Плеяды, Ясли, Хи и Ха Персея [Дагаев, 1955а; Сурдин, 2001а] (см. ниже каталог инте- ресных звёздных систем Нашей Галактики). Эти 500 скоплений изуче- ны детально (Линга, 1987) [Сурдин, 1999]. В "Звёздных островах" Ю.Н.Ефремова [2005] говорится о 1180 известных рассеянных скопле- ниях Галактики и о том, что их может быть в несколько десятков раз больше. Ещё говорилось, что полное их количество должно быть около 100 тысяч, но мы не можем разглядеть большинство из них, так как они находятся в диске (в плоскости Галактики), т.е. там же, где и Солнечная система [Сурдин, 2001а], а потому плохо раз- личимы на фоне других звёзд диска или заслонены газовыми облака- ми. Звёздный состав рассеянных скоплений различен (только из моло- дых звёзд, только из жёлтых и красных и т.д.). Чем в среднем го- рячее звёзды в скоплении, тем скопление компактнее и моложе. Чем массивнее скопление, тем дольше оно может жить в качестве единого целого. Поэтому маленькие 20-50-звёздные скопления состоят, в ос- новном, из молодых O-звёзд (O-скопления), а в скоплениях из сотен звёзд могут преобладать более старые A-звёзды (A-скопления) [Да- гаев, 1955а]. Различия в скоростях звёзд в рассеянных звёздных скоплениях не превышают 1 км/с, что говорит об их гравитационной связанности [Ефремов, 2004]. Звёзды в рассеянных скоплениях вращаются вокруг общего центра масс, но постепенно одна за другой покидают скопле- ние и "обретают самостоятельность". Разрушению скоплений способс- твует и пролёт их вблизи гигантских молекулярных облаков (за счёт приливного воздействия). Тем не менее, большинству наблюдаемых рассеянных скоплений предстоит ещё несколько миллиардов лет су- ществовать в качестве единого целого [Дагаев, 1955а]. Возраст изученных скоплений колеблется от миллиона до 10-12 миллиардов лет, но преобладают молодые объекты возрастом 300 мил- лионов лет (среди изученных пятисот только пятьдесят старше 1 миллиарда лет) [Сурдин, 1999, 2001]. Самые молодые скопления (до 10 миллионов лет) погружены в родительское газопылевое облако и, в основном, сосредоточены в спиральных рукавах галактического диска. Скопления старше 30 миллионов лет уже практически не свя- заны с газом. А самые старые скопления (8-12 миллиардов лет) на- селяют внешнюю часть диска Галактики (несколько "выше" или "ниже" основной части диска), где нет гигантских газовых облаков, разру- шающих скопления приливными ударами во время сближений с ними. Мы видим, что среди старых скоплений сохранились только самые мас- сивные и только там, где нет гигантских молекулярных облаков (эти скопления, вращаясь вокруг центра Галактики, лишь иногда пересе- кали диск, а не "жили" в нём). Такие рассеянные скопления по мас- се и химическому составу приближаются к шаровым. Мы видим, что ограничение на размер и время жизни скоплений накладывается не только случайным "ускользанием" звёзд, но и приливным влиянием гигантских молекулярных облаков [Сурдин, 1999, 2001]. У рассеянных скоплений относительно недавно обнаружены статис- тически выявляемые звёздные гало, т.е. эти скопления по массе примерно в 2 раза больше, чем думали до этого [Сурдин, 1990]. Разговор об этих гало можно будет продолжить, описывая звёздные ассоциации. Так как заведомо большая часть газа при звездообразовании рас- сеивается в пространстве, не вполне понятно, почему звёздные скопления оказываются гравитационно связанными. Ю.Н.Ефремов и Б.Эльмегрин [Elmegreen, Efremof, 1995 - цит. по: Ефремов, 2004] предположили, что рассеиванию газа в некоторых случаях препятс- твует высокое давление окружающего газа. Именно в этом случае об- разуются скопления, а не рассматриваемые ниже ассоциации гравита- ционно не связанных звёзд. ШАРОВЫЕ ЗВЁЗДНЫЕ СКОПЛЕНИЯ И МИКРОГАЛАКТИКИ В шаровых скоплениях содержатся сотни тысяч или миллионы звёзд [Кинг, 1985]. Размер скоплений варьирует от 130 до 300 световых лет [Дагаев, 1955а], или, по другому источнику, от 30 до 1600 световых лет [Сурдин, 2001], но обычно не превышает 150 световых лет [Кинг, 1985]. В среднем он составляет 100 световых лет, или 30 парсек [Ю.Н.Ефремов - Сурдин, 1999]. Это означает, что по ли- нейным размерам среднее шаровое скопление в 7,5 раз (или округлим - примерно в 10 раз) больше среднего рассеянного скопления. Тем не менее, все шаровые скопления довольно далеки от нас, и простым глазом или в бинокль можно увидеть лишь один-два подобных объек- та. Шаровые скопления хорошо отличаются от рассеянных массив- ностью, большим возрастом, приуроченностью к гало (а не к диску), низкой металличностью и другими характеристиками, хотя в недавние годы найдены промежуточные скопления [Сурдин, 1999]. Контуры Нашей галактики впервые были "нащупаны" Шепли в 1918 г., причём сделано это было по шаровым скоплениям [Кинг, 1985]. В Нашей Галактике к середине XX века было известно 96 шаровых скоп- лений [Дагаев, 1955а], к концу века - около 150 [Сурдин, 1999, 2001] или 135 [Ефремов, 2005], а всего их в Галактике порядка 180 [Сурдин, 1999, 2001] или порядка 500 [Открыто новое шаровое скоп- ление, 2007], но ни одно из них не находится вблизи нас, а осо- бенно много их вблизи галактического ядра (в созвездии Стрельца и рядом - в трудно наблюдаемых областях). Есть они в гало и на зна- чительном удалении от ядра, причём их концентрация убывает по ме- ре удаления от центра Галактики. Тем не менее, почти все "наши" шаровые скопления сосредоточены в одной половине неба [Засов, Ко- нонович, 2001]. Невооружённым глазом они практически не видны, звёзды в их центре не видны по отдельности даже в телескопы [Да- гаев, 1955а]. В шаровых скоплениях обнаружены короткопериодические цефеиды, т.е. "маяки Вселенной" - звёзды с легко определяемым расстоянием до них, а потому расстояние до этих скоплений определено очень точно [Дагаев, 1955а]. Это позволило относительно точно узнать и многие другие параметры. Масса большинства шаровых скоплений заключается в интервале от 10 тысяч до 2 миллионов солнечных, хотя в нескольких случаях она оценена в 1000 солнечных [Сурдин, 1999, 2001]. Возраст шаровых скоплений Нашей Галактики составляет 10-13 млрд лет [Ефремов, 2004], т.е. близок к хаббловскому возрасту Вселенной (по последним данным это порядка 13,7 миллиардов лет, хотя ранее приводилась цифра чуть больше). Поэтому считается, что эпоха формирования шаровых скоплений предшествовала эпохе форми- рования Галактики как звёздной системы или совпадала с ней [Сур- дин, 1999]. Во всяком случае шаровые скопления возникли задолго до того, как галактический диск принял окончательную форму, скон- центрировал в себе наибольшую часть вещества Галактики и стал ос- новным центром звездообразования [Мэтьюсн, 1985]. Об этом же говорит бедный химический (элементный) состав шаро- вых скоплений - почти только водород и гелий, характерные для звёзд первого поколения, возникших из протогалактического облака. Значит, шаровые скопления образованы очень старыми звёздами [Кинг, 1985; Сурдин, 1999]. Возникли они тогда, когда более тяжё- лые элементы, возникающие в звёздах и попадающие в межзвёздную среду при взрывах сверхновых звёзд, ещё не накопились в этой сре- де [Сурдин, 1999]. Тем не менее, относительно недавно было сооб- щение об обнаружении в скоплении NGC 6752 у 18 карликовых звёзд больших различий в химическом составе. Сделан вывод, что некото- рые карлики "позаимствовали" тяжёлые элементы и вообще 10-30% ве- щества у взорвавшихся сверхновых. Вне шаровых скоплений звёзды расположены дальше одна от другой, и такое поглощение "космичес- кой грязи" не наблюдалось [Из какого "сора" родятся звёзды, 2002]. "Наши" шаровые скопления, как уже говорилось, очень старые: 10-13 млрд лет, причём, если шаровому скоплению 10 млрд лет, его называют молодым [Ефремов, 2004]. Но в эллиптических галактиках, в т.ч. в Большом Магеллановом Облаке есть действительно молодые образования подобного рода, причём шаровых скоплений там вообще больше, чем у "нас" [Кинг, 1985]. Во многих подобных галактиках звездообразование началось относительно недавно, взрывообразно, и, наблюдая их, мы видим аналоги ранних этапов развития Нашей звёздной системы. Шаровые скопления первоначально изучались толь- ко в пределах Нашей Галактики, где они оказались объектами вполне определённых формы, размера и возраста. Поэтому аналогичную им "молодёжь" других галактик предложено было называть сверхскопле- ниями [Ефремов, 2004]. Сверхскопления рассматриваются ниже. А сейчас можно только сказать, что в последнее время и в Нашей Га- лактике открыты 3 молодых шаровых скопления [Ефремов, 2005]. Шаровые скопления вращаются вне плоскости Нашей Галактики. Кроме того, они обладают вытянутыми орбитами, что косвенно тоже говорит о древности этих образований, так как молодые образования рождаются в диске и потому изначально имеют в первом приближении круговые орбиты [Сурдин, 1999]. Система шаровых скоплений враща- ется как целое вокруг центра Галактики, но очень медленно [Ефре- мов, 2005]. За долгое время существования Галактики шаровые скопления прошли отбор на прочность: до наших дней "дожили" только самые устойчивые из них - плотные и массивные. Но в эпоху формирования Галактики шаровых скоплений могло быть больше, они могли быть и менее "тяжёлыми", и более рыхлыми. Вероятно, в состав этих "неу- дачников" входила значительная часть звёзд гало, которых сейчас "на свободе" в сотни раз больше, чем в шаровых скоплениях. Шаро- вые скопления разрушаются со скоростью 3-5 за 1 миллиард лет, что даёт приток звёзд поля гало в среднем порядка 1/1000 солнечной массы в год [Сурдин, 1999]. Особенно интенсивно разрушаются они при пересечении галактического диска: "гравитационный удар" "наг- ревает" скопление и усиливает "испарение" звёзд; скопление растя- гивается вдоль орбиты, образуя "рой" ускользнувших из него звёзд, напоминающий "рой" метеорных частиц на орбите кометы [Сурдин, 2001]. В 2002 г. на 100-й конференции Американского астрономичес- кого общества говорилось, что впервые удалось этот процесс наблю- дать: группа учёных во главе с Э.Гребель (Германия) нашла у неп- лотного шарового скопления Паломар-5 два потока звёзд на противо- положных сторонах от него; они растянулись на 13 [???] световых лет (на 20 видимых поперечников Луны). Через 100 миллионов лет данное скопление полностью "развеется" [Судьба шаровых скоплений, 2003]. Есть и другой сценарий гибели подобных звёздных группиро- вок. "Удары" о диск "притормаживают" скопление, в результате чего оно по спирали падает к центру Галактики, всё быстрее и быстрее теряя звёзды по мере приближения к галактическому ядру. "Огрызок" скопления, т.е. его ядро, вносит вклад в формирование галактичес- кого ядра [Сурдин, 2001]. Средние характеристики звёзд поля гало совпадают с таковыми у звёзд шаровых скоплений, но диапазон характеристик звёзд поля ши- ре (некоторые из них беднее тяжёлыми элементами, чем самые бедные звёзды скоплений) [Сурдин, 1999]. Можно предположить, что либо не все звёзды гало изначально входили в скопления, либо в прежних "лёгких" и "рыхлых" скоплениях были иные условия; и в том, и в другом случае вблизи мест формирования неметалличных звёзд (гели- ево-водородных) не взрывались сверхновые, а потому нет и тяжёлых элементов; в шаровых же скоплениях, очевидно, бывали такие взрывы [Ю.Н.]. Звёзды в шаровых скоплениях движутся от центра к периферии и обратно по незамкнутым орбитам, напоминающим лепестки цветка. Пе- риод их обращения составляет порядка миллиона лет. Для этого "роя" характерно максвелловское распределение звёздных скоростей, как для молекул газа, что обусловлено случайными сближениями звёзд. Поэтому отдельные звёзды вырываются из скопления, "испаря- ются" из него. Этому способствуют также приливные силы Галактики. Так как улетают звёзды, наиболее богатые кинетической энергией, скопление беднеет массой медленнее, чем кинетической энергией. В результате оно сжимается. Но сжатие ведёт к увеличению звёздных скоростей ("разогрев" ядра), что приводит к усилению разлёта звёзд и усилению сжатия ("гравитационная катастрофа"). Теорети- чески должен произойти коллапс ядра. Ядра у некоторых шаровых скоплений найдены, но почему-то они не коллапсируют. По одной из гипотез, коллапс останавливается после образования в центре скоп- ления массивной двойной звезды, которая теоретически должна вы- талкивать из ядра третью звезду, подлетевшую к этой паре [Кинг, 1985]. Напоминаю, однако, что звёзды в центре шаровых скоплений до недавнего времени не были видны по отдельности, т.е. центр закрыт звёздами, наблюдение его затруднено, а потому там могут иметь место самые неожиданные явления. Например, совсем недавно в центре некоторых шаровых скоплений открыты чёрные дыры. В скопле- нии M15 (в Пегасе) при помощи американского космического телеско- па удалось различить отдельные звёзды и по спектрам измерить их лучевые скорости. Выяснилось, что звёзды движутся в поле тяготе- ния невидимого компактного тела, по массе превышающего Солнце в 4000 раз. Такими параметрами может обладать только чёрная дыра. Другая группа американских учёных обнаружила "дыру", которая мас- сивней Солнца в 20 тысяч раз и находится в гигантском шаровом скоплении G1 в Туманности Андромеды. В данном случае изучались усреднённые спектральные характеристики ядра скопления. Масса этих чёрных дыр, как и масса гигантских чёрных дыр в центре га- лактик, составляет приблизительно 0,5% от массы звёздной системы, т.е. обнаружена какая-то фундаментальная закономерность [Вибе, 2003а]. Развитие жизни и разума (вплоть до взятия коллапса под конт- роль разума) в шаровых скоплениях представляется маловероятным из-за крайне низкой концентрации элементов тяжелее водорода и ге- лия [Ю.Н.]. В этой связи интересно напомнить также, что в шаровых скоплениях почему-то не найдены планеты, хотя их искали и могли найти (ожидали по применённой методике найти 22 планеты, как в среднем бывает в других случаях, а не нашли ни одной) [Ксанфома- лити, устное сообщение 8.09.2003]. Возможно, планеты, т.е. гелие- во-водородные шары небольшого размера, если они и были раньше, то за долгое время жизни скопления успели исчезнуть. Во время звёзд- ных сближений они могли приобрести нестабильные орбиты, оторвать- ся от звёзд (и тогда мы их не можем увидеть) или "выпасть" на звёзды [Ю.Н.]. В шаровых скоплениях мало также межзвёздного газа, т.к. он, наверное, "выдувается" звёздным ветром или излучением пульсаров. Тем не менее, в скоплении 47 Тукана такой газ недавно найден, хо- тя по массе он составляет лишь 1/10 массы Солнца и сосредоточен только вблизи центра скопления. И всё же газа примерно в 100 раз больше, чем вблизи данного скопления [Пропавший космический газ нашёлся, 2002]. Малым количеством газа объясняется отсутствие в шаровых скоплениях современного звездообразования [Ю.Н.]. Если шаровое скопление расположено вне "нормальной" галактики или на её границе, то его, как правило, называют микрогалактикой, или карликовой галактикой, т.е. между шаровыми скоплениями и га- лактиками нет такой "пропасти", как между кратными звёздами и "многозвёздными" системами. Нет "пропасти" также между рассеянны- ми и шаровыми скоплениями, так как в переходной области между диском Галактики и её гало обнаружены "промежуточные" скопления (см. выше раздел о рассеянных скоплениях). ЗВЁЗДНЫЕ АССОЦИАЦИИ Звёздные ассоциации открыты и соответствующим образом названы в 1947 г. В.А.Амбарцумяном, хотя были и предшественники. Ещё в 1910-1914 гг. Я.Каптейн, В.Босс и А.Эддингтон обнаружили группи- ровки горячих звёзд (O- и B-звёзд). Х.Шепли в 1927 г. обратил внимание, что звёздные скопления иногда являются концентрирован- ными частями более крупных систем. По одному такому же примеру детально исследовали В.Биделман в 1943 г. и О.Струве в 1945 г. Эти примеры и привёл Амбарцумян, но лишь он оценил плотность та- ких звёздных группировок и пришёл к выводу, что она мала для их гравитационной устойчивости. Отсюда следовало, что ассоциации быстро распадаются, что они молоды, что звездообразование проис- ходит и в наше время и вообще, что звёзды высокой светимости мо- лоды. Ещё Амбарцумян обратил внимание, что ассоциации не доста- точно растянуты в галактической плоскости, а, значит, звёзды раз- летаются не столько под действием приливных сил, сколько от изна- чального толчка. Отсюда последовал не вполне правильный вывод, что звёзды образуются в результате взрывного распада компактных массивных ненаблюдаемых тел. Эта концепция оказалась аналогом "лысенковщины" в советской астрономии, хотя, если под "компактны- ми телами" понимать облака молекулярного водорода, то ничего "страшного" в таких формулировках нет [Ефремов, 2005]. Звёздные ассоциации - это очень разбросанные группировки звёзд, которые не выделяются на фоне других звёзд с первого взгляда и выявляются только при изучении расстояний, скоростей и спектральных характеристик всех звёзд какой-то части неба. Линей- ный размер ассоциаций составляет от 100 до 550 световых лет [Да- гаев, 1955а]. По более поздним данным - 15-300 парсек (50-1000 св.лет) [Сурдин, 1999, в тексте; Сурдин, 2001а], или 20-320 пар- сек (65-1050 св.лет) [Сурдин, 1999, в таблице с данными по 40 ас- социациям]. По Ю.Н.Ефремову [Ефремов и др., 1998; Сурдин, 1999], средний размер ассоциации - 80 парсек (260 св.лет), но сам В.Г.Сурдин [там же], исключив спорные случаи, когда может быть несколько близко расположенных ассоциаций, называет вдвое меньшую цифру - 40 парсек (130 св.лет). В любом случае ассоциации по ли- нейным размерам в 10-20 раз больше рассеянных скоплений и в пол- тора-три раза больше шаровых скоплений. А вот по массе ассоциации не так уж велики - от 100 до 10000 солнечных масс [по Ю.Н.Ефремову - Сурдин, 1999]. Такую массу име- ют и рассеянные скопления. А шаровые скопления в среднем в 100 раз массивнее. В общем, ассоциации - это очень "рыхлые" образова- ния. Звёзды в ассоциациях объединены единством происхождения и об- ладают сходным спектральным составом. Последний параметр опреде- ляется проще, чем другие. Особенно легко обнаруживаются гиганты и сверхгиганты ранних спектральных классов O и B (в OB-ассоциациях, где есть и другие звёзды), а также неправильные переменные звёзды типа T Тельца (в T-ассоциациях, где нет O- и B-звёзд). В T-ассо- циациях преобладают карликовые G- и K-звёзды [Дагаев, 1955а]. Иногда выделяются также R-ассоциации - соседствующие с пылевыми отражательными туманностями (R от "reflection"). Дело в том, что в R-ассоциациях нет горячих O-звёзд, способных разрушить пыль. Обычно они состоят из звёзд подклассов от B0 до A2 и в среднем старше OB-ассоциаций, а, значит, "рыхлее" их, т.к. успели расши- риться [Сурдин, 1999]. В OB-ассоциациях насчитывается от десятков до нескольких сотен голубых звёзд и, наверное, тысячи менее массивных звёзд, которые трудно выявить [Сурдин, 2001а]. Некоторые ассоциации содержат рассеянные скопления в качестве ядер (тогда ассоциация является как бы гало или короной скопле- ния) [Дагаев, 1955а; Сурдин, 1990; Ефремов и др., 1998]. Иногда роль ядра выполняют неустойчивые кратные системы типа Трапеции Ориона или ещё менее устойчивые звёздные цепочки [Дагаев, 1955а]. Косвенно это говорит о наличии нескольких центров звездообразова- ния: группировки, возникшие в каких-то из них, уже распались, в результате чего появились звёзды поля ассоциации. А какие-то группировки (например, более позднего происхождения) - распадутся в дальнейшем [Сурдин, 1999]. Известны также УБЕГАЮЩИЕ OB-ЗВЁЗДЫ, которые покинули ассоциа- цию и удаляются от неё значительно быстрее, чем расширяется она вся. Скорость "убегания" иногда превышает 100 км/с. По гипотезе А.Блаау (1961) [Сурдин, 1997б], такие звёзды вылетели с орбит вокруг сверхновых после их взрыва. В подтверждение этой гипотезы недавно нашли двойную "убегающую" звезду с пульсаром в качестве одного из членов данной системы (Vela x-1). Пульсар был когда-то очень массивной звездой, но при взрыве потерял большую часть мас- сы и "увязался" за своим бывшим спутником. Звёзды покинули роди- тельскую ассоциацию Vela OB 1 примерно 2,5 миллиона лет назад и удаляются от неё со скоростью 90 км/с [Сурдин, 1997б, 2001]. Ас- социации, как и звёздные скопления, рождаются в ядрах (конденса- циях) гигантских молекулярных облаков. Иерархические подсистемы звёзд в ассоциациях унаследованы от иерархической организации ядер. Скопления возникают из протоскоплений. Ассоциации - это молодые и неустойчивые образования. Когда-то гравитация удерживала от расширения единое молекулярное облако, из которого возникла ассоциация. Но потом новорождённые звёзды разогнали своим светом и звёздным ветром остатки молекулярного газа и пыли, из-за чего объект потерял большую часть массы (на образование звёзд затрачивается только 2-3% вещества исходного облака, а остальное сдувается и рассеивается). Гравитация уже не смогла удерживать звёзды, и они, обладая изначальным движением, унаследованными от движения газовых струй в облаке, стали разле- таться во все стороны [Ефремов и др., 1998; Сурдин, 1999]. Воз- раст известных ассоциаций составляет от 1 до 10 миллионов лет, что по галактическим меркам очень мало [по Ю.Н.Ефремову - Сурдин, 1999]. Более старые ассоциации мы пока не можем выявить, так как их звёзды уже потеряли связь друг с другом и "разбрелись" по Га- лактике. Для сравнения напомню, что предельный возраст рассеянных скоплений в 1000 раз больше. Скорость расширения некоторых изу- ченных ассоциаций составляет 7-10 км/с [Сурдин, 2001а]. Ассоциации не могут длительно существовать также из-за разру- шающего действия приливов (приливных ударов) при пролёте вблизи гигантских молекулярных облаков [Сурдин, 1999]. Ассоциаций известно примерно столько же, сколько рассеянных скоплений, так как они, как правило, рождаются вместе. Или иначе говоря, формирование скопления сопровождается формированием ассо- циации, так как часть звёзд на самых ранних этапах этого процесса покидает скопление, образуя ассоциацию вокруг него. Поэтому, на- ряду с эффективностью звездообразования (какая доля газа образо- вала звёзды), целесообразно также рассматривать эффективность формирования скоплений (какая доля звёзд образовала скопление, а какая рассеялась). В Нашей Галактике и в наше время это примерно 10% [Сурдин, 1999]. Внутри ассоциации Sco-Cen (Скорпион-Центавр?), вероятно, нахо- дится наше Солнце. Скопление IC 2602, расположенное в 0,16 кило- парсеках от нас, возможно, является центром этой ассоциации. Не- которые её звёзды - Альфа Car, Альфа CMa, Альфа Eri (Эридана) [Сурдин, 1999]. Данную ассоциацию особенно трудно увидеть, так как она окружает нас со всех сторон и на неё проецируется весь остальной звёздный мир. Возраст известных ассоциаций, как уже го- ворилось, составляет не более 10 миллионов лет, а Солнце с окру- жающими его планетами почти в 500 раз старше. Значит, по своему происхождению "мы" не имеем отношения к этой ассоциации и "забре- ли" в неё случайно. АГРЕГАТЫ АССОЦИАЦИЙ АГРЕГАТЫ, или группировки ассоциаций, или сверхассоциации - это тесные группы ассоциаций, сформировавшиеся из группы взаимос- вязанных облаков. Их размер - 150-200 парсек [Сурдин, 1999] или даже 250 парсек [там же, но со ссылкой на Ефремова], т.е. в любом случае в несколько раз больше среднего размера ассоциаций (10-40 парсек), хотя и не более их максимального размера (320 парсек). Последнее замечание вполне объяснимо: если мы подробно рассматри- ваем очень крупную ассоциацию, то её, как правило, удаётся "раз- бить" на несколько не столь крупных [Сурдин, 1999; Ефремов, 2004], т.е. крупные ассоциации как раз и можно считать агрегата- ми. Так как агрегаты изучены хуже ассоциаций, то мы пока могли не обнаружить самые крупные из них, что объясняет некоторую "несты- ковку" в максимальных размерах этих единиц звёздной иерархии. Кроме того, можно предположить, что агрегат как группа ассоциаций со временем превращается в единую гигантскую ассоциацию, если границы прежних компактных ассоциаций "расплываются". Так как это гигантское образование и в целом всё время расширялось, оно на стадии гигантской ассоциации просто "обязано" быть чуть больше, чем на стадии хорошо выраженного агрегата [Ю.Н.]. По массе агрегаты соответствуют шаровым скоплениям (от 10 ты- сяч до миллиона солнечных масс) [Сурдин, 1999], но, конечно, это не столь компактные образования. Они в среднем в 8 раз больше ша- ровых скоплений по линейным размерам и в 70 раз больше их по объ- ёму [Ю.Н.]. Из-за такой рыхлости агрегаты относительно быстро распадаются. Они почти не удерживаются гравитационным путём и, если и сущест- вуют какое-то время, то, в основном, благодаря своим гигантским размерам: уж очень много времени нужно на вылет звезды за пределы агрегата [Ю.Н.]. Возраст агрегатов, как и ассоциаций, составляет от 1 до 10 миллионов лет, т.е. их предельный возраст в 1000 раз меньше, чем у рассеянных и шаровых скоплений. При этом нужно учи- тывать, что предельный возраст шаровых скоплений ограничен не столько временем их распада, сколько временем, прошедшим от Боль- шого взрыва (просто "вселенная" пока не существует так долго, сколько могут существовать шаровые скопления) [Сурдин, 1999]. В агрегатах, как правило, много ионизованного водорода, за что их часто называют гигантскими областями HII. Пример агрегата в Нашей Галактике - Ori OBI с диаметром около 150 парсек, хотя Ori OBI иногда называют ассоциацией. В данный агрегат входит сверхплотное и крайне молодое скопление вокруг Трапеции Ориона, окружённое короной (ассоциацией) из вспыхивающих и переменных звёзд типа Т Тельца. Вблизи в глубине плотного моле- кулярного облака скрываются ещё два скопления формирующихся звёзд. Севернее видна группа молодых горячих звёзд в Поясе Ориона и разреженная группировка в голове Ориона. Есть ещё несколько очагов современного звездообразования. Кинематически агрегат не- однороден: ассоциация в голове Ориона, по всей видимости, расши- ряется, а скопление Трапеции с окружающим газом сжимается [Сур- дин, 1999]. Другие агрегаты - агрегат с ассоциацией Per OB2, агрегат с ас- социацией Sco OB2 (Sco-Cen), а также группа Плеяд, в которую вхо- дит 14-16 скоплений. Все эти агрегаты (и Ori OBI) образуют струк- туру ещё большего уровня - звёздный комплекс, который называют Местной системой, или Поясом Гулда [Сурдин, 1999]. Мы живём внут- ри Пояса Гулда, хотя, конечно, не принадлежим к нему генетически: Солнце - относительно старая звезда и лишь случайно "забрела" в это образование возрастом 50 миллионов лет [Ю.Н., см. ниже]. Нужно напомнить, что в "нормальных" галактиках, к числу кото- рых принадлежит и наша, звёздные агрегаты встречаются не очень часто [Ефремов, 2004]. Обычно в них звёздные ассоциации объединя- ются непосредственно в звёздные комплексы, которые рассматривают- ся в следующем подразделе. ЗВЁЗДНЫЕ КОМПЛЕКСЫ ЗВЁЗДНЫЕ КОМПЛЕКСЫ, или ЗВЁЗДНО-ГАЗОВЫЕ КОМПЛЕКСЫ - это струк- туры, имеющие в своём составе несколько рассеянных скоплений, несколько ассоциаций (иногда групп ассоциаций, или агрегатов), множество одиночных молодых звёзд, а также молекулярные облака, погружённые в общую оболочку из нейтрального атомарного газа. Их линейный размер - 500-600 парсек [Сурдин, 1999, текст, с.207], 1000 парсек [Сурдин, 2001] или даже до 1200 парсек [Сурдин, 1999, таблица, с. 206], т.е. они почти на порядок больше агрегатов. Звёздные комплексы образованы молодыми звёздами возрастом пример- но до 100 миллионов лет [Ефремов, 2009]. Ещё звёздные комплексы отличаются от звёздных агрегатов (свер- хассоциаций) несколько большей "рыхлостью". Крупный агрегат можно рассматривать как маленький комплекс, почти "целиком охваченный интенсивным звездообразованием, возраст старейших звёзд в котором порядка 10 млн лет" [Ефремов, 2004, с.26]. Внутри же "настоящих" звёздных комплексов звездообразование продолжается лишь в нес- кольких ассоциациях [или агрегатах], вне которых возраст звёзд доходит до 100-150 млн лет [Ефремов, 2004]. Есть также данные [Сэндидж, Бедке, 1988 - цит. по: Сурдин, 1999, с. 207], полученные изучением 221 соседней галактики, что размер комплексов колеблется в диапазоне от 100 до 2000 парсек, причём предельные размеры комплексов тем больше, чем крупнее со- держащие их галактики. Это, однако, естественно, так как в боль- ших галактиках комплексов больше и больше вероятность встретить среди них особенно огромный. Тем не менее, есть предположение, что комплексы возникают в результате гравитационной неустойчивос- ти газовых дисков галактик, и тогда связь между размерами галак- тик и комплексов оказывается более глубинной [Сурдин, 1999]. А вот от морфологического типа галактики размер комплексов не зави- сит. Есть также сведения, что звёздные комплексы располагаются вдоль спиральных рукавов Нашей Галактики с регулярными интервала- ми, которые соответствуют так называемой "джинсовской длине вол- ны" в теории гравитационной неустойчивости [Ефремов и др., 1998]. Если это так, то средний размер этих структур на самом деле опре- деляется законами природы, а не прихотью исследователей, "разбив- ших" на условные "отрезки" непрерывный ряд различных по размеру объектов. Газовые облака, из которых формируются звёздные комплексы, столь велики, что их обычно называют сверхоблаками [Ефремов, 2000]. Массы комплексов вроде бы достигают 80 миллионов солнечных [Сурдин, 1999, таблица, с. 206], т.е. предельная масса комплексов на два порядка больше предельной массы агрегатов, хотя в книге В.Г.Сурдина по этому поводу на разных страницах приводятся проти- воречивые данные. Большой вклад в эту массу вносят гигантские мо- лекулярные облака. Местная система (Пояс Гулда, или Гульда) уже упоминалась в ка- честве примера звёздного комплекса. Её возраст - 50 миллионов лет. Другие примеры - комплекс с двойным скоплением h и x в соз- вездии Персея, а также - комплекс Тарантул в Большом Магеллановом Облаке (см. ниже). Местная система была открыта американцем Гул- дом ещё в 1879 г. В 1927 г. голландец Сирс предположил, что Мест- ная система аналогична звёздным облакам, из которых состоят спи- ральные рукава других галактик [Ефремов, 2005]. Но понятие о звёздных комплексах как о широко распространённых структурах поя- вилось только в 1975-1979 гг. (в работах Ю.Н.Ефремова). Звёздные комплексы по размерам сходны со сверхассоциациями, или агрегатами ассоциаций, но сверхассоциации редки, а звёздные комплексы обычны. Можно сказать, что сверхассоциации - это не все, а только молодые звёздные комплексы, целиком охваченные звёздообразованием. Кроме того, не все звёздные комплексы прошли стадию сверхассоциации, т.е. не были охвачены повсеместным однов- ременным звездообразованием [Ефремов, 2005]. РЕГИОНЫ. ОБОБЩЕНИЯ ПО "РЫХЛЫМ" СТРУКТУРАМ РЕГИОНЫ - это структуры, имеющие в своём составе несколько звёздно-газовых комплексов. Пример региона - группа из трёх комп- лексов: Тарантул, 30 Dor E и 30 Dor W [Сурдин, 1999, табл. на с.206]. В литературе эта структурная единица упоминается редко. Воз- можно, она не всеми признаётся. Или имеются трудности с её выде- лением. Можно также предположить, что звёздно-газовые комплексы часто (или как правило) непосредственно входят в состав галакти- ческого диска, но также могут группироваться по несколько, и в этих случаях целесообразно введение ещё одной единицы [Ю.Н.]. Ясно также, что в выделении всех "рыхлых" структурных образо- ваний (ассоциаций, агрегатов, комплексов, регионов) очень много субъективного. Может быть, наличие этих единиц отражает лишь тен- денцию родительских газопылевых облаков формировать сложную ие- рархию сгущений. Потом облака разрушаются под влиянием новорож- денных звёзд (звёздный ветер сдувает газ), масса структурных еди- ниц падает почти на два порядка, и молодые звёзды, унаследовавшие своё движение от хаотического движения газовых струй, начинают разлетаться [Сурдин, 1999; Ефремов, 2004]. "Каждая звёздная груп- пировка рождается внутри группировки большего размера и старшего возраста" [Ефремов, 2004, с.24]. Звёзды в таких структурах, с одной стороны, вращаются вокруг общего центра масс, как в "настоящих" структурных образованиях (двойных и кратных системах, рассеянных и шаровых скоплениях, га- лактиках), но, с другой стороны, вращаются очень медленно и не успевают сделать много оборотов, так как эти структуры "рыхлые" (слабо притягивают к центру масс) и быстро распадаются. А потому на практике это означает, что звёзды с большой скоростью летят вокруг центра Галактики и только вокруг него, но их траектории слегка волнисты, искривлены. При этом "чужие" структуры (напри- мер, гигантские молекулярные облака, мимо которых они пролетают) "портят" их галактические орбиты в такой же степени, как и "род- ные" образования [Ю.Н.]. В такой "рыхлой" структурированности угадывается "намёк" на истинную структурированность, которая мог- ла бы возникнуть, если бы не было конкуренции со стороны других структурных образований: если бы Галактика не разрушала промежу- точные структуры своим приливным влиянием, если бы рядом не было других прочных структур (скоплений), если бы рядом не было других "рыхлых" структур, которые в данный момент компактнее и массивнее (например, гигантские молекулярные облака) и т.д. [Ю.Н.]. Пока победителями в конкурентной борьбе среди звёздных систем являются тесные системы двойных и кратных звёзд, шаровые скопления и га- лактики, а также, наверное, - скопления галактик. Они выдержали отбор. Это пока основные структурные уровни организации материи в мире звёзд, и впереди у них большое будущее в Нашей молодой об- ласти Вселенной, только-только возникшей в ходе Большого взрыва. Такими же "победителями" в мире меньших размеров, наверное, явля- ются одиночные звёзды с их планетами (хотя большие звёзды взрыва- ются), а также планеты с их спутниками. Благодаря разуму прочными могут оказаться структуры нашего масштаба, созданные нашими рука- ми (искусственные космические аппараты, станции, небольшие орби- тальные поселения), но они ещё не проявили себя в полной мере. А в наблюдаемом микромире "победили" атомы (т.е. атомные ядра с их электронами), а также нуклоны (т.е. протоны и нейтроны, якобы состоящие из кварков, но, возможно, имеющие более сложную струк- туру) [Ю.Н.]. ГАЛАКТИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ, ОТСУТСТВУЮЩИЕ В НАШЕЙ ГАЛАКТИКЕ На примере Нашей Галактики удаётся познакомиться далеко не со всеми внутригалактическими структурами. В галактиках, которые по- моложе нашей, или в отставших в развитии, или в сталкивающихся иногда наблюдаются особые, относительно редкие, категории струк- тур. Рассмотрим их в сравнении с уже описанными. СКОПЛЕНИЯ ЗВЁЗДНЫХ СКОПЛЕНИЙ - это очень редкие объекты, кото- рые открыты в последние годы [Ефремов, 2004]. Они могли бы назы- ваться звёздными сверхскоплениями, если бы данное слово не было "занято" уже известным типом структур. Таких объектов пока из- вестно столь мало [один или всё-таки более?], что целесообразно описывать их индивидуально - см. описание NGC 6946 с комплексом Ходжа в разделе "Ещё некоторые интересные галактики". ЗВЁЗДНЫЕ СВЕРХСКОПЛЕНИЯ (или СОВСЕМ МОЛОДЫЕ ШАРОВЫЕ СКОПЛЕНИЯ) - это очень массивные звёздные скопления, по размерам соответс- твующие звёздным комплексам; их ещё называют областями бурного звездообразования [Ефремов, 2004]. От обычных звёздных скоплений они, стало быть, отличаются массой и размерами. От звёздных комп- лексов - относительно равномерным распределением молодых массив- ных звёзд. Это как бы звёздные комплексы, в которых все звёздные скопления слиты в одно почти монолитное звёздное скопление, за- полняющее весь объём данного объекта. Все сверхскопления молоды и со временем должны проэволюционировать в типичные шаровые скопле- ния, какие обычны в Нашей Галактике. Их масса может достигать 10 млн солнечных масс. Они обнаружены во многих взаимодействующих галактиках, а также в некоторых одиночных спиральных галактиках (близ их центра) и в карликовых галактиках [Ефремов, 2004]. Три молодых шаровых скопления на рубеже 20-21-го веков были открыты и в Нашей Галактике: Лебедь OB2, NGC 3603 и Westerlund 1 (см. ниже) [Ефремов, 2005]. Одна из причин их образования - столкновение газовых облаков при взаимодействии галактик. Другая - оседание облаков к центру галактики после их столкновения. Третья - столкновение ударных волн при множественных взрывах сверхновых звёзд в двух соседних центрах звездообразования. Третья причина более актуальна для пе- риферии галактик, где газовый диск толще [Ефремов, 2004]. МЕЖЗВЁЗДНАЯ СРЕДА Межзвёздная среда лучше всего изучена в пределах Нашей Галак- тики, а потому её описание помещено в данной части книги. Пространство между звёздами заполнено разреженным веществом, излучением и магнитным полем, которые имеют в среднем равные плотности энергии, так как взаимодействуют друг с другом (в сред- нем 10 в минус 12-й степени эрг в куб. см.) [Сурдин, 1999]. Ато- марный состав межзвёздной среды в первом приближении сходен с та- ковым у Солнца: на 1000 атомов водорода приходится около 100 ато- мов гелия и 2-3 атома более тяжёлых металлов [Сурдин, 1999]. Но химический состав отличен от солнечного: половина атомов водорода объединена в молекулы, а многие атомы более тяжёлых элементов входят в состав пылинок или тоже молекул. Молекулы могут быть многоатомными - до 13 атомов (см. ниже). Наряду с привычным для нас изотопом водорода, протием, в межз- вёздной среде присутствует дейтерий, или тяжёлый водород, имеющий в своём ядре не только протон, но и нейтрон. Дейтерий открыт в 1932 г., и, к примеру, в обычной воде на один атом дейтерия при- ходится 5000 атомов протия [Энциклопедический словарь, 1963]. Дейтерий синтезировался в результате Большого взрыва. В процессе звёздного "горения" дейтерий разрушается, и его концентрация в звёздных скоплениях убывает. Изучая современное распределение дейтерия в Галактике, можно понять, сколько его образовалось из- начально, сколько разрушилось в результате деятельности звёзд, как он циркулировал по Галактике. В 1999 г. в США был запущен спутник "FUSE" ("Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer" - "Исс- ледователь дальнего ультрафиолетового диапазона"), специально предназначенный для картографирования распределения дейтерия в Галактике. Ультрафиолетовый телескоп этого спутника в 10 тысяч раз чувствительней аналогичного спутника "Коперник" 1970-х годов [Космическая ультрафиолетовая обсерватория, 2000]. Как уже читатель догадывается, межзвёздная среда не одинакова в разных местах. Она различается не только по концентрации дейте- рия, но также по температуре, плотности и составу, образует раз- номасштабные структуры - межзвёздные облака и т.п. Температура, плотность и состав газа взаимосвязаны. При температуре более 10 тысяч градусов Кельвина в межзвёздной среде преобладает ионизо- ванный газ (молекулярный вес 0.6), от 10000 до 100 - нейтральный атомарный газ (мол. вес 1,3), менее 100 - молекулярный газ (мол. вес 2,4), [Сурдин, 1999]. Межзвёздные облака классифицируются несколькими различными, хотя и взаимосвязанными способами. ЧЕТЫРЁХКОМПОНЕНТНАЯ МОДЕЛЬ МЕЖЗВЁЗДНОЙ СРЕДЫ является в насто- ящее время базовой моделью, согласно которой выделяются четыре основных составляющих, или четыре типа "облаков" [Сурдин, 1999]: 1) очень разреженный и горячий "корональный" газ (в коронах звёзд и галактик, в коронах галактик открыт лишь в начале 1970-х го- дов); 2) разреженный ионизованный газ (90% объёма галактического диска, но лишь несколько процентов массы межзвёздной среды); 3) относительно холодные и плотные облака атомарного водорода (при- мерно половина массы межзвёздной среды); 4) холодные молекулярные облака (из многоатомных молекул, открыты лишь в начале 1970-х го- дов, примерно половина массы межзвёздной среды), в т.ч. гигант- ские молекулярные облака, содержащие 90% всего молекулярного га- за. По химическому принципу в межзвёздной среде выделяются: 1) атомарные облака (H I) [т.е. "корональный" и прочий ионизованный газ, а также относительно холодные и плотные облака атомарного водорода - Ю.Н.]; 2) холодные молекулярные облака (H II), в т.ч. гигантские молекулярные облака. В молекулах водорода заключена половина массы межзвёздной среды Галактики [Сурдин, 1999]. По температуре и плотности межзвёздные облака обычно разделяют на четыре типа: 1) диффузные облака (температура по Кельвину 100-1000 градусов, плотность 1-100 атомов водорода в куб. см, в них найдены лишь простейшие молекулы - H2, HD, CH, OH, NH, C2, CO, CN, CS); 2) тёмные облака (10-100 градусов, 100-10000 ато- мов); 3) молекулярные облака (5-50 градусов, 400-1000000 атомов), в т.ч. гигантские молекулярные облака; 4) глобулы (10-30 граду- сов, 1000-10000 атомов). В облаках, более плотных, чем диффузные, найдены молекулы, содержащие до 13 атомов - HC11N, а также H2O, NH3, H2SO) [Сурдин, 1999]. Так как количественные параметры этих типов облаков перекрываются, то сразу видно, что подразделение произведено не просто по температуре и плотности, а по более глу- бинным свойствам, которые лишь связаны с совокупностью двух наз- ванных характеристик [Ю.Н.]. Диффузные облака могут также различаться по своей освещённос- ти. По крайней мере, в недавном прошлом среди них выделялись светлые и тёмные диффузные облака [Дагаев, 1955б], хотя состави- тель конспекта не понял, как эта классификация соотносится с пре- дыдущей, где тоже фигурируют тёмные облака, но не обязательно диффузные. СВЕТЛЫЕ ДИФФУЗНЫЕ ТУМАННОСТИ состоят из газа и пыли, освещён- ных звёздами. Газ имеет свой собственный спектр, а пылевые обра- зования отражают свет ближайших звёзд без изменения. Большинство известных светлых туманностей дают суммарный спектр, так как сос- тоят из газопылевой смеси [Дагаев, 1955б]. Такие туманности иног- да связаны с молодыми горячими O- и B-звёздами: они предоставили для звёзд материал, а некоторые компактные образования такого ро- да сами порождены взорвавшимися звёздами (например, крабовидная туманность). Но соседство некоторых светлых туманностей с яркими звёздами случайно, и, когда звёзды покинут их, туманности перей- дут в разряд тёмных. В общем, имеются разные случаи связи или от- сутствия связи между газопылевыми туманностями и звёздами [Дага- ев, 1955б]. Все диффузные облака (не только светлые) полностью подчинены внешним условиям, так как их самогравитация очень мала [Сурдин, 1999]. ТЁМНЫЕ ДИФФУЗНЫЕ ТУМАННОСТИ по составу не отличаются от свет- лых, но не освещены звёздами. Они хорошо видны на фоне Млечного Пути, так как загораживают свет расположенных за ними звёзд. Та- кие облака создают впечатление раздвоенности Млечного Пути в соз- вездии Лебедя, а в Стрельце закрывают от нас ядро Галактики. Они видны только на фоне светлых объектов - скоплений звёзд и светлых туманностей (Конская голова в Орионе, туманность в Змееносце). Вероятно, в Галактике имеется не менее 100 миллионов тёмных диф- фузных туманностей, но в большинстве своём они не видны [Дагаев, 1955б]. Каждая тёмная туманность ослабляет свет звезды в среднем в 1,26 раза, и ослабление звёздного света многими такими туман- ностями на расстоянии в 1000 световых лет по некоторым направле- ниям оказывается троекратным [Дагаев, 1955б]. Вероятно, в прошлом в этой категории туманностей среди тёмных атомарных облаков "пря- тались" и тёмные молекулярные облака, открытые позднее [Ю.Н.]. Многие туманности в видимом диапазоне не видны, а в инфракрас- ном свете имеют волокнистую структуру, что говорит о сильных маг- нитных полях и вихревых движениях вещества [Дагаев, 1955б]. Такую же волокнистую структуру в инфракрасном свете имеют и некоторые светлые диффузные туманности (например, Сеть в Лебеде). На концах некоторых волокон обнаружены цепочки звёзд, что вроде бы говорит о возникновении этих звёзд из волокон. Выделяются также характерные морфологические типы облачных структур (с ясным и неясным происхождением). Упомянем некоторые из них: 1) СВЕРХОБОЛОЧКИ H I (атомарные сверхоболочки) - кольце- образные [точнее - шарообразные] структуры, расширяющиеся вокруг областей звездообразования; 2) ГИГАНТСКИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОБЛАКА (механизм образования не ясен, хотя предложено несколько гипо- тез); 3) "ЧЕРВЯКИ", или WORMS - структуры, возвышающиеся над га- лактическим диском, размером 100-300 парсек (механизм образования совсем не ясен, но, по Сурдину [1999], сформированы горячими по- токами, поднимающимися над очагами звездообразования) [Сурдин, 1999]. К характерным морфологическим типам, наверное, можно от- нести и уже упоминавшиеся ГЛОБУЛЫ, которые подробно рассматрива- ются ниже. ГЛОБУЛЫ открыты в 1947 г. американцем Бартом Боком [Дагаев, 1955б] или, по другим данным в 1946 г. Б.Боком и Э.Рейли; они об- наружились на фоне светлых туманностей [Сурдин, 1999]. Это ком- пактные и почти шаровидные тёмные туманности размером от 5 до 50 тысяч астрономических единиц [Дагаев, 1955б], или от 0,005 до 1-1,5 парсека [Сурдин, 1999], то есть очень маленькие объекты в галактических масштабах. Звёздный свет ослабляется ими в десятки и сотни раз [Сурдин, 1999]. Чем больше глобула, тем меньше света она поглощает. Значит, глобулы эволюционируют в сторону сжатия и уплотнения, то есть коллапсируют [Дагаев, 1955б], хотя, как позд- нее выяснилось, всё не так просто. Поэтому глобулы рассматрива- лись в качестве "протопротозвёзд". Теперь мы знаем, что иногда глобулы долгое время остаются в стабильном состоянии [Сурдин, 1999]. В настоящее время выяснено, что глобулы рассеяны по всему Млечному Пути, но концентрируются в областях, где много тёмных туманностей (на северном небе - в созвездиях Телец и Змееносец, на южном - Южный Крест со своим Южным Угольным Мешком). В начале 1970-х годов было известно более сотни крупных глобул, а всего в Галактике их должно быть около 30 тысяч. Размеры крупных глобул часто бывают от 0,5 до 1,5 парсека, массы от 10 до 140 солнечных. Недавно были открыты и миниглобулы, из которых звёзды возникнуть не могут. Так как внутри глобул нет горячих звёзд, они теплее снаружи, где слегка нагреваются звёздным светом и космическими лучами. Гравитационная энергия глобул обычно близка к кинетичес- кой энергии газовых потоков и к энергии теплового движения моле- кул. По-видимому, энергия магнитного поля в глобулах тоже спо- собствует их стабильности (магнитное поле не затухает, так как звёздное излучение извне проникает в глобулу, поддерживая иониза- цию газа; ионизованный газ, т.е. заряженный газ, противостоит сжатию). В общем, движение газовых потоков, давление газа и маг- нитное поле обычно удерживают глобулы от сжатия. В стабильном состоянии могут пребывать целые семейства глобул, объединённые в едином родительском облаке. Таков Южный Угольный Мешок массой 3500 солнечных. Но если какая-нибудь сторонняя сила (например, свет недавно родившейся яркой звезды) чуть-чуть сожмёт глобулу, то её прозрачность уменьшится и магнитное поле начнёт затухать. Это может привести к коллапсу глобулы и образованию нескольких звёзд. Подобное звездообразование сейчас происходит в глобулах Тельца и Змееносца в северном небе. На поверхности глобул иногда видны РИМЫ - ободки и выступы из ионизованного газа. Они возника- ют под влиянием соседних ярких звёзд и являются признаком наруше- ния стабильности. Происхождение глобул не выяснено, но, вероятно, они связаны с разрушением более массивных облаков [Сурдин, 1999]. В глобулах рождаются небольшие группы звёзд. Как правило это не самые крупные звёзды. ГИГАНТСКИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОБЛАКА (ГМО) - это особый класс моле- кулярных облаков, открытых недавно и тоже ответственных за звез- дообразование. На их долю приходится 1-2% массы всей Галактики. Они населяют тонкий слой вблизи галактической плоскости, концент- рируясь в центральном диске и в "кольце звездообразования" на значительном удалении от центра. Размеры этих объектов составляют от 10 до 50 парсек (в среднем 20), а массы - 100 тысяч солнечных и более [Сурдин, 1999]. Они содержат 90% всего молекулярного га- за, и в Галактике их около 6000. Есть среди них облака с массами в миллион солнечных и более (30% молекулярного газа Галактики, около 1000 облаков). Среди гигантских молекулярных облаков (ГМО) различаются: 1) ХОЛОДНЫЕ ГМО (5-10 градусов Кельвина, население всего галактического диска); 2) ТЁПЛЫЕ ГМО (11-30 градусов, насе- ление рукавов, массивней, связаны с очагами звездообразования). Холодные ГМО, пересекая в своём галактическом вращении спиральные рукава, могут переходить в тёплые ГМО, если в них будет возбужде- но звездообразование. Происходит и обратный процесс, когда ГМО покидает спиральный рукав. Внутренняя структура ГМО имеет иерар- хический характер, причём спектр масс новорожденных звёзд не со- ответствует спектру масс исходных КОНДЕНСАЦИЙ (ЯДЕР), что говорит о сложности процесса звездообразования. Но ясно, что именно кон- денсации (ядра) в теле ГМО дают начало звёздным агрегатам - скоп- лениям, ассоциациям, кратным звёздам и т.д. Ядра бывают в сотни раз плотней облака в целом. Различаются малые, средние и крупные конденсации. Инфракрасный спектр некоторых ядер указывает, что внутри них уже появилась молодая звезда или протозвезда. Иногда ядра бывают двойными, что говорит о гравитационной фрагментации. Такие ядра - предшественники двойных звёздных скоплений [Сурдин, 1999]. Иногда сближенных ядер так много, что правильней говорить о МОЛЕКУЛЯРНЫХ КОМПЛЕКСАХ, которые могут обладать общей оболоч- кой. Особенно большие молекулярные облака или, точнее, тесные группы гигантских молекулярных облаков, называют сверхоблаками. Сверхоблака эволюционируют в звёздные комплексы [Ефремов, 2000]. Фрактальная размерность межзвёздных молекулярных облаков сходна с таковой для атмосферных облаков, а, значит, тоже определяется гидродинамической турбулентностью и диффузией. Гигантские молеку- лярные облака "живут своей жизнью", т.е. подчиняются балансу внутренних процессов и в стационарных условиях почти не зависят от среды. Для них характерно равновесие между гравитацией и дина- мическим давлением крупномасштабных потоков вещества. Из внешних причин равновесие могут нарушить столкновение с другим облаком или ударная волна от сверхновой. Подобные столкновения являются источником энергии турбулентных движений. Но турбулентность ещё резче увеличивают струи вещества, которые в две противоположные стороны (с полюсов) выбрасывают новорожденные звезды, образующие- ся в этих облаках. Звездообразование в конечном итоге разрушает гигантские молекулярные облака, а так как их много, они должны непрерывно возникать. Существуют следующие механизмы их образова- ния, действующие одновременно: 1) агломерация, т.е. поглощение маленьких облаков большими при столкновениях (остатками маленьких облаков могут быть плотные конденсации); 2) концентрация межз- вёздных облаков в магнитных "ямах" под воздействием магнитного поля в диске Галактики; 3) образование облаков вследствие грави- тационной неустойчивости межзвёздной среды в диске; 4) уплотнение диффузного газа расширяющимися оболочками вокруг областей звездо- образования (разрушение родительского облака молодыми звёздами стимулирует формирование таких облаков рядом; оболочка бананооб- разно вытягивается из-за вращения диска, и газ скапливается на концах "банана"; в твердотельно вращающихся областях диска, как у Большого Магелланова облака, газ уплотняется между двумя-тремя соприкасающимися оболочками). "Используя эти четыре механизма, мы уже сейчас можем построить достаточно реалистичные сценарии, опи- сывающие сценарии формирования сверхоблаков HI и ГМО, их харак- терные размеры, массы и даже спектры масс. Однако происхождение внутренней иерархической структуры самих облаков пока остаётся загадкой" [Сурдин, 1999, с.78]. Обнаружено также, что предельные размеры гигантских молекулярных облаков тем больше, чем больше содержащая их галактика [Сурдин, 1999, с.207], что, впрочем, ес- тественно, так как эти образования уже соизмеримы с размерами га- лактик [Ю.Н.]. СВЕРХОБЛАКА АТОМАРНОГО ВОДОРОДА - это фрагменты спиральных ру- кавов у дисковых галактик и уединённые газовые уплотнения в неп- равильных галактиках. Их размер - порядка 1 килопарсека, масса - примерно 10 миллионов солнечных. Внутри них могут быть молекуляр- ные облака и очаги звездообразования. ПЛАНЕТАРНЫЕ ТУМАННОСТИ - ещё одна категория галактических ту- манностей. Это округлые, дисковидные, часто кольцевидные, а иног- да и с элементами спиральности компактные образования размером от 1000 астрономических единиц до 8 световых лет [Дагаев, 1955б]. На самом деле они сферичны, хотя видны по-разному из-за разной плот- ности газа. Их в Галактике к середине XX века было известно около 350, но должно быть не менее 100 тысяч. Вблизи нас таких объектов нет. В центре планетарной туманности, согласно статье М.М.Дагаева [1955б], обязательно есть O-звезда, но эти представления устаре- ли. Чаще говорится о наличии там белого карлика. Видимо, под пла- нетарными туманностями раньше понимали очень различные объекты (и остатки родительского облака, "раздвинутые" светом молодых О-звёзд, и периодически сбрасываемые оболочки так называемых "но- вых" звёзд, и трудно различимые "последние выдохи" умирающих среднеразмерных звёзд) [Ю.Н.]. Из-за освещённости яркой О-звездой общая светимость некоторых планетарных туманностей в 250-300 раз больше солнечной [Дагаев, 1955б], но, очевидно, эти сведения от- носятся не ко всем планетарным туманностям. В газовой оболочке имеется около 1% общей массы объекта, 99% - в звезде. Оболочка на 90% состоит из водорода и примерно на 10% из гелия. Скорость рас- ширения планетарных туманностей составляет в среднем 20 км/с. Возраст - от одной до ста тысяч лет [Дагаев, 1955б]. В более поздней публикации указывается на скорость 10-20 км/с [Клочкова, Панчук, 2002]. В настоящее время известно свыше десяти тысяч пла- нетарных туманностей в Нашей и ближайших галактиках. Они выделены В.Гершелем из числа других туманностей в 1785 г., хотя он прини- мал их за родительские облака планет, от чего и пошло такое наз- вание. Основополагающие представления о природе планетарных ту- манностей как заключительной стадии эволюции звёзд с массами от 3 до 8 солнечных сформулированы И.С.Шкловским только в 1956 г. Тем- пература планетарных туманностей - от 200 до 1000 градусов Кель- вина. Точность определения возраста этих объектов составляет 25 лет. Переходное состояние от самосветящегося красного гиганта к подсвеченной изнутри планетарной туманности называется протопла- нетарной туманностью. Оно длится порядка тысячи лет. Оболочка сбрасывается звездой в несколько рывков, несимметрично. На этом этапе старую звезду можно спутать с молодой, которая ещё окружена газопылевым коконом [Клочкова, Панчук, 2002]. Планетарные туман- ности концентрируются к центру Галактики, как и шаровые скопле- ния, т.е. принадлежат к галактическому населению типа II [Ефре- мов, 2005]. Значит, они связаны со старыми звёздами на заключи- тельных стадиях своего развития [Ю.Н.]. Согласно теоретическим выкладкам, если в планетарной туманности имеется планета-гигант ("юпитер"), то она вытягивает из туманности часть вещества, кото- рое закручивается в виде двух спиральных ветвей, а потом образует тор, препятствующий расширению туманности в плоскости орбиты этой планеты [Планеты в планетарных туманностях, 2008]. Взаимодействие спиральных ветвей с остальной оболочкой приводит к появлению ударных волн и нагреванию вещества ветвей до 1000 градусов Кель- вина. Пылинки при этом плавятся, а при остывании кристаллизуются, что согласуется с наблюдением таких кристаллических пылинок вбли- зи умирающих звёзд [Планеты в планетарных туманностях, 2008]. СВЕРХОБОЛОЧКИ - это на вид кольцеобразные или дугообразные структуры, расширяющиеся вокруг областей звездообразования [Сур- дин, 1999]. [На самом деле они, конечно, сферичны, хотя часть их может быть не видна или разрушена]. По своей природе они, вероят- но, близки к планетарным туманностям, но связаны не с одной звез- дой, а, как часто считается, с целой группой звёзд, и потому зна- чительно больше по размеру [Сурдин, 1999]. Впрочем, по весьма по- пулярной гипотезе Ю.Н.Ефремова [2000], сверхоболочки образуются при взрывном слиянии нейтронных звёзд или нейтронной звезды с чёрной дырой, что сопровождается знаменитыми, но непонятными гам- ма-всплесками. Эти сверхоболочки, называемые также звёздными "ар- ками" или "дугами", особенно характерны для Большого Магелланова Облака [Ефремов, 2000], но в 1980-е годы они открыты и в Нашей Галактике [Силич, 1998]. Размер "наших" сверхоболочек достигает 1 килопарсека (1/8 расстояния от Солнца до центра Галактики). Кине- тическая энергия сверхоболочек превышает энергию сверхновых, т.е. взрывы сверхновых - не самые большие во Вселенной и даже не самые большие в Нашей Галактике [Силич, 1998], хотя в последнее время предпринята попытка объяснить эти образования взрывами сверхно- вых, но гигантских сверхновых, или коллапсаров [Вибе, 2003г]. Состоят сверхоболочки преимущественно из атомарного водорода [Сурдин, 1999]. Обобщая приведённые выше классификации межзвёздных облаков, можно построить схему, за полную корректность которой составитель конспекта не ручается, так как, вероятно, не все классификации до конца совместимы. Начинается схема с категорий четырёхкомпанент- ной модели, которая выше признавалась базовой. Указываются темпе- ратура в градусах и некоторые другие характеристики. М Е Ж З В Ё З Д Н А Я С Р Е Д А ��_ИОНИЗОВАННЫЙ ГАЗ I. ОЧЕНЬ РАЗРЕЖЕННЫЙ И ГОРЯЧИЙ "КОРОНАЛЬНЫЙ" ГАЗ (ионизован): 1. В звёздных коронах. 2. В галактических коронах. II. РАЗРЕЖЕННЫЙ И ИОНИЗОВАННЫЙ ГАЗ (внекорональный). ��_АТОМАРНЫЕ ОБЛАКА (ИЗ НЕЙТРАЛЬНОГО ГАЗА) III. ОБЛАКА АТОМАРНОГО ВОДОРОДА (относит. холодные и плотные): 1. Светлые диффузные облака (100-1000 гр.). 2. Тёмные атомарные облака (10-100 гр.) 3. Сверхоблака (как вариант двух предыдущих видов): а) фрагменты спиральных рукавов б) уплотнения в неправильных галактиках 3. Наружные слои гигантских молекулярных облаков. 4. Расширяющиеся облака вокруг областей звездообразования а) оболочки вокруг областей звездообразования б) сверхоболочки вокруг областей звездообразования ��_МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОБЛАКА IV. ХОЛОДНЫЕ И ПЛОТНЫЕ МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОБЛАКА (5-50 гр.): 1. Гигантские молек. облака (90% молек. газа, 5-30 гр.): а) тёплые ГМО (11-30 гр.) б) холодные ГМО (5-10 гр.) в) ядра ГМО (25-50 гр.) - одиночные двойные молекулярные комплексы (много ядер) 2. Прочие молек. облака (10% молек. газа): а) глобулы (30-40 гр.) - крупные и миниглобулы б) другие виды прочих молекулярных облаков Планетарные туманности и "червяки" (выбросы из областей звез- дообразования?) не удалось вставить в эту классификацию, так как не удалось найти данные об их химическом составе и температуре. Всё это расширяющиеся структуры и, вероятно, их характеристики, в т.ч. состав и температура, сильно меняются по мере расширения, а потому они в принципе не могут быть "вставлены" в рассмотренную выше схему. Можно считать, что выше приведена классификация, в основном, относительно стабильных компонентов межзвёздной среды (если исключить оболочки и сверхоболочки вокруг очагов звездооб- разования). Перечисленные в ней облака чаще коллапсируют, чем рассеиваются в пространстве [Ю.Н.]. Отсюда следует принцип, по которому тоже можно расклассифицировать межзвёздные облака: рас- ширяющиеся, относительно стабильные, коллапсирующие. Облака могут также распадаться на части, что, по-видимому, возможно и при рас- ширении, но особенно при коллапсе. В молекулах (и прежде всего в молекулах водорода), как уже го- ворилось, заключена половина массы межзвёздной среды Галактики. В межзвёздной среде (в плотных облаках) к 1997 г. было открыто не менее 82 разных типов молекул и молекулярных ионов: 14 двухатом- ных, 17 трёхатомных, 14 четырёхатомных, 11 пятиатомных, 9 шестиа- томных, 6 семиатомных, 2 восьмиатомных, 5 девятиатомных, 2 деся- тиатомные, 1 одиннадцатиатомная и 1 тринадцатиатомная, хотя в диффузных облаках - только 8 (H2S, HD, OH, NC, C?, CO, CN, CS). А всего в космосе обнаружено около 100 разных молекул и молекуляр- ных ионов [Василенко, Сурдин, 1997; Сурдин, 1999]. Присутствуют и неорганические, и органические вещества. Так, например, в спектре радиоизлучения газового облака Стрелец B3 вблизи центра Галактики обнаружена уксусная кислота [Открыты межзвёздные молекулы уксус- ной кислоты, 1997]. Из элементов в космических молекулах преобла- дают H, C, O и N, встречаются S, Si, Cl и D (дейтерий). Молекулы образуются двумя путями: 1) в газофазных состояниях с участием ионов; 2) на поверхности пылинок как катализаторов [Сурдин, 1999]. Кроме того, молекулы выбрасываются из расширяющихся атмос- фер красных гигантов. Вместе с молекулами водорода всегда есть молекулы CO (обладающие почти той же энергией диссоциации), а их излучение в радиодиапазоне наблюдается лучше, чем излучение водо- рода. По ним и судят о водороде. Чем плотнее облако, тем разнооб- разнее его молекулы, каждая из которых характерна для определён- ного интервала плотностей. Так можно "заглянуть" в любую часть облака [Сурдин, 1999]. Из молекулярных ионов очень важен ион H3+, инициирующий ионмолекулярные реакции. Он предсказан в 1961 г., выделен в лаборатории в 1980 г., а потом обнаружен в атмосферах больших планет, в выбросах сверхновой 1987A и (недавно) в межз- вёздных облаках. Он возникает при соединении молекулы H2 с ионом H2+. Соединяясь с любой частицей, обладающей большим сродством к электрону (больше, чем у водорода), он образует двухатомную моле- кулу водорода и соединение этой частицы с водородом (молекулярный ион, в т.ч. водный - H2O+) [Василенко, Сурдин, 1997]. Авторы на- зывают эту частицу "ключом к межзвёздной химии". Важный компонент межзвёздной среды - пыль. Пыль обнаружили по поглощению света и по его поляризации в тех случаях, когда пылин- ки упорядочено ориентированы в магнитном поле. На пылинках, как уже говорилось, происходит синтез многих межзвёздных молекул. Состав и структура пылинок не выяснены, но предположительно это либо железные частицы (гипотеза 1930-х годов), или "грязные сне- жинки" (замороженные вода, водород, метан и аммиак с примесью тя- жёлых элементов, 1940-е годы), или "копоть" (тугоплавкие графито- вые частицы из атмосфер звёзд-гигантов), или силикатные частицы, или многослойные частицы с тугоплавким ядром и ледяной оболочкой, или пылинки-полимеры, или даже живые пылинки-бактерии! Хорошо разработана модель пылинок в виде смеси графитовых и силикатных частиц с оболочкой из органических молекул и льда. Опыты показа- ли, что на пылинках после долгой адсорбции газа под действием ультрафиолетового облучения должен возникать нелетучий органичес- кий осадок. В молекулярных облаках такие пылинки могут быть окру- жены ещё и ледяной оболочкой. Размер пылинок - от 0,01 мкм до 0,15 мкм. Суммарная масса пыли в Галактике - 0,03%. Но её свети- мость составляет 30% от светимости звёзд, причём полностью опре- деляет инфракрасную светимость Галактики [Сурдин, 1999]. Поэтому изучение пыли было одной из основных задач знаменитого инфракрас- ного спутника "IRAS", который в 1983 г. сфотографировал 98% неба и открыл пылевую полосу в плоскости эклиптики (в Солнечной систе- ме), пылевые полосы над и под поясом астероидов, рождение звёзд в полосах пыли и газа, пылевое сгущение в центре Галактики (балдж), кольцо мелких частиц вокруг Веги и т.п. объекты [Хэбинг, Нейгеба- уэр, 1985]. Пыль может быть холодной (15-25 градусов Кельвина) и тёплой (близ OB-звёзд, 30-40 градусов), а также "горячей" (250-500 градусов, в атмосфере красных гигантов - OH/IR-звёзд, где она рождается и откуда выметается давлением света, за что эти красные гиганты называют "коптящими" звёздами) [Сурдин, 1999]. Основная масса пыли холодна, заполняет весь галактический диск, концентрируется в облаках и нагревается общим излучением звёзд Галактики. Она вносит 37% в общую светимость. Источники пыли по интенсивности поступления (10 в минус третьей степени массы Солн- ца в год) располагаются в следующей последовательности: красные гиганты (3), взрывы новых (0,4-4), взрывы сверхновых (3), протоз- вёзды (равно или менее 0,3), планетарные туманности (0,4) и звёз- ды типа Вольфа-Райе (примерно 0,01). В Солнечной системе имеется космическая пыль кометного происхождения [Источник космической пыли установлен, 1999]. Всего каждый год в межзвёздное пространс- тво Галактики выбрасывается одна сотая солнечной массы пыли. Часть пылинок разрушается из-за возгонки вблизи OB-звёзд, столк- новений друг с другом, атомами газа и космическими лучами, при экзотермических химических реакциях и при проходе ударных волн. Доказано, что пыль и газ в облаках перемешаны достаточно однород- но, и нет преимущественно пылевых или преимущественно газовых об- лаков [Сурдин, 1999]. КОРИЧНЕВЫЕ СУБКАРЛИКИ И ДРУГИЕ ПЛАНЕТОПОДОБНЫЕ ТЕЛА В межзвёздном пространстве мы можем видеть только газ и пыль. Более крупные тела, если они находятся за пределами Солнечной системы, не являются близкими спутниками звёзд и не светятся са- ми, пока никак не могут быть зарегистрированы: каждое из них в отдельности слишком мало, а их совокупность отражает света на много порядков меньше, чем газ или пыль. Тем не менее, такие тела безусловно существуют. В отличие от "классических" планет, асте- роидов и комет они не являются спутниками звёзд, а "самостоятель- но" движутся вокруг центра Нашей галактики, как и многие звёзды. Эти тела могут иметь различное происхождение. Во-первых, это могут быть "зародыши" комет, покинувшие свою систему при близком прохождении "чужой" звезды. Но, конечно, гораздо большее коли- чество таких тел поступает в межзвёздную среду при взрывообразном разрушении звезды, служившей им центром притяжения. Такое возмож- но при взрывах сверхновых, а также в случае сбрасывания звёздами своих внешних слоёв [Ю.Н.]. Кроме того, согласно некоторым моде- лям планетообразования [Рождение протопланеты, 2004], огромное количество таких тел покидает систему на начальных этапах её эво- люции: так, например, при некоторых изначальных параметрах систе- мы из диска возникает порядка 80 протопланет-гигантов, примерно 70 из них вскоре выбрасываются из системы, чуть менее десятка тел "вышибаются" близко прошедшими звёздами, в среднем одно тело сталкивается со своей звездой, а существовать в виде юпитеропо- добной планеты остаётся только одно тело, самое крупное. Вероят- но, существуют и какие-то специфические сценарии независимого ("беззвёздного") образования мелких тел в очагах звездообразова- ния. Так, например, у звезды HD 168443 найдены два спутника мас- сами не менее 7,7 и 17,2 юпитеров. Второй спутник - коричневый карлик, т.е. звезда. Но звёзды, как считается, образуются не из диска вблизи молодой звезды, а путём независимого гравитационного коллапса облака. Так как оба спутника (и звезда, и планета) обра- зовались, вероятнее всего, вместе, то, значит, и планеты в ка- ких-то случаях могут образовываться по звёздному сценарию [Вибе, 2001а; В космосе - очередная странность, 2001]. Английские астро- номы Ф.Лукас и П.Роше в 2000 г. сообщили о наблюдении 13 "одиноч- ных планет" в Большой Туманности Ориона. Масса этих тел, судя по их яркости, лишь в несколько раз превышает массу Юпитера. Им не поверили из-за возможности спутать такие тела с далёкими звёздами или старыми остывшими коричневыми карликами. В 2001 г. те же аст- рономы сообщили об обнаружении в спектрах "одиночных планет" во- дяного пара. Для настоящих звёзд водяной пар не характерен. В ко- ричневых карликах он может быть, но тогда это старые остывшие карлики, что не очень вероятно для области звездообразования. Да и динамика атмосфер оказалась специфической. Признано, что откры- ты планетоподобные тела. Первооткрыватели предложили назвать их планетарами, но утверждено было другое название - коричневые суб- карлики [Вибе, 2001б]. В 2001 г. японские астрономы обнаружили более сотни коричневых карликов и более сотни субкарликов в одной только звездообразующей области S106. Массы субкарликов составля- ют порядка 5-10 юпитеров [Межзвёздные планеты-гиганты, 2002]. Названия для различных вариантов подобных тел пока не придума- ны, а потому я опишу три возможных категории этих объектов под условными наименованиями, которые сам придумал. ПЛАНЕТОПОДОБНЫЕ ТЕЛА, ИЛИ ПЛАНЕТОИДЫ отличаются сравнительно большим размером: от Плутона до Юпитера или несколько больше. Это могут быть и газовые шары больше Юпитера (т.е. описанные выше ко- ричневые субкарлики), и газовые шары вроде Юпитера или Урана, а также тела с твёрдой поверхностью, как у планет земной группы. В межзвёздном пространстве у твёрдых тел может быть атмосфера из лёгких газов вроде водорода и гелия (более тяжёлые газы должны вымерзнуть и лежать на поверхности в виде снега и льда). Но ат- мосферы может и не быть совсем, как, например, у Меркурия. Если планетоид случайно сблизится со звездой, то у него на краткое время может образоваться атмосфера, которую он из-за своей боль- шой массы будет в состоянии удержать, не образовав кометного хвоста. АСТЕРОИДОПОДОБНЫЕ ТЕЛА отличаются небольшим размером (меньше Плутона) и отсутствием атмосферы даже при подлёте к какой-либо звезде. На их поверхности нет слоя замёрзших газов. Такие тела могли возникнуть только в непосредственной близости от звезды, которая уже испарила с их поверхности всё, что могло испариться. Удержать газы эти тела не могли из-за своей малой массы. КОМЕТОПОДОБНЫЕ ТЕЛА, ИЛИ КОМЕТОИДЫ отличаются небольшим разме- ром и наличием атмосферы при подлёте к какой-либо звезде. Атмос- фера образует такие же кому и хвост, как у комет. Кометоиды могли сформироваться только на значительном удалении от звёзд, где по- тенциально газообразное вещество на их поверхности пребывало в твёрдом состоянии. А существуют ли все эти тела? Безусловно существуют, но коли- чество их в единице объёма межзвёздного пространства на много по- рядков меньше, чем аналогичный показатель для соответствующих тел в Солнечной системе. В противном случае мы бы периодически наблю- дали такие тела при вторжении их в окрестности Солнца. Но отличили бы мы их от похожих малых тел Солнечной системы? Думаю, да. Известно, что скорость Солнца относительно потока со- седних звёзд составляет примерно 20 км/с и что это характерно для разброса звёздных скоростей и направлений [Дагаев, 1955а]. Такими же относительными скоростями должны обладать и "маленькие, но са- мостоятельные члены" Галактики. Врываясь в Солнечную систему, они должны дополнительно разгоняться под действием притяжения Солнца и хотя бы иногда проноситься мимо нас со скоростями, недоступными для тел Солнечной системы. Подозреваю, что мы когда-нибудь заре- гистрируем этих "чужаков". А ещё я предполагаю, что подобные объ- екты, хоть и не очень густо населяют Нашу Галактику, но, с учётом гигантского объёма этого пространства, имеют грандиозную суммар- ную массу. Они являются претендентами на роль носителей "скрытой" массы. Г.А.Гончаров [1999], рассуждая о коричневых карликах и т.п. дозвёздных объектах, предполагает, что во Вселенной действует за- кон: чем меньше масса тела, тем больше таких тел существует. Он высказывает предположение, что тела вроде тех, что населяют пояс Койпера (второй пояс астероидов, за Плутоном), составляют основ- ную часть массы Галактики, т.е. именно астероидоподобные тела яв- ляются "главными жителями" во Вселенной. Подобные тела могут быть как спутниками звёзд (типичные коричневые карлики, типичные ко- ричневые субкарлики, планеты, кометы, астероиды), так и "самосто- ятельными" членами Галактики ("самостоятельные" коричневые карли- ки и субкарлики, планетоиды меньшего размера, астероидоподобные и кометоподобные тела). Примеры "самостоятельных" тел уже приводи- лись выше. Среди спутников звёзд хорошо известны юпитероподобные планеты (юпитеры с маленькой буквы), а также отдельные тела, близкие по размеру к Сатурну. В особых случаях (например, вблизи одной нейтронной звезды) открыты планеты ещё меньшего размера. Примеры таких тел, называемых экзопланетами, рассматриваются в сводном конспекте о Солнечной системе. Пример тела, промежуточно- го между планетой и коричневым карликом найден в системе BD68 градусов 946: масса тёмного спутника звезды составляет 0,009 сол- нечной [Сурдин, 1999]. Подобных тел отнюдь не мало. Так, среди 118 тысяч самых ярких звёзд открыто 2910 звёзд (2,5%) с криволи- нейным перемещением в пространстве, что говорит о наличии у них крупных невидимых спутников [Гончаров, 1999]. Недавно появилось также косвенное подтверждение существования настоящих кометных тел вблизи других звёзд. В атмосфере расширяю- щегося красного гиганта CW в созвездии Льва обнаружена вода, при- чём в количестве, которое в десять тысяч раз превосходят теорети- чески допустимое для подобных звёздных атмосфер. Вероятно, звез- да, увеличив светимость в 5000 раз, растопила и испарила много- численные кометные тела в "своём" облаке Оорта [Гибель красного гиганта..., 2002]. "СКРЫТАЯ" МАССА, ИЛИ "ТЁМНАЯ" МАТЕРИЯ ГАЛАКТИКИ Проблема так называемой "скрытой" массы, или "тёмной" материи, - это одна из общих проблем астрономии и космогонии, которая име- ет отношение и к Нашей Галактике. Звёзды в галактиках и галактики в скоплениях движутся быстрее, чем это должно быть, если учиты- вать лишь известное вещество Вселенной [Невидимое вещество..., 1985]. Такие же результаты дало изучение газа (температура, дав- ление) в скоплениях галактик и измерение искривления световых лу- чей большими массами вещества (световые линзы) [Изучая "тёмную материю", 2002]. По некоторым данным, этого неизвестного вещества во Вселенной в 10 раз больше, чем известного [Невидимое вещест- во..., 1985], или в 5-6 раз больше (85% и 15%) [Чуразов, 2006]. Делались даже утверждения, что наблюдаемое вещество составляет лишь около одной сотой части всего вещества [Смольников, 2001], хотя чаще речь идёт об одной двадцатой [Эхо Большого взрыва, 2001; Изучая "тёмную материю", 2002; др.]. Если это так, то мы даже в первом приближении не понимаем процессы, происходящие в Наблюдаемой Вселенной. Обычное вещество (барионное) доминирует в звёздах, звёздных скоплениях и т.п. объектах, а "скрытая" масса - в больших объёмах [Природа, 1985, N5]. "Скрытая" масса имеется и в Солнечной системе [Марочник и др., 1987]. Изучен случай, когда маленькое скопление галактик прошло сквозь крупное их скопление. Крупная и несветящаяся составляющая систем проскочила дальше, образуя два тёмных сгустка массы, что было определено при помощи гравитационного линзирования. А газо- вая составляющая притормозила, слиплась и оказалась видна [Прямое доказательство..., 2007]. Ниже перечисляются разные претенденты на роль носителя "скры- той" массы: 1. Планетоподобные, кометоподобные и астероидоподобные тела, независимо вращающиеся вокруг центров галактик и сверхгалактик (см. выше). Вероятно, считается, что подобные тела не могут обес- печить всю "скрытую" массу, так как, если бы их было так много, они бы себя проявили ещё как-нибудь, периодически врываясь в Сол- нечную систему. Но какой-то вклад могут вносить и они. Они обяза- тельно должны быть, ведь деваются же куда-то периферийные планеты после взрыва звёзд (в т.ч. при сбрасывании оболочек сверхгиганта- ми), ведь не могут они все испариться при очень далёких взрывах [Ю.Н.]. 2. "Населяющие" гало маленькие плотные реликтовые облака моле- кулярного водорода радиусом 30 а.е. и массой порядка массы Юпите- ра, суммарная масса сравнима с массой остальной Галактики - гипо- теза Пфеннингера и др. [1994]. См. ниже описание гало Галактики. 3. Остатки протогалактических облаков, образующих короны га- лактик. На примере исследования 55 галактик выяснено, что масса галактических корон обычно составляет от 1 до 10% звёздной, но у галактики M87 - 50% [Природа, 1987, N1; 1999, N1]. См. ниже опи- сание короны Галактики. 4. Рассеянные вокруг галактик "куски" неизвестного вещества с плотностью больше ядерной [Невидимое вещество..., 1985]. Слабое место этой гипотезы - объяснение одного неизвестного другим неиз- вестным. Кроме того, с учётом гигантского объёма окологалактичес- кого пространства, не вполне ясно, почему плотность обязательно должна быть такой большой [Ю.Н.]. Тем не менее, часто предполага- ют, что во Вселенной преобладает небарионная материя, т.е. мате- рия не из атомов и молекул, а какая-то совсем другая. Частицы этой материи обладают массой в сотни и тысячи раз больше массы протона, но с обычной материей (барионной) взаимодействуют только гравитационно. Кандидаты на роль таких частиц - нейтралино, акси- оны, аксино, гравитино, вимпзилло и т.д. Существование нейтралино предсказывается в моделях Суперсимметрии и т.п. Кандидатура тяжё- лых (правых) нейтрино отклонена в ходе экспериментов на ускорите- лях, а лёгкие (левые) нейтрино слишком легки для данной функции [Смольников, 2001]. Космические исследования микроволнового "шё- пота", дошедшего к нам с эпохи молодой Вселенной, вроде бы свиде- тельствуют, что к небарионному веществу следует отнести 96% всего вещества. Ранее другим способом высчитали, что такого вещества должно быть примерно 95% [Эхо Большого взрыва, 2001]. По одной из гипотез, тёмное вещество составляет "только" 25% всего вещест- ва-энергии, но на долю видимого вещества всё равно приходится лишь 5%, так как остальные 70% - это "вещество [вещество-энергия] с отрицательным давлением, эквивалентное эйнштейновскому ламб- да-члену" [Изучая "тёмную материю", 2002, с.79]. Ю.Н.Ефремов [2004, 2005] говорит примерно то же другими словами: барионная материя звёзд и газа - 4%; скрытая масса - 26%; энергия космичес- кого вакуума ("скрытая энергия") - 70% массы Вселенной. В любом случае доля видимой материи оценивается сходно, и мы должны, по крайней мере, с вниманием относиться к подобным работам. Упомина- ния о "скрытой", или "тёмной" энергии рассматриваются также в главе VII. 5. Одинокие "чёрные дыры". Их трудно заметить, если вблизи них нет вещества, которое могло бы в них падать и светиться. Естест- венное предположение в духе предыдущего, но более конкретное, так как существование "чёрных дыр" доказано. Известен также механизм, при помощи которого "чёрные дыры" могут покинуть Галактику или оказаться на её периферии (см. описание "убегающих" звёзд в конс- пекте о звёздах). 6. Одинокие нейтронные звёзды [Смольников, 2001], хотя такие объекты в некоторых случаях можно было бы обнаружить как пульсары [Ю.Н.]. На рубеже тысячелетий одну одинокую нейтронную звезду удалось наблюдать. Она быстро двигалась, поглощая по пути межз- вёздный газ, в результате чего чуть-чуть светилась в рентгеновс- ком диапазоне [Одиночная нейтронная звезда..., 2001]. 7. Одинокие белые карлики, которые трудно увидеть на большом расстоянии [Смольников, 2001]. 8. Коричневые карлики, или тусклые карлики [Невидимое вещест- во..., 1985], т.е. тёмные "полузвёзды" массой 0,02-0,04 солнечной и слабым свечением в инфракрасном диапазоне за счёт гравитацион- ного сжатия [Сурдин, 1999] или за счёт "горения" дейтерия в ядре [Сурдин, 2000б]. 9. Большие количества нейтрино [Невидимое вещество..., 1985], если, конечно, нейтрино имеет массу, что до недавнего времени не считалось доказанным [Ю.Н.]. "Однако исследования нескольких пос- ледних лет [перед 2005 г.?] свидетельствуют, что нейтрино всё же обладает ничтожно малой массой, которую ранее не удавалось зафик- сировать. Если нейтрино имеют массу, они могли бы быть одной из форм тёмной материи" [Хокинг, Млодинов, 2007]. 10. "Зародыши" комет и другие твёрдые тела Солнечной системы за орбитой Плутона [Марочник и др., 1987], а также аналогичные тела в других подобных системах [Ю.Н.]. Комета Галлея оказалась в 10-100 раз массивней, чем думали до изучения её космическими ап- паратами. Но тогда и облако Оорта должно быть массивнее, чем обычно считается. Получается, что в Солнечной системе имеется "скрытая" масса, которая больше массы планет [Марочник и др., 1987]. 11. Иллюзию "скрытой" массы создаёт магнитное поле Галактики. Наличие у Галактики "скрытой" массы утверждалось по быстрому вра- щению газа на периферии Галактики. Но ионизированный газ может приводиться в движение не только гравитацией, но и электромагнит- ным полем [Скрытая масса или магнитное поле? 1988]. Тем не менее, этот остроумный "выпад" не объясняет, почему периферические шаро- вые скопления вращаются вокруг Галактики быстрее, чем нужно, а это доказано [Вновь измерена масса Галактики, 1990]. Вероятно, в пространствах разного масштаба скрытая масса имеет разную природу. В пределах галактик она может быть в виде обычно- го барионного вещества (звёзды низкой светимости, остатки звёзд- ной эволюции, холодный молекулярный газ и т.п.), а внешние короны галактик могут состоять из небарионного вещества [Решетников. 2003]. Прямое доказательство исключительно гравитационного взаимо- действия тёмного вещества с прочим веществом получено только в 2006 г., когда было произведено трёхмерное картирование тёмного вещества по гравитационному отклонению света галактик (с предпо- ложением, что тёмное вещество имеется в среднем где-то на полови- не пути света) [Трёхмерное распределение тёмного вещества, 2007]. Аналогичные данные представила чуть позднее группа американских астрономов, возглавляемая Дж. Джи [Кольцо из тёмной материи, 2007]. Показано, что в одном из скоплений галактик (C10024+17) тёмная материя представляет собой кольцо радиусом около 2 миллио- нов световых лет; тёмная материя в данном случае существенно сдвинута по отношению и к газу, и к галактикам. Такую ситуацию предположительно можно объяснить столкновением двух галактических скоплений 1-2 миллиарда лет назад, что подтверждается структурой единого скопления и наличием в нём двух ядер. При столкновении тёмное вещество сначала упало к центру объединённой системы, а затем отскочило и образовало тор вокруг оси столкновения. Мы на- ходимся на этой оси и потому видим тор, а в предыдущем случае (1E0657-56) мы наблюдали такое же столкновение сбоку [Кольцо из тёмной материи, 2007]. КОСМИЧЕСКИЕ ЛУЧИ Космические лучи в значительной степени связаны с Солнечной системой, но отчасти они имеют отношение к Нашей Галактике, а по- тому я предпочёл рассмотреть их в данном конспекте и в данном разделе. Земная атмосфера подвержена "бомбардировке" космическими луча- ми, которые открыты в 1912 г. Р.Гессом. Это потоки заряженных частиц, преимущественно протонов, хотя некоторое значение имеют также электроны и ядра гелия (альфа-частицы). Живые организмы в значительной степени защищены от их воздействия атмосферой и маг- нитным полем планеты. На экваторе космических лучей меньше: они отклоняются к полюсам магнитным полем. Там они часто вызывают по- лярные сияния и т.п. явления [Жданов, Стожков, 2001]. Воздействие космических лучей на нижние слои планеты (на тропосферу) ничтож- но, но на стратосферу они оказывают огромное влияние [Стратосфера реагирует на солнечные пятна, 2001]. Космические лучи могут быть солнечного и галактического проис- хождения [Тверской, 1986; Жданов, Стожков, 2001]. Первые возника- ют в результате вспышек на Солнце, вторые генерируются новыми и сверхновыми звёздами. Считается, что те и другие ускоряются, мно- гократно пересекая фронт ударной волны (будучи подвержены влиянию магнитных полей, эти частицы летят не прямолинейно и могут нес- колько раз пересечь фронт). В Солнечной системе ударные волны от- деляют область обычного солнечного ветра от солнечного ветра, возмущённого подходящими дополнительными потоками плазмы во время вспышек на Солнце. Частицы при таких вспышках "бегают" по Солнеч- ной системе в самых разных направлениях, и вероятность многократ- ного пересечения фронта мала. Поэтому мало частиц с очень высокой энергией [Тверской, 1986]. В Галактике происходят аналогичные процессы. Ускорение частиц осуществляется при многократном пере- сечении ударных волн от новых и сверхновых звёзд, что недавно бы- ло подтверждено наблюдательными данными [Найден источник косми- ческих лучей, 2002]. И в том и в другом случае непропорционально большая энергия передаётся ничтожно малой доле частиц. Частицы солнечного происхождения многочисленны, но имеют всё-таки относительно небольшую энергию и поэтому у поверхности Земли не регистрируются, т.е. земная атмосфера защищает от них. В стратосфере же таких частиц в сотни, а то и в тысячи раз больше, чем галактических. Вспышки на Солнце дают в окрестностях Земли дозу облучения в 100 раз больше допустимой, и потому опасны для космонавтов [Улубеков, 1984]. Вспышка, породившая лучи, видна од- ну минуту (на 8 минут позже). Потоки высокоэнергетических частиц начинают приходить через 10-15 минут, но максимум наступает через несколько часов, а потом следует медленный спад. Первые частицы прилетают со стороны Солнца, а затем - со всех сторон, так как отклоняются в случайных магнитных полях солнечного ветра. Это яв- ление называется диффузным запаздыванием [Тверской, 1986]. Таким образом, потоки частиц относительно низких энергий резко меняют интенсивность, т.к. связаны со взрывными событиями на Солнце, с его активностью [Жданов, Стожков, 2001]. В период "пятнистого" Солнца атмосферное давление над средними широтами в стратосфере на высоте 25 км увеличивается, а над полюсами падает, т.е. косми- ческие лучи солнечного происхождения заметно влияют на верхние слои земной атмосферы [Стратосфера реагирует на солнечные пятна, 2001]. Некоторое влияние оказывается и на нижние слои. Так, нап- ример, космические лучи [наверное, и солнечные, и галактические] увеличивают электропроводность атмосферы. Без них изменились бы условия накопления электрического заряда в атмосфере (поверхность Земли имеет отрицательный заряд, ионосфера на высоте 55-80 км нейтральна и т.д.; между верхними слоями атмосферы и поверхностью планеты имеется электрический ток, который способен за минуту разрядить Землю, но молнии непрерывно подзаряжают её). Кроме то- го, космические лучи увеличивают интенсивность осадков [Жданов, Стожков, 2001] и вообще влияют на облачность [Космические лу- чи..., 2001]. Полярные сияния, озоновые "дыры", радиационные поя- са и другие явления, связанные с космическими лучами, подробно рассматриваются в конспекте о Солнечной системе. С космическими лучами солнечного происхождения связано также понятие "космичес- кая погода" [Ю.Н.]. Частицы галактического происхождения "бомбят" атмосферу с ин- тенсивностью 10 протонов и прочих ядер на 1 кв.см/с. Их энергия несоизмеримо выше, и они пробивают атмосферу. Такие частицы гене- рируют в атмосфере Земли так называемые "широкие атмосферные лив- ни" - потоки высокоэнергетических частиц, каждая из которых полу- чила часть энергии исходной частицы [Тверской, 1986]. Так, напри- мер, частица с энергией 10 в 15-й степени электрон-вольт (эВ) по- рождает "ливень" с числом вторичных частиц до нескольких миллио- нов. Ось ливня определяется направлением прихода первичной части- цы. Впервые "ливни" наблюдались французским учёным П.Оже в 1938 г. [Жданов, Стожков, 2001]. Примечательно, что при пятнах на Солнце галактические лучи "выдуваются" из Солнечной системы пото- ками плазмы, т.е. Солнце защищает нас от галактических лучей [Тверской, 1986]. Получается, что потоки частиц высоких энергий тоже меняют свою интенсивность в окрестностях Земли, но лишь в связи со вспышками на Солнце. В остальное время интенсивность та- ких потоков до недавнего времени считалась постоянной. Это объяс- нялось равномерным прилётом частиц, которые возникли при многих звёздных взрывах и хаотически "гуляли" по Галактике длительное время, меняя направление в самых различных магнитных полях. Не- давно замечено постепенное уменьшение потока космических лучей галактического происхождения. Это означает, что основной вклад в этот поток делает какая-то конкретная относительно близкая сверх- новая звезда, но всё-таки по нашим человеческим меркам она взор- валась давно и далеко, а потому мы пока не знаем, где это прои- зошло [Жданов, Стожков, 2001]. Получается, что, кроме "космичес- кой погоды", имеется также "космический климат", обусловленный взрывными событиями в Галактике [Ю.Н.]. Получается, что земная атмосфера защищает нас от высокоэнерге- тических частиц солнечного происхождения, солнечная атмосфера (т.е. плазменная солнечная корона, заполняющая всю Солнечную сис- тему) - от более опасных галактических частиц. Можно предполо- жить, что межгалактическое пространство заполнено ещё более жёст- ким излучением (от квазаров и т.п.), но от него защищает нас "ат- мосфера" Галактики - корональный галактический газ, нагретый до температуры не менее 2 миллионов градусов (как нагрет такой же газ солнечной короны) [Ю.Н.]. Если это так, то мы живём внутри "матрёшки", защитные оболочки которой принадлежат структурам раз- ного иерархического ранга. Можно сделать ещё один натурфилософс- кий вывод: космическое пространство, ранее казавшееся нам одно- родной пустотой, на самом деле крайне разнообразно по своим ха- рактеристикам. �� Глава 3. СТРОЕНИЕ, ДВИЖЕНИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ НАШЕЙ ГАЛАКТИКИ �� СТРОЕНИЕ НАШЕЙ ГАЛАКТИКИ Наша Галактика, или Млечный Путь, относится к типу спиральных галактик. В её составе, по оценкам середины 20-го века, приблизи- тельно 150 миллиардов звёзд [Дагаев, 1955б], по более поздним оценкам - 200 миллиардов [Черепащук, Чернин, 2007]. Как выяснил ещё Гершель, она наиболее богата звёздами в области созвездий Щи- та, Стрельца, Скорпиона и Змееносца. Это направление на центр Га- лактики, на её ядро [Дагаев, 1955б]. В созвездиях Возничего и Близнецов Млечный Путь столь беден звёздами, что с трудом разли- чается невооружённым глазом. Это направление от центра Галактики [Дагаев, 1955б]. Звёздная плотность в разных частях Галактики резко различна. В окрестностях Солнца одна звезда находится в среднем в объёме 300 кубических световых лет (в кубе с рёбрами по 6,7 световых лет) [Дагаев, 1955б]. К центру Галактики плотность возрастает примерно в 100 раз, к краю - падает. Кроме того, имеются звёздные сгущения иного рода. Тот же Гершель определил, что особенно мало звёзд видно на перпендикуляре к плоскости Млечного Пути - в созвездиях Дева и Волосы Вероники. Это означало, что Галактика сплюснута, а в ука- занных созвездиях находится её северный полюс (галактический се- верный полюс) [Дагаев, 1955б]. В настоящее время, как уже говорилось, известно, что Галактика почти шаровидна (лишь слегка сплюснута), но больше всего звёзд сосредоточено вблизи одной плоскости. Это образование называется диском Галактики и противопоставляется её более объёмной и шаро- образной части, именуемой гало, или сферической подсистемой. В диске звёзды распределены тоже неравномерно. Центральная часть диска сильно утолщена и образует ядро, где звёзд особенно много (есть мощные звёздные облака, и средняя звёздная плотность в 100 раз больше, чем вблизи Солнца). Кроме того, звёзд несколько боль- ше в отходящих от ядра и лежащих в плоскости диска четырёх спи- ральных рукавах, или ветвях. А вне центральной плоскости - в гало - звёзд особенно мало, и концентрация их равномерно падает по ме- ре удаления от ядра. Диаметр Галактики составляет примерно 100 тысяч световых лет, или 30 тысяч парсек. Толщина спиральных ветвей - около 1000 све- товых лет [Дагаев, 1955б]. Значит, Галактика, если понимать под ней диск, сплюснута примерно в 100 раз. Галактическое ядро в пер- вом приближении шаровидное, или слегка сплюснутое, имеет диаметр около 4000 световых лет, т.е. примерно в 10-30 раз больше обычных шаровых скоплений. Ядро окружено шаровыми скоплениями. Масса Галактики - примерно 100 миллиардов солнечных масс, что определено по скорости вращения её частей вокруг центра [Дагаев, 1955б]. Масса ядра - порядка 6 миллиардов солнц, т.е. только 5% всей Галактики. В связи с этим можно предположить, что Наша Га- лактика, как и все галактики, это, по масштабам подобных образова- ний, очень молодая структура, в которой формирование ядра только началось. Во многих маленьких и потому быстрее эволюционирующих системах (Солнечная система, системы планет с их спутниками) или в уже достигших стабильности системах (атомы) доля массы, скон- центрированной в ядре, значительно выше [Ю.Н.]. Объекты разного типа распределены по Галактике по-разному. Го- лубовато-белые гигантские и сверхгигантские звёзды сосредоточены в спиральных ветвях, причём входят в состав плотных звёздных об- лаков из миллионов и десятков миллионов звёзд [Дагаев, 1955б]. Тёмная пылевая материя тоже концентрируется, главным образом, в спиральных ветвях. По направлению от Солнца её особенно много в Орле, Змее, Стрельце и Скорпионе. Она скрывает часть галактичес- кого ядра. В спиральных рукавах много и светлых диффузных туман- ностей, и долгопериодических цефеид. Рассеянные звёздные скопле- ния тоже характерны для диска Галактики и несколько тяготеют к её спиральным ветвям. Все эти объекты образуют плоские подсистемы Галактики. Причина такого положения в общих чертах понятна: всё это молодые и короткоживущие объекты, и рождаются они именно здесь (в диске и особенно в его рукавах). Что же касается короткопериодических цефеид, долгопериодичес- ких переменных звёзд с периодом 150-200 суток (красных сверхги- гантов), субкарликов, а также шаровых скоплений, то их концентра- ция одинаково убывает по мере удаления от ядра во всех направле- ниях [Дагаев, 1955б]. Это сферические подсистемы. Как правило, это старые объекты, и родились они до того, как образовался га- лактический диск. Различаются также промежуточные подсистемы - эллипсоиды враще- ния с различной степенью сжатия. Они образованы планетарными ту- манностями, новыми звёздами, белыми карликами, миридами, некото- рыми типами красных переменных звёзд [Дагаев, 1955б]. Наверное, к данному перечню можно присоединить звёздные скопления, которые по своим параметрам промежуточны между рассеянными и шаровыми (см. выше). Ниже мы подробней рассмотрим основные части Нашей Галактики - ядро, диск со спиральными рукавами, а также гало. ЯДРО НАШЕЙ ГАЛАКТИКИ (БАЛДЖ) Ядро Нашей Галактики - одна из её структур, но столь особая и значимая, что её рассмотрение вынесено в особый раздел книги. Ядро в значительной степени закрыто газопылевыми облаками, и потому особый интерес представляет его исследование в радиодиапа- зоне, в котором эта среда прозрачна для электромагнитных волн. Ещё в 1932 г. при изучении атмосферных радиопомех случайно вы- яснилось, что с галактическим ядром связан главный максимум кос- мического радиоизлучения. Причём ядро, как и спиральные ветви, "шумит" во всём радиодиапазоне, который в 1500 раз шире оптичес- кого. И ядро, и спиральные ветви находятся в плоскости галакти- ческого экватора, а поэтому можно сказать, что "шумит" галакти- ческий экватор. С ростом частоты интенсивность радиошума не убы- вает в отличие от того, как это наблюдается для многочисленных "точечных" радиоисточников вне галактического экватора [Гетман- цев, 1955]. Это может говорить об огромном множестве "радиопере- датчиков", сливающихся в единый гул, т.е. в галактическом ядре идут различные и многочисленные процессы, порождающие радиоволны. До начала эпохи радиоастрономии о самом факте существования га- лактического ядра судили только по характеру вращения звёзд в Га- лактике и по инфракрасным фотографиям, на которых за облаками пы- ли было видно обширное и яркое звёздное облако. Галактическим экватором, т.е. плоскостью спиральных ветвей, радиоволны излучаются тоже во всём диапазоне, как и ядром. Есть и вторичные максимумы, которые на галактической долготе 240 и 60 градусов совпадают с направлением вдоль спиральных ветвей, т.е. с особенно большой толщей этих ветвей для земного наблюдателя [Гет- манцев, 1955]. Из этого можно сделать вывод, что "шум" ядра может вызываться такими же процессами, которые идут и в спиральных вет- вях, хотя со значительно меньшей интенсивностью. Некоторые из этих процессов мы теперь знаем - образование волокон и других сгущений вещества при столкновении газопылевых облаков, гравита- ционный коллапс газопылевых глобул в звёзды, рождение огромного числа звёзд, в т.ч. особенно ярких и короткоживущих, разнообраз- ная активность переменных, новоподобных и новых звёзд (пульсиро- вание, периодическое взрывное сбрасывание оболочек), взрывы нес- табильных отживших звёзд-сверхгигантов, взрывы сверхновых звёзд, образование из них пульсаров, столкновение и слияние ударных волн от давно взорвавшихся сверхновых звёзд, взаимодействие этих удар- ных волн с газопылевыми туманностями и "подхлёстанное" ими звез- дообразование... Наверное, почти все эти процессы могут быть ис- точниками радиоволн, причём самых разных по частоте. По мере удаления от центра к полюсам Галактики (т.е. вне га- лактического экватора) интенсивность радиоизлучения сначала быст- ро падает, но потом (с 15-20 градусов дуги) это падение становит- ся медленным и плавным, в результате чего близ галактических по- люсов оно меньше только в 2-3 раза [Гетманцев, 1955]. Это вроде бы означает, что вся Вселенная, как и ядро Галактики, обладает довольно высоким радиофоном, и процессы везде могут быть сходны- ми. Тем не менее, как уже говорилось, вне галактического экватора (в т.ч. вне галактического ядра) интенсивность радиоизлучения убывает с ростом частоты - обратно пропорционально частоте, а для ядра это не характерно. Имеются вне ядра и "точечные" радиоисточ- ники - галактические и внегалактические [Гетманцев, 1955]. Зна- чит, во Вселенной имеются многочисленные объекты, обладающие "ра- диоспецификой". Какие-то совершенно определённые процессы порож- дают характерные радиоволны, резко отличные от фона и значительно перекрывающие его. Это ещё один довод в пользу того, что в ядре Нашей Галактики, по крайней мере, в первом приближении нет како- го-то одного уж очень мощного "радиопроцесса", и наблюдаемая ак- тивность обусловлена многими различными по своей природе события- ми, происходящими в разных точках. Характер убывания радиоизлучения от центра к полюсам Галактики [Гетманцев, 1955, рис.10] говорит о "радиосплюснутости" ядра, что очень важно, т.к. в инфракрасном диапазоне оно вроде бы предстаёт почти шарообразным или неправильным из-за плохой видимости. Можно предположить, что этот "звёздный шар" имеет дискообразное или, по крайней мере, чечевицеобразное сгущение звёзд в галактической плоскости, т.е. он в меньшем масштабе и при большей плотности повторяет структуру Галактики, которая обладает диском и гало. Правда, сплюснутость эта всё-таки не столь велика, как сплюсну- тость галактического диска (не в 100 раз тоньше, чем гало). Полу- чается, что центр Галактики в некоторой, хоть и не очень значи- тельной степени, но тяготеет к шарообразности, а окраины - к дис- кообразности, т.е. Галактика частично воплощает в себе "идею Са- турна". Сходство с Сатурном ещё более усиливается, если вспомнить о теории, согласно которой "галактики с кольцом" возникают при слиянии двух галактик: центральная эллиптическая часть - из мас- сивной главной галактики, кольцо - из разорванного приливными си- лами спутника [Решетников, 2000]. Словно в подтверждение этих слов совсем недавно на периферии галактического диска было откры- то настоящее кольцо, образовавшееся из галактики-спутника [У Млечного Пути обнаружилось кольцо, 2003]. Ядро галактики образовано преимущественно старыми звёздами и звёздами промежуточного возраста [Тихонов, 2006]. В ядре выделяются центральная чёрная дыра и её окрестности с особыми дисками. Можно говорить, что имеются большое ядро (балдж) и центральное ядро, в связи с чем термины "балдж" и "ядро" иногда не считаются синонимами. Два упомянутых ядерных диска образованы звёздами одного и того же возраста, но вращающимися в разных плоскостях, что говорит о двух одновременных вспышках звездообра- зования из вещества двух облаков, различающихся вращательным мо- ментом [Сильченко, 2007]. ЧЁРНАЯ ДЫРА В ЯДРЕ НАШЕЙ ГАЛАКТИКИ В ядре Нашей Галактики нет какого-то одного центра, который бы своей активностью перекрыл суммарную активность ядра, и всё-таки там обнаружился особый объект, претендующий на роль "галактичес- кого солнца". Как недавно выяснилось в результате исследования радио- и инфракрасного излучения, в самом центре Галактики, т.е. в центре её ядра (в созвездии Стрельца, у объекта Стрелец А), имеется гигантская чёрная дыра. Её масса разными исследователями и в разное время оценивалась по-разному: в 4 миллиона раз больше солнечной [Природа, 1985, N10], в 5 миллионов [Таунс, Гензел, 1990], в 100 тысяч [Рис, 1991; Чёрная дыра в Галактике? 1992], в 3,6 миллионов [Чуразов, 2006], в 2,6-2,7 миллионов [В центре Млечного Пути..., 1999]. В конце концов всё чаще стала фигуриро- вать цифра 2,6 миллионов [Сурдин, 2002а; Черепащук, Чернин, 2007], которую мы и примем за истину. Это на 2 порядка меньше предполагаемой суммарной массы звёздных чёрных дыр Нашей Галакти- ки [Черепащук, Чернин, 2007] и всё же на 5 порядков больше сред- ней массы звёздной дыры. Падающий в такую крупную дыру газ должен пересекать горизонт событий, т.е. видимую границу чёрной дыры, далеко от её центра и потому не должен очень сильно разогреваться из-за атомных столкновений, но источник радиоволн и инфракрасных лучей, который наблюдается в центре Галактики, таким падением объяснить можно [Хокинг, 2000]. Говоря о "пересечении горизонта событий", нужно напомнить, что все чёрные дыры являются лишь "практически чёрными дырами", так как из-за замедления времени имеют лишь "практический горизонт событий", хотя уже в первые секунды падающее вещество может по- дойти к горизонту событий очень близко [Черепащук, 2006]. По сути это означает, что для системы отсчёта внешнего наблюдателя нет ухода вещества в чёрную дыру, так как это событие может произойти только за пределами вечности. Нет и самих чёрных дыр, так как для их образования необходимо время, превышающее вечность. Но, конеч- но, в своей собственной системе отсчёта вещество может "мгновен- но" провалиться в такую дыру, так как вечность Нашей Вселенной пролетит для него за мгновение и наступит что-то другое за преде- лами вечности [Черепащук, Чернин, 2007]. Специфичность излучения галактического центра была открыта ещё в 1930-е годы военным специалистом К.Янским, изучавшим помехи и шумы радиосвязи [Таунс, Гензел, 1990]. В дальнейшем изучению га- лактического центра помогли полёты в ближний космос, и в 1974 г. был открыт объект Стрелец А*, или Sgr A*, после чего началось быстрое накопление сведений о нём [Сурдин, 2002а]. Было, в част- ности, обнаружено мощное аннигиляционное излучение - 511 тысяч эВ (а фотоны видимого света несут энергию лишь около 2 эВ). Это оз- начает, что происходит аннигиляция электронов и позитронов (ве- щество и антивещество взаимоуничтожаются, порождая излучение). Аннигилирует 10 миллиардов тонн позитронов в секунду. Подобного явления в Галактике больше нет нигде. Зарегистрированы идущие из центра гамма-лучи ещё большей энергии - 1,8 миллиона эВ. Подобное излучение может давать распад радиоактивного алюминия (Al-26), причём его масса должна соответствовать массе нескольких звёзд. Такой алюминий образуется при взрыве сверхновой, но, конечно, не в столь большом количестве. Значит, были многократные взрывы сверхновых, и в окрестностях "дыры" шло накопление этого химичес- кого элемента. Из теории "чёрных дыр" следует, что сама "дыра" не должна по объёму превышать Солнце, но её мы не можем видеть. Зато мы должны видеть окрестности "дыры", где падающее в неё вещество сталкива- ется и испускает радиоволны. К настоящему моменту в ходе наблюде- ний выяснено, что эта центральная зона по размеру не превышает орбиту Юпитера или даже меньше, если облака "размывают" её види- мые контуры [Таунс, Гензел, 1990; др.]. В 2005 г. китайские аст- рономы выяснили, радиус излучающей области составляет 1 а.е. [Че- репащук, 2006]. Далее на расстоянии 1-2 световых лет от "дыры" пространство густо заселено звёздами [Таунс, Гензел, 1990]. Здесь их около 10 миллионов, в то время как вблизи Солнца в таком объёме редко встретишь одну звезду [Сурдин, 2002а]. Среднее расстояние между ними в 300 раз меньше, чем от Солнца до Проксимы Центавра (бли- жайшей звезды). Масса этих звёзд составляет 3-4 миллиона солнеч- ных. Тем не менее, даже такой массы мало, чтоб эти звёзды сами по себе могли создать галактический центр. И вращаются они не так, как было бы в чисто звёздном центре: скорости возрастают к центру [Таунс, Гензел, 1990]. На основании изучения 200 звёзд установле- но, что на расстоянии чуть более 2 световых лет скорость орби- тального вращения составляет 3000 км/с, на расстоянии 5 световых лет - 1000 км/с [В центре Млечного Пути..., 1999]. В другой пуб- ликации сказано, что звёзды здесь перемещаются со скоростями до 1500 км/с [Сурдин, 2002а], что "попадает" в тот же интервал. Позднее сообщалось, что в течение 10 лет изучалось движение почти тысячи звёзд. Приведено описание движения одной из них, особенно близкой к центру Галактики. Звезда S2 движется по эллиптической орбите с радиоисточником Sgr A* в фокусе. Она приближается к нему на расстояние 120 а.е., или 16,5 световых часов (три расстояния от Солнца до Плутона) и тогда движется со скоростью более 5000 км/с. Наиболее удалённая точка орбиты находится в 10 световых днях от центра. Период обращения - 15,2 года [Вибе, 2003б]. Несколько дальше находится полость с отдельными облаками раз- реженного ионизированного водорода. Эти облака вращаются со ско- ростями от 250 до 400 км/с и более (чем ближе к "дыре", тем быст- рее). Зарегистрированная скорость некоторых облаков доходит до 1000 км/с. Далее на расстоянии до 10 световых лет имеется сплошной диск из горячего ионизированного водорода (одиночные протоны, потеряв- шие электрон). Диск вращается вокруг центра со средней скоростью порядка 110 км/с и заметно наклонён к плоскости галактики (виден как эллипс). По другим данным, область горячего разреженного ио- низированного газа простирается на 5,5 световых лет от звезды [Природа, 1985, N10], но, может быть, в первом случае говорилось а диаметре, а в другом о радиусе объекта [Ю.Н.]. В общем, вблизи "дыры" находится горячий газовый диск, а ещё ближе к ней - по- лость с газовыми перетяжками внутри. Далее на десятки световых лет простирается диск холодного нейтрального газа и пыли [Природа, 1985, N10], к которому примы- кают газовые дуги длиной до 200 световых лет [Таунс, Гензел, 1990]. Кроме того, от центра (или, точнее, к центру) тянется выб- рос - сильно изогнутый "галактический лепесток", расположенный в плоскости Галактики. Его длина - 600 световых лет, а ширина - де- сятки световых лет. Поток вещества к центру равен 1 солнечной массе за 1000 лет. Значит, чёрная дыра продолжает "пить" галактическое вещество и продолжает увеличиваться в размерах. Если мощность этого потока за 5 миллиардов лет была примерно такой же, то "дыра" должна иметь массу порядка 5 миллионов солнечных, что очень похоже на правду, если судить об этой массе по скорости вращения соседних объектов [Таунс, Гензел, 1990]. Впрочем, не совсем ясно, коррект- но ли указанное среднее значение мощности потока [Ю.Н.], если за 8 лет (очевидно, к концу 1980-х годов) интенсивность аннигиляции уменьшилась в 4 раза, а затем вернулась к прежнему уровню [Таунс, Гензел, 1990]. В общем, о массе чёрной дыры правильней судить по скорости вращения звёзд и газа вблизи центральной точки Галакти- ки, а эта скорость была уточнена позднее 1990 г., т.е. масса дыры составляет не 5, а 2,6 миллионов солнечных масс (см. выше). Рентгеновское излучение Sgr A* было замечено лишь в сентябре 1999 г. при наблюдении с орбитальной рентгеновской обсерватории "Chandra" (США), так как оно слабое, но в октябре 2000 г. наблю- далась 10-минутная вспышка, когда светимость возросла в 45 раз [Сурдин, 2002а]. Получается, что "дыра" глотает вещество неравно- мерно - большими и маленькими "порциями". Она в принципе может "разорвать" целую звезду и вскоре "проглотить" её вещество, но, наверное, ближайшие звёзды, в основном, уже "проглочены", а ког- да-то поглощение звёзд происходило чаще, и галактический центр был "маленьким квазарчиком" [Ю.Н., см. раздел о квазарах]. Анало- гичные центральные "дыры" во многих других галактиках значительно активнее [Сурдин, 2002]. В 2003 г. наблюдались настоящие вспышки близ "галактического солнца" - в видимом световом диапазоне [Сурдин, 2004в]. Перед этим в течение нескольких лет велись наблюдения, и вспышек не бы- ло. Первая серия вспышек произошла 9 мая, вторая - 16 июня. Во втором случае удалось зафиксировать переменность излучения с пе- риодом 17 минут (5-6 максимумов и минимумов). Периодичность гово- рит о том, что вспышки произошли в газе, вращающемся вместе с ды- рой. Значит, мы теперь знаем период обращения Нашей чёрной дыры. Дыра имеет вращательный момент, лишь вполовину уступающий макси- мально возможному в рамках теории относительности. Это первое в истории человечества измерение скорости вращения и вращательного момента чёрной дыры [Сурдин, 2004в]. Для систематизации сведений о центре Нашей галактики ещё раз приведу перечень объектов в порядке их удаления от "чёрной дыры": 1) горизонт событий, т.е. граница "чёрной дыры" (предположительно не более Солнца); 2) наблюдаемый центр величиной с орбиту Юпитера (радиоизлучение падающего и сталкивающегося вещества); 3) сгусток звёзд (1-2 световых года от "дыры"); 4) полость разреженного ве- щества с облаками (более 2 световых лет от "дыры"? скорость 250-400 км/с); 5) сплошной диск горячего ионизированного водорода (до 5,5 или до 10 световых лет от "дыры", скорость 110 км/с); 6) сплошной диск относительно холодного нейтрального газа и пыли (диаметром в десятки световых лет); 7) узкие дуги длиной 200 све- товых лет; 8) галактический "лепесток" длиной 600 световых лет в плоскости Галактики [Природа, 1985, N10; Таунс, Гензел, 1990]. В настоящее время гигантские "чёрные дыры" открыты также в яд- рах многих других галактик. В центре Туманности Андромеды, кото- рая похожа на Нашу галактику, имеется "дыра" массой порядка 30-70 миллионов солнечных. В центре небольшой "соседки" Туманности Анд- ромеды, в галактике M32, обнаружена "дыра", масса которой перво- начально была оценена в 5 миллионов солнечных. Потом вроде бы признали, что эта масса достигает 1 миллиарда солнечных [Рис, 1991]. Но особенно характерны гигантские "чёрные дыры" для далё- ких галактик, называемых квазарами. Квазары подробно рассматрива- ются ниже - в разделе, который посвящён им специально. Сейчас я только хочу проинформировать читателя, что мощный квазар, а точ- нее "дыра" в центре квазара, может в год поглощать до нескольких десятков солнечных масс вещества и с соответствующей мощностью излучать энергию. Квазары - это молодость Наблюдаемой Вселенной. Многие галактические ядра прошли стадию квазара, пока не поглоти- ли большую часть вещества вблизи себя. Наверное, сейчас квазаров становится меньше, так как всё больше вещества связывается в звёзды, а звезду труднее "сбить" с орбиты, чем газ [Рис, 1991]. Но вернёмся к рассмотрению Нашей Галактики. В центре Галакти- ки, т.е. в ядре и рядом с ним, металличность звёзд выше, чем на периферии диска, а в диске она выше, чем в гало. Такое положение вещей объяснимо: где звёзд больше, там выше их металличность, так как энергичней идут процессы "звёздной жизни", сопровождающиеся синтезом тяжёлых элементов [Сурдин, 1999]. ДИСК НАШЕЙ ГАЛАКТИКИ Диск Нашей Галактики образуют примерно 100 миллиардов звёзд - половина их числа в данной звёздной системе [Черепащук, Чернин, 2007], а также облака водорода. Нейтральный атомарный водород концентрируется в спиральных ру- кавах, но в смысле расстояния от центра Галактики имеет по всему диску примерно одинаковую поверхностную плотность или даже насе- ляет преимущественно периферию диска [Сурдин, 1999]. А вот молекулярные облака концентрируются в центральной части диска (R до 0,7 килопарсека), а также образуют ОБЛАЧНОЕ КОЛЬЦО на расстоянии от 3 до 7 килопарсек от центра Галактики. Данное коль- цо имеет толщину всего 0,1 килопарсека и примерно совпадает с "кольцом звездообразования", которое описывается ниже. Здесь сос- редоточено около 80% галактического молекулярного вещества межз- вёздной среды. Это естественно, если учесть, что звездообразова- ние тесно сопряжено с облаками молекулярного водорода, в т.ч. с гигантскими молекулярными облаками, составляющими 90% массы межз- вёздного молекулярного газа. Масса молекулярного водорода в цент- ральном диске - 300 миллионов солнечных, а в облачном кольце - 2,5 миллиарда солнечных [Сурдин, 1999], т.е. примерно в 8 раз больше. Гигантские молекулярные облака рассматриваются как важный фактор, создающий неоднородность гравитационного поля в Галактике и возмущающий движение звёзд [Сурдин, 1999]. КОЛЬЦО ЗВЕЗДООБРАЗОВАНИЯ, где данный процесс обладает наиболь- шей интенсивностью, находится в диске на расстоянии от 3,5 до 6,5 килопарсек от центра Галактики. Так как Солнце расположено вне этого кольца и в его плоскости, то кольцо представляется нам как область Млечного Пути, протянувшаяся на 60 градусов в обе стороны от центра Галактики [Сурдин, 1999]. Со звездообразованием связаны многие особенности этой части диска: здесь больше всего пульсаров и остатков сверхновых, отсюда исходит наибольший поток нетеплового радиоизлучения, здесь повы- шена концентрация OB-ассоциаций (ассоциаций молодых массивных звёзд) и т.д. [Сурдин, 1999]. В общем, как уже говорилось выше, здесь много молодых короткоживущих объектов, которые здесь и об- разуются в процессе звездообразования (массивные звёзды живут очень мало и взрываются в виде сверхновых с образованием пульса- ров). Интересно, что в пределах диска чётко выделяются ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ДИСК и остальная его часть. Выше уже говорилось, что центральный диск отделён от облачного кольца зоной, где мало молекулярных об- лаков и нет интенсивного звездообразования. В центральном диске средняя поверхностная плотность молекулярного водорода в 25 раз выше, чем в облачном кольце. Хотя центральный диск не сплошной, но его всё-таки можно рассматривать в качестве единого облака, так как его средняя плотность такая же (примерно 100 атомов водо- рода на 1 куб. см), как у гигантских молекулярных облаков. В нём есть уплотнения облака (в 100 раз; например, крупнейшее в Галак- тике облако Sgr B2). Но самое главное, что центральный диск вра- щается не так, как остальная часть диска. Тонкий молекулярный диск вращается под углом в 7 градусов к остальной Галактике. Этот тонкий диск погружён в более толстый диск атомарного водорода, который вращается под углом 30 градусов к остальной Галактике [Сурдин, 1999]. Подобным образом иногда ведут себя самостоятель- ные облака вне центрального диска [Сурдин, 1999]. Но это делает очень убедительной также гипотезу, что Наша Галактика возникла в результате слияния галактики, образовавшей ядро и центральный диск, а также галактики, которая стала спутником первой, а потом вытянулась по орбите, образовав наибольшую часть диска. К слову можно напомнить, что Солнце вращается вокруг своей оси тоже не совсем так, как остальная Солнечная система вокруг него, и это объясняют тем, что движение планет когда-то изменила звезда, про- шедшая вблизи Солнца. Если принять эту аналогию, то можно предпо- ложить, что мимо Нашей Галактики пролетела другая достаточно мас- сивная галактика, но, конечно, всё это лишь домыслы [Ю.Н.]. Отдельные облака молекулярного водорода встречаются в диске и вне основного облачного кольца (вплоть до расстояния в 20 кило- парсек от центра Галактики), но их очень мало [Сурдин, 1999]. Интересный объект имеется и на самой периферии галактического диска. В 2003 г. группа американских учёных доложила об открытии звёздного кольца, окружающего Нашу Галактику. Оно лежит в той же плоскости, что и галактический диск. Диаметр кольца - 120 тысяч световых лет. Напомню, что диаметр диска оценивается в 100 тысяч световых лет, и Солнце находится в 25 тысячах световых лет от его центра. Из-за такого взаимного расположения Солнца, диска и коль- ца это кольцо так долго не замечали. Кольцо образовано сотнями миллионов звёзд и возникло порядка 10 миллиардов лет назад в ре- зультате распада относительно небольшой галактики-спутника. За такое время её звёзды успели равномерно "разбрестись" вокруг всей Нашей звёздной системы. Кольцо не может быть далёким рукавом Га- лактики, т.к. населено старыми звёздами [У Млечного Пути обнару- жилось кольцо, 2003]. Ещё рассказывая о галактическом диске, можно указать, что в нём сосуществуют две среды - относительно плотный межзвёздный газ и слабое крупномасштабное магнитное поле, заполненное космически- ми лучами. Преобладающий возраст звёзд Млечного Пути, т.е. звёзд галакти- ческого диска, - 7-10 миллиардов лет. Это означает, что Солнце на несколько миллиардов лет моложе большинства соседних звёзд [Воз- раст и химический состав..., 1987]. Это обстоятельство нужно учесть, если мы задумываемся об инопланетной разумной жизни. Галактический диск вращается и не совсем твёрдотельно (как па- тефонная пластинка), и не совсем планетарно (по законам Кеплера), а промежуточным образом. Это происходит из-за того, что вещество в Галактике не распределено равномерно, но и не полностью скон- центрировано в центре. Постоянная Оорта характеризует степень ук- лонения вращения от твёрдотельного [Ефремов, 2005]. В самых внут- ренних частях Галактики скорость вращения объектов близка к твёр- дотельной, затем она чуть убывает, однако дальше остаётся посто- янной или медленно возрастает. Последнее объясняют скрытой массой на периферии Галактики [Ефремов, 2005]. Совокупное излучение большого числа слабых рентгеновских ис- точников (прежде всего, аккрецирующих белых карликов и звёзд с активными коронами, но также звёзд вроде Солнца), расположенных в диске, образует "рентгеновский хребет" Галактики. Разрешить (раз- делить) его на отдельные источники удалось только в 2008 г., и сделано это было при помощи американской орбитальной обсерватории Chandra [Ревнивцев, 2009]. СПИРАЛЬНЫЕ РУКАВА НАШЕЙ ГАЛАКТИКИ Выше мы рассмотрели статическое строение Галактики, как бы её моментальный снимок. Но в Галактике есть структуры, суть которых можно понять только в динамике, в развитии. Во-первых, это четыре спиральные ветви, или четыре спиральных рукава: 1) рукав Ориона (Местный рукав, Солнечный рукав, рукав Ориона-Лебедя); 2) рукав Персея, 3) рукав Лебедя (он же с другой стороны от ядра - рукав Южного Креста-Центавра); 4) рукав Стрельца [Купер, Хенбест, 1996; Ефремов, 2005]. Рукава пересекают весь диск и делают приблизи- тельно один оборот вокруг центра Галактики [Гетманцев, 1955]. Впрочем, количество спиральных ветвей ещё вызывает споры... Нахо- дясь внутри Нашей Галактики, мы видим некоторые её области хуже, чем обитатели соседних галактик [Решетников, 2003]. Более или ме- нее достоверно выявляются только рукав Киля-Стрельца, на внешнем краю которого расположено Солнце, а также рукав Персея, который в окрестностях Солнца проходит дальше от центра Галактики [Ефремов, 2005, рис. на с.135]. Согласно волновой теории спиральных галактических структур, спиральные рукава - это волны повышенной плотности звёзд и газа, вращающиеся вокруг центра галактики, как твёрдое тело [Ефремов и др., 1998; Ефремов, 2000]. Отдельные звёзды и газовые облака про- ходят сквозь спиральные ветви, лишь чуть-чуть отклоняясь от кру- говой орбиты. Плотность звёздного "облака" при этом слегка уплот- няется (звёзды ускоренно влетают в спиральные рукава и замедленно покидают их под действием гравитационного поля спирали). Кроме того, в спиральных рукавах происходит звездообразование, и звёзд в них становится больше ещё и по этой причине. Под действием из- лучения молодых ярких звёзд разреженный газ начинает флуоресциро- вать, и спиральные ветви светятся. Спиральные рукава занимают примерно 20% диска Нашей Галактики и менее 1% всего её объёма [Сурдин, 1999], но играют исключитель- ную роль в звездообразовании и некоторых других процессах. Интен- сивность звездообразования в спиральных рукавах почти в 30 раз выше, чем в межрукавном пространстве, примерно в 100 раз выше, чем в Галактике в целом с учётом рукавов, примерно в 200-250 раз выше, чем в Галактике без учёта рукавов, а также примерно в 1000 раз выше, чем в гало вне галактической плоскости [приблизительные расчёты Ю.Н. по данным в книге В.Г.Сурдина, 1999]. Как уже гово- рилось, наибольшая интенсивность звездообразования наблюдается на расстоянии от 3,5 до 6,5 килопарсек от центра Галактики, т.е. в "кольце звездообразования", расположенном внутри солнечной орбиты [Сурдин, 1999]. Волна звездообразования распространяется, пересе- кая спиральный рукав: у внутреннего края, куда втекает газ и где он уплотняется, звёзды моложе, чем у внешнего края, где эволюция массивных звёзд уже заканчивается (когерентное звездообразование) [Сурдин, 1999; Ефремов, 2000]. Аналогичное положение давно дока- зано также для спиральных рукавов Туманности Андромеды [Ефремов, 2000]. Спиральные рукава сформированы из звёздных комплексов размером 200-500 парсек [Сурдин, 1999], т.е. тоже имеют сложную структуру. Звёздные комплексы вроде бы располагаются вдоль этих рукавов с регулярными интервалами, соответствующими "джинсовской длине вол- ны" в теории гравитационной неустойчивости [Ефремов и др., 1998]. Для спиральных рукавов очень характерны облака молекулярного газа, сопряжённые с областями звездообразования, т.е. тёплые мо- лекулярные облака, разогретые молодыми звёздами. Похожие, но от- носительно холодные молекулярные облака тоже есть в рукавах. Они есть и вне рукавов. Со звездообразованием такие облака не связаны [Сурдин, 1999]. Нейтральный атомарный водород также концентрируется в спираль- ных рукавах и тоже не принимает непосредственного участия в звез- дообразовании [Сурдин, 1999]. Голландские астрономы Оорт и Ван-де-Холст пришли к выводу, что спиральные ветви в настоящее время продолжают закручиваться [Да- гаев, 1955б]. Спиральные рукава у других галактик обычно не бывают одинако- выми по мощности. В Нашей Галактике спиральные рукава тоже, веро- ятно, различаются по своим характеристикам. Так, например, наибо- лее мощным является рукав Стрелец-Киль. Это область повышенной плотности цефеид всех периодов. В остальных рукавах концентриру- ются только молодые цефеиды [Ефремов, 2005], а старые цефеиды, наверное, надо понимать, уже покинули эти сравнительно узкие об- разования [Ю.Н.]. БАР НАШЕЙ ГАЛАКТИКИ Бары - это вытянутые центральные образования, от концов кото- рых отходят спиральные ветви [Решетников, 2003]. У других спи- ральных галактик бары были известны ещё Хабблу, который различал нормальные спирали и спирали с перемычкой. Бары пересекают балджи и выходят за их пределы (рис. на с.116 в книге Ю.Н.Ефремова, 2005). В гравитационном поле баров газовые облака теряют упорядо- ченность движения и начинают "стекать" к центру, где вызывают "вспышку" звездообразования. Интересно, что 5-7 миллиардов лет назад у спиральных галактик бары встречались редко [Решетников, 2003]. Предположение о существовании бара у Нашей Галактики было выс- казано Ж. де Вокульором в 1960-х гг. Но эту идею вскоре забыли. Теперь она возрождается на основании данных о движении газа близ галактического центра и исследования распределения звёзд в инф- ракрасном диапазоне. Концы бара находятся в 3-4 кпк от центра Га- лактики. Бар проходит под небольшим углом к направлению о центра Галактики на Солнце [Ефремов, 2005]. ГАЛО НАШЕЙ ГАЛАКТИКИ Звёзды в галактическом гало имеют примерно такой же возраст, как Галактика в целом, т.е. это очень старые звёзды, принадлежа- щие в большинстве своём к первому звёздному поколению [Возраст и химический состав..., 1987]. Иногда указывается, что в гало находится и наше Солнце [Воз- раст и химический состав..., 1987], но оно всё-таки, скорее, при- надлежит диску, хотя расположено чуть-чуть вне галактической плоскости. В общем, оно на границе диска и гало (см. ниже). Согласно гипотезе Пфеннингера и др. (1994), гало заполнено ма- ленькими плотными реликтовыми облаками молекулярного водорода ра- диусом порядка 30 а.е. и массой порядка массы Юпитера. При этом их общая масса может быть сравнима с массой остальной Галактики. Пересекая диск, они из-за своей плотности почти не взаимодейству- ют с диффузным газом, но застревают в гигантских молекулярных об- лаках и каждый год поставляют в диск порядка одной солнечной мас- сы вещества [Сурдин, 1999]. Это вообще даёт повод считать галак- тические диски аккреционными образованиями. Периферические шаровые скопления вращаются чуть-чуть быстрее, чем вроде бы должны, чем доказывается наличие у Галактики "скры- той" массы и нахождение этой массы в гало и короне [Вновь измере- на масса Галактики, 1990]. Существует также понятие "Тёмное гало", т.е. гало, образован- ное невидимой материей. Размер такого гало оценивается в 50 кило- парсек, т.е. оно простирается намного дальше видимой части Галак- тики [Смольников, 2001], размеры которой - примерно 30 килопарсек (см. выше). Впрочем, иногда говорится, что Тёмное гало в 15-20 раз протяжённее диска и видимого гало (см. ниже). Масса Тёмного гало - 10 в 12-й степени солнечных масс [Смольников, 2001], т.е. в 10 раз больше цифры, приводимой ранее для Галактики в целом (см. выше). Поэтому иногда говорят, что у галактики имеется, во-первых, звёздное гало, называемое также сферической подсисте- мой, а, во-вторых, "тёмное" гало, или собственно гало (в литера- туре явно наметилась тенденция относить понятие "гало" лишь ко внешней беззвёздной части Галактики). Гало не совсем шарообразно, а слегка сплюснуто с полюсов [Че- репащук, Чернин, 2007]. КОРОНЫ ГАЛАКТИК Если гало (видимое гало, звёздное гало) по диаметру примерно соответствует диску, то корона - это более объёмное образование, хотя тоже сферическое (почти сферическое?). Корона состоит из го- рячего газа и излучает рентгеновские лучи, чем она отличается от так называемого Тёмного гало. Но в пространственном отношении это, вероятно, частично перекрывающиеся образования, хотя по ли- нейным размерам Тёмное гало в 1,5-2 раза больше "светлого" гало и диска, а корона, может быть, - в 10 раз превышает его (см. ниже). Терминология в данной области знаний ещё не устоялась. Рентгеновские короны галактик открыты в середине 1990-х годов американскими учёными. Их линейные размеры примерно в 10 раз пре- вышают размеры соответствующих звёздных систем, а температура обычно составляет около 10 миллионов градусов Кельвина, т.е. ве- щество должно быть ионизировано. В рентгеновском диапазоне обсле- довано излучение 55 галактик, в результате чего выяснено, что масса их корон, как правило, составляет от 1 до 10% звёздной мас- сы, но у галактики M87 массы звёзд и короны оказались одинаковы- ми, а это означает, что подобные короны - носители "скрытой" мас- сы [Природа, 1987, N1]. Высокая температура корон не должна удив- лять читателя, т.к. речь идёт о крайне разреженном веществе (дан- ная температура - это только показатель гигантских скоростей час- тиц, но внесённый туда градусник не показал бы высокой температу- ры, т.к. частиц этих уж очень мало) [Ю.Н.]. В это гигантское облако раскалённого газа погружена вся Наша Галактика и, может быть, вместе с Магеллановыми Облаками, но плотность газа в 10 в 18-й степени меньше плотности земной атмос- феры [Мы живём в гигантском раскалённом облаке, 2002]. По-видимому, короны представляют собой остатки газовых прото- галактических облаков, нагретых давними вспышками сверхновых. В догалактические времена имелись только эти гигантские облака, а потом в более плотных центрах этих образований родились звёзды, т.е. появились галактики. Они нагрели звёздным светом и взрывами сверхновых окраины протогалактических облаков, которые преврати- лись в галактические короны. Межгалактическая среда в 5-10 раз холоднее корон. Короны не остыли из-за своей крайне низкой теп- лопроводности, но это означает, что в коронах имеются магнитные поля (такие поля препятствуют передвижению ионизированных частиц поперёк силовых линий) [Природа, 1987, N1]. Получается, что коро- ны аналогичны радиационным поясам Земли, в которых заряженные частицы тоже удерживаются за счёт магнитного поля. Таковы же, на- верное, звёздные короны [Ю.Н.]. Наличие газовых корон вроде бы говорит о наличии у галактик "скрытой" массы, т.к. за счёт своей известной массы они не могут удержать газ [Природа, 1987, N1]. Но газ может удерживаться маг- нитным полем... [Ю.Н.]. Зато быстрое вращение периферических ша- ровых скоплений - это уже надёжный аргумент в пользу наличия "скрытой" массы в короне Нашей Галактики [Вновь измерена масса Галактики, 1990]. ДВИЖЕНИЕ ЗВЁЗД И ДРУГИХ ОБЪЕКТОВ НАШЕЙ ГАЛАКТИКИ Звёзды и другие объекты Галактики вращаются вокруг её центра, но в различных плоскостях и очень по-разному в зависимости от плоскости вращения и расстояния от центра. Дело в том, что в ядре Галактики сосредоточено только 5% её массы, и притяжение других структур не менее значимо, чем притяжение ядра. Тела галактичес- кого диска движутся наиболее "планетоподобным" образом: по при- мерно круговым орбитам почти в плоскости Галактики, хотя зависи- мость скорости вращения от удалённости центра не такая, как в Солнечной системе. В 7 тысячах световых лет от центра, т.е. вбли- зи самого ядра, вращение происходит со скоростями порядка 100 км/с. По мере удаления от центра скорость поначалу не падает, как в Солнечной системе, а, наоборот, возрастает и на расстоянии 20 тысяч световых лет от центра составляет 250 км/с. Это, как до не- давнего времени считалось, максимальное для Нашей Галактики зна- чение орбитальной скорости, если не брать в расчёт одного малень- кого участка в самом центре, где имеется грандиозная чёрная дыра (см. выше). В 2000-х гг. скорость движения Солнца вокруг центра Галактики была переопределена с 220 до 270 км/с [Переопределены параметры вращения нашей Галактики, 2009], что должно было выз- вать соответствующие переопределения других скоростей, но не из- менить наши общие представления. Возрастание орбитальной скорости обусловлено тем, что масса центральной притягивающей области по мере удаления от центра существенно увеличивается. Далее от цент- ра скорость начинает убывать, как в Солнечной системе, и в ок- рестностях Солнца (28 тысяч световых лет) составляет 230 км/с. В 45 тысячах световых лет, почти на самом краю Галактики, средняя орбитальная скорость падает до 150 км/с. Остаётся сказать, что галактический диск вращается по часовой стрелке, если смотреть со стороны его северного полюса (этот полюс близ Девы и Волос Веро- ники, т.е. вблизи плоскостей Небесного экватора и Эклиптики, но всё-таки в северном полушарии небесной сферы). Вне галактического диска движение происходит ещё сложнее, так как объекты притягиваются не столько к ядру, сколько к диску. Максимальная скорость в 230 км/с достигается близ самой границы ядра (всего в 200 световых годах от этой границы) и по мере уда- ления от ядра резко падает - до 30 км/с [Дагаев, 1955б]. Наблюда- ется также увеличение скорости при пересечении плоскости Галакти- ки (плоскости диска). Кроме того, орбиты многих объектов галакти- ческого гало сильно вытянуты. Ещё нужно учесть, что движение объектов в Галактике не пол- ностью синхронизировано, и в любом её месте имеются отдельные звёзды или какие-то структуры со скоростью, которая резко отлича- ется от средней для данного места. Найдены даже несколько звёзд, которые движутся против остального звёздного потока, но таких крайне мало. Как правило, различие скоростей соседних объектов не превышает 30 км/с [Дагаев, 1955б]. Солнце, например, относительно своего потока имеет скорость в 20 км/с, т.е. примерно в 10 раз меньше скорости потока [Дагаев, 1955а]. Собственные (или случайные) скорости звёзд увеличиваются с их возрастом [Ефремов, 2005]. Значит, газовая составляющая диска, из которой рождаются молодые звёзды, вращается весьма упорядоченно, а потом звёзды всё более и более разбредаются по Галактике. На- верное, это ещё одна из причин, почему звёзды в галактическом га- ло старше звёзд диска [Ю.Н.]. Звёзды и другие объекты Галактики вращаются значительно быст- рее, чем они должны вращаться, если бы всё вещество Галактики бы- ло сконцентрировано в видимых звёздах. Особенно это заметно на периферии Галактики. Значит, в Галактике много тёмной материи. Это могут быть тёмные газопылевые облака, планетоподобные и коме- топодобные объекты, коричневые карлики и другие полузвёзды. Сти- вен Хокинг [2000] среди претендентов на роль носителей тёмной ма- терии называет и чёрные дыры, отмечая, что их может быть гораздо больше, чем видимых звёзд, во что, однако, трудно поверить. Интересно, что Галактика, все элементы которой вроде бы имеют свои собственные скорости, вращается и вся целиком в качестве жёсткой структуры. Речь идёт о спиральных ветвях - волнах звёзд- ного и газопылевого сгущения. Звёзды входят в эти ветви и выходят из них, но сами ветви остаются, как остаётся сама собой бегущая по ржаному полю волна, в составе которой всё время обновляются пригнувшиеся колоски. МЕСТО СОЛНЦА В ГАЛАКТИКЕ И ЕГО ДВИЖЕНИЕ Солнце находится в диске Галактики между её краем и ядром. Оно расположено в 68 световых годах к северу от галактической плос- кости (из-за чего иногда говорят, что оно расположено не в диске, а в гало) и в 25 тысячах световых годов от центра, то есть почти, но не совсем в плоскости Галактики и на полпути до её середины [Где наше место в Галактике? 1996]. Есть также сведения, что от Солнца до ядра [до центра Галактики?] 28 тысяч световых лет, а до окраин Галактики - 22 тысячи световых лет. Это очень важный пока- затель, так как именно здесь проходит так называемый радиус коро- тации - расстояние от центра, где угловые скорости звёзд и волно- вых спиральных ветвей Галактики равны. Ещё можно сказать, что вся эта область находится вблизи одной из спиральных ветвей, но всё-таки не в ней, а между двумя ветвями, то есть в спокойной об- ласти вдали от мест современного звездообразования. Кроме того, звёзды здесь образуют антициклон - вихревую структуру со спокой- ным центром, где и располагается в последние десятки миллионов лет Наша Солнечная система [Фридман, Хоружий, 1998]. С.Хокинг упоминает, что Солнце расположено на внутренней стороне одного из спиральных рукавов, что не противоречит предыдущей информации [2000]. Солнце движется вокруг центра Галактики со скоростью по- рядка 200 км/с [Ефремов, 2005] или чуть более этого. Для звёздно- го потока в окрестностях Солнца указывается скорость в 230 км/с [Дагаев, 1955б]. Для окрестностей Солнца указывается также ско- рость вращения газового диска вокруг центра галактики в 200-300 км/с [Фридман, Хоружий, 1998]. В настоящее время Солнце вместе с Солнечной системой направля- ется к созвездию Геркулеса, что открыто ещё в 1783 г. Вильямом Гершелем, который заметил "раздвижение" звёзд в Геркулесе и Лире [Дагаев, 1955а; Хоскин, 1986]. "Сдвижение" звёзд наблюдается близ противоположной точки неба - в Большом Псе, Зайце, Голубе [Дага- ев, 1955а]. Направление движения Солнца сходно со средним направ- лением движения соседних звёзд, но не в полной мере совпадает с ним. Звёздный поток в данную эпоху направляется к соседним с Гер- кулесом созвездиям Лебедя и Цефея. Скорость Солнца относительно потока соседних звёзд - примерно 20 км/с, что характерно для разброса звёздных скоростей и направлений [Дагаев, 1955а]. Отсюда можно сделать вывод, что Солнце движется либо чуть-чуть не в плоскости Галактики (это естественное предположение, раз оно на- ходится не совсем в этой плоскости), либо не в точности по круго- вой орбите, либо на движение Солнца в данный момент существенно влияет притяжение каких-то структур вне галактического ядра (нап- ример, гигантских звёздных и газопылевых облаков ближайшей спи- ральной ветви, что, однако, вряд ли имеет столь большое значе- ние). Предположить существенное влияние более близких структур трудно, так как мы не видим их вблизи себя (уж очень крупных звёзд вблизи нас нет, ярких звёзд во всех направлениях от нас примерно одинаковое количество, шаровых скоплений нет, тёмных га- зопылевых облаков нет, так как мы бы их увидели по поглощению звёздного света) [Ю.Н.]. Тем не менее, если не говорить о ближай- ших окрестностях Солнца, то вся эта область заселена и звёздами, и облаками. Плотность звёздного и газового населения здесь приб- лизительно равны [Сурдин, 1999]. Есть в этой области и "скрытая" масса, на что указывает кинематика звёзд [Сурдин, 1999]. Ядро Галактики видно от Солнца по направлению к созвездиям Щит, Скорпион, Змееносец и Стрелец. Примерно в этом направлении мы видим, по крайней мере, две спиральные ветви Млечного Пути с мощными звёздными облаками. В противоположном направлении - к Возничему - лишь одну окраинную ветвь, и Млечный Путь тут еле ви- ден. Особенно мало звёзд видно в Деве и Волосах Вероники. Это се- верный галактический полюс. Солнце обходит вокруг центра Галактики за 190 миллионов лет - таков наш галактический год [Марков, 1955]. Если исходить из его скорости в 230 км/с, расстояния от центра Галактики в 28 тысячах световых лет и предположения о примерно круговой орбите, то полу- чается значение галактического года порядка 230 миллионов лет, т.е. не выходящее за пределы ошибок при округлении и т.п. [расчё- ты автора конспекта]. Ю.Н.Ефремов [2005] называет цифру 200 млн. В заметке "Переопределены параметры вращения нашей Галактики" [2009] Солнцу приписывается скорость 270 км/с. Тогда галактичес- кий год чуть меньше, но в первом приближении все приведённые выше параметры местоположения и движения Солнца не противоречат один другому. За весь период своего существования (примерно 4,5-4,8 миллиар- дов лет) Солнце должно было обойти вокруг центра Галактики чуть более 20 раз, т.е. по "галактическим часам" Солнцу примерно 20 "лет". Примерно такой же возраст у нашей планеты, а возраст зем- ной жизни лишь чуть-чуть меньше. "Мы" приблизились к своему "со- вершеннолетию", и мистически настроенные читатели могут усмотреть в этом причину появления на Земле человека именно в данный мо- мент. Именно в данный момент началась техническая революция, и люди "вылезли" в космос из своей "колыбели". А жить Солнцу по "галактическим часам" ещё порядка 50 лет, т.е. параллель с чело- веческой жизнью вполне корректна. Если говорить о более точном "адресе" Солнца, то оно, вероят- но, находится внутри ассоциации Sco-Cen (Скорпион-Центавр). Скоп- ление IC 2602, расположенное в 0,16 килопарсеках от нас, возмож- но, является центром этой ассоциации [Сурдин, 1999], и тогда мож- но говорить, что мы "живём" в разреженной короне данного скопле- ния. Но само Солнце не принадлежит скоплению и ассоциации. Его возраст уже достаточно "солиден" - примерно в 500 раз больше пре- дельного для таких "рыхлых" группировок, и нахождение его в той или иной ассоциации случайно [Ю.Н.]. Если Солнце не "родилось" в той ассоциации, где оно "прожива- ет", то возникает вопрос, откуда оно "пришло" и где "родилось"? Традиционно считается, что звёзды всю жизнь проводят примерно в той области, где родились, т.е. Солнце, звезда с примерно круго- вой галактической орбитой, образовалось в диске на том же удале- нии от центра Галактики, где находится сейчас. Когда-то через эту область проходил один из рукавов Галактики, где и произошло дан- ное событие. Но те конкретные структуры, с которыми связано рож- дение Солнца (гигантское молекулярное облако или глобула, а также рассеянное звёздное скопление или ассоциация), давно рассеялись, т.е. "братья" и "сёстры" Солнца разбрелись по Галактике в преде- лах кольца с похожими по радиусу круговыми орбитами. Однако компьютерная модель, построенная американским исследователем Р.Роскаром (R.Roskar), показывает, что звёзды способны мигриро- вать, причём с круговых орбит они могут попасть не только на хао- тические вытянутые орбиты, но и на другие (с другим радиусом) круговые орбиты, т.е. мы не знаем, откуда Солнце родом. Известно, что миграция в основном удаляет звёзды от центра, но иногда приб- лижает их [Где родилось Солнце? 2009]. КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВА В НАШЕЙ ГАЛАКТИКЕ ("ЭКОЛОГИЯ" ГАЛАКТИК) Современная скорость звездообразования в Галактике - 4 плюс-минус 1 солнечных масс в год. Частота рождения OB-ассоциаций и рассеянных скоплений примерно равны (3 плюс-минус 1, делённое на 10000 в год). Так как масса звёзд в типичной ассоциации на по- рядок превосходит массу звёзд в типичном скоплении, то звёзды рождаются, в основном, в ассоциациях. Эффективность звездообразования в Галактике - 2-3%, т.е. такая часть молекулярного облака превращается в звёзды, а остальная рассеивается. Так как известны полная масса молекулярных облаков (4*10 в 9-й степени солнечных масс) и среднее время их жизни (30 миллионов лет), можно вычислить характерное время эволюции газового диска - 1 миллиард лет. Часть вещества звёзд возвращается в межзвёздную среду, но только часть, так как из круговорота постоянно выпадает неразру- шающиеся остатки звёздной эволюции: белые карлики, нейтронные звёзды, чёрные дыры, планетоподобные объекты и т.д. Химическая эволюция Галактики тоже идёт только в одном направ- лении - от простых элементов к сложным [Сурдин, 1999], хотя тяжё- лый водород, дейтерий, в результате деятельности звёзд постепенно превращается в лёгкий водород - протий, т.е. концентрация тяжёло- го водорода падает [Космическая ультрафиолетовая обсерватория, 2000]. Таким образом, стационарное состояние Галактики невозможно. Но межзвёздная среда Галактики длительное время пребывает в квазис- тационарном состоянии, так как уменьшение массы газа в процессе звездообразования и изменение его химического состава в результа- те выброса тяжёлых элементов из звёзд, по всей видимости, частич- но компенсируются аккрецией чистого межгалактического газа. Поэ- тому звёзды в Галактике в течение последних миллиардов лет обра- зуются с постоянной скоростью и с постоянным составом [Сурдин, 1999]. Значит, Галактика "работает" как машина по превращению межгалактического газа в неразрушающиеся остатки звёздной эволю- ции и будет так работать, пока не переработает основную часть межгалактического газа, после чего наступит следующий этап жизни Наблюдаемой области Вселенной [Ю.Н.]. Имеются, впрочем, указания, что звездообразование в последние 6 миллиардов лет идёт на спад [Всё меньше рождается звёзд, 2004], хотя эта информация может от- носиться к Наблюдаемой области Вселенной в целом. Полная масса межзвёздного вещества - 6*10 в 9-й степени сол- нечных масс. В звёзды ежегодно превращается 4 солнечных массы ве- щества. Без пополнения Галактика лишилась бы межзвёздного вещест- ва за 2 миллиарда лет, а она уже существует примерно 12 миллиар- дов лет. Вещество в межзвёздную среду приходит из звёзд (основная часть) и, как уже говорилось, из межгалактической среды (компен- сация оттока вещества на образование неразрушающихся остатков звёздной эволюции). Звёзды теряют вещество на всех этапах эволю- ции, но особенно интенсивно в начале и в конце этой эволюции. Двойные и кратные звёзды теряют вещества чуть больше, чем одиноч- ные [Сурдин, 1999]. Из молодых звёзд наибольший вклад в создание межзвёздного вещества вносят O- и B-звёзды, из разрушающихся звёзд - красные MII. Звезда солнечной массы возвращает 40% своего вещества, а звезда массой в 9 солнц - почти 90% [Сурдин, 1999]. В редких случаях может вернуться и 100%, если белый карлик, пере- тянув вещество спутника, вспыхивает в качестве сверхновой [Ю.Н.]. Сверхновые звёзды, т.к. их мало, поставляют мало вещества, но именно оно обогащено продуктами термоядерного синтеза, а потому имеет исключительное значение для развития жизни во Вселенной. Суммарный поток вещества от звёзд составляет около одной солнеч- ной массы в год. Химическая эволюция Галактики, как уже говорилось, в первом приближении идёт от лёгких элементов (водород, гелий) к относи- тельно тяжёлым. Тем не менее, при рассмотрении этой эволюции вы- является ПАРАДОКС ЖЁЛТЫХ КАРЛИКОВ. Во-первых, не удаётся найти звёзды, где бы совсем не было тяжёлых элементов, хотя имеется много звёзд с их содержанием в 100-200 раз меньше солнечного. Во-вторых, если в первую половину жизни Галактики содержание тя- жёлых элементов в межзвёздной среде линейно возрастало (это мы видим по химическому составу звёзд, образовавшихся в разное вре- мя), то потом этот процесс приостановился. Поэтому сейчас образу- ются звёзды с почти таким же начальным составом, какой был у Солнца. Речь идёт о жёлтых карликах, так как именно эти маломас- сивные звёзды (но всё-таки достаточно крупные для наблюдений) сохранились на главной последовательности почти с момента рожде- ния Галактики [Сурдин, 1999]. Решение парадокса видится в поступ- лении вещества в диск из гало Галактики и из внегалактического пространства. Кроме того, вещество может поступать из богатых га- зом Магеллановых Облаков - соседних галактик [Сурдин, 1999; др.]. Есть даже сведения, что количество элементов тяжелее гелия начало возрастать 8 млрд лет назад, постепенно достигло "солнечного" уровня, затем пошло на убыль и 2 млрд лет назад уже составляло половину от того, что наблюдается на Солнце [Всё меньше рождается звёзд, 2004]. Если это так, то Солнце возникло в период макси- мальной "металличности" Галактики. В 1963 г. над диском Галактики были открыты ВЫСОКОСКОРОСТНЫЕ ОБЛАКА атомарного водорода. Они хаотично движутся со скоростью 200 км/с и концентрируются вдоль нескольких дуг, на одной из ко- торых лежат Магеллановы Облака и протянувшийся от них Магелланов Поток ("хвост"). Но есть и другая гипотеза: при взрывах сверхно- вых образуются горячие пузыри ("фонтаны" ионизированного газа), которые всплывают над диском, а потом охлаждаются и падают на диск. Возможно, верны обе гипотезы, так как некоторые из высокос- коростных облаков почти не имеют тяжёлых элементов, а некоторые весьма металличны (0,1-0,01 солнечной металличности), что харак- терно для выбросов сверхновых. В настоящее время можно построить следующую схему потоков ве- щества в Галактике (по В.Г.Сурдину, 1999, но с поправками и ус- реднениями, так как в тексте и на схематичном рисунке приведены чуть-чуть разные цифры). Каждый год примерно 200 солнечных масс диффузного газа превращается в молекулярные облака, в т.ч. в ги- гантские молекулярные облака. Столько же вещества молекулярных облаков расходуется на звездообразование, хотя в звёзды превраща- ется лишь 2-3% вещества (3-5 солнечных масс), а остальное вещест- во в процессе звездообразования рассеивается в виде диффузного газа. Во время гибели или постепенного угасания звёзд 4/5 их ве- щества выводится из круговорота в виде белых карликов, нейтронных звёзд и чёрных дыр, а 1/5 - рассеивается в виде диффузного газа (менее одной солнечной массы). Недостаток диффузного газа, по-ви- димому (гипотетически), частично компенсируется его приходом из межгалактической среды (от 2/5 до 1 солнечной массы в год). Коли- чество диффузного газа, таким образом, удерживается примерно на одном уровне из-за его возникновения при звездообразовании и при разрушении звёзд, а также за счёт прихода извне. Рассмотрение подобных вопросов обретёт ещё больше сходства с "земной экологией", если выяснится, что в галактическом кругово- роте вещества принимают участие разумные обитатели Галактики. Ве- роятно, однако, что их роль станет ощутимой лишь в далёком буду- щем, хотя уже сейчас люди серьёзно "загадили" околоземное прост- ранство космическим мусором (см. конспект сведений о Солнечной системе). ЭВОЛЮЦИЯ НАШЕЙ ГАЛАКТИКИ Мне не удалось найти в литературе целостное описание эволюции Нашей Галактики, если говорить об эволюции её структуры. Считает- ся, что мы не знаем основные этапы развития Галактики. Тем не ме- нее, представления об её эволюции существуют и "между строк" чи- таются во многих публикациях. Во-первых, предполагается, что Наша Галактика, как и другие подобные структуры, образовалась из первоначального сгущения га- зообразного вещества. При этом считается, что подобное сгущение не могло возникнуть в результате одного только гравитационного скучивания частиц газа (водорода и гелия), т.к. для данного про- цесса не было времени [Бернс, 1986; др.]. Мы знаем, что Галактика очень быстро сформировалась как звёздная система. Её наиболее старые звёзды, а также все шаровые скопления имеют возраст, близ- кий к хаббловскому возрасту Вселенной [Сурдин, 1999]. Так, напри- мер, в 2007 г. удалось найти звезду возрастом 13,2 миллиарда лет, а время от Большого взрыва оценивается в 13,7 миллиарда лет [Га- лактический долгожитель, 2007]. Косвенно о том же говорит наличие вполне сформировавшихся галактик на самом краю Наблюдаемой облас- ти Вселенной [Сурдин, 1996]. Напомню, что свет от этих далёких объектов шёл до нас порядка 10 миллиардов лет, и мы видим их мо- лодость, когда от Большого взрыва прошло лишь несколько миллиар- дов лет. Говорилось даже о том, что рождение звёзд началось в протогалактиках спустя всего 500 млн лет после Большого взрыва [Уникальный снимок молодой Вселенной, 2005], что вполне соответс- твует ситуации с самой старой звездой Нашей Галактики. Значит, первоначальное сгущение газа порождено самим Большим взрывом или событиями, которые он сразу же спровоцировал, т.е. эволюция галактик и других больших структур начиналась не "снизу вверх", а "сверху вниз" [Бернс, 1986]. Уже в первые мгновения после такого взрыва возникли флуктуации плотности вещества. Еди- ное целое распалось на "сгустки", породившие со временем отдель- ные галактики, а также их скопления и сверхскопления. Пространс- твенный масштаб первоначальных флуктуаций плотности задал конеч- ную массу сформировавшихся объектов, а амплитуда таких флуктуаций определила время, необходимое для формирования объектов [Чуразов, 2006]. Решая вопрос "сверху вниз" или "снизу вверх", нужно чётко оп- ределиться, о чём идёт речь. Маленькие объекты, как правило, эво- люционируют быстрее крупных, принадлежащих к следующему структур- ному уровню материи [Ю.Н.]. В этом смысле эволюция идёт "снизу вверх": первыми формируются звёзды, затем галактики как звёздные системы, а затем скопления галактик как объекты, состоящие из сформировавшихся галактик [Чуразов, 2006]. Но флуктуации плотнос- ти, приведшие к образованию звёзд, галактик и их скоплений, могли формироваться "сверху вниз": сначала образовалось сгущение ве- щества, соответствующее скоплению галактик, потом оно распалось на сгущения, соответствующие галактикам и т.д. Иными словами ро- дительские сгущения образуются по принципу "сверху вниз", но по- том в позднее образовавшихся маленьких компактных сгустках быстро формируется сложная структура, до которой "родители" смогут "до- развиться" через многие миллиарды лет [Ю.Н.]. Вероятно, при формировании первоначальной неоднородности сыг- рали роль вихревые движения вещества: вещество не просто разлета- лось во все стороны, а образовывало "струи", которые причудливо закручивались и взаимодействовали одна с другой (турбулентность). Поэтому "сгустки" вещества изначально приобрели то или иное дви- жение, а также вращение вокруг своей оси. Движение галактик в пространстве (и "индивидуальное", и в виде единых потоков), а также их вращение вокруг оси унаследовано от этих первых струй. В дальнейшем "обработку" первичного материала "подхватила" гравита- ция. Подключились и другие процессы, в т.ч. связанные с образова- нием магнитного поля, которое сильно влияет на движение ионизиро- ванного газа. Всё это, наверное, привело к формированию гигант- ского облака, которое мы называем протогалактическим. А вот дальнейшая эволюция этого облака, соответствующего буду- щей Нашей Галактике, могла идти различными путями в зависимости от его размеров, формы, степени монолитности, скорости вращения, относительного движения частей. Мы эти параметры не знаем. Они могут быть разными для разных протогалактических облаков. Вряд ли это облако (атомы водорода и гелия с ничтожной при- месью изотопов лития, бериллия и бора) находилось в равновесном состоянии, т.к. в противном случае рождение Нашей Галактики рас- тянулось бы на многие миллиарды лет. Если бы были силы, которые успешно препятствовали коллапсу облака, то на их преодоление ушли бы десятки или сотни миллиардолетий. Ведь сначала должна была бы исчерпаться энергия, питающая эти силы. Препятствовать коллапсу в той ситуации могло только беспорядочное вихревое движение газовых струй, унаследованное от Большого взрыва. Эти струи "растаскива- ли" бы облако во все стороны, а гравитация не давала бы веществу рассеяться. Но чем больше структура, тем медленнее она эволюцио- нирует. На затихание вихревого движения ушло бы так много време- ни, что Наша Галактика не родилась бы и к настоящему моменту. А мы знаем, что и многие звёзды, и все шаровые скопления Нашей Га- лактики моложе Наблюдаемой Вселенной лишь на какие-то один-два миллиарда лет (или менее того). В других же галактиках (особенно маленьких) имеются молодые шаровые скопления, да и газа по массе бывает больше, чем звёзд, но к Нашей звёздной системе это не от- носится. Она возникла из гигантского протогалактического облака. Значит, в "нашем случае" только что возникшее протогалактичес- кое облако сразу же стало коллапсировать. Оно могло коллапсиро- вать почти в режиме свободного падения или всё-таки замедленно, если движение газовых струй как-то сопротивлялось коллапсу (это вероятнее). Но повторяю, что это сопротивление не было уж очень большим. А то, что на коллапс ушёл один-другой миллиард лет, так ведь речь идёт о гигантском пространстве, которое должны были пролететь частицы газа под действием взаимного притяжения. Протогалактическое облако по размерам было во много раз больше современной звёздной системы, которая из него возникла. Окраины этого облака так и не успели проколлапсировать, образовав вокруг Нашей Галактики грандиозную корону, которая по линейным размерам, может быть, раз в 10 превышает звёздную систему [Природа, 1987, N1]. Теперь коллапс коронального газа, который ионизирован и ра- зогрет до 10 миллионов градусов [Мы живём в гигантском раскалён- ном облаке, 2002], может быть приостановлен тепловым движением частиц, давлением звёздного света, потоками плазмы от сверхновых звёзд и магнитным полем Галактики, но тогда эти факторы не дейс- твовали. Естественно предположить, что вследствие коллапса плотность газа возросла, и в какой-то момент в этом газе произошла первая вспышка звездообразования [Сурдин, 1999]. Это и был момент "рож- дения" Нашей Галактики как звёздной системы (если же говорить о Галактике в широком смысле, то она "родилась", когда от остально- го вещества Вселенной обособился сгусток вещества, образовавший протогалактическое облако). Можно предположить, что первая вспышка звездообразования прои- зошла в самом центре коллапсирующего облака или очень близко от этого центра, если облако не было симметричным. О других деталях данного процесса, а также о событиях, последовавших за первой вспышкой, мы можем только догадываться, вглядываясь в самые древ- ние объекты Нашей Галактики - ядро, шаровые скопления и самостоя- тельные звёзды галактического гало. Если бы всё вещество падало к центру облака строго по прямой, то всё оно оказалось бы в этом центре, чего, однако, не произош- ло. Часть вещества действительно оказалась в центре, т.е. в ядре Галактики, где теперь даже имеется гигантская чёрная дыра. Но за- ведомо большая часть древних галактических объектов в настоящее время вращается вокруг центра Галактики по незамкнутым и сильно вытянутым орбитам, напоминающим лепестки цветка (каждый виток по- хож на предыдущий, но всё-таки не полностью повторяет его, а сме- щён на место соседнего "лепестка"). Значит, наряду с падением к центру, в движении протогалактического вещества имелась и другая составляющая, которая, по всей видимости, была унаследована от "завихрений" Большого взрыва. Вещество упало не точно в центр, а рядом с ним, т.е. стало двигаться вокруг центра по сильно вытяну- тым орбитам. Так в Солнечной системе движутся долгопериодические кометы. Энергия вихревых струй частично перешла в энергию орби- тального движения. Другой вопрос касается структурированности протогалактического вещества. В настоящее время вещество в гало объединено в звёзды его поля, шаровые скопления и, как иногда считается, в небольшие компактные облака молекулярного газа. Когда возникли эти объекты? Мы знаем, что очень давно, т.к. их возраст соразмерен возрасту Галактики. Но мы не можем утверждать, что это произошло сразу же за первой вспышкой звездообразования в галактическом центре. Доз- вёздные сгустки вещества могли возникнуть гораздо раньше благода- ря уже упоминавшимся первичным вихрям, т.е. протогалактическое облако могло быть изначально "клочковатым". В эволюцию этих сгустков очень рано могла вмешаться также гравитация, т.е. прото- галактический газ мог одновременно падать и в центр всего облака, и в местные центры (гравитационное скучивание, дальнейшая фраг- ментация). Это означает, что вспышки звездообразования могли про- изойти в местных центрах независимо от вспышки в ядре (в этом случае первичность центральной вспышки ещё нужно доказать). Это и имеют ввиду космологи, когда говорят, что шаровые скопления могли образоваться и до, и после образования Галактики. Ясно только, что это произошло примерно в одно время и относительно скоро пос- ле Большого взрыва. Нельзя исключать и такой возможности, что взрыв звездообразо- вания, произошедший в центре протогалактического облака, спрово- цировал волну звездообразования в остальном облаке, из которого возникла Галактика. Газа было очень много, и в большом количестве рождались массивные звёзды, которые по галактическим масштабам времени мгновенно "прогорали", взрываясь в виде сверхновых. Удар- ные волны их взрывов слились и в виде единой ударной волны "про- катились" по молодой Галактике от центра к периферии навстречу веществу, падающему в центр. Эти ударные волны, а также звёздный свет (давление света) могли даже приостановить коллапс. Мы ведь теперь знаем, что некоторые карликовые галактики вообще разлета- ются (взрываются) после того, как в них происходит взрыв звездо- образования [Силич, 1998; "Самоубийство" галактик..., 1992]. Но с Нашей гигантской галактикой этого не произошло, хотя коллапс га- лактической короны мог из-за этого почти прекратиться. По одной из гипотез, звёзды в эллиптических галактиках рожда- ются, когда газ нагреется до 10 миллионов градусов Кельвина в ре- зультате первой вспышки звездообразования. Тогда протогалактика сначала расширяется, сбрасывает часть массы, а оставшийся газ сжимается до размеров, зависящих от массы, и распадается на хо- лодные плотные облака [Природа, 1988, N8]. В этом случае шаровые скопления появились несколько позже первой вспышки звездообразо- вания в центре протогалактики. Так или иначе, но после этих бурных событий Галактика на ка- кое-то время пришла в почти стационарное (квазистационарное) по- ложение. Наверное, она в это время представляла собой шар или почти шар из многих тысяч шаровых скоплений, вращавшихся по не- замкнутым вытянутым орбитам вокруг общего центра масс [Ю.Н.]. Хо- чется особо подчеркнуть, что шаровых скоплений было во много раз больше, чем сейчас, причём они были самого разного размера [Кинг, 1985; Мэтьюсн, 1985; Сурдин, 1999]. Кроме того, в самом центре этого шара могло быть сравнительно небольшое ядро из таких же ша- ровых скоплений. Могло быть там и единое очень крупное шаровое скопление (см. описание комплекса Ходжа). А в центре этого шаро- вого скопления уже могла появиться небольшая чёрная дыра, хотя обычно считается, что такая дыра возникла позднее [Ю.Н.]. Шаровые скопления будущего гало были тогда очень разными по массе и раз- меру. Иными словами, это могли быть скопления со всеми переходами между шаровыми и рассеянными [Кинг, 1985; Мэтьюсн, 1985; Сурдин, 1999]. Тогда эти две категории скоплений ещё не обособились. Но, наверное, уже тогда большинство звёзд в гало были одиночными. Ведь мы знаем, что шаровые скопления тоже должны были возникнуть в результате коллапса газовых сгустков, а при любом коллапсе центральная часть образования коллапсирует, но периферические участки имеют тенденцию разлетаться во все стороны. Это можно по- яснить следующим образом: под давлением света новорождённых звёзд и под действием ударных волн сверхновых остатки дозвёздного газа рассеиваются; шаровое скопление оказывается на один-два порядка "легче" газового протоскопления и не может удержать большинство периферийных звёзд [Ю.Н. - по аналогии с рассеянными скоплениями, которые возникают и сейчас]. Какое-то время в Галактике происходили, в основном, медленные количественные изменения, которые мы хорошо знаем, т.к. они и в настоящее время происходят в её гало. Шаровые скопления эволюцио- нировали (см. выше описание этого процесса). За последующий деся- ток миллиардов лет часть шаровых скоплений исчезла. Наверное, ка- кие-то из них, относительно "лёгкие" и расположенные близко к яд- ру, были разрушены его приливным воздействием и поглощены им. Ка- кие-то из них, которые тоже были не очень массивны, могли "пост- радать" от взаимодействия со своими "соседями" (столкнуться, слиться, рассыпаться). Какие-то - тоже лёгкие - могли "испарить- ся", постепенно "выбрасывая" то одну, то другую звезду в окружаю- щее галактическое пространство. Значительно позднее, когда возник галактический диск, он тоже стал фактором разрушения шаровых скоплений, причём важнейшим [Сурдин, 1999]. Так или иначе, но к настоящему времени уцелели только самые крупные и плотные шаровые скопления, которые вращаются далеко от плоскости галактического диска (в гало), лишь изредка пересекая диск. В своей совокупности они образуют гигантскую сферу. Чем ближе к ядру, тем их больше, т.к. здесь изначально было больше газа, породившего их. Что же касается, множества "рассыпавшихся" скоплений, то их звёзды "на- селяют" гало Галактики и численно во много раз превосходят своих "сверстниц", оставшихся в шаровых скоплениях [Сурдин, 1999]. В центре галактического ядра в какой-то момент (может, очень рано, вслед за первой вспышкой звездообразования, но, может быть, и на несколько миллиардов лет позже) образовалась чёрная дыра, которая поначалу могла быть весьма активной, поглощая много газа. Если ядро продолжало коллапсировать, то излишек вращательного мо- мента, мог "выбрасываться" из центра в виде двух газовых струй, отходящих почти от полюсов "дыры". Подобную активность и сейчас демонстрируют некоторые квазары и молодые галактики, которые вид- ны нам издалека. Тем не менее, вряд ли Наша Галактика и тогда могла быть настоящим квазаром, так как её чёрная дыра не столь велика для этого. Потом же доступный газ был поглощён "дырой" или сформировал звёзды, которые труднее "слизнуть" со своих орбит, в результате чего активность "дыры" упала. В какой-то момент - мы точно не знаем, при каких обстоятельст- вах и когда, но значительно позднее эпохи формирования шаровых скоплений - у галактики появился диск. Так как звёзды диска имеют возраст в среднем порядка 7-10 миллиардов лет [Возраст и химичес- кий состав..., 1987], диск не должен быть старше этого возраста. А моложе он может быть, т.к. часть звёзд могла попасть в него из гало [Ю.Н.]. Диск мог возникнуть в результате гравитационных про- цессов в самой Галактике, если часть гало сжалась (наверное, та- кому сжатию была наиболее подвержена газовая составляющая, такие аккреционные диски бывают у протозвёзд - см. конспект о звёздах). Есть представление, что подобное сжатие - обычный путь эволюции галактик как вращающихся объектов, и тогда структура диска с его спиральными рукавами тем правильней, чем дольше галактика не ис- пытывала серьёзных потрясений (столкновений с соседями, их близ- ких пролётов). В то же время иногда считается, что спиральная структура может возникать в диске в результате столкновения га- лактик, так что этот вопрос не до конца решён [Сурдин, 2003б]. Сам диск тоже мог образоваться в результате взаимодействия галак- тик: из галактик-спутников путём их разрывов. Примерно так в ре- зультате приливного разрушения спутников сформировались кольца Сатурна. Не исключено, что современный галактический диск имеет двоякое происхождение, т.е. его центральная часть возникла из ве- щества исходной Галактики, а периферия - из галактик-спутников, причём последовательно могли быть поглощены несколько галактик. В пользу этого говорит наличие на самой окраине диска чётко обособ- ленного кольца, которое могло появиться только недавно и только из вещества галактики-спутника [У Млечного Пути обнаружилось кольцо, 2003]. Примечательно также, что тонкий центральный диск из молекулярного водорода вращается под углом в 7 градусов к ос- тальной Галактике, а более толстый центральный диск атомарного водорода - под углом 30 градусов к ней же [Сурдин, 1999]. Это ещё одно подтверждение того, что разные участки диска возникли из разных "исходных материалов". И всё-таки нужно признаться, что появление диска - это самая "тёмная" часть истории Нашей Галакти- ки. Если диск возник из гало, то почему не все его "обитатели" оказались в диске? Или в диск собрался только газ, образовавший здесь звёзды, а прежние звёзды остались в гало? Если диск возник из галактик-спутников, то из каких и из скольких? Была ли это од- на крупная галактика или много маленьких? Появление галактического диска резко изменило "жизнь" Галакти- ки. Шаровые скопления и другие объекты стали притягиваться не столько к ядру, сколько к диску, то "падая", то отлетая от него (и одновременно вращаясь вокруг центра Галактики). Многие из них полностью или частично "разбились" об диск, "увязли" в его ги- гантских молекулярных облаках и т.д. (т.е. распались, частично поглотились диском). Звездообразование пошло преимущественно в диске. Именно здесь стали взрываться сверхновые и происходить другие процессы, преображающие облик Галактики. Наверное, почти одновременно с диском в этом диске возникли четыре спиральных рукава - волны повышенной плотности газа и звёзд, т.е. Наша Галактика приобрела свой современный облик. В дальнейшем её эволюция пошла путём постепенных изменений, описан- ных в предыдущем подразделе (образование и разрушение звёзд, кру- говорот вещества, накопление неразрушающихся остатков звёздной эволюции - небольших чёрных дыр, нейтронных звёзд, белых карли- ков, планетоподобных тел, накопление тяжёлых элементов, поглоще- ние газа из межгалактической среды с постепенным увеличением мас- сы Галактики, периодическое поглощение небольших соседних галак- тик, постепенное разрушение шаровых скоплений, медленный рост чёрной дыры в галактическом центре, постепенный рост других чёр- ных дыр, дальнейшее закручивание спиральных рукавов). К таким же постепенным изменениям нужно отнести развитие жизни на планетах и, возможно, на каких-то других телах (например, на подогреваемых приливами спутниках планет). Накопление тяжёлых элементов в межзвёздной среде, вероятно, не было равномерным во времени. Взрывы сверхновых поставляли такие элементы в межзвёздную среду, но очевидно, что после первой вспышки звездообразования этот процесс шёл особенно интенсивно, а потом замедлился, так как замедлилось звёздообразование. Что же касается поступления в Галактику межгалактического газа, то он пока продолжает поступать с постоянной скоростью. Значит, кон- центрация тяжёлых элементов в межзвёздной среде должна была дос- тичь максимума, а потом снизиться из-за разбавления "собственно- го" газа чужим. Есть сведения, что количество элементов тяжелее гелия начало возрастать 8 млрд лет назад, постепенно достигло "солнечного" уровня, затем пошло на убыль и 2 млрд лет назад уже составляло половину от того, что наблюдается на Солнце [Всё мень- ше рождается звёзд, 2004]. Значит, Солнце возникло в период мак- симальной "металличности" Галактики, что очень важно в смысле по- явления жизни в Солнечной системе. Галактические ядра (балджи), как иногда считается, могут фор- мироваться в результате аккреции (падения) на чисто дисковую га- лактику маломассивных спутников или за счёт внутренних процессов, но спровоцированных внешним воздействием [Решетников, 2003]. Если это так, то Наша Галактика в принципе в какое-то время могла быть чисто дисковой, а потом какие-то обстоятельства нарушили цент- ральную часть диска. Однако автору конспекта такая возможность представляется маловероятной, если под "маломассивными спутника- ми" не понимать наши "собственные" шаровые скопления и другие объекты гало [Ю.Н.]. Есть, впрочем, гипотеза, согласно которой галактики образуются в результате слияния множества микрогалак- тик, напоминающих шаровые скопления. Но тогда не очень понятно, почему во внегалактическом пространстве не так уж много микрога- лактик. Особенно стабильно Галактика "функционирует" последние 5 мил- лиардов лет. В течение всего этого времени образуются звёзды, в т.ч. жёлтые карлики вроде нашего Солнца, которые совершенно оди- наковы по изначальному химическому составу [Сурдин, 1999]. Было бы интересно "заглянуть" в будущее Галактики, но, конеч- но, это можно сделать только предположительно. Наверное, процес- сы, перечисленные выше, будут продолжаться очень долго, т.е. Га- лактика уже миновала период своего бурного формирования и дли- тельное время будет эволюционировать плавно, без катаклизмов га- лактического масштаба (как бы находясь на "главной последователь- ности"). Последующие этапы займут больше времени, чем вся преды- дущая жизнь Наблюдаемой Вселенной. Тёмных остатков звёздной эво- люции будет становиться всё больше, сами они тоже будут стано- виться больше (особенно чёрные дыры). Диск будет "наращивать" массу, а гало редеть. Галактика будет приобретать черты современ- ной Солнечной системы, где наибольшая часть массы сконцентрирова- на в центральном теле, а также в нескольких планетах, но имеются и многочисленные мелкие тела. Всё это будут преимущественно чёр- ные дыры. Если говорить о внутригалактических процессах, то из "сонного" состояния Галактику сможет вывести только взрывообраз- ное развитие разума, которое, может быть, началось в ней "на на- ших глазах" и "призвано" не допустить исчезновение всей материи в чёрных дырах. Из внешних причин резко нарушить ход "галактической истории" может уже упоминавшееся сокращение поступления в Галактику газа из межгалактической среды, если там этого газа станет заметно меньше [Сурдин, 1999]. Тогда запасы газа в Галактике постепенно израсходуются, и звездообразование прекратиться. Металличность внутригалактической среды опять начнёт медленно возрастать. Имею- щиеся звёзды могут "разбрестись" по сфере, и галактика станет линзовидной, а потом и эллиптической (гигантской эллиптической, как в ядрах скоплений галактик). Кроме того, звёзды постепенно "догорят", и "свет погаснет". Тёмные остатки звёзд и другие "про- дукты их жизнедеятельности" обеспечат ещё более замедленный темп эволюции (столкновения твёрдых тел, их дробление, выпадение мел- ких тел на крупные, постепенный рост крупных тел, чрезвычайно редкие взрывы белых карликов в виде сверхновых "звёзд"). На смену звёздной галактике придёт галактика чёрных дыр. Возможны также катастрофы в случае столкновения с другими ги- гантскими галактиками. Так, например, в настоящее время Наша Га- лактика движется по направлению к Туманности Андромеды [Дресслер, 1987], хотя и не точно на неё [Дагаев, 1955б]. Ясно только, что подобные столкновения не будут уж очень частыми. Ведь Наблюдаемая Вселенная расширяется, а гигантских галактик вблизи нас не так уж много. Описанную картину, как уже говорилось, может резко нарушить взрывообразное развитие разума. Нам трудно предсказать, как нач- нут "переделывать" Галактику разумные существа, развившиеся на многих планетах и объединившиеся для совместного преобразования Вселенной. Может быть, они превратят её в подобие атома, в кото- ром все процессы будут строго регламентированы. Тогда столкнове- ния окажутся под запретом, бессмысленное излучение энергии тоже будет запрещено, мелкий "мусор" будет "прибран", использован, размер тел квантован, орбиты тел тоже упорядочены, квантованы. Всё это неизбежно окажется подогнанным под "общевселенские" стан- дарты. Будет "изобретено" гравитационное отталкивание, которым уравновесится гравитационное притяжение (для этого достаточно "перекидываться" крупными телами или направленно излучать свет в сторону соседнего объекта). Гравитационные силы при взгляде "сна- ружи" станут походить на электромагнитные (и притяжение, и оттал- кивание). Тогда галактики и другие системы при желании могут быть "расставлены" в узлы кристаллических решёток. На смену большой газообразной Вселенной придёт большая трёхфазная Вселенная (газо- образная, жидкая и твёрдая), после чего эстафета развития жизни и разума может быть передана на более высокие уровни организации материи. А на данном уровне жизнь, выполнив свою роль, перейдёт в новое состояние и по сути перестанет быть жизнью. Останется толь- ко разум, пронизавший всё галактическое вещество и "сформулиро- вавший" (сформировавший) законы природы для высших уровней орга- низации материи, как это, может быть, вскоре после Большого взры- ва сделал разум на атомном и доатомных уровнях [см. - Насимович, 2000, 2002]. ВОЗМОЖНО ОБИТАЕМАЯ ЗОНА В ГАЛАКТИКЕ Под такой зоной в Галактике, по предложению американских аст- рономов во главе с Г.Гонсалесом, предложено понимать область, где, вероятно, существуют условия для возникновения и эволюции многоклеточной жизни [примерно земного типа]. По мнению этих аст- рономов, эта зона является узким и тонким кольцом в плоскости ор- биты Солнца (в галактической плоскости). Ближе к центру Галактики слишком часто вспыхивают сверхновые и слишком часто соседние звёзды "взбалтывают" кометные пояса, вызывая опасные кометные дожди. Что же касается разреженных окраин Галактики, то там мало тяжёлых элементов из-за редкости вспышек сверхновых ["Возможно обитаемая зона в Галактике", 2004]. Австралийские астрофизики и астробиологи уточнили схему Гонса- леса, показав, что радиус кольца - примерно 25 тыс. лет, а время возникновения - 8 млрд. лет назад. Они же показали, что это коль- цо то расширялось, то сужалось. Кольцо охватывает менее 10% звёзд, когда-либо рождавшихся в Галактике. Около 75% звёзд этого кольца старше Земли и Солнца в среднем на 1 млрд. лет ["Возможно обитаемая зона в Галактике", 2004]. ДВИЖЕНИЕ НАШЕЙ ГАЛАКТИКИ В ПРОСТРАНСТВЕ Движение Нашей Галактики можно измерять относительно любой другой галактики, но наиболее интересно, когда это делается отно- сительно усреднённого движения всех наблюдаемых галактик и отно- сительно реликтового излучения. Измерения относительно реликтово- го излучения выполнены позднее, но особенно точны, а потому с них и начнём. Измерялась температура реликтового излучения, пришедшего с разных направлений, и выяснилось, что на небе имеются два полюса с плавным переходом между ними. В направлении на созвездие Льва температура излучения на 3,5 мК выше средней (2,73 K), а в проти- воположном (Водолей) - на столько же ниже. Значит, "мы" (Солнце и Солнечная система) движемся к созвездию Льва относительно микро- волнового фона [Сурдин, 2003а]. Скорость этого движения составля- ет в среднем 300 км/с [Черепащук, Чернин, 2007] и в течение года, конечно, отклоняется на 30 км/с в одну и другую сторону из-за ор- битального движения Земли вокруг Солнца [Ю.Н.]. Напомню, что Солнце (с Землёй) вращается по примерно круговой орбите вокруг центра Галактики со скоростью 220 км/с (и с перио- дом примерно в 200 миллионов лет), причём в данный "момент" дви- жется почти в точности в противоположную сторону, чем относитель- но реликтового излучения [Черепащук, Чернин, 2007]. Отсюда следу- ет, что скорость движения центра Галактики относительно реликто- вого излучения составляет 300+220=520 км/с, или округлённо 500 км/с. Кроме того, выяснилось, что галактики-соседки в объёме 50-100 мегапарсек тоже перемещаются относительно микроволнового фона со скоростью 500-600 км/с и примерно в том же направлении [Черепа- щук, Чернин, 2007]. Значит, существуют крупномасштабные "потоки" галактик, причём они обладают очень большой скоростью - гораздо больше "хаотических" относительных скоростей соседних галактик. Согласно одной из заметок [Неоднородное расширение Вселенной, 1986], вроде бы установлено, что средняя скорость разбегания га- лактик, измеренная по красному смещению, в одном полушарии сос- тавляет 2300 км/с, а в другом - 3700 км/с (при среднем - 3000 км/с), что пытались объяснять либо взрывами, произошедшими вскоре после Большого взрыва, либо притяжением галактик к чему-либо. Ве- роятно, эту разницу (1400 км/с) можно объяснить движением "точки отсчёта", т.е. согласованным перемещением огромной группы галак- тик в нашей части Наблюдаемой Вселенной, что при удвоении (от нас - к нам) даёт не 500-600, а 1000-1200 км/с, что с учётом возмож- ных ошибок весьма похоже на 1400 км/с [Ю.Н.]. Тем не менее, ясно, что не существует абсолютной точки отсчё- та, все скорости относительны, и может быть несколько иерархичес- ки подчинённых средних скоростей, принадлежащих нескольким иерар- хически подчинённым группам галактик. Так, например, центр Млеч- ного Пути перемещается приблизительно по направлению к Туманности Андромеды - эти две грандиозные галактики сближаются [Дресслер, 1987], и скорость сближения составляет около 100 км/с [Карачен- цев, Чернин, 2008]. В то же время вся Местная группа галактик (эти две и ещё около 20 среднеразмерных и небольших галактик) пе- ремещается со скоростью 600 км/с относительно усреднённого фона для Наблюдаемой области Вселенной [Дресслер, 1987]. Указывается и более точная цифра - 635 км/с, а направление - к центру созвездия Гидры [Сурдин, 2003а]. Для соседних галактик в объёме 50-100 ме- гапарсек приводилась более "осторожная" цифра - 500-600 км/с [Че- репащук, Чернин, 2007]. А Местное Сверхскопление галактик с цент- ром в созвездии Девы перемещается относительно этого же фона со скоростью 150 км/с, причём мы [Местная группа] вроде бы не участ- вуем в этом движении, а направляемся к Сверхскоплению Гидры-Кен- тавра. Данное сверхскопление дальше первого в два раза. Что же касается, сверхскопления Гидры-Кентавра, то оно тоже всё в целом перемещается куда-то относительно усреднённого фона [Дресслер, 1987]. В более поздней публикации называется, куда: к Сверхскоп- лению Шепли [Сурдин, 2003а]. Такие "местные" скорости называются пекулярными. Они далеко не малы, как думали раньше, но они согласованы в больших областях пространства и потому не приводят к быстрому сближению галактик. Существуют, таким образом, крупномасштабные потоки галактик [Дресслер, 1987]. Согласованность пекулярных скоростей галактик теряется на расстоянии в 2 раза превосходящем расстояние до Сверхскопления Гидры-Кентавра. Отсюда делается вывод, что пример- но на таком удалении от нас должен находиться гипотетический Ве- ликий Аттрактор ("притягиватель"), состоящий из десятков тысяч галактик [Дресслер, 1987]. В последние годы он достаточно хорошо изучен и, как уже говорилось, называется Сверхскоплением Шепли [Сурдин, 2003а]. По мнению составителя конспекта, не исключено также, что мно- гие из этих галактических движений унаследованы от вихревых струй вещества в первые моменты Большого взрыва, т.е. "Великого Аттрак- тора" может и не быть. Просто "Местная Струя" случайно оказалась направленной в сторону Сверхскопления Шепли [Ю.Н.]. Кроме того, дополнительную сложность вносит недавно открытое ускоряющееся расширение Вселенной, причём оно проявляется даже в пределах Местной Группы галактик [Черепащук, Чернин, 2007], но этот вопрос рассматривается ниже. НЕКОТОРЫЕ КОНКРЕТНЫЕ ОБЪЕКТЫ В НАШЕЙ ГАЛАКТИКЕ Звёздные скопления ВЕСТЕРЛУНД 1 (Wd 1) - молодое (3,5-5 млн. лет) компактное рас- сеянное звёздное скопление или даже сверхскопление, которое до недавнего времени почти не было возможности наблюдать, так как оно скрывалось за пылевыми облаками Млечного Пути [Сурдин, 2006а]. Почти шаровое скопление? Не менее сотни тысяч очень моло- дых звёзд в 10 000 световых лет от нас. До недавнего времени по- добные объекты были известны только в других галактиках. С появ- лением Европейской южной обсерватории (ESO) в Чили астрономы по- лучили возможность видеть сквозь пыль, и началось изучение данно- го объекта, открытого ещё в 1961 г. шведским астрономом Бенгтом Вестерлундом (Bengt Westerlund). Тогда Вестерлунд работал в Авс- тралии, а теперь стал директором ESO. Газово-пылевые облака в ви- димом диапазоне ослабляют свет скопления в 100 000 раз. В инфрак- расном диапазоне свет ослабляется в значительно меньшей степени. Имеются более дюжины предельно горячих массивных звёзд - звёзд типа Вольфа-Райе. Всего подобных звёзд там около 200. Кроме звёзд типа Вольфа-Райе, имеются сверхгиганты спектральных классов O и B, голубые переменные типа уникальной Эты Киля, а также жёлтые гипергиганты. Они имеют экстремально высокую массу - в десятки раз больше солнечной. Светимость многих звёзд до миллиона солнеч- ных. Размер некоторых - в 2000 раз больше, чем у Солнца (с орбиту Сатурна). Полная масса скопления более чем в 100 000 раз превос- ходит солнечную, причём заключена в область поперечником менее 6 световых лет. Ночной небосвод в центре скопления был бы усеян сотнями светил, столь же ярких, как полная Луна. Многие звёзды оставались бы видными и днём. Во всей Нашей Галактике обнаружено столько же жёлтых гипергигантов, сколько в данном скоплении [Сур- дин, 2006а]. ВОЛОСЫ ВЕРОНИКИ - созвездие, расположенное по направлению к северному полюсу галактики, где, ещё согласно Гершелю, наблюдает- ся особенно мало звёзд [Дагаев, 1955б], но это также истинная группировка близко расположенных ярких звёзд, наряду с Орионом [Ефремов, 2005]. ГИАДЫ - самое близкое к нам рассеянное звёздное скопление. В Тельце. Рядом с Альдебараном, который проецируется на скопление, но в него не входит [Дагаев, 1955а] или, возможно, входит [Ефре- мов, 2005]. В 120 световых годах. Около 130 звёзд. Диаметр около 14 световых лет. Удаляющееся от нас скопление. Постепенно распа- дается, но просуществует ещё миллиарды лет [Дагаев, 1955а]. [ГУЛДА ПОЯС] МЕСТНАЯ СИСТЕМА, или ПОЯС ГУЛДА - звёздно-газовый комплекс, в составе которого не менее четырёх агрегатов: 1) со скоплением Трапеция и ассоциацией Ori OBI; 2) с ассоциацией Per OB2; 3) с ассоциацией Sco OB2 (Sco-Cen); 4) с группой Плеяд, где имеется 14-16 скоплений. Назван по своему первооткрывателю Б.Гул- ду, который обнаружил, что звёзды ярче 4 звёздной величины и близкие к нам звёзды классов O и B концентрируются в плоскости, которая несколько наклонена к галактическому экватору [Куликовс- кий, 2002]. Пояс Гулда для Местной системы звёзд - это то же, что Млечный Путь для Галактики. Диаметр Местной системы 750-1000 пар- секов. Масса звёзд - 500 тысяч солнечных, атомарных облаков - 1 миллион солнечных, молекулярного водорода - 400 тысяч солнечных [Сурдин, 1999, табл. на с.206]. Ярчайшие звёзды Местной системы образуют Пояс Гулда, который наклонён на 18 градусов к галакти- ческому экватору. В Местную группу входит большинство O- и Bзвёзд в радиусе до 400 парсек от Солнца. В неё входит и агрегат Ориона, и агрегат с ассоциацией Скорпиона-Кентавра, и Плеяды, и десяток сверхгигантов (в т.ч. несколько цефеид). Члены Местной группы имеют общее движение в пространстве. Наблюдаются признаки враще- ния и расширения системы [Сурдин, 1999]. ЗВЁЗДНАЯ АССОЦИАЦИЯ В ОРИОНЕ (Ori OBI) - крупная ассоциация (или агрегат) с пространственно обособленными подгруппами молодых звёзд, расположенными в порядке уменьшения возраста. В ассоциацию входят звёзды тета, бета, гамма, дельта, эпсилон Ориона и другие [Сурдин, 1999]. Расположена в 0,46 килопарсеках от Солнца. Линей- ный размер 130 парсек. Угловой размер 16 градусов. Имеются, в частности, следующие подгруппы звёзд: 1. Подгруппа 1а возрастом 7-12 миллиона лет уже освободилась от газа. 2. Подгруппа 1b (в т.ч. Пояс Ориона) возрастом 5 миллионов лет частично расположена за пределами родительского облака. 3. Компактная подгруппа 1c находится на краю молекулярного об- лака Orion A. 4. Скопление Трапеция Ориона (ядро предыдущей подгруппы) нахо- дится ещё глубже в молекулярном облаке. В Трапеции Ориона продол- жается звездообразование. Это скопление гравитационно связано. ЛЕБЕДЬ OB2, или OB-ассоциация Лебедь II. Аналог голубых (моло- дых) шаровых скоплений Магеллановых Облаков. Раньше скопление считалось ассоциацией, так как были известны только несколько де- сятков OB-звёзд. Позднее было найдено ещё 3000 звёзд [Ефремов, 2005], но, наверное, их гораздо больше [Ю.Н.]. МЕССЬЕ 13. Шаровое звёздное скопление в Геркулесе. Одно из крупнейших в Галактике. Содержит более миллиона звёзд. Диаметр - 100 пк [Сурдин, 2001а]. ОМЕГА ЦЕНТАВРА. Шаровое скопление, обладающее голубыми звёзда- ми, которые очень богаты гелием, чего нет ни в одном другом из- вестном шаровом скоплении Нашей Галактики. Есть там и красные звёзды, но они такие же, как везде. В голубых звёздах "металлов" больше, чем в красных, хотя должно быть наоборот. Наверное, изна- чально были красные звёзды, а потом часть их взорвалась, и из их "останков" образовались молодые голубые звёзды, но не ясно, поче- му такой сюжет в такой полной мере реализовался только в одном шаровом скоплении [Потёмкин, 2005]. ОРИОН - созвездие, но также истинная группировка близко распо- ложенных ярких звёзд наряду с Волосами Вероники; ближайший к нам очаг звездообразования, Ригель и Бетельгейзе тоже принадлежат к этому очагу [Ефремов, 2005]. Иерархически распадается ещё на нес- колько звёздных группировок. См. Звёздная ассоциация в Орионе и Туманность Ориона. [ПЕРСЕЯ ДВОЙНОЕ СКОПЛЕНИЕ] ДВОЙНОЕ СКОПЛЕНИЕ ПЕРСЕЯ (h и x?). Рассеянное двойное звёздное скопление. Оптимальная видимость осенью и зимой в безлунную ночь (еле заметное туманное пятнышко). Из тысяч звёзд. В 4300 световых годах. Диаметр каждого из двух скоплений - 45 световых лет. Скопление постепенно распадается, но просуществует ещё миллиарды лет [Дагаев, 1955а]. Входит в состав агрегата в созвездии Персея, а данный агрегат и ещё два образуют звёздный комплекс диаметром 600 парсек и массой молекулярных об- лаков в 50 тысяч солнечных [Сурдин, 1999]. ПЛЕЯДЫ. Стожары. Рассеянное звёздное скопление в Тельце. Сог- ласно греческой мифологии, Плеяды - это 7 дочерей Атланта, прев- ращённых Зевсом в созвездие, чтоб спасти их от преследований охотника-великана Ориона [СЭС, 1981]. В скоплении невооружённым глазом видно 6-7 звёзд, в сильный телескоп - более 250. Оптималь- ная видимость поздней осенью и зимой. В 490 световых годах. Диа- метр около 17 световых лет [Дагаев, 1955а]. Самая яркая звезда - Альциона [СЭС, 1981]. Основу "скелета" скопления образует непра- вильный четырёхугольник из ярких звёзд Майя, Электра, Мерепа и Алциона (перечислены по часовой стрелке, начиная с наиболее близ- кой к сгущению довольно ярких звёзд). Дугу в упомянутом сгущении образуют (по часовой стрелке) почти слитно видимые Астеропа I и Астеропа II, а также Гайгета и Целена. Пара звёзд со стороны Ал- ционы - Атлант (чуть ярче) и Плейона. Перечисленные звёзды отно- сятся к B-звёздам и столь молоды, что окружены остатками газо- во-пылевых туманностей, из которых образовались. В состав скопле- ния входят и другие звёзды главной последовательности вплоть до жёлтых и красных карликов. Скопление постепенно распадается, но просуществует ещё миллиарды лет [Дагаев, 1955а]. Звёзды, уже ушедшие с главной последовательности, очень быстро проходят ста- дию красного сверхгиганта или гиганта, а потому отсутствуют в Плеядах, превратившись в белые карлики или нейтронные звёзды [Еф- ремов, 2005]. ЮЖНАЯ КОРОНА, ГАЛАКТИЧЕСКАЯ ПРОВИНЦИЯ (R Coronae Australis - R CrA). Одна из ближайших областей звездообразования, интересна своей заурядностью (типичностью) и отсутствием уж очень ярких звёзд, мешающих наблюдениям соседних участков. В 500 световых го- дах от Солнца в направлении к созвездию Южная Корона. Есть моло- дые звёзды, подсвечивающие туманность. Есть тёмные участки, пол- ностью загородившие свет звёзд. Есть объекты Хербига-Аро (сгустки газа, выброшенного звездой и ворвавшегося в неподвижный газ) [Га- лактическая провинция Южная Корона, 2001]. ЯСЛИ. Рассеянное звёздное скопление в созвездии Рака. Видно невооружённым глазом [СЭС, 1981]. Оптимальная видимость весной. Скопление постепенно распадается, но просуществует ещё миллиарды лет [Дагаев, 1955а]. NGC 3603. Молодое шаровое скопление в спиральном рукаве Киля [Ефремов, 2005]. NGC 6752. Шаровое скопление в Павлине (южное небо). В 13 тыс. световых лет. В диаметре 100 световых лет. Заметно в бинокль. Не- давно у 18 карликовых звёзд скопления обнаружены большие различия в химическом составе. Сделан вывод, что некоторые карлики "поза- имствовали" тяжёлые элементы и вообще 10-30% вещества у взорвав- шихся сверхновых [Из какого "сора" родятся звёзды, 2002]. Туманности БАРНАРД 68. Детально изученное компактное тёмное облако моле- кулярного водорода и пыли. В 410 световых годах от Солнца. Диа- метр - 12500 а.е. (или 0,2 светового года). Температура - 16 гра- дусов Кельвина (-257 градусов Цельсия). Давление на поверхности - в 40.000.000.000.000.000 раз меньше атмосферного. Масса - около двух солнечных. Облако изучалось на просвет: еле видимые сквозь него звёзды сравнивались с аналогичными вне облака. По поглощению и рассеиванию света изучена пыль (звёзды кажутся краснее). Изуче- но 3700 звёзд за облаком. Составлена самая детальная на данный момент карта пыли внутри облака (1000 точек). Облако оказалось сферически симметричным с растущей к центру средней плотностью. Сила самогравитации пока уравновешивается внутренним тепловым давлением, но такое равновесие неустойчиво, и облако, вероятно, находится на грани коллапса. Задействован был, в частности, те- лескопа Анту Европейской южной обсерватории. Данное облако и со- седние (Барнард 69, 70 и 72 - по каталогу Барнарда) - это уцелев- шие наиболее плотные области большого облака, которое полностью разрушено излучением и звёздным ветром близких массивных молодых звёзд и ударными волнами от сверхновых. В будущем эта группа об- лаков должна породить маленькую рассеянную ассоциацию маломассив- ных звёзд вроде Солнца [Как стать звездой, 2001]. ГЛОБУЛА B2 (Бок 2) - детально обследованная крупная глобула. Открыта Бартом Боком в конце 1940-х годов, когда открыты и другие глобулы. Изучена по инфракрасному спектру и поляризации света звёзд, проходящего сквозь неё. Масса - 12 солнечных. Радиус - 0,2 парсека. Температура в центре - 10 градусов Кельвина. Дисперсия скоростей газовых потоков - примерно 0,5 км/с. Магнитное поле имеет регулярную структуру. Плотность резко возрастает к центру. Ни звёзд, ни протозвёзд в глобуле нет. Гравитационная энергия этой глобулы близка к кинетической энергии газовых потоков и к энергии теплового движения молекул - 3*10 в 43-й степени эрг. Энергия магнитного поля в глобуле также близка к этому значению (звёздное излучение поддерживает газ в частично ионизованном ви- де). Поэтому глобула находится в стационарном состоянии. ЗВЁЗДНО-ГАЗОВЫЙ КОМПЛЕКС NGC 3603 - единственная известная в Нашей галактике область взрывного звездообразования. В 1999 г. этот комплекс был обследован новым 8-метровым телескопом Анту Ев- ропейской южной обсерватории [Сурдин, 2000а]. Выяснилось, что он состоит из звёзд очень разной массы, которые родились одновремен- но. Таким образом, была опровергнута гипотеза о том, что по мере звездообразования меняются условия в родительском облаке, из-за чего в несколько разное время рождаются звёзды разной массы. Воп- рос о том, что же влияет на массу рождающихся звёзд, остался отк- рытым. В NGC 3603 имеется множество звёзд спектральных классов O и B (их суммарная масса превышает 2 тысячи солнечных). КРАБОВИДНАЯ ТУМАННОСТЬ. В Тельце. Видимый диаметр 6 минут ду- ги. Диаметр около 9 световых лет. В 10 тысячах световых годов [Дагаев, 1955б]. Образовалась в результате вспышки сверхновой звезды, которая была видна в 1054 г. Расширяется. Один из "точеч- ных" источников радиоволн, которые фиксируются радиотелескопами [Гетманцев, 1955]. Единственная туманность Нашей Галактики, для которой установлена связь с пульсаром [Сьюард и др., 1985]. Пуль- сар подробно описан в конспекте о звёздах. МОЛЕКУЛЯРНОЕ ОБЛАКО Sgr B2 - крупнейшее в Галактике молекуляр- ное облако или крупнейшее уплотнение гигантского молекулярного облака, если под таковым понимать весь центральный диск Галакти- ки, где расположено Sgr B2. Плотность в 100 раз выше, чем у окру- жающего молекулярного газа (10000 атомов водорода в куб. см). Ра- диус - 15 парсек. Масса - 10 миллионов солнечных [Сурдин, 1999]. ПЛАНЕТАРНАЯ ТУМАННОСТЬ В ВОДОЛЕЕ - самая большая по угловым размерам. Диаметр - 12 минут (в 2 с лишним раза меньше Луны). Разреженный и потому относительно трудно наблюдаемый объект. ПЛАНЕТАРНАЯ ТУМАННОСТЬ В ЛИРЕ - самая яркая. Видна в небольшой телескоп. Кольцевая. "СЕТЬ" - светлая диффузная туманность в Лебеде, которая видна на обычных фотографиях, а в инфракрасном диапазоне обладает во- локнистой структурой. Состоит из газа с примесью пыли [Дагаев, 1955б]. ТЁМНЫЕ ОБЛАКА В ТЕЛЬЦЕ И ЗМЕЕНОСЦЕ - семейства глобул в едином родительском облаке, где наблюдается звездообразование. В север- ном небе. По многим характеристикам противоположны семейству гло- бул в Южном Угольном Мешке (см.). В глобуле B62, принадлежащей к этим семействам глобул, найдены 4 красных карлика с эмиссионными линиями, а также инфракрасный источник в ядре, который, вероятно, связан с молодой звездой, окружённой пылью. На поверхности этой глобулы видны римы - ободки и выступы из ионизованного газа. Газ ионизован голубым гигантом, недавно родившимся вблизи глобулы. Теперь он стимулирует звездообразование, повышая температуру и давление межоблачной среды. Глобула B62 массивна и потому уступи- ла натиску внешнего давления, а соседняя и менее крупная глобула B61 пока ему сопротивляется. Звездообразования в ней нет. ТУМАННОСТЬ ОРИОНА, или Большая Туманность Ориона. Открыта в 1612 г. Н.Пейреском. Первый открытый объект подобного рода. Попе- речник - несколько десятков световых лет. Освещена молодыми звёз- дами скопления Трапеция, которое заметно невооружённым глазом под поясом Ориона в рукояти его меча. В Трапеции хорошо видны 4 звез- ды (собственно "Трапеция"), но их там тысячи [Туманность Орио- на..., 2001], т.е. Трапеция Ориона - ядро рассеянного скопления [Сурдин, 1999]. В той же туманности в 2000 г. впервые наблюдались коричневые субкарлики (см. раздел о планетоидах) [Вибе, 2001б]. ЮЖНЫЙ УГОЛЬНЫЙ МЕШОК - большое семейство стационарных (ста- бильных) глобул в едином родительском облаке. Находится в созвез- дии Южный Крест. Масса - более 3500 солнечных. Размер - 18 на 15 парсек. В 175 парсеках от Солнца. Облако неправильной формы. По- хоже на тёмные облака В Тельце и Змееносце, тоже содержит много разных по размеру глобул, но здесь не происходит звездообразова- ние (не видно точечных инфракрасных источников, эмиссионных объ- ектов, т.е. каких-либо выбросов, а также звёзд типа T Tau или вспыхивающих звёзд, т.е. молодых активных звёзд). Температура га- за везде близка к 10 градусам Кельвина, что говорит об отсутствии источников нагрева. �� Глава 4. ДРУГИЕ ГАЛАКТИКИ �� СПУТНИКИ НАШЕЙ ГАЛАКТИКИ До недавнего времени у Нашей Галактики было известно 10 галак- тик-спутников [Природа, 1993, N11]. В 1994 г. открыт ещё один спутник - карликовая галактика в Стрельце [Решетников, 2000]. В заметке, появившейся через 15 лет, упоминаются 20 карликовых га- лактик, соседствующих с нашей [У галактик есть нижний предел мас- сы, 2009], причём Магеллановы Облака в их число, может быть, не включены. Л.Стригари и его коллеги измерили разброс скоростей звёзд в 18 из них и доказали, что он очень мал. Это говорит о сходстве масс, хотя светимости различаются на много порядков. Сделан вывод о разной доле тёмного и барионного вещества в этих системах, но это может означать также, что есть нижний предел массы, ниже которого барионное вещество не образует звёзд [Ю.Н.]. Некоторые из этих галактик должны "в скором времени" слиться с нами. Впрочем, для прогнозов нужно точно определить массу Нашей Галактики, но "скрытая" масса мешает это сделать [Ю.Н.]. Ниже рассматриваются 11 галактик, открытых ранее, в порядке удаления от нас. КАРЛИКОВАЯ ГАЛАКТИКА В СТРЕЛЬЦЕ (Sgr I) - это маленький близ- кий спутник Нашей Галактики или, по крайней мере, одна из галак- тик её "свиты". Она находится почти внутри Нашей Галактики - в 16 кпк от её центра. Приливное воздействие почти разрушило её, вытя- нуло в дугу длиной около 30 кпк, что сравнимо с диаметром Нашей галактики. Дуга почти перпендикулярна плоскости Млечного Пути [Решетников, 2000]. Эта галактика была открыта только в 1994 г., т.к. она находится за ядром (балджем) Нашей Галактики [Решетни- ков, 2003]. Выше уже говорилось, что Наша Галактика возникла в результате слияния многих подобных объектов. На периферии галактического диска имеется узкое кольцо, образовавшееся из примерно такой же маленькой "разорванной" галактики. Наибольшая часть диска враща- ется не в той плоскости, в какой крутится его центральная часть, так как эти две части тоже, по-видимому, возникли из разных га- лактик. Мы видим, что Наша Галактика продолжает расти, поглощая своих маленьких соседей. Наверное, когда-то примерно так же "вели себя" планетезимали - "зародыши" планет Солнечной системы. Ка- кие-то "сгустки" в конечном итоге сформировали планеты, а ка- кие-то - их спутники. МАГЕЛЛАНОВЫ ОБЛАКА стали известны европейцам в 1521 г. после возвращения экспедиции Фернана Магеллана [Мэтьюсн, 1985; ЭС, 1963]. Их описал и назвал Пигафетта - один из спутников Магеллана [Ефремов, 2005]. Это две или, как теперь считается, три средне- размерные галактики, которые, возможно, являются спутниками Нашей Галактики, но могут быть и самостоятельными членами Местной груп- пы галактик, т.е. двигаться по гиперболе. Они могли, к примеру, лишь однажды обогнуть Нашу Галактику, пройдя по замкнутой или не- замкнутой дуге [Мэтьюсн, 1985]. По своим особенностям они сильно отличаются одна от другой, а потому ниже рассматриваются "в инди- видуальном порядке". Если же говорить о Магеллановых Облаках в целом, то эти образования видны в южном полушарии невооружённым глазом как два больших туманных пятна неправильной формы. Они и Южный полюс лежат в вершинах равностороннего треугольника. Внешне они хаотичны, но на самом деле довольно плоски и представляют со- бой вращающиеся диски [Ефремов, 2005]. Магеллановы Облака значи- тельно меньше Нашей Галактики [ЭС, 1963]. Оба они отстали от неё в развитии, что выражается в том, что меньше газа успело превра- титься в звёзды. Первые 2 миллиарда лет оба объекта были чисто газовыми [Мэтьюсн, 1985]. Считается, что "всего" 200 миллионов лет назад (примерно одна двадцатая времени существования нашей планеты) Большое и Малое Облака столкнулись или прошли близко друг от друга. Наверное, в результате этого Большое Магелланово Облако слегка "попортило" свою правильную форму, а Малое - разорвалось на две неправильных галактики. Эти две новые галактики расположены вдоль нашего луча зрения, а потому видны слитно, но одна из них летит к нам (мак- си-Облако), а другая - от нас (мини-Облако) [Мэтьюсн, 1985]. Между Большим и Малым Облаками имеется приливная перемычка из звёзд и газа, которая тоже возникла в результате сближения галак- тик. Для всей перемычки характерен двойной пик скоростей газа и вкрапленных звёзд, как для Малого Магелланова Облака [Мэтьюсн, 1985]. За Малым Магеллановым Облаком, как бы продолжая данную пере- мычку, тянется хвост, называемый Магеллановым Потоком (см. ниже). В первые годы 21-го века группа американских учёных, которыми руководил Г.Бесла, проведя два сеанса наблюдений на Космическом телескопе "Хаббл" с двухлетним интервалом, вычислила изменение координат Магеллановых Облаков. Скомпоновав их с хорошо известны- ми лучевыми скоростями, авторы выяснили, что скорость Большого Магелланова Облака составляет 378 км/с, а Малого - 302 км/с, что значительно выше скоростей, предполагавшихся ранее [Магеллановы Облака - не спутники Млечного Пути? 2008]. Или же масса Нашей Га- лактики значительно больше, или же Магеллановы Облака не являются её спутниками... БОЛЬШОЕ МАГЕЛЛАНОВО ОБЛАКО (БМО), вероятно, является спутником Нашей Галактики, хотя это не доказано. От нас до него 160 тысяч световых лет, т.е. это расстояние соизмеримо с размерами Нашей Галактики, составляющими 100 тысяч световых лет. По диаметру БМО в 2 раза меньше Нашей Галактики, по массе - в 10 раз, по суммар- ной яркости - в 7 раз [Мэтьюсн, 1985]. Это, как уже говорилось, среднеразмерная галактика, каких очень много. Распределение скоростей газа в БМО такое же, как в чуть иск- ривлённом вращающемся диске. Искривление примыкает к газовой пе- ремычке, соединяющей БМО с ММО [Мэтьюсн, 1985]. В БМО имеется множество молодых шаровых скоплений, возникающих из-за столкновения газовых облаков. Это связано с тем, что галак- тика маленькая и, в отличие от Нашей Галактики, не может своим тяготением синхронизировать движение облаков [Сурдин, 2000б]. И вообще для этой галактики характерней хаотическое звездообразова- ние [Сурдин, 1999]. Напомню, что в Нашей Галактике все шаровые скопления возникли очень давно и являются почти сверстниками этой галактики. В БМО тоже есть старые шаровые скопления, но их при- мерно дюжина, а общее число известных шаровых скоплений достигает 1600, т.е. в полтора раза больше, чем в Нашей Галактике. Полное число скоплений (вместе с рассеянными) - 5000-6000 [Ефремов, 2005]. БМО до сих пор на 10% состоит из межзвёздного атомарного водо- рода, в то время как в Нашей Галактике на долю этого газа прихо- дится только 2% общей массы [Мэтьюсн, 1985]. В БМО изучено много интересных объектов, аналоги которых от- сутствуют, редки или плохо доступны для наблюдений в Нашей Галак- тике. Кроме того, здесь в последние годы зарегистрированы некото- рые из таких событий, которые бывали и ближе, но давно, а потому не могли быть хорошо изучены. Так, например, в БМО известна одна область взрывного звездооб- разования - NGC 2070 в центре туманности Тарантул [Ефремов, 2005]. Она сходна с единственной такой же в Нашей Галактике [Сур- дин, 2000б]. Первоначально её называли диффузной звездой 30 Золо- той Рыбы. Возраст скопления - 3 млн. лет. В его центре - объект R136, состоящий из 8 (или более) ярких звёзд [Ефремов, 2005]. В этом скоплении 1987 г. наблюдалась вспышка сверхновой (CH 1987 А, Сандулик) - самой яркой после 1604 г. [Вусли, Уивер, 1989]. Она описана в "звёздном" конспекте. До взрыва её масса превышала сол- нечную в 18 раз, что для звёзд довольно много. Сама же туманность Тарантул (или Петля) - это звёздный комплекс в БМО, в составе ко- торого 3 самостоятельные ассоциации и 5 агрегатов (ещё 16 скопле- ний и ассоциаций). Диаметр - 1200 парсек. Масса звёзд и молеку- лярных облаков - примерно по 1 миллиону солнечных, атомарных об- лаков - 20 миллионов солнечных, молекулярного водорода - 60 мил- лионов солнечных [Сурдин, 1999, табл. на с.206]. Наверное, при взгляде "со стороны", из соседней галактики, некоторые из подоб- ных образований видны лучше, чем "загороженные" диском собствен- ной галактики. При помощи одного из мощных телескопов Европейской южной (чи- лийской) обсерватории в БМО открыто микроволновое мазерное излу- чение (в линии молекулы Si0), характерное для завершающего этапа жизни самых массивных звёзд, т.е. найден первый внегалактический мазер [Сурдин, 1997а]. Мазеры, или молекулярные генераторы, - это усилители микроволн с помощью индуцированного излучения [ЭС, 1963]. Данная звезда в 50 раз массивней Солнца, а по светимости превосходит его примерно в 500 тысяч раз (иначе она была бы не видна из другой галактики). Это красный сверхгигант с температу- рой поверхности 2000 градусов Цельсия. Он "находится на пороге своей гибели", т.е. вот-вот взорвётся как сверхновая II типа: же- лезное ядро сжимается, а внешние слои расширяются со скоростью 25 км/с и достигли размера в 50 а.е. (больше орбиты Урана). В атмос- фере звезды много тяжёлых элементов, формируются пылинки, наблю- дается аномальное излучение гидроксила и воды, что характерно для мазеров [Сурдин, 1997а]. Таким образом, Большое Магелланово Обла- ко демонстрирует нам ещё один "сюжет", который пока не удалось наблюдать в Нашей Галактике. Недавно в БМО астрономами Европейской южной обсерватории най- дено также косое столкновение двух холодных облаков межзвёздного газа. Они слиплись и стали вращаться вокруг общего центра масс. В области столкновения родилось скопление звёзд, которое разогрело остатки облака и сделало его видимым [Сурдин, 2000б]. В БМО наблюдается система дугообразных структур - "арок", или газовых сверхоболочек. В "арках" иногда имеются и газ, и звёзды. Но газовые сверхоболочки без звёзд многочисленнее. К.Роде с кол- легами нашли звёздные скопления внутри сверхоболочек только в 6 случаях из 44 [Ефремов, 2000]. Есть гипотезы, согласно которым газовые сверхоболочки образуются вокруг группы сверхновых [Сур- дин, 1999]. Можно также предположить, что взрывы сверхновых и т.п. взрывные события индуцируют звездообразование, "сгребая" и концентрируя газ ударными волнами, а звездообразование приводит к появлению молодых массивных звёзд, которые быстро "прогорают" и взрываются в качестве сверхновых, передавая волну звездообразова- ния дальше. Эти обычные представления современной астрономии, на- верное, можно применить и к данному случаю. И всё-таки широкое распространение в БМО беззвёздных сверхоболочек настораживает. Кроме того, сверхоболочек почему-то нет вокруг многих звёздных скоплений. Согласно гипотезе Ю.Н.Ефремова [2000], сверхоболочки обязаны своим происхождением слиянию нейтронных звёзд или нейт- ронной звезды и чёрной дыры, которые возникают в очагах звездооб- разования из массивных двойных звёзд. Излучение гравитационных волн при орбитальном движении ведёт к сближению и затем слиянию компонентов таких систем, что и даёт взрыв необычайной мощности (мощнее взрыва сверхновой). Остатки сверхновых звёзд могли поки- нуть родительское звёздное скопление ещё при взрыве сверхновой (см. описание "убегающих" звёзд в конспекте о звёздах). Суть та- кого "убегания" в том, что при взрыве сверхновой звезда-спутник вылетает со своей орбиты, как из пращи, а остаток сверхновой сле- дует за своим бывшим спутником [Сурдин, 1997б]. Поэтому "арки" в БМО и концентрируются группами вблизи звёздных скоплений, но всё-таки удалены от них [Ефремов, 2000]. По гипотезе Ю.Н.Ефремова [2000], слияния нейтронных звёзд или нейтронной звезды и чёрной дыры порождают те знаменитые гамма-всплески, о которых известно только то, что они происходят в далёких частях Вселенной. Следы подобных сверхвзрывов мы видим в БМО и даже в Нашей Галактике в виде "арок". В последнее время появилась также убедительная гипо- теза, объясняющая сверхоболочки взрывами необычайно мощных сверх- новых (гиперновых) - коллапсаров [Вибе, 2003г]. Кроме того, Ю.Н.Ефремов [2005] обращает внимание, что "арки" расположены в районе туманности Тарантул, где имеется молодое шаровое скопление NGC 1978 возрастом всего 2 миллиарда лет. Оно могло породить объ- екты, которые сначала "убежали" из него, а потом взорвались. Или же на межзвёздную среду длительно воздействовали джеты от звёзд- ных остатков сверхновых (микроквазаров). Или же в БМО попал джет от Нашей Галактики, когда она "вела себя" наподобие квазара [Еф- ремов, 2005]. Некоторые области БМО вращаются твёрдотельно, и там газ может уплотняться между двумя-тремя соприкасающимися взрывными оболоч- ками [Сурдин, 1999]. Туманность N44 в БМО - пример гигантской области ионизованного водорода (с поперечником 1000 световых лет). Здесь имеется ассо- циация из 40 очень ярких голубоватых звёзд. Вспышки сверхновых создали здесь сложную структуру газовых пузырей, волокон, оболо- чек [Вибе, 2004]. МАЛОЕ МАГЕЛЛАНОВО ОБЛАКО (ММО) тоже, по-видимому, является спутником Нашей галактики, хотя это тоже не доказано. До него 200 тысяч световых лет, т.е. чуть-чуть больше, чем до Большого Магел- ланова Облака [Мэтьюсн, 1985]. По "Справочнику любителя астроно- мии" [Куликовский, 2002], до ММО 0,1 мегапарсека, или чуть более 300 тысяч световых лет. Если разница в цифрах не является резуль- татом опечатки или уж очень грубого округления, то можно считать, что расстояние до ближайших галактик в последнее время было зна- чительно уточнено. Малое Магелланово облако видно невооружённым глазом в южном полушарии в созвездии Тукан (звёздная величина - 2,8). По диаметру ММО в 3 раза меньше Нашей Галактики, по массе - в 40 раз, по суммарной яркости - в 25 раз (абсолютная звёздная величина минус 16,1). Большому Магелланову Облаку оно уступает по линейным размерам в полтора раза. Малое Магелланово Облако 200 миллионов лет назад, как уже го- ворилось, было разорвано Большим Магеллановым Облаком на две га- лактики, из которых одна, более крупная, приближается к нам со скоростью 25 км/с, а другая - удаляется со скоростью 15 км/с. Та- кие значения даёт измерение скоростей звёзд в ММО. Сами же новые галактики по отдельности не видны, так как расположены на одной линии от нас. Звездообразование в ММО началось значительно позднее, чем в Нашей Галактике. Вспышка звездообразования произошла только 2 миллиарда лет назад, и, как иногда предполагается, это случилось из-за тесного сближения с Нашей Галактикой (из-за её приливных воздействий). Если в Нашей Галактике все шаровые скопления состо- ят из старых звёзд и возникли не менее 10 миллиардов лет назад, то в ММО такие скопления имеют разный возраст, причём среди них есть "юнцы" возрастом "всего" 100 миллионов лет. На долю атомар- ного водорода в ММО до сих пор приходится 30% массы галактическо- го вещества (а не 2%, как в Нашей Галактике) [Мэтьюсн, 1985]. На примере изучения цефеид в ММО Г.Ливитт в 1912 г. установила зависимость "период-светимость" для этих звёзд [Бердников и др., 2006]. МАГЕЛЛАНОВ ПОТОК От Магеллановых Облаков тянется водородный хвост, называемый Магеллановым Потоком. Точнее, он тянется от Малого Магелланова Облака, но продолжает перемычку между ММО и БМО. Вдали от ММО хвост отклоняется по направлению к Нашей Галактике. По одной из гипотез, этот хвост, как и перемычка, возник из-за приливного воздействия Большого Магелланова Облака. По другой ги- потезе, хвост не связан с БМО и тянется по орбите вслед за Малым Магеллановым Облаком (он мог возникнуть из-за приливного воздейс- твия Нашей Галактики). Есть и третья гипотеза, согласно которой хвост образован газом Нашей Галактики, который был возмущён про- лётом Магеллановых Облаков через "наше" гало. Есть сведения, что газ течёт к нам также с перетяжки между БМО и ММО [Мэтьюсн, 1985]. Так или иначе, но все три (или уже четыре) галактики ка- ким-то образом обмениваются газообразным веществом (атомарным во- дородом). Магелланов Поток открыт в 1963 г. и, по одной из гипотез, по- рождает высокоскоростные облака, которые движутся с хаотическими скоростями до 200 км/с и падают на диск Нашей Галактики (аккреция газа на диск) [Сурдин, 1999]. Тем не менее, многие высокоскорост- ные облака, по-видимому, имеют местное происхождение (падающие обратно на диск выбросы наших взорвавшихся звёзд - см. выше) и с Магеллановыми Облаками не связаны. ГАЛАКТИКА В ДРАКОНЕ, или ГАЛАКТИКА ДРАКОН, расположена в 300.000 световых годах. Карликовая эллиптическая. Диаметр - 3000 световых лет, светимость - 100.000 солнечных [Купер, Хенбест, 1996]. Судя по расстоянию, является спутником Нашей Галактики, но, чтобы утверждать это достоверно, мы должны знать массу Нашей Галактики, а её установлению мешает "тёмная" материя [Ю.Н.]. ГАЛАКТИКА В КИЛЕ, или ГАЛАКТИКА КИЛЬ, расположена в 300.000 световых годах. Карликовая эллиптическая (одна из самых малень- ких). Диаметр - 3000 световых лет, светимость - 10.000 солнечных [Купер, Хенбест, 1996]. Судя по расстоянию, является спутником Нашей Галактики [Ю.Н.]. ГАЛАКТИКА В СКУЛЬПТОРЕ, или ГАЛАКТИКА СКУЛЬПТОР, расположена в 300.000 световых годах. Карликовая эллиптическая. Диаметр - 6000 световых лет, светимость - 1 млн. солнечных [Купер, Хенбест, 1996]. Судя по расстоянию, является спутником Нашей Галактики [Ю.Н.]. ГАЛАКТИКА В СЕКСТАНТЕ, или ГАЛАКТИКА СЕКСТАНТ, расположена в 300.000 световых годах. Карликовая эллиптическая (одна из самых маленьких). Диаметр - 3000 световых лет, светимость - 10.000 сол- нечных [Купер, Хенбест, 1996]. Судя по расстоянию, является спут- ником Нашей Галактики [Ю.Н.]. ГАЛАКТИКА В МАЛОЙ МЕДВЕДИЦЕ, или ГАЛАКТИКА МАЛАЯ МЕДВЕДИЦА, расположена в 300.000 световых годах. Карликовая эллиптическая. Диаметр - 2000 световых лет, светимость - 100.000 солнечных [Ку- пер, Хенбест, 1996]. Судя по расстоянию, является спутником Нашей Галактики [Ю.Н.]. КАРЛИК В ПЕЧИ, или ГАЛАКТИКА ПЕЧЬ, расположена в созвездии Печь на расстоянии 0,1 мегапарсека [Куликовский, 2002], или 500.000 световых лет. Карликовая эллиптическая. Диаметр - 6000 световых лет, светимость - 12 млн. солнечных [Купер, Хенбест, 1996]. Судя по расстоянию, является спутником Нашей Галактики [Ю.Н.]. ГАЛАКТИКА ЛЕВ I, расположена в 600.000 световых годах. Карли- ковая эллиптическая. Диаметр - 2000 световых лет, светимость - 600.000 солнечных [Купер, Хенбест, 1996]. Судя по расстоянию, яв- ляется спутником Нашей Галактики [Ю.Н.]. ГАЛАКТИКА ЛЕВ II, расположена в 600.000 световых годах. Карли- ковая эллиптическая. Диаметр - 2000 световых лет, светимость - 400.000 солнечных [Купер, Хенбест, 1996]. Судя по расстоянию, яв- ляется спутником Нашей Галактики [Ю.Н.]. ГАЛАКТИКИ ВНЕ НАШЕГО НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ОКРУЖЕНИЯ, НО БЛИЖЕ ТУМАННОСТИ АНДРОМЕДЫ Имеются три сравнительно маленькие галактики, которые удалены от нас в 3-11 раз дальше, чем Магеллановы Облака, Карлик в Печи и другие претенденты на роль спутников Нашей Галактики. Расстояние до них составляет 1.800.000-2.000.000 световых лет. Тем не менее, все они расположены заметно ближе Туманности Андромеды, удалённой на 2.200.000 световых лет, и главное, что они не являются её спутниками, так как находятся несколько в другой стороне неба [Купер, Хенбест, 1996]. Это NGC6822, IC5152 и, возможно, WLM, хо- тя о ней имеются и иные сведения (см. ниже). ГАЛАКТИКА БАРНАРДА, или NGC 6822, расположена в созвездии Стрелец на расстоянии 0,7 мегапарсека [Куликовский, 2002], или 1 800 000 световых лет [Купер, Хенбест, 1996]. Ближайшая из галак- тик, которые не относятся к непосредственному окружению Нашей Га- лактики. Одиночная, т.е. входит непосредственно в Местную группу галактик [Купер, Хенбест, 1996]. Неправильная, с баром. Блеск составляет 9,4, абсолютная величина - минус 15,6 [Куликовский, 2002], светимость - 90 млн. солнечных, диаметр 15 000 световых лет [Купер, Хенбест, 2002]. ГАЛАКТИКА IC5152, расположена на расстоянии 2.000.000 световых лет. Одиночная, т.е. входит непосредственно в Местную группу га- лактик. Неправильная. Светимость - 60 млн. солнечных, диаметр 3000 световых лет [Купер, Хенбест, 2002]. ГАЛАКТИКА WLM, расположена на расстоянии тоже 2.000.000 свето- вых лет. Тоже одиночная. Неправильная. Светимость - 90 млн. сол- нечных, диаметр 6000 световых лет [Купер, Хенбест, 2002]. ТУМАННОСТЬ АНДРОМЕДЫ И ЕЁ СПУТНИКИ Туманность Андромеды - ближайшая к нам гигантская спиральная галактика (диаметром 150 тысяч световых лет). В её "свиту" входят 6-7 галактик поменьше (в зависимости относить или не относить к её свите довольно крупную спиральную галактику M33 в Треугольни- ке). До Туманности Андромеды и её спутников 2.200.000 световых лет, до галактики M33 - 2.400.000 световых лет [Купер, Хенбест, 1996]. Туманность Андромеды описывается довольно подробно, а по- том приводятся справочные сведения о её спутниках - карликовых эллиптических галактиках диаметром от 5 до 11 тысяч световых лет. ТУМАННОСТЬ АНДРОМЕДЫ, или ГАЛАКТИКА В СОЗВЕЗДИИ АНДРОМЕДЫ (М31 по спискам Ш.Мессье 1771 г., или NGC 224), как обычно говорится, очень похожа на Нашу Галактику: спиральная, ветви из звёздных об- лаков с голубовато-белыми гигантами и сверхгигантами, в ветвях много рассеянных скоплений и облаков тёмной материи, есть цефеиды и шаровые скопления, есть ядро из множества звёзд и т.д. [Дагаев, 1955б], есть регулярные цепочки звёздных комплексов [Ефремов, 2009]. Поперёк спиральных рукавов, как и в Нашей Галактике, су- ществует градиент возрастов звёзд [Ефремов, 2000]. Спиральные ру- кава в разных местах различны: есть участки с градиетом возрастов звёзд, но они без звёздных комплексов, а есть участки без гради- ента возрастов, но со звёздными комплексами, расположенными на сходном удалении один от другого [Ефремов, 2009]. Кроме диска, известно протяжённое клочковатое гало, которое считалось резуль- татом поглощения соседних галактик, но оказалось вращающимся вместе с диском [Размер Туманности Андромеды недооценен в три ра- за, 2006]. Впрочем, Туманность Андромеды наклонена к лучу зрения всего на 15 градусов, и, если "привести" её к виду с полюса, ил- люзия сходства с Нашей Галактикой частично исчезает: спиральные рукава "закручены" столь сильно, что похожи на кольца [Ефремов, 2005], образующиеся в случае приливного разрыва поглощённой га- лактики [Ю.Н.]. Туманность Андромеды видна невооружённым глазом севернее звез- ды Мирах (Бета Андромеды). Её суммарный блеск составляет 4,4 звёздной величины [Куликовский, 2002]. Это самый далёкий объект, который можно увидеть без использования оптических средств; плос- кое спиралевидное образование, которое повёрнуто к нам под малым углом к его экватору. Вблизи основной галактики заметно несколько эллиптических галактик-спутников [Марков, 1955]. В 1925-1926 годах Хаббл определил расстояние до Туманности Андромеды, разделив её на звёзды и обнаружив среди них цефеиды. До неё оказалось примерно 500 тысяч парсек, или примерно 1.600.000 световых лет [Марков, 1955], по более поздним данным - 2.000.000 световых лет [Мэтьюсн, 1985] или 700 тысяч парсек [Ку- ликовский, 2002], по ещё более поздним - 2.200.000 световых лет [Купер, Хенбест, 1996]. Это примерно 20 диаметров Нашей галакти- ки. В настоящее время Наша Галактика и Туманность Андромеды дви- жутся друг к другу [Дресслер, 1987], хотя не точно в этом направ- лении [Дагаев, 1955б]. Через 5-6 миллиардов лет им предстоит столкнуться, а потом слиться [Чернин, 2005]. Диаметр Туманности Андромеды, как до недавнего времени счита- лось, - 40 тысяч парсек, или 130 тысяч световых лет [Марков, 1955], т.е. она по линейным размерам примерно на треть больше На- шей Галактики, диаметр которой составляет 100 тысяч световых лет. В начале 21 в. было показано, что диаметр Туманности Андромеды значительно больше - 220 тысяч световых лет (угловой размер - 12 диаметров Луны): выяснилось, что звёзды клочковатого гало враща- ются в том же направлении, что и диск, а, значит, являются члена- ми данной галактики, а не остатками полуразрушенных галак- тик-спутников [Размер Туманности Андромеды недооценен в три раза, 2006]. Теперь нужно объяснить, почему эти звёзды распределены не равномерно, а собраны более чем в 20 сгустков. По одному из пред- положений мы застали нашу "соседку" в тот момент, когда она толь- ко-только "разодрала" на части какую-то галактику-спутницу. Пери- ферийная часть галактики даёт 10% её суммарного света [Размер..., 2006]. Абсолютная звёздная величина Туманности Андромеды состав- ляет минус 20,7 [Куликовский, 2002]. По массе, как выяснилось в первом десятилетии 21-го века, Ту- манность Андромеды не превосходит Нашу Галактику, но в ней больше видимого вещества [Переопределены параметры вращения нашей Галак- тики, 2009]. Туманность Андромеды - один из "точечных" радиоисточников, но сравнительно слабый [Гетманцев, 1955]. Вероятно, она, как и Наша Галактика, испускает радиоволны, в основном, своим ядром и в меньшей степени спиральными ветвями. Сообщалось, что в центре Туманности Андромеды в относительно недавнее время были открыты две чёрные дыры, одна из которых вра- щается вокруг другой на расстоянии нескольких световых лет. Их считали центрами двух столкнувшихся галактик ["Каннибал" живёт по соседству, 1994]. В более поздних публикациях [Чёрная дыра в Ту- манности Андромеды..., 2006] фигурирует одна чёрная дыра, но упо- минаются два пика яркости видимого излучения (P1 и P2), которые обусловлены сгущением звёзд. Теперь эти два пика связывают с дву- мя частями эллиптического диска, который состоит из звёзд и окру- жает чёрную дыру. Первый пик связывают с самой дырой, а второй - со сгущением старых звёзд вблизи второго фокуса эллипса (апоцент- ра), где звёзды движутся особенно медленно и потому скапливаются. Плоскость этого эллиптического диска не совпадает с основной плоскостью Туманности Андромеды [Сильченко, 2007]. Кроме того, обнаружен ещё один пик яркости, но уже коротковол- нового излучения (P3). Этот пик считается компактным круговым диском, расположенным непосредственно у чёрной дыры, вложенным в предыдущий диск и состоящим из 400 звёзд в пространстве попереч- ником порядка 1 светового года. Самые быстрые из звёзд внутренне- го диска движутся со скоростями в сотни километров в секунду и совершают оборот вокруг центра галактики примерно за 100 лет [Чёрная дыра в Туманности Андромеды..., 2006]. Звёзды внутреннего диска движутся в той же плоскости и в том же направлении, что и в более крупном эллиптическом диске, но они значительно моложе, т.е. в центре Туманности Андромеды были две последовательные вспышки звездообразования. Эта ситуация резко отличает Туманность Андромеды от Нашей Галактики [Сильченко, 2007]. Относительно массы чёрной дыры ранее говорилось, что она сос- тавляет 17 миллионов солнечных [В глубинах темноты, 1987], или 30-70 миллионов солнечных [Рис, 1991]. Наблюдение звёзд около чёрной дыры свидетельствует о массе дыры в 140 миллионов солнеч- ных [Чёрная дыра в Туманности Андромеды..., 2006]. Масса анало- гичной чёрной дыры в Нашей Галактике оценивается в 2,6-3,6 милли- онов солнечных, т.е. Туманность Андромеды обладает "дырой" на 1-2 порядка массивнее, чем "наша" [Ю.Н.]. Сама эта галактика тоже значительно массивней нашей, т.е. определённое соотношение между массой звёздной системы и её "дыры" в первом приближении соблюда- ется. В Туманности Андромеды известны звёздные сверхассоциации - аномально богатые ассоциациями звёздные комплексы [Ефремов и др., 1998]. ["Сверхассоциация" - это в данном случае не просто "агре- гат ассоциаций", как этот термин использовался выше (Ю.Н.)]. Либо первичное облако было гуще, либо возникли два центра звездообра- зования, и ударные волны, встретившись, привели к вспышке возник- новения ассоциаций [Ефремов и др., 1998]. Мы видим, что галакти- ка, которая лишь чуть-чуть крупней нашей, демонстрирует особые свойства. Может быть, в каждой галактике имеется своя специфичес- кая внутригалактическая среда, зависящая от массы, размера, исто- рии или других особенностей галактики [Ю.Н.]. Изучение Туманности Андромеды позволило Ю.Н.Ефремову [2009] выдвинуть гипотезу образования звёздных комплексов. Они образуют- ся не в тех участках рукавов, которые имеют большой угол закручи- вания, что ведёт к высокому темпу звездообразования по всему ру- каву и поперечному градиенту возрастов звёзд, а в участках с ма- лым углом закручивания (почти в кругах), где волна плотности сла- бая и звёзды образуются только в отдельных местах. При спокойно развивающейся магнитогравитационной нестабильности эти места ока- зываются удалены один от другого на примерно одинаковые расстоя- ния. ГАЛАКТИКА АНДРОМЕДА I, является спутником Туманности Андромеды и находится от нас примерно на том же расстоянии. Видна в том же созвездии. Эллиптическая. Её диаметр составляет 5000 световых лет, светимость - 1 млн. солнечных [Купер, Хенбест, 1996]. ГАЛАКТИКА АНДРОМЕДА II, тоже является спутником Туманности Андромеды и почти не отличается по своим параметрам от предыдущей галактики [Купер, Хенбест, 1996]. ГАЛАКТИКА АНДРОМЕДА III, тоже является спутником Туманности Андромеды и почти не отличается по своим параметрам от предыдущей галактики [Купер, Хенбест, 1996]. ГАЛАКТИКА M32 (Мессье 32), или NGC 221, расположенная вблизи Туманности Андромеды, интересна тем, что в её ядре обнаружена ги- гантская чёрная дыра. Масса "дыры" в разных публикациях оценива- ется от 5 миллионов до 1 миллиарда солнечных [В глубинах темноты, 1987; Рис, 1991; др.], но в любом случае это больше, чем масса аналогичной "нашей дыры". Путаница может возникать из-за того, что в каких-то случаях авторы говорят только о "дыре", а в ка- ких-то - ещё и о звёздах вблизи "дыры" (о "центральной массе") [Ю.Н.]. Галактика M32 проецируется на край Туманности Андромеды, видна на всех её фотографиях и является её карликовым спутником. По форме шаровидна (относится к категории эллиптических) и внешне похожа на некоторые сверхассоциации спиральных рукавов Туманности Андромеды [Ефремов, 2004, фотография на стр.25]. До неё, как и до Туманности Андромеды, примерно 0,7 мегапарсека. Светимость сос- тавляет минус 15,3, но по блеску она относится только к девятой звёздной величине, т.е. простым глазом не видна [Куликовский, 2002]. Диаметр этой галактики - 5000 световых лет, светимость - 130 млн. солнечных [Купер, Хенбест, 1996]. ГАЛАКТИКА NGC 147, является спутником Туманности Андромеды и находится от нас примерно на том же расстоянии. Эллиптическая. Её диаметр составляет 8000 световых лет, светимость - 50 млн. сол- нечных [Купер, Хенбест, 1996]. ГАЛАКТИКА NGC 185, является спутником Туманности Андромеды и находится от нас примерно на том же расстоянии. Эллиптическая. Её диаметр составляет тоже 8000 световых лет, светимость - 60 млн. солнечных [Купер, Хенбест, 1996]. ГАЛАКТИКА М110, или NGC 205, тоже является спутником Галактики Андромеды и находится от нас примерно на том же расстоянии. Видна в том же созвездии. Эллиптическая. Её абсолютная звёздная величи- на составляет минус 15,6, а блеск - 8,9 [Куликовский, 2002], све- тимость - 160 солнечных, диаметр - 11 тысяч световых лет [Купер, Хенбест, 1996]. ТРЕУГОЛЬНИК, или ГАЛАКТИКА В ТРЕУГОЛЬНИКЕ, или ГАЛАКТИКА M33, или NGC 598, расположена в созвездии Треугольник на расстоянии 0,7 мегапарсека [Куликовский, 2002], или 2.400.000 световых лет [Купер, Хенбест, 1996]. Спиральная. Блеск составляет 6,3, абсо- лютная величина - минус 18,3 [Куликовский, 2002], светимость - 5 млрд. солнечных, диаметр - 40 световых лет [Купер, Хенбест, 1996]. Видимо, о ней говорилось, что она имеет не менее трёх очень чётких спиральных ветвей и ещё одну-три нечёткие ветви. Видна с её полюса [Марков, 1955]. МЕСТНАЯ ГРУППА ГАЛАКТИК МЕСТНАЯ ГРУППА ГАЛАКТИК состоит из трёх с лишним десятков по- добных объектов [Купер, Хенбест, 1996; Черепащук, Чернин, 2007] или примерно из 40 членов [Ефремов, 2005]. Новые члены продолжают открываться. Так, например, в статье Д. Барнеса с соавторами [1991] говорилось ещё только о 20 галактиках. А в "Справочнике любителя астрономии" П.Г.Куликовского [2002] перечислено уже 35 примерно таких образований. Так или иначе, но в Местную Группу входят две гигантские галактики - Млечный Путь (Наша Галактика) и Туманность Андромеды (M31). Кроме того, в её составе небольшая спиральная галактика М33 в Треугольнике, несколько среднеразмер- ных галактик (Магеллановы Облака, NGC6822, IC1613, IC10), система Вольфа-Лундмарка-Мелота (WLM) и много мелких членов (карликовых эллиптических галактик). Последние составляют 2/3 группы, и число их продолжает "расти" [Ефремов, 2005]. Местная Группа движется в направлении центра созвездия Гидры со скоростью 635 км/с относительно усреднённого фона Вселенной (относительно реликтового излучения), образуя крупномасштабный поток галактик [Дресслер, 1987; Сурдин, 2003а]. Иногда говорят, что всё наше галактическое окружение со скоростью примерно 600 км/с движется к скоплению (сверхскоплению) галактик в созвездии Девы, т.е. примерно в том же направлении [Массер, 2005]. Гигант- ские объекты в созвездии Девы расположены несколько дальше боль- ших объектов в созвездии Гидры, и поэтому трудно назвать один оп- ределённый объект, на который мы падаем. Впрочем, может быть, речь правильнее вести не о падении, а о случайной направленности той единой вихревой струи, которая породила Местную Группу (см. ниже). Местная Группа галактик формально не является ("пока" не явля- ется?) скоплением галактик, так как насчитывает менее 50 членов (см. ниже). Она является частью Местного Объёма радиусом примерно 30 млн. световых лет [Массер, 2005]. Тем не менее, иногда Местную группу всё-таки называют скоплением [Ефремов, 2005]. Спутники Нашей Галактики, Туманности Андромеды и ряд близких "независимых" объектов подобного рода уже описывались выше. Ниже описываются "независимые" галактики Местной Группы, которые рас- положены ощутимо дальше Туманности Андромеды и в иных частях не- ба, а потому не могут быть её спутниками. ГАЛАКТИКА NGC IС 1613 расположена в созвездии Кита на расстоя- нии 0,7 мегапарсека [Куликовский, 2002], или 2.500.000 световых лет [Купер, Хенбест, 1996]. Она имеет блеск 9,9. Неправильная, с баром. Абсолютная звёздная величина составляет минус 14,4, блеск - 9,9 [Куликовский, 2002], светимость - 50 млн. солнечных, диа- метр - 10.000 световых лет [Купер, Хенбест, 1996]. ГАЛАКТИКА DDO 210 расположена на расстоянии 3.000.000 световых лет. Неправильная. Её светимость составляет 2 млн. солнечных, ди- аметр - 5000 световых лет [Купер, Хенбест, 1996]. ГАЛАКТИКА В РЫБАХ тоже расположена на расстоянии 3.000.000 световых лет. Неправильная. Её светимость составляет 600.000 сол- нечных, диаметр - 5000 световых лет [Купер, Хенбест, 1996]. ГАЛАКТИКА GR 8 расположена на расстоянии 4.000.000 световых лет. Неправильная. Её светимость составляет 2 млн. солнечных, ди- аметр - 1500 световых лет [Купер, Хенбест, 1996]. ГАЛАКТИКА IC 10 расположена на расстоянии 4.000.000 световых лет. Неправильная. Её светимость составляет 250 млн. солнечных, диаметр - 6000 световых лет [Купер, Хенбест, 1996]. ГАЛАКТИКА В СТРЕЛЬЦЕ расположена на расстоянии 4.000.000 све- товых лет. Неправильная. Её светимость составляет 1 млн. солнеч- ных, диаметр - 4000 световых лет [Купер, Хенбест, 1996]. ГАЛАКТИКА В ПЕГАСЕ расположена на расстоянии 5.000.000 свето- вых лет. Неправильная. Её светимость составляет 20 млн. солнеч- ных, диаметр - 7000 световых лет [Купер, Хенбест, 1996]. ГАЛАКТИКА ЛЕВ А расположена на расстоянии 5.000.000 световых лет. Неправильная. Её светимость составляет 20 млн. солнечных, диаметр - 7000 световых лет [Купер, Хенбест, 1996]. МЕСТНОЕ ГАЛАКТИЧЕСКОЕ "ВОЛОКНО" От системы Вольфа-Лундмарка-Мелота (WLM), члена Местной груп- пы, к спиральной галактике IC342, расположенной вне этой группы, тянется почти прямолинейная цепочка галактик. Эта цепочка соеди- няет Местную группу с группой М81. Группа М81 вытянута в направ- лении большого скопления галактик в созвездии Девы. Таким обра- зом, галактики в своей совокупности образуют филаментарную струк- туру [Ефремов, 2005]. НЕКОТОРЫЕ ИНТЕРЕСНЫЕ ГАЛАКТИКИ ВНЕ МЕСТНОЙ ГРУППЫ ВЕРЕТЕНО, или ГАЛАКТИКА NGC 3115, находится в созвездии Секс- тант и принадлежит к Облаку Льва. В 6,7 мегапарсека от нас, т.е. почти в 10 раз дальше Туманности Андромеды. Спиральная. 10-й звёздной величины. Абсолютная светимость - минус 19,2 [Куликовс- кий, 2002]. ВЕРТУШКА, или ГАЛАКТИКА М101, или NGC 5457, находится в соз- вездии Большой Медведицы и принадлежит к Облаку Скульптора. В 5,4 мегапарсека от нас. Спиральная. Звёздная величина - 8,2; абсолют- ная светимость - минус 20,5 [Куликовский, 2002]. Вероятно, именно об этой галактике говорилось, что она интересна тем, что данное спиралевидное образование видно нам с его полюса. Две спирали очень длинны и закручены сильнее, чем в Нашей Галактике и в Ту- манности Андромеды [Марков, 1955]. ВОДОВОРОТ, или ГАЛАКТИКА М51, или NGC 5194, находится в соз- вездии Гончих Псов и принадлежит к Облаку Скульптора. В 7,7 мега- парсека от нас. Спиральная. Звёздная величина - 9,0; абсолютная светимость - минус 20,8 [Куликовский, 2002]. Видна "плашмя", с двумя "рукавами", делающими почти по два оборота [Тихонов, 2006]. Вероятно, именно об этой галактике говорилось, что она имеет 2-3 сильно закрученные и почти сливающиеся близ основания ветви [Мар- ков, 1955]. Одной из ветвей она соединяется с другой галактикой (меньших размеров и, вероятно, неправильной). Данный соединитель- ный "рукав" может быть и приливным "хвостом", возникшим при про- хождении этой галактики вблизи первой. ГАЛАКТИКА БОДЕ, или М91, или NGC 3031, находится в созвездии Большой Медведицы и принадлежит к Облаку Скульптора. В 1,4 мега- парсека от нас. Спиральная. Звёздная величина - 7,9; абсолютная светимость - минус 18,3 [Куликовский, 2002]. ГАЛАКТИКА М77, или NGC 1068. Компактная спиральная галактика 9-й звёздной величины в Ките. С активным ядром. Удалена на 60 млн. св. лет. Центральная часть ярка в оптическом, ультрафиолето- вом и рентгеновском диапазонах. В спектре ядра имеются широкие линии излучения горячего газа. Предполагается наличие чёрной дыры массой 100 млн солнечных. В июне 2003 г. обследована астрономами Европейской южной обсерватории; выяснено, что яркий центральный объект имеет диаметр всего 10 св. лет [Сурдин, 2004]. ГАЛАКТИКА М81. Близкая спиральная галактика. Имеются хорошо обособленные балдж и ядро [Сильченко, 2007]. См. также очерк "Си- гара". ГАЛАКТИКА M87. Гигантская эллиптическая галактика в центре скопления [сверхскопления?] галактик, к которому принадлежит Наша Галактика (периферийная). Радиогалактика, с активным ядром, с чёрной дырой в миллиарды раз массивнее Солнца [Деришев и др., 2007]. В начале 20-го века Х.Куртис открыл в ней "странный прямой луч" - джет, т.е. струю бьющую из центра галактики. Джет просмат- ривается с 1 парсека от центра до нескольких десятков килопарсе- ков, что больше видимого звёздного диаметра галактики. С противо- положной стороны в радиодиапазоне заметен второй джет. Плазменные релятивистские джеты снабжают высокоэнергетичными частицами про- тяжённые области радиоизлучения [Деришев и др., 2007]. Масса ко- роны у данной галактики примерно равна массе звёзд [Природа, 1987, N1; 1999, N1]. ГАЛАКТИКА NGS 1097. Не очень далёкая галактика с активным яд- ром. В 55 миллионах световых лет от нас. Имеет вблизи чёрной дыры первичный бар из звёзд и ещё ближе к дыре вторичный бар из газа и звёзд (ядерный бар). Движение звёзд близ центра синхронизировано, т.к. они, по-видимому, возникли недавно из газа [Сурдин, 2001б]. ГАЛАКТИКА NGS 1808. Сходна с предыдущей. В 35 миллионах свето- вых лет от нас [Сурдин, 2001б]. ГАЛАКТИКА NGS 1808. Сходна с предыдущей. В 120 миллионах све- товых лет от нас [Сурдин, 2001б]. ГАЛАКТИКА NGC 3077 - см. очерк "Сигара". ГАЛАКТИКА NGC 3992 (M 109). Наш двойник. С баром, небольшим балджем и сложной системой рукавов. ГАЛАКТИКА NGC 4622 - с рукавами, закрученными в разные сторо- ны. Есть отстающий внутренний рукав, расположенный на небольшом удалении от компактного ядра, а также два внешних лидирующих ру- кава, отличающиеся исключительной симметрией. Исходя из их су- ществования приходится предположить наличие на периферии данной галактики большой "скрытой" массы. Кроме того, вероятно, данная галактика в плоскости своего диска была пересечена другой галак- тикой, что и привело к возникновению спиральных ветвей. Галактика хорошо наблюдается, т.к. повёрнута перпендикулярно к лучу зрения [Сурдин, 2003б]. ГАЛАКТИКА NGC 6240 - с двойным активным ядром, т.е. с двумя чёрными дырами. В 400 миллионах световых лет от нас. Выглядит сильно искривлённой, что характерно для недавно столкнувшихся га- лактик. Очень сильно излучает в инфракрасной области. Рентгеновс- кий источник в центре оказался двойным: излучают аккреционные диски двух чёрных дыр. Их массы - 10 в 6-7-й степени солнечных масс. Между дырами - 3 тысячи световых лет. Период их взаимного обращения - миллионы лет. Через сотни миллионов лет они сольются [Двойное "сердце" галактики, 2003]. ГАЛАКТИКИ NGC 6621 и NGC 6622 - взаимодействующие (почти соп- рикасающиеся) галактики, между которыми располагается яркий ги- гантский звёздный комплекс (по сути сверхассоциация) из 40 моло- дых массивных звёздных скоплений. Этот комплекс обладает собс- твенным вращением [Ефремов, 2004]. ГАЛАКТИКА NGC 6946 - спиральная галактика, в которой обнаруже- но круглое скопление звёздных скоплений - комплекс Ходжа (откры- тый в 1967 г. П.Ходжем) [Ефремов, 2004]. Внутри комплекса Ходжа имеется самое яркое из всех молодых массивных звёздных скоплений в изученных перед этим 20 спиральных галактиках. Его возраст - 15 млн лет. Масса - около миллиона солнечных. Оно гравитационно свя- зано и со временем превратится в классическое шаровое скопление. А всего в комплексе Ходжа при помощи Космического телескопа "Хаббл" выявлено около 20 богатых молодых скоплений. У NGC 6946 обнаружены также спутники - компактные голубые галактики, проеци- рующиеся на её диск, и комплекс Ходжа может оказаться одной из таких галактик, которую мы видим в момент падения на NGC 6946. Но он мог возникнуть и в диске NGC 6946 в результате падения на него высокоскоростного газового облака [Ефремов, 2004]. КВАЗАР 3C273 (источник под номером 273 в третьем Кембриджском каталоге радиоисточников) - первый открытый объект подобного ро- да, обнаружен в 1963 г. Маартеном Шмидтом на Паламарской обсерва- тории в Калифорнии в виде тусклого звездообразного (квазизвёздно- го) объекта с огромным красным смещением, который находился в направлении ранее известного радиоисточника) (см. выше). Разговор о квазарах ведётся ниже. МОНЕТКА, или ГАЛАКТИКА NGC 253, находится в созвездии Скуль- птор и принадлежит к Облаку Скульптора вместе с ещё шестью галак- тиками, описанными ниже. В 3 мегапарсеках от нас, т.е. примерно в 4 раза дальше Туманности Андромеды. Спиральная. 8-й звёздной ве- личины. Абсолютная светимость - минус 20,0 [Куликовский, 2002]. СИГАРА, или ГАЛАКТИКА М82, или NGC 3034, находится в созвездии Большой Медведицы и принадлежит к Облаку Скульптора. В 5,2 мега- парсека от нас. Пекулярная, т.е. нетипичная, неправильная [Кули- ковский, 2002], хотя и с диском, но маломассивная [Открыты спи- ральные..., 2006]. Звёздная величина - 9,3; абсолютная светимость - минус 19,4 [Куликовский, 2002]. Интересные особенности: 20-ки- лопарсековый мостик, соединяющий её с галактикой М81; изогнутый звёздный диск; зона вспышечного звездообразования в центре; вытя- нутое звёздное утолщение (бар) длиной около 1 кпс; многочисленные пылевые волокна; тесно сближалась с М81 и карликовой галактикой NGC 3077, что привело к выпадению газа на центр системы и вспышке звездообразования. В 2004 г. у этой галактики были найдены спи- ральные ветви, но они ускользали от внимания наблюдателей, так как были видны с ребра [Открыты спиральные рукава в М82, 2006]. СОМБРЕРО, или ГАЛАКТИКА М104, или NGC 4594, находится в соз- вездии Девы и принадлежит к Скоплению Девы. В 20 мегапарсеках от нас. Спиральная. Звёздная величина - 9,3; абсолютная светимость - минус 23 [Куликовский, 2002]. ПОДБИТЫЙ ГЛАЗ, или ГАЛАКТИКА М64, или NGC 4826, находится в созвездии Волосы Вероники и принадлежит к Облаку Скульптора. В 4,1 мегапарсека от нас. Спиральная. Звёздная величина - 9,4; аб- солютная светимость - минус 19,2 [Куликовский, 2002]. Вероятно, именно об этой галактике говорилось, что она видна с "ребра", че- чевицеобразная (эллиптическая?), с поясом тёмной материи, окружа- ющей её вдоль плоскости [Марков, 1955]. ПОДСОЛНЕЧНИК, или ГАЛАКТИКА М63, или NGC 5055, находится в созвездии Гончих Псов и принадлежит к Облаку Скульптора. В 7,2 мегапарсека от нас. Спиральная. Звёздная величина - 9,3; абсолют- ная светимость - минус 20,1 [Куликовский, 2002]. РАДИОИСТОЧНИК В ЛЕБЕДЕ. Две движущиеся друг к другу галактики [Гетманцев, 1955]. СИСТЕМА ISOHDES-27. Возможно, самая массивная из обнаруженных галактик. В 4 раза массивней Нашей Галактики. Тоже спиральная. Диск вращается со скоростью 415 км/с (а не около 200, как у Нашей Галактики) [Самая массивная..., 2001]. ЦЕНТАВР А (радиогалактика КЕНТАВР А; NGC 5128) - ближайшая к нам гигантская эллиптическая галактика. На расстоянии 50 тысяч световых лет от центра обладает оболочкой, в которой найдены звёзды и газ, в т.ч. CO [Вибе, 2001в; Ефремов, 2005]. Галактика пересечена полосой пыли с яркими областями звездообразования (чуть изогнутым кольцом). Это результат свежего слияния эллипти- ческой галактики со спиральной [Ефремов, 2005]. �� Глава 5. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ, СВЯЗАННЫЕ С ГАЛАКТИКАМИ �� ГАЛАКТИКИ И ОСНОВНЫЕ ИХ ТИПЫ Размеры галактик [а точнее - их звёздных частей] могут состав- лять от нескольких сотен парсек до нескольких сотен килопарсек [Решетников, 2000]. Масса галактик варьирует примерно от 10 в 7-й степени солнеч- ных масс до примерно 10 в тринадцатой степени солнечных масс, а масса Солнца составляет 2*10 в 33-ей степени грамма [Решетников, 2000]. Галактики содержат звёзды с окружающими их планетами, кометами и другими телами-спутниками, атомарный и молекулярный газ, пыль, а также "тёмную" материю, т.е. вещество в ненаблюдаемой форме. "Тёмная" материя, вероятно, присутствует в галактиках почти вез- де, но, в первую очередь, образует тёмное гало, которое по разме- рам значительно больше, а иногда и массивней наблюдаемой части галактик [Решетников, 2000]. Рентгеновские короны галактик, как уже говорилось, открыты в середине 1990-х годов. Они состоят из ионизованного разреженного газа, нагретого до 10 миллионов градусов. По линейным размерам короны раз в 10 больше звёздной части галактик. В рентгеновском диапазоне были обследованы 55 галактик, и оказалось, что масса их корон составляет от 1 до 10% звёздной массы, но у галактики M87 эти массы оказались одинаковыми, а это означает, что короны - то- же носители "скрытой" массы [Природа, 1987, N1]. По внешнему виду принято различать три типа галактик: 1) Irr - НЕПРАВИЛЬНЫЕ, или хаотические, пекулярные, иррегулярные (непра- вильной формы); 2) E - ЭЛЛИПТИЧЕСКИЕ (сглаженные, бесструктурные, эллипсоидальной формы, от почти круглых до вытянутых, или от E0 до E7); 3) S - СПИРАЛЬНЫЕ (со спиральными ветвями, в т.ч. S - простые, SB - пересечённые, в которых спиральные ветви начинаются от концов перемычки). Эта классификация в 1920-х годах предложена Хабблом [Решетников, 2003; Ефремов, 2005]. Отдельно рассматрива- ются также ЛИНЗОВИДНЫЕ галактики [Новый подход..., 2004]. Они в своей плотной части столь же плоски, как спиральные, но лишены спиральных ветвей. Их можно рассматривать как предельно уплощён- ные эллиптические галактики [Ефремов, 2005]. Спиральные и особен- но эллиптические галактики могут быть гигантских размеров, хотя могут быть и маленькими. Неправильные галактики всегда не велики. Дело в том, что неправильность возникает при гравитационном взаи- модействии (при сближении) галактик друг с другом, но большим га- лактикам при таких взаимодействиях в большей степени удаётся сох- ранить изначальную структуру [Ю.Н.]. В недавнем прошлом сделана попытка классифицировать галактики не только по их облику в синих лучах, но и в инфракрасных, в ко- торых видны звёзды, скрытые за космической пылью, а также сама пыль. Эллиптические и линзовидные галактики состоят почти исклю- чительно из звёзд, и, так как там нет газа и пыли, то нет и звез- дообразования. В спиральных и неправильных галактиках масса звёзд и разреженного межзвёздного вещества сопоставимы, идёт звездооб- разование. Найдены галактики с еле заметными спиральными рукава- ми, т.е. промежуточные типы [Новый подход к классификации галак- тик, 2004]. Так как газ постепенно собирается в звёзды, можно считать, что эллиптические галактики - это форма, наиболее подви- нутая в эволюционном отношении. Именно там могут быть наиболее подвинутые в эволюционном отношении разумные существа [Ю.Н.]. Тем не менее, ситуация не столь проста, так как при слияниях и прочих взаимодействиях галактики могут изменять структуру, а по- том постепенно восстанавливать её, причём эти события могут про- исходить много раз. Это означает, что структура галактики может отражать время, прошедшее от последнего мощного взаимодействия, а не стадию своей общей эволюции. Что же касается "эволюционной подвинутости" (биологический термин!), то она может характеризо- ваться массой галактики, зависящей от числа произошедших слияний. Число слияний должно зависеть от концентрации галактик (от изна- чальной концентрации газа) в данной части Вселенной. Значит, наи- более "подвинутые" галактики должны быть в наиболее "населённых" участках пространства - в центральных частях скоплений и сверх- скоплений галактик. Но как раз там наиболее часты столкновения, т.е. нет "покоя" для поступательной эволюции структуры. В общем этот вопрос очень сложен, и ещё нужно понять, применим ли к га- лактикам такой показатель как эволюционная подвинутость, т.е. можно ли в принципе выстроить галактики в единый эволюционный ряд по их структуре [Ю.Н.]. СПИРАЛЬНЫЕ ГАЛАКТИКИ В нашем галактическом окружении самая крупная галактика, Ту- манность Андромеды, является спиральной. Спиральные галактики в среднем крупнее неправильных. Они обладают хорошо различимыми морфологическими структурами - спиральными рукавами. Кроме того, наша собственная галактика - тоже спиральная. Она в Местной Груп- пе занимает по размеру второе место. Гигантских эллиптических га- лактик вблизи нас вообще нет. Отсюда понятен особый интерес к спиральным галактикам, хотя, возможно, это относительное "захо- лустье", где имеется лишь такой примитивный разум, как наш [Ю.Н.]. Спиральные галактики выше подробно описаны на примере Нашей Галактики и отчасти на примере Туманности Андромеды. Поэтому сей- час я сделаю лишь несколько дополнений к тому тексту. По распределению поверхностной яркости спиральные галактики двухкомпонентны: имеется центральная конденсация (балдж), которая описывается законом Вокулера, т.е. похожа на самостоятельную эл- липтическую галактику, а также имеется диск. Балджи и диски, как считается, могут иметь разное происхождение. Газовые диски боль- шинства спиральных галактик изогнуты с "ребра" наподобие знака интеграла более, чем на 2 градуса, что обусловлено прежним или современным взаимодействием с другими галактиками [Решетников, 2000]. Согласно волновой теории спиральных галактических структур, спиральные рукава - это волны повышенной плотности звёзд и газа, вращающиеся вокруг центра галактики, как твёрдое тело [Ефремов, 2000]. Что же касается звёзд, то они могут влетать в рукава и по- кидать их. Поперёк рукава существует градиент возрастов звёзд: чем дальше от рукава, тем в среднем старше звёзды, так как звез- дообразование в пределах диска происходит именно в спиральных ру- кавах. Газовые сверхоблака, присущие спиральным рукавам, эволюци- онируют в звёздные комплексы [Ефремов, 2000]. Спиральные галактики классифицируются по структурности и сте- пени закрученности спиральных ветвей, а также по соотношению све- тимостей звёздного диска и центрального звёздного сгущения (балд- жа) [Решетников, 2003]. Флоккулентные спиральные галактики клочковаты. Их рукава представляют собой короткие завитушки - растянутые вращением звёздные комплексы. Угловая скорость вращения возрастает к центру галактики. Это наиболее многочисленный тип спиральных галактик [Ефремов, 2009]. Чуть реже встречаются спиральные галактики с длинными волновы- ми рукавами, имеющими несколько оборотов (Grand Design - GD: по охвату всего диска). Рукавов чаще всего только два. Как считает- ся, такие рукава начинают формироваться из-за искажения осевой симметрии при пролёте рядом другой галактики и т.п. причин. Край- ний случай искажения - наличие бара. От концов бара (перемычки) всегда отходят рукава. Рукава вращаются твёрдотельно. В рукавах газовые облака, имеющие свои скорости в зависимости от радиуса орбиты, сталкиваются с газом рукавов, что приводит к звездообра- зованию. Эти столкновения и, стало быть, звездообразование проис- ходят на внутренней стороне рукавов. Бывают также многорукавные галактики, рукава которых возникают и исчезают, т.е. не столь стабильны. Эти рукава часто бывают ко- ленчатыми, несимметричными. Звёзды всех возрастов и газ концент- рируются в середине таких рукавов - в "ущельях" наибольшего гра- витационного потенциала. Иногда в одной галактике имеются рукава сразу нескольких типов (Ефремов, 2009). Сильно закрученные спирали, возможно, имеют наиболее спокойную историю, т.е. галактика долгое время не сталкивалась с соразмер- ными объектами [Решетников, 2003]. Как ни удивительно, но вопрос о том, в какую сторону закручены рукава спиральных галактик, решён не до конца. Если бы заведомо большая часть массы галактики была сосредоточена в её ядре, то рукава, конечно, закручивались бы назад, против вращения галакти- ки, т.е. "волочились" бы за ней, т.к. вещество на периферии имело бы маленькую угловую скорость. Но при ином распределении плотнос- ти возможны варианты, когда рукава "лидируют". Известны отдельные галактики, у которых имеются две системы рукавов с закрученностью в разные стороны. У NGC 4622, например, есть отстающий внутренний рукав, расположенный на небольшом удалении от компактного ядра, а также два внешних лидирующих рукава. Исходя из их существования приходится предположить наличие на периферии данной галактики большой "скрытой" массы [Сурдин, 2003б]. Масса звёзд в спиральных галактиках, как уже говорилось, соиз- мерима с массой газа и пыли, а поэтому в них идёт звездообразова- ние [Новый подход..., 2004]. ЭЛЛИПТИЧЕСКИЕ ГАЛАКТИКИ Эллиптические галактики обладают распределением поверхностной яркости, которая описывается законом Вокулера (строго закономер- ное убывание яркости по мере удаления от центра) [Решетников, 2000]. У эллиптических галактик размер пропорционален корню квад- ратному из массы [Природа, 1988, N8]. Эти галактики не вращаются как одно целое: у каждого скопления и каждой звезды там своя ор- бита [Хокинг, 2000]. Эллиптические галактики могут быть как "среднеразмерными", так и гигантскими. Пример такой "среднеразмерной" галактики - ранее описанное Большое Магелланово Облако, которое только чуть-чуть "подпорчено" Малым Облаком. Пример относительно близкой гигант- ской эллиптической галактики - Центавр А. Она обладает оболочкой на расстоянии 50 тысяч световых лет от центра. В этой оболочке обнаружены звёзды и газ, в т.ч. CO [Вибе, 2001в]. Как уже говорилось, по одной из гипотез, звёзды в эллиптичес- ких галактиках, в основном, рождаются, когда протогалактика наг- реется до 10 миллионов градусов Кельвина в результате первой вспышки звездообразования. Тогда протогалактика сначала расширя- ется, сбрасывает часть массы, а оставшийся газ сжимается до раз- меров, зависящих от массы, и распадается на холодные плотные об- лака [Природа, 1988, N8]. Широко распространено мнение, что гигантские эллиптические га- лактики образуются путём слияния двух или нескольких близких по размеру спиральных галактик [Вибе, 2001в; Решетников, 2003; Ефре- мов, 2005]. Следы слияния можно наблюдать в виде ряби на фоне всей поверхности таких галактик. Они проявляются также в виде слабых колец (сфер) вокруг галактик. Эти оболочки состоят из звёзд, хотя в 1994 г. в них обнаружен также газ [Вибе, 2001в]. Но, может быть, эллиптические галактики могут и самостоятельно возникать из протогалактических облаков, превращаясь со временем в спиральные (при сжатии газа в диск или при поглощении мелких галактик-спутников). Если это так, то эллиптические галактики не являются единым эволюционно-морфологическим типом звёздных систем [Ю.Н.]. В эллиптических галактиках, как уже говорилось, практически нет межзвёздного газа и пыли, а потому нет и звездообразования [Новый подход..., 2004]. Это означает, что все звёзды эллиптичес- ких галактик старые. На эту тему можно пофантазировать, предполо- жив, что разумная жизнь в таких галактиках находится на более вы- сокой ступени развития, чем в галактиках нашего типа. А вдруг там орбиты звёзд уже частично взяты под контроль разума?.. Эллиптические галактики классифицируются в зависимости от сплюснутости [Решетников, 2003]: от шаровидных (E0) до сильно сплюснутых (Е7?). ЛИНЗОВИДНЫЕ ГАЛАКТИКИ Линзовидные галактики, вероятно, можно рассматривать как обра- зования, занимающие место по середине в непрерывном ряду между галактиками спиральными и эллиптическими. В 1979 г. В.Цикоуди и Д.Бурштейн почти одновременно опублико- вали работы, доказывающие существование в дисках линзовидных га- лактик двух подсистем - тонкого и толстого дисков [Тихонов, 2006]. Аналоги таких двух дисков в 1980-е гг. были найдены и в Нашей Галактике. Линзовидные галактики формально относят к особой группе диско- вых галактик, у которых не видно спиральных ветвей и нет межз- вёздного газа [по крайней мере такой газ не сконцентрирован в об- лака]. Хаотические скорости звёзд в дисках таких галактик очень высоки, что является результатом гравитационного воздействия со- седних галактик (пролёт мимо, падение маленькой галактики). Счи- тается, что газ из дисков линзовидных галактик из-за нарушения упорядоченности движения "упал" к ядру, где вызвал вспышку звез- дообразования и сформировал околоядерный звёздный диск (один или много) [Сильченко, 2007]. Среди линзовидных галактик выделяются галактики с внутренними газовыми полярными кольцами. Дело в том, что вращение газа в по- лярной плоскости наиболее устойчиво, если звёзды образуют эллип- соид. НЕПРАВИЛЬНЫЕ ГАЛАКТИКИ Неправильные галактики (пекулярные галактики) по распределению поверхностной яркости не подчиняются определённым закономернос- тям. Доказано, что неправильность этих образований связана с их относительно недавним взаимодействием с другими галактиками (см. описание Малого Магелланова Облака). По массе и размерам галакти- ки этого типа, как правило, не очень велики, т.к. в противном случае нарушить их структуру могла бы только очень большая галак- тика, каких мало. Масса звёзд в неправильных галактиках, как уже говорилось, со- измерима с массой газа и пыли, а поэтому в них идёт звездообразо- вание [Новый подход..., 2004]. В этом отношении неправильные га- лактики - это эволюционно отсталые объекты. В них можно наблюдать процессы, давно завершившиеся в Нашей Галактике (например, обра- зование шаровых скоплений). У неправильных галактик нет концентрации массы в центре, и по- этому нет дифференциальности вращения и спиральной структуры [Еф- ремов, 2005]. НЕКОТОРЫЕ СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ТИПЫ ГАЛАКТИК АКТИВНЫЕ ГАЛАКТИКИ, ГАЛАКТИКИ С АКТИВНЫМИ ЯДРАМИ И Т.П. Начиная с 1943 г. были открыты многие типы галактик, актив- ность которых связана не со звёздами, а с мощным выделением энер- гии в относительно небольшой ядерной части галактики (в радиусе менее 1 пк, или 3,26 светового года) [Попов, 2009]. Признаками активности галактических ядер считается следующее [Попов, 2009]: 1. Нетепловой вид спектра от радио до гамма диапазона электро- магнитного спектра (т.е. это не спектр нагретого тела, а что-то другое; например, движение электронов в магнитном поле). 2. Переменность с периодом от 10 минут (в рентгеновском диапа- зоне) до 10 лет (в оптическом и радио диапазонах). 3. Наличие широких эмиссионных линий в спектре, говорящих о движениях горячего газа с большими скоростями. 4. Морфологические особенности галактики, связанные с актив- ностью ядра: выбросы, "горячие пятна". 5. Спектральные и поляризационные особенности. Последние могут говорить, например, о наличии магнитного поля и его структуре [Попов, 2009]. Галактики с активными ядрами обычно массивны, конденсированы к центру (эллиптические, реже спиральные), богаты газом в центре [Попов, 2009]. Первыми из галактик с активными ядрами были открыты сейфер- товские галактики, или сейферты (названные в честь первооткрыва- теля К.Сейферта, 1911-1960). Он обнаружил в спектрах 12 галактик широкие линии водорода, гелия и ионизованного железа, полуширина которых, в соответствии с эффектом Доплера, соответствовала ско- ростям до нескольких тысяч км/сек. Сейчас известны тысячи таких объектов, причём в некоторых из них эмиссионные спектральные ли- нии имеют ширины, соответствующую скорости около 30000 км/сек - 0.1 скорости света! Эти скорости связаны с движением облаков газа в центре: много газа вылетает из ядра со скоростью до десятков тысяч км/сек [Попов, 2009]. Сейфертовские галактики относятся к гигантским спиральным с большой сферической составляющей. Среди них около 70% составляют пересечённые спирали. Они чаще обычных галактик входят в число пар и групп, но, как и квазары, избегают богатых скоплений. Сей- ферты - это 1% всех спиральных галактик. Их пространственная кон- центрация - 1 галактика на 104 кубический Мпк [Попов, 2009]. Сейферты по спектру похожи на квазары. Они переменны с ампли- тудой порядка одной звёздной величины и периодом от нескольких дней до нескольких недель. Там иногда происходят мощные вспышки. По светимости они похожи на Нашу Галактику, но почти вся энергия выделяется в области диаметром около 1 пк - меньше, чем расстоя- ние от Солнца до ближайшей звезды! [Попов, 2009]. Активность ядер в сейфертовских и т.п. галактиках первоначаль- но пытались объяснить наличием в центре плотного массивного звёздного скопления, в котором много молодых звёзд с большой све- тимостью [Попов, 2009]. В рамках этой гипотезы получила развитие идея массовых вспышек сверхновых, которые своим звёздным ветром "сгребают" вещество, ускоряя вспышку звёздообразования и создавая галактический сверхветер. Если в Нашей Галактике молодые массив- ные звёзды рождаются, в основном, в тонком диске, что происходит, как правило, в спиральных рукавах на значительном удалении от га- лактического центра (в центре уже всё образовалось), то в галак- тиках с активными ядрами подобные события происходят в этих яд- рах. Это галактики с ионизированным газом в центре, радиогалакти- ки, ультрафиолетовые галактики, квазары и т.п. [в т.ч. рассмот- ренные ниже молодые галактики с реактивными струями]. Объединяет их ускоренный темп звёздообразования ("вспышка" звёздообразова- ния), скопление молодых горячих звёзд [Силич, 1998]. Сверхновые вспыхивают там в 100-1000 раз чаще, чем в нашей звёздной системе. Это создаёт мощный единый поток плазмы из галактики - галактичес- кий сверхветер [Галактические "ураганы"..., 1988]. Можно посмот- реть, как, например, в рамках этой гипотезы объяснялась актив- ность ядра M82 - наиболее известной активной галактики. Известно, что с полюсов этой галактики вырываются две струи газа (джеты) со скоростью 200 км/с. Предполагалось, что в области порядка тысячи световых лет [примерно одна сотая диаметра Нашей Галактики] сверхновые взрываются раз в 3-5 лет, т.е. несоизмеримо чаще, чем во всей Нашей Галактике. Взрывные оболочки сверхновых сливаются воедино, ударная волна "сгребает" вещество. Вблизи полюсов галак- тика легче "рвётся", и получаются две струи [Силич, 1998]. Напом- ним, что по определению Р.Терлевича, галактиками со вспышкой звёздообразования (активными галактиками) называются такие, у ко- торых светимость пространственно ограниченной области звёздообра- зования намного превышает светимость остальной части галактики [Силич, 1998]. Вспышки звёздообразования могут быть в ядре, но не только там. Такие идеи не потеряли актуальности. Похожие события (особенно вспышки звёздообразования) безусловно имеют место во Вселенной, но они не объясняют "точечности" событий, быстрой пе- ременности свечения, а потому теперь не рассматриваются в качест- ве основного механизма активности галактических ядер, хотя, веро- ятно, могут сопутствовать ему [Ю.Н.]. Затем активность попытались связать со сверхмассивным звёздо- подобным объектом с мощным магнитным полем (как у открытых тогда пульсаров) [Попов, 2009], но эта гипотеза вроде бы потеряла акту- альность, если не считать идеи мощного магнитного поля [Ю.Н.]. В настоящее время активность ядер обычно связывают с гигант- скими центральными чёрными дырами, на которые падает (аккрециру- ет) вещество. Обычно предполагается наличие аккреционного диска. С полюсов такого диска под действием магнитного поля вырываются две струи газа - джеты (так система избавляется от части своего вращательного момента). Если джет направлен к наблюдателю, то он ярче и называется блазаром. Скорость разлёта вещества в джетах приближается к световой [Деришев и др., 2007]. Джеты взаимодейс- твуют с межзвёздной и межгалактической средой, создавая области мощного радиоизлучения. Бывает, что видны остатки старых струй, а по другой оси - но- вые молодые струи, причём в какой-то период выбросов не было. Ли- бо к возрождению активности чёрной дыры [и вообще ядра] приводит столкновение галактик, в результате чего новые порции веществ (особенно облака газа, затормозившие при столкновении с другими облаками) падают в центр галактики. Либо питание дыры прерывается по внутригалактическим причинам [Вторая жизнь радиогалактики, 2000]. В некоторых вариантах этой гипотезы рассматриваются две близко расположенные гигантские чёрные дыры, которые вращаются одна вок- руг другой. Наличие двух чёрных дыр может связываться со столкно- вением двух галактик [Ю.Н.]. Помимо сейфертовских галактик, очень важен другой тип галактик с активными ядрами - радиогалактики. У них светимость в радиодиа- пазоне превышает 1040 эрг/сек. Обычно это большие эллиптические галактики, расположенные в центрах групп и скоплений. Из них вы- деляются D-галактики, cD-галактики и N-галактики [Попов, 2009]. D-галактики - это галактики с протяженными газовыми оболочками и мощной радиосветимостью (порядка 1043 эрг/сек) [Попов, 2009]. cD-галактики - гигантские эллиптические радиогалактики. Обычно они располагаются в центрах богатых скоплений [Попов, 2009]. N-галактики ("nuclear" - ядерный) характеризуются очень ярким ядром и туманной оболочкой. Они были открыты в 1958 г. Б.А.Ворон- цовым-Вельяминовым. Сейчас их известно около 100. Самая близкая из них расположена в 100 Мпк от Земли, самая далекая - в 1000 Мпк, т.е. более трёх миллиардов световых лет! Это чрезвычайно редкие объекты. Они встречаются в миллион раз реже нормальных га- лактик [Попов, 2009]. Для понимания природы радиогалактик важна необычная структура их изображений в радиодиапазоне: оптически обычная галактика в радиолучах предстаёт в виде трёх источников, из которых централь- ный совпадает с ядром, а два других расположены симметрично по обе стороны от ядра, и расстояние между ними составляет обычно от 0.1 Мпк до 1 Мпк. Эти два "радиоуха" часто гораздо мощнее цент- рального источника, и могут иметь яркие "горячие пятна" [Попов, 2009]. Эта особенность связана с джетами (струями), которые бьют из ядра галактики в две противоположные стороны, заставляя све- титься вещество, в которое они попали. Признаки активности демонстрируют ядра примерно 10% галактик [Бочкарев, 2007]. Самые слабые из известных активных ядер (лайне- ры) не ярче звёзд. Можно повторить, что для активных ядер харак- терна переменность излучения вплоть до полного затухания и нового усиления излучения. В центрах активных ядер обычно имеются "цент- ральные машины", создающие излучение. Это, вероятнее всего, чёр- ные дыры с аккреционным диском и окружающим газом. В случае зату- хания, вероятно, возможно исчезновение старого аккреционного дис- ка, а новый диск, наверное, может иметь иную плоскость вращения [Бочкарёв, 2007]. ВЗРЫВАЮЩИЕСЯ ГАЛАКТИКИ Если активны карликовые галактики [в т.ч. молодые одиночные шаровые скопления?], то они не могут удержать вещество сверхно- вых. Тогда галактика может разлететься вся [Силич, 1998], не по- родив второе поколение звёзд ["Самоубийство" галактик..., 1992]. Распад произойдёт и под действием ударных волн и от того, что га- лактика стала легче: если утрачивается много вещества, уменьшает- ся притяжение к центру, и звёзды улетают с орбит. Возможно, это один из механизмов, не позволяющих галактикам быть меньше како- го-то критического размера, т.е. механизм частичного "квантова- ния" на галактическом уровне [Ю.Н.]. ГИГАНТСКИЕ ГАЛАКТИКИ НИЗКОЙ ПОВЕРХНОСТНОЙ ЯРКОСТИ В них мало звёзд. Их принимали за звёзды, т.к. диски плохо видны. Они обычно удалены от других галактик. Может быть, это скопления, не разделившиеся на галактики? [В мире науки, 1992, N6]. Или первая вспышка звёздообразования происходит при столкно- вении галактик, а эти галактики одинокие? [Ю.Н.]. ДАЛЁКИЕ ГАЛАКТИКИ Самая далёкая галактика для середины 1990-х годов была обнару- жена в Италии под руководством С.Д.Одорико. Она расположена почти "на краю Вселенной", а потому наиболее далека от нас не только в пространстве, но и во времени. От Большого взрыва её отделяют лишь 1-2 миллиарда лет. Как подобает молодой галактике, она много излучает в инфракрасном диапазоне [надо понимать, в ней много пы- ли? - Ю.Н.]. Удивительно то, что в ней обнаружены тяжёлые элемен- ты (тяжелее водорода и гелия). Они же, как считается, образуются только в звёздах и только при взрывах этих звёзд выбрасываются в окружающую среду, где постепенно накапливаются в течение многих миллиардов лет [Сурдин, 1996]. Остаётся предположить, что первая вспышка звёздообразования иногда сопровождалась необычайно частыми взрывами сверхновых. Или же в то время в некоторых случаях протекали какие-то другие про- цессы, связанные с возникновением тяжёлых элементов [Ю.Н.]. Для нас важен следующий натурфилософский вывод: тяжёлые эле- менты появились рано, а потому жизнь могла зародиться рано. Зна- чит, во Вселенной могут быть цивилизации несоизмеримо старше на- шей, и традиционный довод о невозможности этого из-за отсутствия тяжёлых элементов не убедителен [Ю.Н.]. Летом 2002 г. найдена очередная "самая далёкая галактика" - с красным смещением 6,56. Что же касается объектов со смещением, превышающим 5, то их известно уже более десятка [Решетников, 2003]. Их возраст составляет менее 10% возраста Наблюдаемой Все- ленной. Молодые галактики компактны (примерно 1 кпк), ярки, асим- метричны. Возможно, это только формирующиеся центральные области (балджи) будущих галактик, вокруг которых в дальнейшем возникнет протяжённый диск. А, может быть, это только блоки, из которых пу- тём слияния возникнут галактики привычного облика [Решетников, 2003]. Молодые галактики как бы выкристаллизовываются из относи- тельно однородной дозвёздной среды [Ю.Н.]. В марте 2004 г. появилась заметка [Сурдин, 2004а] об открытии ещё более далёкой галактики - с красным смещением 6,6 (если это подтвердится). Говорилось, что до сих пор "чемпионом" по удалён- ности считался квазар SDSS J1148+5251 в Большой Медведице со сме- щением 6,4, а самой далёкой галактикой - система z6VDF J022803-041618 в Ките со смещением 6,17. Эта информация несколько противоречит тексту выше, где уже упоминалась галактика со смеще- нием 6,56. Так или иначе, но галактика со смещением 6,6 родилась в самом начале эры космического возрождения (Cosmic Renaissance), наступившей за "тёмной" эпохой (Dark Ages), когда практически од- нородное вещество уже не излучало света. Суть возрождения - появ- ление звёзд и прочих "неоднородностей". В феврале 2004 г. в инфракрасный телескоп "Спитцер" удалось сфотографировать карликовую галактику, возникшую через 0,6 милли- арда лет после Большого взрыва. Галактику можно увидеть, т.к. её изображение в 25 раз увеличено естественной гравитационной линзой - скоплением галактик Абель 2218. Древнейшие звёзды микрогалакти- ки имеют возраст от 125 до 200 миллионов лет и составляют основ- ную её массу. Размеры микрогалактики - 1/200 Млечного Пути [Самая далёкая галактика, 2005]. Изучение далёких галактик показало, что они молоды (не старше 100 млн. лет), редки, не очень велики и не очень ярки [Сурдин, 2004а]. ИНФРАКРАСНЫЕ ГАЛАКТИКИ - см. Сталкивающиеся галактики. КАРЛИКОВЫЕ HII-ГАЛАКТИКИ - сходны по размерам и спектральным характеристикам с большими звёздными агрегатами (большими свер- хассоциациями). За это их иногда рассматривают как межгалактичес- кие сверхгигантские HII-области. Впрочем, в таких галактиках всегда есть старые звёзды, что не характерно [? - Ю.Н.] для агре- гатов [Ефремов, 2004]. Карликовые галактики часто рассматриваются как реликты строи- тельных блоков больших галактик [Ефремов, 2004]. КВАЗАРЫ В 1963 г. Маартен (Мартин) Шмидт на Паламарской обсерватории в Калифорнии открыл тусклый звёздообразный (квазизвёздный) объект с огромным красным смещением, который находился в направлении ис- точника радиоволн 3C273 (источник под номером 273 в третьем Кемб- риджском каталоге радиоисточников). Большое красное смещение спектральных линий означает, что объект быстро удаляется от нас. В Нашей расширяющейся области Вселенной быстрое удаление соот- ветствует большому расстоянию до объекта. Видимый с такого расс- тояния объект должен быть очень ярким, и соответствующее коли- чество энергии может дать только гравитационный коллапс всей центральной области галактики, т.е. вещество должно падать в чёр- ную дыру. Этот и подобные ему объекты стали называться квазарами, т.е. квазары - это особенно активные галактические ядра [Рис, 1991; Хокинг, 2000]. Мощный квазар ежегодно поглощает несколько десятков солнечных масс [Рис, 1991], т.е. он активней центральной чёрной дыры Нашей Галактики в десятки тысяч раз. Возможно, вещество, падающее в дыру по спирали (как вода, ухо- дящая из ванны), заставляет вращаться и дыру в том же направле- нии. Из-за этого должно возникать мощное магнитное поле, которое фокусирует частицы в струи, вылетающие от полюсов системы. У не- которых галактик и квазаров такие струи, джеты, открыты (см. ни- же) [Хокинг, 2000]. Чёрные дыры в центре квазаров должны иметь массу около ста миллионов солнечных [Хокинг, 2000]. Приводилась и другая цифра - не менее 1 миллиарда солнечных масс, но иногда до нескольких де- сятков миллиардов солнечных масс [Рис, 1991]. К настоящему времени (к концу 1980-х годов) открыто несколько тысяч квазаров [Рис, 1991]. Все известные квазары находятся очень далеко: как правило, не ближе 1/5 от расстояния до границ Наблю- даемой Вселенной [Рис, 1991]. Значит, мы видим эти объекты таки- ми, какими они были миллиарды лет назад. Не исключено, что ког- да-то и в окрестностях Нашей Галактики было много квазаров, но все они "успокоились", поглотив доступное для них вещество. Звез- дообразование, т.е. превращение облаков газа в звёзды, тоже спо- собствует затиханию квазаров, т.к. звёзды труднее "сбить" со сво- их орбит, чем газовые облака [Рис, 1991]. Самый далёкий из наблюдаемых объектов Вселенной - это квазар с красным смещением 5,82 [Квазар - рекордсмен..., 2000]. В только что начавший работать телескоп-автомат для поиска далёких объек- тов сразу же был найден квазар со смещением 5,7, а это означает, что вскоре "рекорд" будет побит и будут открыты квазары со смеще- нием более 6 [Квазар - рекордсмен..., 2000]. Такие объекты видны на самых границах Наблюдаемой области Вселенной, т.е. они видны в своей молодости, так как свет доходит с этих границ почти за та- кое время, какое прошло с первых мгновений Большого взрыва. Свет от самых далёких известных нам квазаров пошёл, когда Наблюдаемой области Вселенной был всего 1 миллиард лет. Квазаров было особенно много, когда возраст Наблюдаемой облас- ти Вселенной составлял 2-3 миллиарда лет, а размер - 1/3 совре- менного размера. Тогда квазары были в 1000 раз многочисленнее в сравнении с обычными галактиками, чем сейчас. Да и "Вселенная" была гораздо меньше. Если бы мы "перенеслись" в то время, то бли- жайшие квазары были бы видны невооружённым глазом (в то время нас "переносит" телескоп, рассматривающий окраины Наблюдаемой Вселен- ной). В настоящее же время ближайший квазар находится в 2 милли- ардах световых лет от нас [Рис, 1991], что составляет порядка 1/5-1/6 расстояния до окраин Наблюдаемой Вселенной. Если в эпоху квазаров один квазар приходился на 100 обычных галактик, то сей- час - на 100 тысяч галактик [Рис, 1991]. Эпоха квазаров заверши- лась. Не исключено, что Наша Галактика в молодости тоже была "ма- леньким полуквазарчиком", так как в её центре обнаружена "чёрная дырочка" массой в сто тысяч или даже в пять миллионов солнечных [Таунс, Гензел, 1990; Рис, 1991; Чёрная дыра в Галактике? 1992; В центре Млечного Пути..., 1999]. Наверное, этот "полуквазарчик" "поел" большинство звёзд и много газа вокруг себя, после чего чуть-чуть успокоился. Отсюда выводится одна из схем галактической эволюции: молодая галактика без чёрной дыры в центре - образова- ние чёрной дыры - "пожирающий" газ и звёзды квазар с активной чёрной дырой (если ядро сжалось) - "угомонившийся" квазар с чёр- ной дырой, в непосредственной близости от которого уже мало газа и звёзд (таковы ядра некоторых гигантских галактик). Это схема Р.Нарайан [В глубинах темноты, 1987]. Считается, что квазары должны быть связаны не со спиральными, а с эллиптическими галактиками. Дело в том, что в спиральных га- лактиках масса чёрной дыры может определяться массой центрального плотного утолщения (так называемого балджа), а не полной массой галактики. В эллиптических же галактиках масса галактического центра пропорциональна полной массе галактики, т.к. такие галак- тики равномерно сгущаются к центру со всех сторон (а не только со стороны диска) [Рис, 1991]. В литературе [Рис, 1991] описывается теоретический механизм возникновения галактик без чёрной дыры в центре. Если две галак- тики сливаются, то могут слиться и их чёрные дыры, но при таком слиянии новая единая "дыра" должна приобрести большую скорость и покинуть галактику. В общем, есть много причин, по которым галак- тические ядра минуют стадию квазара. Вроде бы найден один квазар вне родительской галактики (HE0450-2958). Рядом с ним обнаружено беззвёздное облако газа, и, вероятно, это облако и питает квазар [Квазар без галактики, 2006]. К маю 2002 г. было открыто 62 гравитационно линзированных ква- зара, т.е. таких, где имеется от 2 до 4 изображений. Пример - открытый в мае 2002 г. квазар RXS J1131-1231, у которого видно 4 изображения, а также растянутое в кольцо изображение галактики с квазаром (эйнштейновское кольцо) и галактика-линза (в центре) [Ближайший космический мираж, 2004]. КОЛЬЦЕВЫЕ ГАЛАКТИКИ Галактики с кольцом, как у Сатурна, получаются, если небольшая галактика пролетает через крупную спиральную. Р.Лавери с помощью космического телескопа им. Хаббла обнаружил, что в отдалённых и, значит, молодых областях Наблюдаемой Вселенной (на расстоянии 8 миллиардов световых лет) кольцевые галактики встречаются в 10 раз чаще, чем раньше считалось. Значит, раньше галактики сталкивались чаще [Галактики сталкивались часто, 1999]. К числу кольцевых галактик принадлежит и Наша галактика, но, конечно, с некоторой натяжкой, т.к. её кольцо образовалось из очень маленького спутника (см. выше). МОЛОДЫЕ ГАЛАКТИКИ С РЕАКТИВНЫМИ СТРУЯМИ Недавно открыто огромное сходство реактивных струй у молодых звёзд и молодых галактик. Согласно теории Оуеда, Пудрицы (канад- цы) и Стоуна (американец), благодаря этим струям, истекающим с полюсов, вращающиеся объекты избавляются при сжатии от 99,99% ис- ходного углового момента движения газопылевого облака [Сурдин, 1998а]. Суть идеи в том, что падающий на звезду газ увлекает за собой "вмороженное" в него магнитное поле; достигнув аккреционно- го диска (в плоскости экватора вращающейся звезды), он продолжает двигаться и увеличивает скорость вращения диска; от этого магнит- ные силовые линии закручиваются штопором; уплотнившееся спираль- ное магнитное поле толкает газ вдоль оси вращения в обе стороны от звезды. Если струи от протозвёзд вытягиваются на несколько световых лет, то от ядер галактик - на миллионы световых лет. И те, и другие струи наблюдались [Сурдин, 1998а]. МОЛОДЫЕ ГОЛУБЫЕ ГАЛАКТИКИ Австралийским учёным удалось доказать, что ряд молодых галак- тик ранее принимался за звёзды из-за их компактности [Это не звёзды..., 1999]. СТАЛКИВАЮЩИЕСЯ ГАЛАКТИКИ Столкновения галактик - обычное явление галактического мира. При таком столкновении звёзды сталкиваются очень редко, так как в галактических масштабах их можно считать точками. Поэтому звёзд- ные системы (скопления, ассоциации и т.п.) при большой скорости столкновения проскакивают друг сквозь друга без каких-либо ка- тастроф, вызванных сближениями конкретных объектов. При столкно- вении газовых облаков многие частицы уже непосредственно взаимо- действуют с конкретными частицами другой галактики [Вибе, 2001в]. Галактики обмениваются ударными волнами, сжимающими газ в звёзды и приводящими к вспышке звездообразования. Всё это приводит к возрастанию яркости галактик в десятки тысяч раз и особенно в инфракрасной части спектра (инфракрасные галактики) [Природа, 1996, N9]. Кроме того, не меньшее значение имеет гравитационное воздействие галактик и их крупных элементов друг на друга. "Чу- жая" галактика всей своей суммарной гравитационной мощью искажает траекторию движения каждой звезды и каждой частицы газа. Чем меньше относительная скорость столкновения, тем сильнее его гра- витационные последствия, т.к. происходит более длительное взаимо- действие, искажающее орбиту и вызывающее приливы [Барнес и др., 1991]. Последствиями столкновений могут быть разрывы, хвосты, мосты, вспышки звездообразования, слияния, спирали, кольца. Примеры та- ких последствий приводились выше. Наша Галактика без всякого столкновения, за счёт одних только приливных сил, вытянула в длинную дугу соседнюю карликовую галактику в Стрельце (Sgr I). Расстояние до этой галактики составляет 16 кпк, а длина дуги - 30 кпк [Решетников, 2000]. Так, например, столкновение Большого и Малого Магеллановых Облаков привело к искажению формы Большого Облака (эллиптическая галактика почти потеряла свою правильность) и разделению Малого Облака на две галактики, которые находятся по отношению к нам на одной линии и потому видны слитно, но одна из них приближается, а другая - удаляется. Одно из важных последствий столкновения галактик - это потеря газом части своей кинетической энергии, что приводит к оседанию газа к центру галактики и вспышке звездообразования в этом месте. Уцелеть вдали от центра в такой ситуации могут только компактные облака молекулярного газа, в результате чего газ всё-таки наблю- дается в оболочках эллиптических галактик [Вибе, 2001в]. Выяснилось, что столкновения галактик, входящих в состав су- пергалактики Антенна, порождает сгустки, обогащённые металлами - железом, магнием, кремнием, раскалёнными до миллионов градусов. Концентрация магния и кремния в некоторых местах превышает их концентрацию на Солнце в 20 и, возможно, более раз. Это может иметь значение для планетообразования ["Металлургия" во Вселен- ной, 2004]. РОЖДЕНИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ ГАЛАКТИК Видите или нет вы катастрофу на Млечном Пути: там шумит поперечный синий поток. Это не туманность и не звёздное скопление... Андрей Платонов. Лунная бомба. [Решетников, 2000] Раньше считалось, что галактики в основном сформировались уже на ранних стадиях эволюции Наблюдаемой области Вселенной и их ос- новные свойства определяются характеристиками протообъекта (мас- са, плотность, вращательный момент). Так, например, эллиптические галактики получаются из медленно вращавшихся протогалактических облаков, спиральные (менее массивные) - из быстро вращавшихся [Ефремов, 2005]. Сейчас считается, что галактики не являются пол- ностью изолированными системами, и на их эволюцию, кроме началь- ных условий, большое влияние оказывают взаимодействие между ними, а также межгалактическая среда. Так, например, выяснилось, что доля взаимодействующих галактик сильно растёт с увеличением крас- ного смещения, т.е., иными словами, раньше галактики взаимодейс- твовали чаще, чем сейчас. Когда "Вселенная" была вдвое моложе, от трети до половины галактик находились в процессе слияния или сильного гравитационного взаимодействия. Оказалось также, что 5-7 миллиардов лет назад у спиральных галактик редко встречались бары - вытянутые центральные образования, от концов которых отходят спиральные ветви. Мало было тогда и хорошо выраженных спиральных ветвей [Решетников, 2003]. Пока не выяснено, в каком соотношении влияют на облик галактик начальные условия и последующая эволюция. Это соотношение может быть различным для разных типов галактик, для разных начальных масс и для разного окружения [Решетников, 2003]. В рамках теории иерархического скучивания галактики образуются за счёт множественных слияний объектов меньших масс [Решетников, 2000]. Тем не менее, изначальные флуктуации плотности вещества в Наблюдаемой Вселенной не имеют отношения к иерархическому скучи- ванию. В данном случае происходил распад целого на части [Ю.Н.]. В близкой к нам области Вселенной взаимодействующие галактики довольно редки: это каждая десятая или каждая двадцатая из них [Решетников, 2000]. Раньше, однако, взаимодействие должно было быть интенсивней, т.к. далёкие галактики взаимодействуют чаще (в прошлом и "Вселенная" была меньше, и галактик в ней было больше, т.к. они ещё не посливались) [Галактики сталкивались часто, 1999]. Когда "Вселенная" была вдвое моложе, от трети до половины галактик находились в процессе слияния или сильного гравитацион- ного взаимодействия [Решетников, 2003]; Диски взаимодействующих спиральных галактик в 2-3 раза ярче, чем диски таких же изолированных галактик, что объясняется усиле- нием в них звездообразования. Причины ускорения звездообразования до конца не ясны, но предполагается, что в таких условиях чаще сталкиваются облака молекулярного газа [Решетников, 2000]. Кроме того, диски взаимодействующих галактик в среднем в 2 раза утолще- ны: из-за увеличения дисперсии скоростей звёзд ("разогрев" дис- ков). Их диски также в 2-3 раза чаще бывают искривлены [Решетни- ков, 2000]. Общепризнана гипотеза об образовании крупных эллипти- ческих галактик из спиральных при их столкновении [Галактики сталкивались часто, 1999; Решетников, 2003; Ефремов, 2005]. В противном случае трудно объяснить, куда делся момент вращения у эллиптических галактик, так как они не вращаются как целое [Ефре- мов, 2005]. В ряде эллиптических галактик обнаружены подсистемы шаровых скоплений с дискретным разбросом возрастов. Они унаследо- ваны от разных родительских галактик. При столкновении спиральных галактик происходит хаотизация орбитальных движений звёзд, столк- новение газовых облаков, активное звездообразование во всём объ- ёме, а затем только центре, куда оседает газ, потерявший момент вращения. Этот газ питает центральные чёрные дыры, и от ядер именно эллиптических галактик иногда исходят мощные джеты. Именно гигантские эллиптические галактики являются самыми мощными ради- оисточниками [Ефремов, 2005]. Вблизи галактик иногда видны дуги или петли. Это разрушенные приливными силами остатки их карликовых спутников (например, мик- рогалактика Sgr I вблизи Млечного Пути). Если спутник не сфери- ческий, а дисковый, в петле виден сгусток звёзд. Петля также име- ет разную форму в зависимости от массы "тёмного" гало большой га- лактики [Решетников, 2000]. В случае аналогичного взаимодействия с массивным спутником по- лучаются галактики с полярными кольцами, которые напоминают Са- турн, но кольцо широкое и находится не в плоскости экватора. В кольцо захватывается до 10% газа пролетевшей галактики, после че- го в этом газе начинается звездообразование. Одно из условий всех этих процессов - существование вокруг центральной галактики мас- сивного гало [Решетников, 2000]. Открыто не более сотни объектов подобного рода [Решетников, 2005]. Взаимодействовавшие в относительно недавнее время галактики хвостаты. Таких галактик тем больше, чем дальше они от нас, т.е. чем моложе [Решетников, 2000]. Скорость эволюции галактик зависит от плотности окружения. Так, самые старые и эволюционно подвинутые галактики располагают- ся в скоплениях и сверхскоплениях галактик, "средневозрастные" - в небольших группах, а самые молодые и отсталые - вне групп. Даже в пределах одной группы средний эволюционный возраст галактик различен: наиболее подвинутые галактики тяготеют к центру систе- мы. Влияние соседей имеет большее значение, чем изначальная масса галактики [Сильченко, 2007]. Вспышки звездообразования в подвину- тых галактиках были короткими и мощными, в отсталых - длительными и слабыми. Ядра галактик моложе их балджей (если различать эти понятия) [Сильченко, 2007]. Единая теория рождения и эволюции галактик только намечается. Мы пока даже не можем однозначно выстроить эти объекты в эволюци- онный ряд, хотя попытки таких построений делались со времени отк- рытия первых "туманностей". Многие частные идеи весьма убедитель- ны (например, идея эволюции квазаров в относительно "спокойные" объекты). См. также авторскую гипотезу эволюции систем, которая изложена в последней главе данного труда. Для образования галактик, как обычно считается, необходимы сгустки тёмного вещества. Именно они притягивают обычное вещест- во, концентрируют его и создают тем самым изначальные сгустки обычного газообразного вещества, причём образование галактик по этому механизму происходило очень давно. К 2009 г. (или чуть ра- нее) был найден случай почти современного образования нескольких микрогалактик без участия тёмного вещества. Галактики возникли из претерпевшего фрагментацию газообразного Кольца Льва, закрученно- го вокруг двух массивных галактик (M 105 и NGC3384). Скорость га- за в кольце объяснима без привлечения гипотезы о тёмном веществе [Галактики формируются и сейчас? 2009]. ЦЕНТРАЛЬНЫЕ ЧЁРНЫЕ ДЫРЫ ГАЛАКТИК В центре многих галактик, в т.ч. нашей, известны гигантские чёрные дыры, в которые с различной скоростью падает окружающее вещество. Такие чёрные дыры относительно хорошо изучены для Нашей Галактики и ряда соседних (см. выше), а также для квазаров, дыры в которых отличаются особенной "прожорливостью" (см. выше). В данном разделе рассмотрим лишь некоторые обобщения на эту тему. Массы галактических чёрных дыр зависят от свойств галактик: чем массивнее галактика, тем в первом приближении массивнее и чёрная дыра в её центре. Особенно чёткая зависимость существует между массой дыры и массой галактического ядра, или балджа, - сферического образования в центральной части галактики [Чуразов, 2006; Квазар без галактики, 2006; Черепащук, 2006]. Так, напри- мер, центральная дыра в нашей огромной дисковидно-спиральной га- лактике не очень велика (всего 3 600 000 солнечных масс), но в этой галактике не очень велико и ядро. Что же касается эллипти- ческих галактик (в т.ч. гигантских эллиптических), то их можно рассматривать как балджи без диска, и в них чёрные дыры достигают максимальной массы - несколько миллиардов солнечных. Ядра некото- рых гигантских эллиптических галактик особенно активны и называ- ются квазарами. Гигантские эллиптические галактики с массивными чёрными дырами характерны для центральных областей скоплений га- лактик [Чуразов, 2006]. Частицы газа, падающего в неподвижную чёрную дыру, сталкивают- ся перед дырой, и при этом в виде излучения выделяется до 6% энергии покоя частиц. Для вращающейся дыры этот показатель ещё выше. Излучение нагревает газ в галактике и в скоплении галактик, препятствуя его оседанию к центру системы, т.е. имеется частичное динамическое равновесие между потоками к дыре и от дыры. Кроме излучения, имеют значение струи плазмы, устремляющиеся из окрест- ностей дыры. Струи плазмы расталкивают газ, надувая в нём гигант- ские пузыри [Чуразов, 2006]. К 2006 г. было открыто более 300 кандидатов в галактические чёрные дыры, в связи с чем родилась новая область астрофизики - демография чёрных дыр [Ефремов, 2005; Черепащук, 2006]. Выяснено, что чёрные дыры составляют 0,1% массы балджей своих галактик [Че- репащук, 2006]. Приводилась даже более точная цифра - 0,12% [Че- репащук, Чернин, 2007]. Такую зависимость можно объяснить образо- ванием и дыр, и балджей путём слияния многих аналогичных объек- тов. Со светимостью галактического диска масса чёрных дыр не кор- релирует. Зато она коррелирует со светимостью ядер активных га- лактик. Для "спокойных" галактик (их 99%) такая зависимость не выявлена. Интересно, что чёрные дыры тем больше, чем быстрее вра- щаются галактики. Скорость вращения галактик связана с массой их гало, т.е. с "тёмной" материей. [Наверное, речь идёт о более об- ширном "тёмном гало" или о гало вместе с короной - Ю.Н.]. Значит, "тёмная" материя ответственна за формирование чёрных дыр? Сверх- массивные чёрные дыры известны у очень молодых квазаров, которым не более 1 миллиарда лет, т.е. они образуются очень рано [Черепа- щук, 2006]. Это не противоречит общим представлениям, так как чёрные дыры могут быть очень активны только до тех пор, пока не поглотили внутригалактический газ, а "сбить" с орбиты звезду им значительно "труднее" [Ю.Н.]. К 2009 г. удалось обнаружить одну тесную двойную систему из сверхмассивных чёрных дыр: у квазара оказались сдвоенные линии водорода. Между двумя дырами 0,3 светового года. Период обращения - 100 лет, скорость - 6000 км/с [Две чёрные дыры вот-вот сольют- ся, 2009]. �� Глава 6. БОЛЬШИЕ СТРУКТУРЫ ВСЕЛЕННОЙ �� СКОПЛЕНИЯ ГАЛАКТИК Галактики могут быть одиночными (реже) или входить в состав небольших группировок вроде Местной группы, к которой принадлежит Наша Галактика (см. выше). Напомню, что в Местной группе уже из- вестно примерно 40 галактик [Ефремов, 2005], хотя далеко не все из них являются яркими. Радиус Местной группы составляет примерно 5 миллионов световых лет [Купер, Хенбест, 1996]. Но в Наблюдаемой Вселенной имеются группировки из сотен или тысяч галактик. Их называют скоплениями галактик. Как правило, они сферичны и обладают всеми признаками ещё одного чётко выра- женного уровня организации материи [Бернс, 1986]. По Дж. Эйбеллу [Бернс, 1986], скопления галактик - это любые группы не менее 50 ярких галактик в сфере радиусом 6,5 миллионов световых лет. Эй- белл обнаружил 2712 таких скоплений галактик. Не вполне понятно, к чему относится цифра "6,5 миллионов световых лет" - к ядру или гало данной структуры [Ю.Н.]. Е.М.Чуразов [2006] через 20 лет го- ворит о сотнях галактик (нескольких десятках ярких и остальных слабых) в областях размером до нескольких миллионов световых лет, что не противоречит предыдущему определению, т.е. можно считать, что данное определение устоялось. "Мы" по данному определению чуть-чуть не дотягиваем до скопления и вынуждены считаться "груп- пой", хотя Местную группу иногда тоже называют скоплением. Если скопления галактик, одиночные галактики и т.п. объекты могут перемещаться со скоростями порядка 100-200 км/с относитель- но усреднённого фона Наблюдаемой Вселенной (см. ниже), то скорос- ти галактик внутри скоплений могут быть значительно выше - поряд- ка 1000 км/с. Скорость таких движений отражает массу и размер скопления [Чуразов, 2006]. Именно эти факты привели к открытию тёмной материи [Ефремов, 2005]. В типичных скоплениях масса звёзд не превышает нескольких про- центов от массы всего скопления. Более значительная доля, до 15%, приходится на разреженный газ, заполняющий весь объём скопления. В межгалактической среде вне скоплений газа во много раз меньше. Скопления галактик - это такие области, где разреженного вещества (газа) изначально было больше, чем в среднем по Наблюдаемой Все- ленной, что и привело к возникновению здесь множества галактик. Газ занимает несколько больший объём, чем совокупность галактик скопления. Плотность газа постепенно увеличивается к центру скоп- ления, причём не образует таких же чётких сгущений, как звёзды, объединённые в галактики. Остальная и основная масса скоплений - "тёмная материя", но её много везде [Чуразов, 2006]. Если галактики в скоплениях быстро движутся по своим орбитам вокруг центра скопления, то газ как целое может быть относительно неподвижен, так как тяготению в данном случае противодействует движение отдельных частиц газа, т.е. его высокая температура. Газ в скоплениях разогрет до десятков и сотен миллионов градусов. Он полностью ионизован и виден по его рентгеновскому излучению. Рентгеновское излучение, называемое в данном случае "тормозным", возникает при столкновении ионов и электронов. Так как плотность газа растёт к центру скопления, то растёт и его тормозное излучение, т.е. газ быстрее всего остывает в центре скопления. Газ мог бы "высветить" весь запас энергии за четверть миллиарда лет, но этого не происходит, так как имеется механизм пополнения его энергии (см. ниже). Из-за охлаждения газ оседает в центре скопления, и на его мес- то поступают новые порции газа, т.е. имеется "поток охлаждения", направленный к центру скопления. В центре скопления газ холоднее, чем на периферии. Считалось, что охлаждающийся газ полностью рас- ходуется на звездообразование, но реальная скорость звездообразо- вания оказалась на порядок меньше. Все скопления, где наблюдаются потоки охлаждения, действительно содержат в центре гигантскую эл- липтическую галактику, но она не столь ярка в голубом свете, как этого можно было бы ожидать, если бы там ежегодно рождалось звёзд на 100-1000 солнечных масс [Чуразов, 2006]. Как выяснилось, охлаждающееся вещество вновь нагревается в центре скоплений, и главную роль в этом процессе играют чёрные дыры, расположенные в центре галактик. Особенно большие чёрные дыры характерны для гигантских эллиптических галактик, которые расположены в центральных областях галактических скоплений. Излу- чение падающего газа нагревает газ, препятствуя его оседанию к центру скопления. То же значение имеют струи плазмы, устремляющи- еся из окрестностей дыры. Они, как говорилось, расталкивают газ, надувая в нём гигантские пузыри [Чуразов, 2006]. Значит, скопле- ния галактик являются не просто механическим объединением многих галактик, а структурами с единым круговоротом газа. Впрочем, в данном случае речь идёт не о всех скоплениях галак- тик, а о правильных скоплениях. Именно они сферичны, обнаруживают концентрацию к центру, состоят преимущественно из эллиптических галактик и галактик S0 (линзовидных?), звёзды в этих галактиках старые (1-е поколение, или население II). Но имеются ещё непра- вильные скопления. Галактики в них слабо концентрируются к цент- ру, галактик вообще довольно мало, преобладают спиральные и неп- равильные галактики, имеются преимущественно молодые звёзды (2-е поколение, или население I). Эти различия аналогичны разнице ша- ровых и рассеянных скоплений [Ефремов, 2005]. Не только галактики, но и их скопления образовались давно. Бы- ло, например, обнаружено протоскопление галактик с красным смеще- нием 4,1 [Решетников, 2003]. Согласно А.М.Черепащуку и А.Д.Чернину [2007, с.23], скопления распределены в пространстве равномерно, но те же авторы на преды- дущей странице говорят о том, что скопления группируются по нес- колько, образуя сверхскопления. Наверное, надо понимать, что скопления распределены в пространстве равномерней, чем галактики, но всё же не совсем равномерно. СКОПЛЕНИЕ ГАЛАКТИК В СОЗВЕЗДИИ ДЕВЫ состоит из нескольких со- тен отдельных галактик [Марков, 1955] [Что-то уж больно мало га- лактик; наверное, речь идёт только о ярких галактиках, которые могли наблюдаться в середине 20 в., и только о ядре скопления, так как Местную группу галактик тоже считают теперь частью скоп- ления галактик в Деве - Ю.Н.]. До него порядка 300 миллионов пар- сек. Между членами скопления - десятки тысяч парсек, т.е. много меньше, чем от нас до Туманности Андромеды [Марков, 1955]. Навер- ное, Алан Дресслер [1987] называет именно этот объект Местным Сверхскоплением и отмечает его движение относительно усреднённого фона Наблюдаемой Вселенной со скоростью 150 км/с. Вероятно, дан- ное скопление после дополнительного изучения "переведено" в сверхскопления (см. ниже). Или, что вероятнее, под скоплением Де- вы сейчас понимают какое-то из хорошо выраженных скоплений в ядре Местного Сверхскопления [Ю.Н.]. Недавно в этом скоплении обнару- жено около 40 кандидатов в планетарные туманности, которые распо- ложены вне галактик. Значит, звёзды, сбросившие свои оболочки, тоже находились вне галактик. Всё это массивные звёзды с короткой жизнью. Значит, они и родились вне галактик. До этого вне галак- тик обнаруживались только старые звёзды, которые могли за свою долгую жизнь вылететь из них [Вибе, 2003в]. Можно предположить, что в скоплениях галактик плотность газа в межгалактической среде несколько выше, чем вне таких скоплений, из-за чего там возможно звездообразование. Это один из примеров разницы свойств Вселенной в разных её частях [Ю.Н.]. СКОПЛЕНИЕ ГАЛАКТИК В СОЗВЕЗДИИ ПЕРСЕЯ подробно описано в статье Е.М.Чуразова [2006]. В оптическом диапазоне в нём видно порядка 15 ярких и множество слабых галактик, которые если и свя- заны между собой, то только гравитационно. В рентгеновском диапа- зоне виден единый газовый шар с размытыми очертаниями и постепен- ным сгущением к центру. Центральные области холоднее периферичес- ких. СУПЕРГАЛАКТИКА АНТЕННА интересна частыми столкновениями входя- щих в неё галактик, что приводит к взрывам сверхновых и синтезу металлов - см. выше ["Металлургия" во Вселенной, 2004]. ДРУГИЕ ПРИМЕРЫ СКОПЛЕНИЙ - скопление галактик в созвездии Кен- тавра [Дресслер, 1987], скопление Гидры-Кентавра, соответствующие объекты в созвездии Большой Медведицы и в созвездии Волосы Веро- ники. Некоторые из этих скоплений позднее тоже были "переведены" в сверхскопления, и, может быть, потому, что между этими двумя категориями нет чёткой разницы [Ю.Н.]. СВЕРХСКОПЛЕНИЯ ГАЛАКТИК Недавно в оптические телескопы удалось открыть объекты, состо- ящие из десятков галактических скоплений. Их назвали сверхскопле- ниями галактик [Бернс, 1986; Дресслер, 1987; Сурдин, 1996]. Тем не менее, вряд ли сверхскопления, которые известны к настоящему времени, являются таким же самостоятельным уровнем организации материи, как галактики или их скопления. Они, скорее, напоминают неустойчивые звёздные цепочки, выполняющие роль ядер ассоциаций [Ю.Н.]. Скопления галактик в них подобны бусинкам, нанизанным на нитку. Они имеют волокнистую структуру [Бернс, 1986], т.е. "клас- сическая" сферическая форма ядра отсутствует. Правда, ещё может быть сферическое гало из множества отдельных галактик или их групп, но примерно такое же гало (только меньшего масштаба) окру- жает и обычные скопления галактик [Ю.Н.]. Сверхскопления галактик находятся близ поворотной точки своей истории, когда вещество от космологического расширения переходит к сжатию под действием собственной гравитации и к формированию устойчивых структурных единиц [Сурдин, 2003а]. Иными словами, на периферии сверхскопления галактики ещё разбегаются, хотя уже за- медленно, а в его центре "восторжествовало" движение галактик друг к другу или вокруг общего центра масс [Ю.Н.]. Не исключено, однако, что точка истории действительно поворотная, но в сторону расширения этих систем, что следует из недавнего открытия антиг- равитации, или космологического вакуума - см. ниже [Ю.Н.]. Сейчас открыты единичные сверхскопления, что связано с большой трудностью их выявления. К середине 1990-х годов можно было наб- людать более миллиона галактик, но нужно доказать, что какие-то из них находятся близко одна от другой, а не случайно видны при- мерно на одной линии. Для этого приходится определить красное смещение каждой из них, а это трудоёмко. На данное время (1990-е годы) подробно обследовано менее 1% объёма Наблюдаемой области Вселенной. Знаменитая теория "пузырей" (чередующихся участков с повышенной и пониженной плотностью галактик - см. ниже) создана на материале обследования полосы 117 на 6 градусов до звёздной величины 15,5 [Бернс, 1986]. Для изучения больших структур Все- ленной важны также северное и южное Глубокие Поля - два участка неба, подробно изученных Космическим телескопом им. Хаббла [Ре- шетников, 2000]. Можно предположить, что ближайшее будущее "пода- рит" нам знание многих больших структур, которые по средней плот- ности вещества лишь чуть-чуть превосходят среднюю плотность в Наблюдаемой Вселенной. Согласно А.М.Черепащуку и А.Д.Чернину [2007, с.23], скопления распределены в пространстве равномерно, но это противоречит утверждениям о трудности их обнаружения. Мы пока просто не знаем так много сверхскоплений, чтобы делать по- добные выводы. Рассмотрим строение МЕСТНОГО СВЕРХСКОПЛЕНИЯ ГАЛАКТИК, которое интересно уже тем, что мы сами, возможно, принадлежим к этой звёздной системе, хотя находимся вдали от её ядра. В Местное Сверхскопление входят несколько скоплений (или несколько десятков скоплений? - Ю.Н.), в т.ч. скопление галактик в Деве [Черепащук, Чернин, 2007], т.е. Наше Скопление. Ядро Местного Сверхскопления образуют 11 скоплений галактик, соединённых "мостиками" из от- дельных галактик. Вокруг ядра располагается сферическое гало из 50 других групп галактик (не столь больших) и тысяч отдельных га- лактик. Диаметр гало составляет порядка 100 миллионов световых лет, т.е. этот объект в тысячу раз больше, чем гало Нашей Галак- тики [Бернс, 1986]. Местное Сверхскопление не имеет чётко очер- ченной формы и несколько уплощено. Его наибольший размер - нес- колько миллионов световых лет [Черепащук, Чернин, 2007]. И всё-таки это, скорее, очень крупное скопление галактик, чем структура следующего иерархического уровня [Ю.Н.]. Ведь на галак- тическом уровне мы различаем микрогалактики (одиночные шаровые скопления), более крупные галактики, а также гигантские эллипти- ческие и спиральные галактики, в составе которых знаем сотни ша- ровых скоплений и остатки ранее самостоятельных галактик [Ю.Н.]. Местная группа галактик, в состав которой входит Наша Галактика, как уже говорилось, движется отнюдь не в сторону ядра Местного Сверхскопления. СВЕРХСКОПЛЕНИЕ ГИДРЫ-КЕНТАВРА - звёздная система, расположен- ная на одной трети "пути" к гигантскому сверхскоплению Шепли, о котором говорится ниже. Наша Местная группа галактик не входит в это сверхскопление, но, тем не менее, образует вместе с ним еди- ную "струю", "текущую" в направлении созвездия Кентавра (см. ни- же) [Сурдин, 2003а]. [Нужно убедиться, что данный и предыдущий объект не являются синонимами - Ю.Н.]. СВЕРХСКОПЛЕНИЕ ШЕПЛИ (Сверхскопление Кентавра, Альфа-область) - это в настоящее время крупнейший известный "архипелаг" галак- тик, а также, по некоторым гипотезам, предполагаемый Великий Атт- рактор, заставляющий падать на него Нашу Галактику и всю Местную Группу галактик. В близкой нам области Вселенной, где красное смещение не превышает 0,1, это безусловно самое большое наблюдае- мое образование с массой, которая в тысячи раз превосходит массу Нашей Галактики [Сурдин, 2003а]. С появлением мощных обсерваторий в южном полушарии скопление Шепли было хорошо изучено: измерены координаты и скорости нескольких тысяч галактик, построена трёх- мерная схема. Звёздная система имеет сложную структуру. Его цент- ральная часть представляет собой сгусток галактик неправильной формы. В пределах его можно усмотреть расплывчатые очертания двух широких дисков. Первый диск повёрнут к нам ребром и обладает мак- симальной концентрацией галактик. Этот диск вложен в другой, ко- торый менее концентрирован, по диаметру вдвое больше и повёрнут перпендикулярно к лучу зрения. В пределах большого диска имеется ещё ряд сгущений. Значительное сгущение находится на самой пери- ферии большого диска или уже вне его. Оно расположено от нас нес- колько дальше центра системы, обладает концентрацией галактик не менее первого центрального диска и по размерам почти не уступает ему. Имеются также не менее двух чётко выраженных сгустков ближе к нам. Они тоже находятся вне основного большого диска, одно из них вроде бы имеет свои диск и гало, а форма другого неправиль- ная. Все упомянутые диски столь широки, что, наверное, лучше го- ворить о сплюснутых элипсоидах, ширина которых раза в два-три ус- тупает диаметру. Должно быть, перечисленные образования можно трактовать как четыре сверхскопления или четыре гигантских скоп- ления, объединённых в тесную группу и связанных "мостиками" из галактик. По крайней мере, они в среднем соразмерны описанному выше сверхскоплению Гидры-Кентавра [Ю.Н., по рисунку на стр. 65 в статье В.Г.Сурдина, 2003а]. В центре сверхскопления Шепли, как следует из той же статьи Сурдина, находится "очень богатое скоп- ление галактик Шепли-8, отождествлённое с рентгеновским источни- ком SC 1326-311 и ныне более известное как скопление Abell 3558" [с.64]. Видимо, речь идёт о первом компактном "диске", описанном выше (на основании сопоставления рисунка и текста). Сверхскопле- ние Шепли находится от нас в 14000 км/с красного смещения, что, по современным оценкам, соответствует 200 мегапарсек или 650 мил- лионам световых лет. Его угловой диаметр в несколько раз превыша- ет размер лунного или солнечного диска (т.е. "наше сверхгалакти- ческое Солнце" в относительных единицах измерения находится не очень далеко от нас). Массу Сверхскопления Шепли трудно оценить из-за наличия "тёмной" материи и отсутствия объектов на стацио- нарных орбитах (периферийные области Сверхскопления ещё, вместе со всей Наблюдаемой Вселенной, продолжают расширение, хоть и за- медленное). По предварительной оценке масса в пределах радиуса 11,4 Мпк составляет (2-13)*10 в 15-й степени солнечных масс. От- сюда следует, что средняя плотность здесь в 3-20 раз превышает среднюю плотность Наблюдаемой Вселенной. Обычно считается, что где-то по направлению движения Местной Группы должен располагаться притягивающий центр, так называемый Великий Аттрактор ("притягиватель"), хотя это может быть и не так. Ближайшее крупное скопление галактик находится в созвездии Девы, т.е. под углом в 45 градусов к углу движения, а, значит, таким аттрактором не является. В 1990-е годы за подобный аттрак- тор было принято сверхскопление галактик в направлении созвездия Гидры и Кентавра, которое находится в 3000 км/с от нас (на расс- тоянии соответствующей скорости расширения Вселенной). Но потом выяснилось, что сверхскопление Гидры-Кентавра само движется вмес- те с нами туда же, и Великий Аттрактор должен быть где-то за ним и дальше. Тогда вспомнили, что ещё в 1930 г. американец Харлоу Шепли (1885-1972) указывал на "облако галактик в Кентавре, кото- рое выглядит одним из самых населённых среди обнаруженных до сих пор и имеет форму овала размером около 2,8 секунды х 0.8 секунды" [Сурдин, 2003а, с.64]. Это "облако" сейчас называют Сверхскопле- нием Шепли и иногда считают Великим Аттрактором. Но, чтобы своим притяжением "разогнать" Местную группу галактик до наблюдаемой скорости, масса аттрактора должна составлять около 3*10 в 17-й степени солнечных, а Сверхскопление Шепли примерно на два порядка "легче", т.е. проблема Великого Аттрактора остаётся нерешённой [Сурдин, 2003а]. Рассуждая о "великих аттракторах" нужно учитывать, что крупно- масштабные потоки галактик не обязательно имеют гравитационное происхождение. Они могут быть унаследованы от вихревых струй ве- щества, возникших сразу же после Большого взрыва. Тогда направле- ние Нашей струи на Сверхскопление Шепли - случайность. Вполне ве- роятно, что во многих направлениях на том или ином расстоянии можно отыскать гигантские звёздные системы, если эти направления детально обследовать [Ю.Н.]. "Принцип вихревых струй" может иметь значение даже для наших ближайших внегалактических окрестностей [Ю.Н.]. Так, например, В.П.Решетников [2003, с.39] пишет, что "движение галактик около нас слабо связано с их пространственным распределением, и кинема- тикой галактик руководит не их масса, а нечто другое". Предполо- жительно - космологический вакуум, заставляющий Наблюдаемую Все- ленную расширяться ускоренно (см. ниже). Изучая большие структуры Наблюдаемой Вселенной, важно понять, как они возникли: "снизу-вверх" (путём поэтапного гравитационного скучивания) или "сверху-вниз" (путём распада первичной "монолит- ной Вселенной" на большие части, на части поменьше и т.д. Откры- тие волокнистых сверхскоплений длиной в сотни миллионов световых лет опровергает модель "снизу-вверх", т.к. для гравитационного объединения не могло хватить времени [Бернс, 1986]. Выдвигалась также гипотеза, что неоднородность распределения вещества в пространстве порождена серией вторичных взрывов, которые последо- вали за Большим взрывом [В мире науки, 1986, N6]. Эта гипотеза рассматривается ниже. ЕЩЁ НЕКОТОРЫЕ КРУПНЫЕ СТРУКТУРЫ НАБЛЮДАЕМОЙ ВСЕЛЕННОЙ Наиболее крупные звёздные системы, какие сейчас известны, - это, конечно, сверхскопления галактик, но есть и другой подход к проблеме крупных структур. Суть его - изучение плотности распре- деления галактик в пространстве вне зависимости от того, объеди- нены или не объединены они в чётко различимые образования, при- надлежащие к традиционному иерархическому ряду структур. При этом изучаются не только скопления, но и "разряжения" галактик - пус- тоты, которые тоже рассматриваются в качестве крупных структур. В целях изучения таких структур в 1980-е годы была составлена трёхмерная карта части Наблюдаемой Вселенной. В ней выявлены пус- тоты, где почти нет видимого вещества, т.е. галактик. По форме это, как правило, сферы или слегка вытянутые элипсоиды. Что-то вроде пузырей (войдов). На поверхности этих "пузырей" и располо- жены галактики [В мире науки, 1986, N6; Неоднородное расширение Вселенной, 1986]. Одну из таких пустот знали и раньше, но не при- давали этому значения [В мире науки, 1986, N6]. В проекции на не- босвод пузыри видны как широкие цепочки из галактик. На пересече- ниях цепочек расположены сверхскопления галактик [Ефремов, 2005]. КОСМИЧЕСКАЯ ПОЛОСТЬ была открыта в 1981 г. Р.Киршнером. Это "пузырь" поперечником 100 миллионов световых лет с плотностью га- лактик в 5 раз меньше, чем в среднем [В мире науки, 1990, N4]. Примечательно, что диаметр полости примерно равен диаметру гало Местного Сверхскопления галактик, т.е. это структуры примерно од- ного ранга [Ю.Н.]. ВЕЛИКАЯ СТЕНА ИЗ ГАЛАКТИК была открыта в 1989 г. Её нашли Гел- лер и Хукра. Длина этого образования - 500 миллионов световых лет, т.е. в 5 раз больше линейных размеров Местного Сверхскопле- ния! [Наверное, чуть длиннее Сверхскопления Шепли, но его линей- ные размеры в доступной литературе не приводились - Ю.Н.]. Плот- ность галактик в Великой Стене в 5 раз выше средней [В мире нау- ки, 1990, N4]. Наверное, не случайно, что размеры самых крупных из обнаружен- ных структур ограничены только протяжённостью обзора. Обзоры, имевшиеся на начало 1990-х годов охватывали только 1/100000 часть объёма Наблюдаемой Вселенной [В мире науки, 1990, N4]. Позднее [или в ходе тех же работ?] была построена трёхмерная карта окрестностей Нашей Галактики, двумерное изображение которой в плоскости местного уплотнения опубликовано в журнале "Природа" [Сурдин, 1996]. В этой плоскости видны четыре сгустка галактик, один из которых занимает половину поля рисунка (его граница - Ве- ликая Стена?) и имеет ядро ("Великий аттрактор"), второй - явля- ется вторым ядром почти того же сгустка, а ещё два - находятся с другой стороны и самостоятельны. Между этими четырьмя сгустками - "пустота", на окраине которой располагается Наша Галактика. Раз- мер этого "внутреннего моря" - порядка 300 миллионов световых лет [Ю.Н., по рисунку]. Вблизи главного ядра есть ещё одно "неболь- шое" разряжение диаметром около 100 миллионов световых лет [может быть, Космическая Полость?]. Вся эта схема соответствует 600 мил- лионам световых лет пространства. Она построена на примере изуче- ния 2000 соседних галактик [Сурдин, 1996]. Местонахождение Нашей Галактики (а точнее - Местной группы галактик) на периферии об- ласти, которая густо заселена галактиками, нужно учитывать, если решаешь проблему нашей реальной или кажущейся "одинокости" во Вселенной [Ю.Н.]. Все эти факты ещё раз подтверждают вывод, что не гравитация была основным фактором, формирующим большие структуры Наблюдаемой Вселенной. Вероятнее, это были какие-то взрывные события, отбро- сившие вещество на края "пузырей". Может, это были взрывы гигант- ских сверхновых звёзд, произошедшие через 1 миллиард лет после Большого взрыва [В мире науки, 1986, N6]. Или же это были взрывы целых областей звездообразования с сотнями или тысячами сверхно- вых? [Ю.Н.]. Свой вклад могли внести и вихревые "струи", о кото- рых говорилось выше. Так или иначе, но Наблюдаемая Вселенная была изначально или, точнее, почти изначально неоднородна, хотя фоно- вое микроволновое излучение ("эхо" Большого взрыва) очень одно- родно [В мире науки, 1990, N4]. Тем не менее, в последние нес- колько лет разные группы исследователей изучали мельчайшую рябь микроволнового фона и даже сделали на основании этого выводы о крупномасштабной структуре Вселенной, о том, что она не свёрнута сама на себя, что в ней присутствует тёмная энергия [Хокинг, Мло- динов, 2007]. В связи с затронутой темой следует напомнить ещё об одном исс- ледовании в несколько другой области. Если существует "тёмная" материя, то под её воздействием видимые очертания соседствующих эллиптических галактик должны выгибаться в одну и ту же сторону, что можно обнаружить статистически. Несколько коллективов иссле- дователей проанализировали свет тысяч галактик, и существование "тёмной" материи было доказано. Из неё, в основном, и состоит Вселенная. Таким способом можно изучать инфраструктуру Вселенной - распределение "морщин", "зыби" и "волн" в межгалактическом пространстве. Эта инфраструктура хранит информацию о процессе роста Вселенной непосредственно после Большого взрыва [Существо- вание "тёмной" материи подтверждается, 2000]. Наряду с основным пиком реликтового излучения, который обусловлен Большим взрывом, недавно обнаружены ещё два меньших максимума, обусловленные акус- тическими колебаниями молодой Вселенной. Это говорит о той же "зыби" - вторичном волнении в сгустке плазмы через 300 тысяч лет после Большого взрыва [Эхо Большого взрыва, 2001]. Через год со- общается об открытии уже 5-6 пиков ["Портрет" Большого взрыва, 2002]. Согласно многим моделям, вещество в ранней Вселенной было распределено наподобие трёхмерной паутины. На краю Наблюдаемой Вселенной вроде бы удалось найти подтверждение этому: восемь наб- людавшихся протогалактик и квазаров лежат на одной линии, которая очерчивает нить той самой паутины [Наблюдения космологической па- утины, 2002]. [Наверное, "нити паутины" возникают при вторичных взрывах в местах контакта нескольких ударных волн, "сгребающих" вещество - Ю.Н.]. К данной теме относится и открытие крупномасштабных потоков галактик [Дресслер, 1987], которые тоже являются большими струк- турами Вселенной (см. выше). Не исключено, что скорость и направ- ление этих потоков унаследованы от вихревых струй вещества, воз- никших в первые моменты после Большого взрыва [Ю.Н.]. Но иногда упоминаемые в литературе крупномасштабные потоки связаны с "разд- вижением" Наблюдаемой Вселенной под действием Большого взрыва и открытой недавно "тёмной энергии" (см. ниже). �� Глава 7. НАБЛЮДАЕМАЯ ВСЕЛЕННАЯ И БОЛЬШОЙ ВЗРЫВ �� Если кто одно оставляет, а другое, в такой же степени согласное с видимыми явлениями, отбрасывает, тот, очевидно, оставляет область всякого научного исс- ледования природы и спускается в об- ласть мифов. Эпикур. Из письма Пифоклу. III-IV века до н.э. [1947] Вакуум не пустота, он полон глубо- кого физического содержания... Я.И.Померанчук [Черепащук, Чернин, 2007, с.265] КРАТКАЯ ИСТОРИЯ СОВРЕМЕННОЙ КОСМОЛОГИИ Космология - наука об устройстве и эволюции "Вселенной в це- лом". Так как понятия "Вселенная в целом" и "Наблюдаемая часть Вселенной" очень часто смешиваются, под космологией понимается также изучение основных параметров Наблюдаемой части Вселенной. Мы не будем вдаваться в детали терминологии, а перечислим основ- ные вехи развития космологии в 20 веке, когда эта область знаний стала научной. Материал даётся по книге А.М.Черепащука и А.Д.Чер- нина [2007] с привлечением других источников, которые указывают- ся. 1915 - создание общей теории относительности, составляющей ос- нову современной космологии (Альберт Эйнштейн). 1917 - открытие движения многих "туманностей" (галактик) с большими скоростями, причём движения их от нас; предположение, что "туманности" находятся вне Нашей Галактики и состоят из мно- жества звёзд, которые видны слитно (Весто Слайфер). 1917 - предположение о существовании антигравитации, или кос- мического вакуума (космологической константы); первая попытка применения общей теории относительности к космологии (А.Эйн- штейн). 1917 - появление "мира де Ситтера", т.е. модели воображаемой Вселенной, где вещества нет, а вакуум представлен эйнштейновской космологической постоянной (де Ситтер). 1922 - предсказание возможности всеобщего расширения Вселен- ной; первая научная теория нестационарной Вселенной; пространство в рассмотренной модели выпуклое (Александр Александрович Фрид- ман). 1924 - дополнение возможных моделей Вселенной случаем с вогну- тым пространством (А.А. Фридман). 1924 - доказательство звёздной природы "туманностей" и измере- ние расстояния до них, т.е. по сути открытие других галактик (Эд- вин Хаббл). 1929 - открытие разбегания галактик и всеобщего расширения Вселенной (Э.Хаббл). 1932 - дополнение фридмановских моделей Вселенной случаем с плоским эвклидовым пространством (А.Эйнштейн и де Ситтер). 1932 - обнаружение первых признаков существования в природе невидимого "тёмного вещества", проявляющего себя только тяготени- ем (Ф.Цвики) [Караченцев, Чернин, 2007]. 1940-50-е гг. - предсказание наличия реликтового излучения (Георгий Антонович Гамов). 1965 - открытие реликтового излучения (Арно Пензиас и Роберт Вилсон). 1965 - представление о космическом вакууме как среде с всегда и везде одинаковой плотностью в любой системе отсчёта; предполо- жение о первичном (более плотном) вакууме как начальном состоянии вещества Вселенной; рождение виртуальных частиц из этого вакуума и их взрывной разгон за счёт энергии этого вакуума, из-за чего виртуальные частицы не смогли встретиться и аннигилировать (Э.Б.Глинер). 1960-е гг. - одна из наиболее удачных формулировок (первая?) слабого антропного принципа: наблюдаемая Вселенная такая, какая она есть, ибо другие вселенные развиваются без наблюдателя (А.Л.Зельманов, московский космолог). 1970-е гг. (середина) - убедительные наблюдательные доказа- тельства существования в природе невидимого "тёмного вещества", проявляющего себя только тяготением; открытие невидимого тяжёлого гало вокруг галактик и т.п. (Я.Эйнасто, Дж.Остракер, Дж.Пиблс, В.Рубин и др.) [Караченцев, Чернин, 2007]. 1970-е гг. - открытие возможности квантового испарения чёрных дыр (Стивен Хокинг). 1970-е гг.? - появление модели раздувающейся Вселенной, или инфляционной модели (Алан Гут) [Хокинг, 2000]. 1981 - появление новой модели раздувающейся Вселенной (Андрей Линде и др.) [Хокинг, 2000]. 1983 - появление модели хаотической раздувающейся Вселенной (А.Линде) [Хокинг, 2000]. 1998-1999 - открытие ускоряющегося расширения Вселенной, или космического вакуума, или тёмной энергии, или всемирной антигра- витации (группа американских астрономов под руководством Брайана Смидта [Шмидта] и Адама Райеса, а также группа австралийских аст- рономов под руководством Сола Перлмуттера [Перлматтера]). Созда- ние вслед за этим современной "стандартной модели" космологии, согласно которой Наша Вселенная будет расширяться вечно, станет крайне разреженной и постепенно превратится в мир де Ситтера. 2002(?)-2003 - значительное уточнение (в 2-3 раза) определения кривизны пространства Наблюдаемой Вселенной: 1,02 плюс-минус 0,02, т.е. пространство близко к плоскому или строго плоское; ра- диус кривизны составляет не менее 100 миллиардов световых лет или гораздо более того (американский космический аппарат WMAP) [Кара- ченцев, Чернин, 2008]. 2003 - значительное уточнение возраста Наблюдаемой Вселенной - 13,7 плюс-минус 0,2 миллиарда лет (американский космический аппа- рат WMAP) [Черепащук, Чернин, 2007]. НАБЛЮДАЕМАЯ ОБЛАСТЬ ВСЕЛЕННОЙ В истории науки было два основных взгляда на Наблюдаемую об- ласть Вселенной. Согласно первому взгляду, считалось, что она всегда была примерно такой, как сейчас, и подвергалась лишь коле- бательным изменениям в тех или иных своих частях (идея стационар- ной Вселенной). Согласно второму взгляду, она имеет определённую дату рождения, начиная с которой эволюционирует. Сразу же надо договориться с читателем, что речь в этой главе пойдёт не о Вселенной в целом, а лишь о её Наблюдаемой области. Вселенная в целом - это объект размышления философов. Она беско- нечно больше Наблюдаемой области, которая изучается методами аст- рономии. Кроме того, мы договоримся, что само понятие "Наблюдаемая Все- ленная" эволюционировало. Для некоторых учёных античности Наблю- даемой Вселенной, или иначе Нашим Миром, была, главным образом, суша вокруг Средиземного моря. К этой суше в качестве небольшого "довеска" прилегали прибрежные участки Атлантического океана да небо. Небо почиталось соразмерным суше, т.е. небесные светила рассматривались в одном ряду с облаками, метеорами и другими ат- мосферными объектами. Для многих мыслителей (Анаксагор, Пифагор, Аристарх, Демокрит, Эпикур, Лукреций, Цицерон) Наблюдаемая Все- ленная ещё в античные времена "расширилась". Земля "повисла" в пустоте и даже "приобрела" шаровидную форму, а небесные светила "удалились" и "увеличились" до размеров Земного шара и более то- го. Понятия "Наблюдаемая Вселенная" и "Наш Мир" перестали быть синонимами. Под "Нашим Миром" обычно понималась Земля, а небесные светила "стали" другими мирами. Значительно позднее, уже в "наши века", Гершель "подарил" человечеству представление о Нашей Га- лактике, а Хаббл - о других галактиках (и о Нашей Галактике тоже, так как суть этого образования стала ясной при сравнении с други- ми аналогичными объектами). В XX веке сформировалось представле- ние о Наблюдаемой области как о пространстве с миллионами галак- тик, которые могут быть объединены в более крупные структуры. Менялись представления и о тех изменениях, которые происходят с Наблюдаемой Вселенной. В античной науке Вселенная в целом, как правило, считалась неизменной, а все её отдельные миры - эволюци- онирующими: миры рождаются, развиваются и гибнут, а Вселенная ос- таётся. Разногласия могли быть в том, считать или не считать Наб- людаемую Вселенную одним из таких миров. Для Эпикура и Лукреция, к примеру, Наблюдаемая Вселенная была окрестностями Нашего Мира, т.е. окрестностями Земли, но всё-таки не единым Миром. Окрестнос- ти Нашего Мира могли меняться в том смысле, что менялись миры, населяющие эти окрестности, но в общих чертах не только Вселенная в целом, но и Наблюдаемая Вселенная оставалась неизменной. При- мерно такого же взгляда на Наблюдаемую область Вселенной и осо- бенно на звёздный мир долгое время придерживались западноевро- пейские учёные. Многие из них считали Наблюдаемую Вселенную ещё более неизменной, чем их античные предшественники. Идея рождения (создания) и некоторой эволюции "всей" Вселенной культивировалась, в основном, в различных религиях, как языческих (например, всё возникло само из хаоса), так и монотеистических (всё создано Богом). Если под "всей" Вселенной понимать лишь Наб- людаемую область этой Вселенной, то нужно признать, что данная идея очень близка современной науке. Тем не менее, до 20 века она отрицалась. Вселенная тогда представлялась стационарной. Можно упомянуть лишь отдельные робкие попытки усомниться в подобной стационарности. Так, например, немецкий философ Генрих Олберс в 1823 г. обратил внимание, что если звёздный мир вечен, бесконечен и примерно одинаков везде, то в каждой точке неба должна быть видна звезда, т.е. всё небо должно светиться, а мы этого не наб- людаем. Отсюда делался вывод, что звёзды светили не всегда, и свет от далёких звёзд ещё не успел дойти до нас. Кроме того, было не очень понятно, почему звёзды за прошедшую вечность не успели под действием всемирного тяготения попадать одна на другую. Ещё раньше религиозный философ Блаженный Августин в своём "Граде Бо- жием" обращал внимание на эволюцию цивилизации и делал вывод, что мир не вечен. Правда, возражение на этот довод имелось ещё в ан- тичной науке. Аристотель, например, считал, что периодически про- исходят катастрофы, после которых жизнь начинает развиваться сна- чала [Хокинг, 2000]. Таких же взглядов придерживались Эпикур и Лукреций [Насимович, 1994]. В науке идея внезапного рождения Наблюдаемой Вселенной или да- же "всей" Вселенной восторжествовала только с 1920-1930-х годов, когда был открыт и признан факт взрывообразного разбегания галак- тик. Так появилась теория Большого взрыва, которую не удалось по- колебать до настоящего времени, хотя она теперь сильно модифици- рована. Вторая половина 20-го века "подарила" учёным многочислен- ные независимые доказательства Большого взрыва и взрывообразного расширения Наблюдаемой Вселенной. Первым таким доказательством, как понимает читатель, послужило красное смещение линий в спект- рах далёких объектов. Вторым - предсказание и последующее откры- тие микроволнового реликтового излучения. РЕЛИКТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ Реликтовым называется излучение, возникшее при Большом взрыве и заполняющее пространство Наблюдаемой Вселенной. Это как бы та первая "вспышка", которая до сих пор "стоит в наших глазах", на- поминая о молодости окружающего Мира. Время, прошедшее от первого мгновения Большого взрыва, по масштабам Вселенной не так уж вели- ко, и всё-таки реликтовое излучение (термин Шкловского) успело чуть-чуть "постареть", сместившись с видимого светового диапазона в микроволновую область спектра, за что в англоязычной литературе его называют комическим микроволновым фоновым излучением. Сдвижка произошла из-за красного смещения, вызванного расширением Вселен- ной (т.е. излучение приходит со вселенского горизонта событий - из областей, отстоящих на 13,7 миллиардов световых лет, а эти об- ласти с околосветовой скоростью удаляются от нас). В настоящее время температура реликтового излучения составляет 2,725 градуса выше абсолютного нуля [Сажин, Хованская, 2007] или 2,736 плюс-минус 0,003 K [Черепащук, Чернин, 2007], причём по ме- ре расширения Наблюдаемой Вселенной она будет падать всё дальше и дальше, стремясь к абсолютному нулю [Хокинг, 2000]. Когда эта температура упадёт ниже температуры чёрных дыр (порядка 1/10.000.000 градуса), начнётся постепенное квантовое испарение чёрных дыр, сопровождающееся их взрывами, т.е. Наблюдаемая Все- ленная приобретёт совсем другой облик (см. конспект о звёздах). Реликтовое излучение было предсказано Гамовым, хотя он оценил его температуру в 6 K [Сажин, Хованская, 2007]. По другим данным - от 1 до 10 К с логарифмической серединой 3 К, т.е. очень точно [Черепащук, Чернин, 2007]. Его целенаправленно искали Дикке и Пиблс. Тем не менее, открыто оно было случайно: в 1965 г. А.Пен- зиас и Р.Вильсон, испытывая микроволновый детектор, обнаружили шум, одинаковый со всех направлений [Хокинг, 2000]. В 2008 г. или годом ранее удалось непосредственно измерить температуру реликтового излучения 11 миллиардов лет назад. Р.Шри- ананд, П.Нотердам, С.Леду и П.Петитьен, работая на Очень большом телескопе Европейской южной обсерватории, изучили галактику, рас- положенную в 11 миллиардах световых лет от нас и просвеченную ещё более далёким квазаром. Обнаружены были, в частности, молеку- лы CO (оксида углерода). Температура возбуждения вращательных уровней молекулы CO оказалась вдвое выше, чем в окрестностях На- шей Галактики, что можно объяснить только более горячим реликто- вым излучением - 9,15 плюс-минус 0,72 К. Ожидаемая температура - 9,315 K, т.е. такая же. Ранее тем же способом измерялась темпера- тура на расстоянии в 2,5 миллиарда световых лет и оказалась в пределах от 6 до 14 K, т.е. тогда измеряли менее точно [Ашимбае- ва, 2008в]. Реликтовое излучение очень однородно. Угловые флуктуации его яркости не превышают 0,001% [Сурдин, 2003а]. Это говорит об одно- родности Вселенной в первые моменты после Большого взрыва. В каждом кубическом сантиметре Вселенной содержится примерно 500 реликтовых фотонов [Черепащук, Чернин, 2007] или 400 фотонов [Архангельская и др., 2007]. Важную информацию о реликтовом излучении принесли в 2001-2002 гг. приборы американского космического аппарата "MAR" ("Microware Anisotropy Probe" - "Зонд микроволновой анизотропии"). Впервые измерено фоновое излучение всего неба и построена детальная кар- та. Она налагает жёсткие временные рамки на возраст Вселенной - 13,7 миллиардов лет с ошибкой 1% (т.к. мы знаем, с какой ско- ростью должно изменяться реликтовое излучение). Кроме того, как указывается, было выяснено, что реионизация водорода началась че- рез 200 миллионов лет после Большого взрыва ["Детство" Вселенной - на карте, 2003]. Та же цифра - 13,7 млрд. лет - воспроизводится и в последующих публикациях [Сурдин, 2004а]. В ходе работы американского аппарата "COBE" были открыты не- равномерности в температуре излучения для разных направлений на небе (анизотропия). За это открытие Дж. Мазер и Дж. Смут удостое- ны Нобелевской премии 2006-го года. Существуют три известных ме- ханизма, приводящих к анизотропии: 1) эффект Сакса-Вольфа (изме- нение температуры в зависимости от роста или падения гравитацион- ного потенциала по пути движения фотона); 2) эффект Силка (свя- занный с колебаниями плотности вещества); 3) влияние пекулярных движений вещества (эффект Доплера, связанный с тем, что "мы" с большой скоростью движемся относительно усреднённого фона релик- тового излучения) [Сажин, Хованская, 2007]. Как уже говорилось выше, наряду с основным пиком реликтового излучения, который обусловлен Большим взрывом, недавно обнаружены ещё два меньших максимума, обусловленные акустическими колебания- ми молодой Вселенной. Это говорит о вторичном волнении в сгустке плазмы через 300 тысяч лет после Большого взрыва [Эхо Большого взрыва, 2001]. Через год сообщается об открытии уже 5-6 пиков ["Портрет" Большого взрыва, 2002]. Вероятно, параметры этих "пи- ков" (длина волны, амплитуда, относительные расстояния на оси электромагнитных излучений) несут важную информацию о молодой Вселенной, но какие-либо рассуждения на эту тему в научно-попу- лярной литературе не приводятся [Ю.Н.]. ДОКАЗАТЕЛЬСТВА РАСШИРЕНИЯ НАБЛЮДАЕМОЙ ВСЕЛЕННОЙ В настоящее время известны многие другие доказательства расши- рения Наблюдаемой Вселенной, прямые и косвенные. Прямые - это ТЕСТЫ СЭНДИДЖА: 1. Наблюдаемая поверхностная яркость объектов уменьшается по мере роста красного смещения ("тест Толмана"). Это доказано Сэн- диджем на примере эллиптических галактик [Решетников, 2003]. 2. У далёких объектов наблюдается замедление времени. Чем дальше находится объект, тем с большей скоростью он должен уда- ляться, а значит, время должно замедляться. Это проверено на при- мере сверхновых первого типа, кривые блеска которых отличаются большим сходством по форме и длительности [Решетников, 2003]. 3. Температура реликтового микроволнового излучения тем выше, чем дальше область, где это излучение наблюдается. Это доказано наличием в спектрах далёких квазаров таких линий, которые могут появиться только при дополнительном притоке энергии от реликтово- го излучения [Решетников, 2003]. Косвенными доказательствами расширения Наблюдаемой Вселенной являются и упоминавшиеся, и многие другие факты: 1. Видимое разбегание галактик, о чём судят по красному смеще- нию спектральных линий (см. выше). 2. Предсказание и открытие реликтового излучения (см. выше). 3. Наблюдение самых далёких объектов, какие мы видим, примерно на расстоянии в 10 миллиардов световых лет. Такое расстояние свет преодолевает за время, примерно соответствующее возрасту Наблюда- емой Вселенной, т.е. свет более далёких объектов ещё не успел дойти. Если бы Наблюдаемая Вселенная существовала дольше, в ней были бы видны и более далёкие объекты [Ю.Н.]. Если бы она была вечной - всё небо светилось бы: доказательство Генриха Олберса [Хокинг, 2000]. 4. Многочисленные примеры "нестационарности Вселенной": а) чем дальше от нас галактики, тем они в среднем чуть-чуть другие, т.к. мы видим их на более ранней стадии эволюции. Напри- мер, 5-7 миллиардов лет назад у спиральных галактик редко встре- чались бары - вытянутые центральные образования, от концов кото- рых отходят спиральные ветви. Мало было тогда и хорошо выраженных спиральных ветвей [Решетников, 2003]. Зато раньше было больше квазаров - галактик с активными ядрами; б) доля взаимодействующих галактик сильно растёт с увеличением красного смещения. Раньше галактики взаимодействовали чаще, т.к. "Вселенная" была меньше, а галактик было больше (они ещё не пос- ливались). Когда "Вселенная" была вдвое моложе, от трети до поло- вины галактик находились в процессе слияния или сильного гравита- ционного взаимодействия [Решетников, 2003]; в) шаровые скопления в массивных галактиках в настоящее время не образуются, но, тем не менее, они существуют. Значит, раньше Наблюдаемая Вселенная была другой, и были условия для образования таких скоплений. 5. Многочисленные примеры соответствия предельного возраста объектов возрасту Наблюдаемой Вселенной, который определён други- ми способами: а) мы знаем, с какой скоростью разрушаются шаровые скопления и видим продукты их разрушения (звёзды поля гало), а потому можем в первом приближении оценить, сколько времени потребовалось на раз- рушение скоплений. Это время примерно соответствует возрасту Наб- людаемой Вселенной, который получен другими способами; б) в результате "жизнедеятельности" звёзд часть массы в виде чёрных дыр, нейтронных звёзд, белых карликов и планетоподобных тел выводится из круговорота галактического вещества, но пока та- кого "выведенного" вещества накопилось не более, чем следует по теории Большого взрыва; да и вообще коллапс с его чёрными дырами пока не "восторжествовал"; в) водород и гелий в результате термоядерного синтеза превра- щаются в более тяжёлые элементы и в конечном итоге - в железо, которое сохраняется в неизменном виде или "проваливается" в чёр- ные дыры; но пока железа и других продуктов синтеза накопилось не более того количества, какое должно было накопиться за время от Большого взрыва; г) имеются многочисленные звёзды моложе Наблюдаемой Вселенной и почти такого же возраста, но звёзд старше этого возраста мы не знаем. Звёзды чуть-чуть старше "Вселенной" иногда обнаруживались, но потом следовали опровержения. Можно привести и другие примеры, подтверждающие нестационар- ность и определённый возраст Наблюдаемой Вселенной. В сочетании с прямыми доказательствами расширения Нашего Мира они делают теорию Большого взрыва очень убедительной. Если не рассматривать ближайшее к нам внегалактическое прост- ранство, то чем дальше галактика, тем быстрее она от нас удаляет- ся. Скорость расширения Наблюдаемой Вселенной (постоянная Хаббла) составляет в настоящую эпоху 70 плюс-минус 3 км/с на мегапарсек [по данным космического аппарата WMAP в 2007 г. - Караченцев, Чернин, 2008]. Ещё год назад приводилась [Черепащук, Чернин, 2007] существенно менее точная цифра - 65 плюс-минус 10 км/с на мегапарсек (точность менее 10% из-за трудности измерения расстоя- ний до галактик, а скорость в чистом виде определена очень точ- но). На расстоянии в 1 миллиард световых лет (т.е. на расстоянии в 10 тысяч дисков Нашей Галактики) скорость удаления составляет от 20,6 до 22,4 тыс.км/с, что только на порядок меньше скорости света. На расстоянии в 13,7 миллиардов световых лет (на границе Наблюдаемой области) по этой логике она должна составлять от 282 до 307 тыс.км/с, что соответствует скорости света, хотя здесь уже нужно учитывать релятивистские эффекты и изменения постоянной Хаббла во времени, о чём говорится ниже [Ю.Н.]. Постоянная Хаббла была особенно большой сразу после Большого взрыва, а потом расширение замедлилось из-за взаимного притяжения галактик и других объектов Вселенной. Но гравитация по мере разд- вижения Вселенной стала ослабевать из-за увеличения расстояний между объектами. Когда гравитацией вообще можно будет пренебречь, возникнет стабильно разлетающийся мир де Ситтера с постоянной Хаббла, которая станет константой не только в пространстве, но и во времени. Зная плотность тёмной энергии (см. ниже) и современ- ную постоянную Хаббла, можно предсказать, что величина постоянной Хаббла в этом мире "заморозится" на отметке 62 плюс-минус 2 км/с на мегапарсек [Караченцев, Чернин, 2008]. БОЛЬШОЙ ВЗРЫВ Момент Большого взрыва, как считается, характеризовался сингу- лярностью, т.е. бесконечной кривизной пространства-времени и бес- конечной величиной приливных сил. Это в 1970 г. было показано Пенроузом и Хокингом [Хокинг, 2000]. Впрочем, вблизи этой началь- ной точки известные физические законы "не работают", и поэтому возможны ошибки в рассуждениях. Ранние стадии горячей Вселенной описаны Гамовым и его аспиран- том Ральфом Альфером. По просьбе Гамова к написанию статьи присо- единился Ганс Бете, чтоб было "Альфер, Бете, Гамов". Эти учёные предсказали реликтовое излучение, которое в 1965 г. было открыто (см. выше). На начальных этапах развития Вселенной её температура была столь высока, что препятствовала слипанию частиц за счёт ядерных или электромагнитных сил. При столкновениях частиц возникало мно- го пар частица-античастица, причём образование пар происходило быстрее их аннигиляции. Через секунду Вселенная состояла из фотонов (сформировавших нынешнее реликтовое излучение), а также электронов, позитронов и нейтронов [Хокинг, 2000]. Вскоре воспреобладала аннигиляция. Электроны и позитроны анни- гилировали, но осталось чуть-чуть избыточных электронов. Нейтрино и антинейтрино не аннигилировали, т.к. слабо взаимодействуют меж- ду собой и со всем остальным веществом. К сожалению, именно по этой причине их трудно наблюдать [Хокинг, 2000]. Через 100 секунд протоны и нейтроны объединились в ядра ато- мов, хотя самих атомов ещё не могло быть. Ядра водорода-протия (протоны) образовали также ядра водорода-дейтерия (протон и нейт- рон), а те в свою очередь - ядра гелия (т.е. альфа-частицы, со- держащие два протона и два нейтрона). Такой элементный состав в первом приближении сохранился до настоящего времени [Хокинг, 2000]. (Вероятно, были также гипотетические частицы скрытой массы - Черепащук, Чернин, 2007). Через несколько часов образование ядер гелия прекратилось. Да- лее в течение 1 000 000 лет происходили только количественные из- менения: "Вселенная" расширялась, остывала и т.п. [Хокинг, 2000]. Впрочем, в пределах данного периода можно выделить ещё одну эпоху - первые 100 000 лет, когда полная энергия фотонов превосходила полную энергию плазмы. Дело в том, что изначально энергия фотона была примерно такой же, как у других частиц, но фотонов было при- мерно в 10 миллиардов раз больше. Излучение, как и тяготение ба- рионной материи, было фактором, притормаживающим расширение Все- ленной, и его влияние поначалу было очень ощутимым [Черепащук, Чернин, 2007]. Через миллион лет температура упала до нескольких тысяч граду- сов, и возникли атомы (ядра атомов при такой температуре смогли удерживать электроны). Примерно в это время по какой-то причине возникли флуктуации плотности вещества, после чего равномерное взрывообразное расширение некоторых областей чуть-чуть замедли- лось из-за гравитации. Это в конце концов привело к формированию галактик и их скоплений [Хокинг, 2000]. МОДЕЛИ РАСШИРЕНИЯ ВСЕЛЕННОЙ Рассмотрим в историческом порядке некоторые модели расширения Вселенной с их вариантами, хотя в полной мере понять их мы вряд ли можем. 1. НЕСТАЦИОНАРНАЯ (В Т.Ч. РАСШИРЯЮЩАЯСЯ) ВСЕЛЕННАЯ ФРИДМАНА (Александр Фридман, 1922): модифицированные уравнения общей тео- рии относительности Эйнштейна допускают не только статический мир (стационарная Вселенная Ньютона, Эйнштейна и др.), но и мир, ко- торый может сжиматься и расширяться как целое (переменная Вселен- ная, или нестационарная Вселенная, или эволюционирующая Вселенная Фридмана). В случае сжимающегося мира Вселенная за определённое время должна под действием гравитации сжаться в точку, как бы упасть сама на себя. В случае расширяющегося мира важно, какую относительную силу имеет гравитация, т.е. способна или не способ- на она со временем остановить расширение. Возможны 3-4 варианта: 1) вечно расширяющаяся Вселенная - вечное расширение с приближе- нием скорости расширения к определённой положительной константе (если тормозящим действием тяготения когда-нибудь можно будет пренебречь из-за крайней разреженности вещества); 2) Вселенная, расширяющаяся до определённых пределов, но без последующего сжа- тия (нестационарная Вселенная, переходящая в стационарную), - вечное расширение с приближением скорости расширения к нулю, но так, чтобы этот нуль не мог быть достигнут, т.е. гравитация и взрывной импульс полностью уравновешены (этот вариант до послед- него времени казался предпочтительным); 3) расширяющаяся, а потом сжимающаяся Вселенная - расширение в определённый момент времени под действием гравитации должно смениться сжатием, и в дальнейшем "работает" модель сжимающейся Вселенной (см. выше); 4) пульсирую- щая Вселенная - расширение и сжатие многократно сменяют друг дру- га (вариант предыдущей модели) [Черепащук, Чернин, 2007; многие другие источники]. Пространство в модели 1922 г. представлялось в виде трёхмерной гиперсферы, двумерным аналогом которой является поверхность шара (сферы). В этой модели расширение начинается: 1) с точечного состояния; 2) в определённый момент времени; 3) в ре- зультате взрыва, который позднее назовут Большим. Значит, у Все- ленной имеется возраст, который можно определить, зная скорость расширения любого определённого отрезка любой прямой линии в этом пространстве. В дальнейшем с течением времени радиус кривизны ми- ра (радиус гиперсферы) возрастает (варианты: вечно и беспредель- но, вечно, но до определённого предела, или до определённого пре- дела и не вечно). В 1924 г. Фридман дополнил нестационарную мо- дель Вселенной использованием геометрии Лобачевского (двумерными аналогами искривлённого трёхмерного пространства в данном случае являются не выпуклая сфера, а вогнутые гиперболоид или седлови- на). В 1932 г. Эйнштейн и де Ситтер дополнили фридмановские моде- ли рассмотрением случая с плоским трёхмерным эвклидовым прост- ранством. Значит, пространство в подобных моделях может быть не только выпуклым или вогнутым, но и плоским. По современным данным (2003 г.), полученным с помощью американского космического аппа- рата WMAR, пространство Наблюдаемой Вселенной является плоским или близким к плоскому (1,01 плюс-минус 0,02) [Черепащук, Чернин, 2007]. Заметим также, что во всех случаях оно является однород- ным, так как в противном случае вариантов оказалось бы бесконечно много, что не соответствует желаниям и возможностям физиков-тео- ретиков, но может оказаться истиной... [Ю.Н.]. Ещё заметим, что нестационарная модель теперь является общепринятой, что Вселенная расширяется, и это расширение, согласно имеющимся эмпирическим данным, должно происходить вечно, но, тем не менее, ни один из конкретных вариантов, предложенных Фридманом, Эйнштейном и де Ситтером, не оказался правильным. Реальная Вселенная приподнесла сюрприз, о котором узнали относительно недавно - в последних го- дах 20-го века... 2. МОДЕЛЬ РАЗДУВАЮЩЕЙСЯ ВСЕЛЕННОЙ (Алан Гут): сначала расшире- ние Вселенной происходило со всё возрастающей скоростью, и только потом воспреобладало замедление. По этой модели ранняя Вселенная была горячей, но очень хаотической. Охлаждение привело к наруше- нию симметрии, что до какой-то степени аналогично превращению во- ды в лёд. Могло быть переохлаждение, т.е. нестабильное состояние, когда имеется добавочная энергия. Эта энергия должна быть с ан- тигравитационным действием. За счёт этого расширение могло пойти со всё возрастающей скоростью. Даже там, где был сгусток вещест- ва, притяжение было меньше отталкивания. Вселенная, расширяясь, оказалась бы почти без частиц, и все неоднородности сгладились. Значит, современное гладкое и однородное состояние могло возник- нуть из большого числа разных неоднородных начальных состояний. Если расширение больше, чем гравитационное притяжение, то в ран- ней Вселенной свету должно хватить времени для перехода из одной области в другую. Отсюда одинаковые свойства разных областей Все- ленной [Хокинг, 2000]. Вряд ли мы (и автор, и большинство читате- лей), не обладая глубокими знаниями современной теоретической фи- зики, можем до конца понять эту модель, но она интересна попыткой осмыслить механизм расширения и объяснить наблюдаемую однород- ность Вселенной в больших масштабах. Кроме того, в модели впервые "прозвучала" возможность ускоряющегося расширения Вселенной. Тем не менее, в модели говориться, что потом воспреобладало замедле- ние, хотя с конца 20-го века, благодаря успехам наблюдательной астрономии, мы твёрдо знаем, что Вселенная и в настоящее время расширяется ускоренно, т.е. теория не смогла предсказать основно- го свойства Нашего Мира, а потому не следует переоценивать её достоинства [Ю.Н.]. Имеются два варианта модели: 2а. СТАРАЯ МОДЕЛЬ РАЗДУВАЮЩЕЙСЯ ВСЕЛЕННОЙ (Алан Гут): быстрое нарушение симметрии. Внутри старой фазы образуются "пузырьки" но- вой фазы с нарушенной симметрией. Пузырьки расширяются и сливают- ся, и вся Вселенная переходит в новую фазу. ОПРОВЕРЖЕНИЕ: Вселен- ная расширяется столь быстро, что даже при росте пузырьков со скоростью света, они не могут слиться и будут удаляться друг от друга. Тогда Вселенная была бы крайне неоднородной, а этого мы не наблюдаем [Хокинг, 2000]. 2б. НОВАЯ МОДЕЛЬ РАЗДУВАЮЩЕЙСЯ ВСЕЛЕННОЙ (Андрей Линде из СССР, 1981, а также Стейнхард и Албрехт с Запада чуть позднее): медленное нарушение симметрии. Указанная выше трудность отпадает, если вся наша область Вселенной содержится внутри одного пузырь- ка. ОПРОВЕРЖЕНИЕ ХОКИНГА: Симметрия должна нарушаться всюду од- новременно. А то бы не было наблюдаемой однородности. Пузырьки должны быть больше Вселенной [Хокинг, 2000]. 3. ХАОТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАЗДУВАЮЩЕЙСЯ ВСЕЛЕННОЙ (Андрей Линде, 1983). Нет фазового перехода и переохлаждения, а есть бесспиновое поле с квантовыми флуктуациями в ранней Вселенной. Энергия поля будет вести себя как космологическая постоянная. Результат дейс- твия поля - гравитационное отталкивание [Хокинг, 2000]. 4. СОВРЕМЕННАЯ СТАНДАРТНАЯ МОДЕЛЬ КОСМОЛОГИИ (СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О РАЗДУВАЮЩЕЙСЯ ВСЕЛЕННОЙ). На основании астрономи- ческих наблюдений в самом конце 20-го века установлено, что Наб- людаемая Вселенная в первые 7 миллиардов лет своего существования расширялась с замедлением [обусловленным гравитацией], а в после- дующие 7 миллиардов лет (или 5, или 6-8 миллиардов лет - по дру- гим источникам) - с ускорением [так как над ослабевшей гравитаци- ей воспреобладало раздвигающее действие какой-то неизвестной ра- нее силы, которую называют космологическим вакуумом, или тёмной энергией]. В дальнейшем преобладание вакуума будет только усили- ваться, и разбегание галактик будет происходить всё быстрее и быстрее [Черепащук, Чернин, 2007]. Это открытие астрономов-наблю- дателей застало теоретиков врасплох, показав, что все теории рас- ширения Вселенной не имеют предсказательной силы. Рассмотрим сов- ременное состояние космологии в специальном подразделе. "ТЁМНАЯ ЭНЕРГИЯ", "ТЁМНАЯ МАТЕРИЯ", ДВА БОЛЬШИХ ВЗРЫВА, Согласно статье А.Д.Чернина [2006], облик Наблюдаемой Вселен- ной определяется соотношением четырёх "стихий", или энергий: 1) "тёмной энергией", или энергией вакуума (70% полной энергии Ми- ра); 2) "тёмной материей" (округлённо 25%); 3) "обычным" вещест- вом, или барионным веществом, т.е. протонами и нейтронами, а так- же электронами (4%); 4) излучением, т.е. фотонами и нейтрино (0,01%). Рассмотрим эти виды вещества-энергии, начиная с более понятного для нас барионного вещества. I. БАРИОННОЕ ВЕЩЕСТВО - это "обычное" вещество, с которым мы достаточно давно и хорошо знакомы. Оно состоит, прежде всего, из барионов, т.е. из протонов и нейтронов. В его состав входят также электроны, которые не относятся к барионам и значительно "легче" их. Барионное вещество собрано в иерархически организованные сгу- щения - атомы, планеты, звёзды, газовые облака, галактики, скоп- ления галактик и т.д. Если барионы распределить по пространству равномерно, то в каждом кубическом метре окажется по одному бари- ону, а общий вклад такого вещества в вещество-энергию Наблюдаемой Вселенной составляет 4% [Чернин, 2006; Караченцев, Чернин, 2008] или 3% [Черепащук, Чернин, 2007]. В книге А.М.Черепащука и А.Д.Чернина [2007] приводится и несколько иная цифра - один атом водорода (по сути протон) на 10 кубических метров пространства. В единицах плотности это 10 в минус 31-й степени граммов на куби- ческий сантиметр. По мере расширения Наблюдаемой Вселенной абсо- лютное количество барионного вещества не уменьшается, но оно ста- новится в среднем всё более разреженным, хотя из-за коллапса кос- мических тел в сгустках барионного вещества наметилась противопо- ложная тенденция. Видимое барионное вещество (звёзды и подсвечен- ный ими газ) составляет всего 0,4% всего вещества, а невидимое барионное вещество (экзопланеты, астероидоподобные тела, неподс- веченный газ) - 3,6% [Л.В.Ксанфомалити, устное сообщение в Доме Учёных 2.10.2009 г.]. По другим данным, на звёзды приходится только 0,5% средней плотности Нашей Вселенной [Тоточава, 2009], на межгалактический газ - примерно 3% [подсчёты Ю.Н. по данным, приведённым в предыдущем источнике]. II. "ТЁМНОЕ" ВЕЩЕСТВО, или "ТЁМНАЯ" МАТЕРИЯ - это в каком-то смысле противоположность обычного ("светлого") вещества. В неко- торых случаях мы можем принять за "тёмное" вещество далёкие и компактные, а потому невидимые образования из обычного вещества, о чём уже говорилось в подразделе о "скрытой" массе Галактики. Значит, понятие "скрытая масса" не является полным синонимом по- нятия "тёмное вещество". Но, как правило, под "тёмным" веществом понимают особое, небарионное, вещество. "Тёмное" вещество, как и обычное, собрано в сгущения. По массе его в 5-6 раз больше обычного вещества [Чернин, 2006]. Оно сос- тавляет порядка 20% всего вещества-энергии [Караченцев, Чернин, 2008]. Плотность - порядка 10 в минус 30-й степени граммов на ку- бический сантиметр [Черепащук, Чернин, 2007]. Оно заполняет ог- ромные объёмы вокруг галактик, их групп и скоплений, проявляя се- бя только гравитационно [Чернин, 2006]. Наверное, можно сказать, что "тёмное" и обычное вещество образуют общие сгущения, но обыч- ное вещество более сконцентрировано в притягивающих центрах, где во много раз преобладает над "тёмным" веществом, а потому мы дол- го не подозревали о существовании "тёмного" вещества [Ю.Н.]. Или же "тёмное" вещество почему-то тяготеет к периферии сгустков ве- щества - к периферической части Нашей Галактики и т.п. образова- ний, хотя более вероятно, что оно просто распределено равномерней вещества "светлого" [Ю.Н.]. В скоплении Девы в 2005 г. вроде бы было найдено большое облако, которое вращалось так быстро, что можно было предположить наличие сгущения "тёмного" вещества. Если это так, то "тёмное" вещество может образовывать свои сгущения, не связанные с видимым веществом [Ефремов, 2005]. В космологии обычно предполагается, что носителями "тёмного" вещества являются стабильные элементарные частицы большой массы - примерно в тысячу раз тяжелее протона. Эти частицы не "чувствуют" "сильных" ядерных сил [т.е. не концентрируются в атомных ядрах], но вместе с электронами участвуют в электрослабом взаимодействии. Общее количество "тёмного" вещества по мере расширения Наблюдае- мой Вселенной тоже не меняется, а его средняя концентрация тоже падает [Чернин, 2006]. Открыта корреляция между размером центральных галактических чёрных дыр и скоростью вращения галактик. Но галактики вращаются тем быстрее, чем массивней их гало и короны, богатые "тёмной" ма- терией. Значит, "тёмное" вещество каким-то образом ответственно за рост сверхмассивных чёрных дыр [Черепащук, 2006]. Впрочем, эта "ответственность" может быть опосредованная: дыра тем больше, чем вообще больше вещества, а "тёмное" вещество, как и "светлое", скапливалось в наиболее массивных притягивающих центрах [Ю.Н.]. III. ИЗЛУЧЕНИЕ, составляющее "обычную" энергию, как уже гово- рилось, представлено фотонами и нейтрино, а его вклад в вещест- во-энергию Наблюдаемой Вселенной составляет в настоящее время 0,01%. В ранней Вселенной при возрасте в несколько минут доля из- лучения приближалась к 100%, а теперь упала. В настоящее время из-за космологического расширения излучение охладилось до 3 K (фотоны) или 2 K (нейтрино), но сами частицы не исчезли и распре- делены равномерно (их до тысячи в кубическом сантиметре прост- ранства) [Чернин, 2006]. Согласно другой публикации, в каждом ку- бическом сантиметре Вселенной содержится примерно 500 реликтовых фотонов (реликтовое излучение) и 400 реликтовых нейтрино и анти- нейтрино [Черепащук, Чернин, 2007]. По другим данным [Архангель- ская и др., 2007], фотонов - 400, нейтрино - 300. Могут быть так- же реликтовые гравитоны, но о них ничего не известно [Черепащук, Чернин, 2007]. IV. "ТЁМНАЯ" ЭНЕРГИЯ, или ЭНЕРГИЯ ВАКУУМА, - это та энергия, которая создаёт эмпирически обнаруженную отталкивающую силу, про- тивостоящую гравитации. "Тёмная энергия" мешает формированию крупных структур Вселенной [Массер, 2005]. Доказано, что за пос- ледние 5,5 миллиарда лет рост крупномасштабной структуры (скопле- ний и сверхскоплений галактик) существенно замедлился [Тёмная энергия "расталкивает" вещество, 2009]. "Тёмная энергия" была об- наружена на самых больших космологических расстояниях, а потом замечена в ближайшем галактическом окружении - на расстояниях в 1-3 Мпк. Иным языком, это космологическая постоянная в уравнении Эйнштейна. Данная константа была введена в 1917 г., хотя позднее Эйнштейн от неё отказался. Связь "тёмной" энергии с космологичес- кой постоянной установлена Э.Б.Глинером в 1965 г. Плотность "тём- ной" энергии постоянна в пространстве и не изменяется во времени. В ранней Вселенной доля энергии вакуума была близка к нулю, а по- том всё время росла по мере расширения Нашего Мира. Антигравита- цию создают не тела, а вакуум [Чернин, 2006]. Вакуум фигурирует и в физике микромира как наинизшее энергетическое состояние кванто- вых полей. В нём взаимодействуют элементарные частицы, и реаль- ность физического вакуума доказана экспериментально. Она проявля- ется в виде давно известного лэмбовского сдвига спектральных ли- ний атомов и в эффекте Казимира. Но плотность энергии вакуума не удалось измерить в физическом эксперименте. Эту плотность устано- вили астрономы, о чём рассказывается ниже [Ефремов, 2005]. В 1998-1999 г. было открыто ускорение космологического расши- рения Наблюдаемой Вселенной. До этого считалось, что "Вселенная" по мере своего расширения должна расширяться всё медленнее и мед- леннее, т.е. энергия Большого взрыва должна постепенно тратиться на преодоление гравитационного притяжения между галактиками и во- обще между веществом и веществом. Ускоренное расширение Наблюдае- мой Вселенной было открыто группой американских физиков во главе с С.Перлмуттером и группой австралийских астрономов, возглавляв- шейся Б.Шмидтом (Смидтом). В 1998 и 1999 гг. две группы исследо- вателей сообщили, что в результате изучения светимости далёких сверхновых 1-го типа (совершенно одинаковых белых карликов, пере- тянувших вещество со своего спутника до достижения критической массы в 1,44 солнечной) пришли к выводу о существовании космоло- гического ускорения [Решетников, 2003; Ефремов, 2005]. Американцы изучили 6 особенно удалённых сверхновых звёзд класса Ia, обладаю- щих одинаковой светимостью в максимуме вспышки. Это позволило очень точно определить расстояние до них. А цвет излучения (крас- ное смещение) позволил очень точно судить о скорости удаления этих звёзд от нас. Так удалось вычислить скорость расширения Все- ленной в различные периоды её существования. Получилось, что "Вселенная" расширяется всё быстрее и быстрее [Далёкие сверхновые и "тёмная материя", 2004]. Большой взрыв продолжается не только в том смысле, что он произошёл недавно, и весь этот "ком вещества" всё ещё разлетается во все стороны. Продолжает действовать "дви- гатель" Большого взрыва. Мы видим не результаты Большого взрыва, а сам взрыв, причём, может быть, в почти начальной его стадии [Ю.Н.]. Действует глобальная "антигравитация". Она каким-то обра- зом связана с космическим вакуумом, который обладает "тёмной энергией", раздвигающей Вселенную. Общая плотность Наблюдаемой Вселенной на 1/3 определяется обычной материей (наблюдаемой и "скрытой"), а на 2/3 - вакуумом [Решетников, 2003]. На вакуум приходится 67% всей энергии Наблюдаемой Вселенной [Черепащук, Чернин, 2007]. По другой публикации - 75% [Караченцев, Чернин, 2008]. Плотность тёмной энергии - (0,75 плюс-минус 0,05)*10 в ми- нус 29-й степени г/куб.см. Это эквивалентно наличию примерно 5 атомов водорода в 1 куб.м. Если рассмотреть 2 атома водорода, то антитяготение оказывается сильнее тяготения на расстоянии более полуметра [Караченцев, Чернин, 2008]. Выяснилось, что космологическая константа описывающая "тёмную энергию", постоянна во времени или, по крайней мере, изменяется во много раз медленнее гравитации. В первое время после Большого взрыва тяготение сильно тормозило расширение, и влияние "тёмной энергии", расталкивающей Вселенную, было крайне мало. Но 5-6 млрд. лет назад эти две силы сравнялись, так как влияние гравита- ции по мере разлёта Вселенной всё время уменьшалось. Теперь разд- вигающая сила "тёмной энергии" в больших масштабах преобладает над гравитацией, и Вселенная с ускорением разлетается [Далёкие сверхновые и "тёмная материя", 2004; Ефремов, 2005]. По сути 5-6 млрд. лет назад (или 6-8 млрд. лет назад - Черепащук, Чернин, 2007) начался Второй Большой взрыв. Если говорить о взаимоотношения "тёмных" и "светлых" стихий Нашего Мироздания, то интересны рассуждения А.Д.Чернина, изложен- ные в его статье "Внутренняя симметрия Вселенной" [2006]. По сути это игра с цифрами и зыбкие натурфилософские догадки, но, когда в нашем распоряжении нет ничего более существенного, приходится уделять внимание и этому. А.Д.Чернин обратил внимание, что фрид- мановские интегралы четырёх "стихий" в миллиардах световых лет округлённо составляют 10 (вакуум), 3 (тёмное вещество), 0,3 (ба- рионы) и 0,1 (излучение). Эти интегралы не зависят от расширения Наблюдаемой Вселенной и потому являются её "вечным рецептом". Все числа близки одно к другому, а в принципе могли бы отличаться на многие порядки. Отсюда делается вывод, что "космическая смесь" не является случайным набором ингредиентов, т.е. представляет собой какое-то взаимосвязанное единство. Ещё обращается внимание, что симметрия является не строгой, а приближённой, слабо нарушенной: "понятие симметрии неразрывно связано с представлением о красоте. При этом истинная, высшая красота требует небольшого нарушения симметрии, придающего ей таинственный и манящий элемент незакон- ченности" (Л.Б.Окунь, 1988) [Чернин, 2006]. Фридмановские интег- ралы не зависят от времени, а радиус Наблюдаемой Вселенной рас- тёт. Может быть, не случайно, что жизнь и разум появились именно сейчас, когда Фридмановские интегралы близки к радиусу Наблюдае- мой Вселенной (антропный принцип) [Чернин, 2006]. Не исключено, что "энергия вакуума" - это энергия той субстан- ции, которая была в данной точке пространства ещё до Большого взрыва и остаётся в ней до сих пор, так как Большой взрыв не пов- лиял или мало повлиял на неё. Это как бы те заранее уложенные "рельсы", по которым во все стороны "разъезжается" вещество Боль- шого взрыва [Ю.Н.]. РАСШИРЕНИЕ ВСЕЛЕННОЙ ВНУТРИ ЯЧЕЕК ОДНОРОДНОСТИ Ячейкой однородности называют объём поперечником (диаметром) в 200-300 мегапарсек [Караченцев, Чернин, 2008]. Это около 1 милли- арда световых лет, или примерно 3% от диаметра Наблюдаемой Все- ленной, или примерно в 10 тысяч раз больше диска Нашей Галактики. Начиная с такого объёма, галактики и их скопления распределены в пространстве в первом приближении равномерно, т.е. Наблюдаемая Вселенная с данного масштаба однородна и бесструктурна. Для такой Вселенной верен закон Хаббла: в однородном мире (где можно пре- небречь притяжением соседних объектов) относительная скорость двух галактик пропорциональна расстоянию между ними. Тем не менее, наблюдения показывают, что закон Хаббла по ка- кой-то причине верен и для значительно меньших участков Вселен- ной, и поток разбегания берёт начало на расстоянии в несколько мегапарсек от нас. Для нашего галактического окружения, по недав- но уточнённым данным, это расстояние составляет всего 1 мегапар- сек [Караченцев, Чернин, 2008, диаграмма на с.9]. Местная группа галактик занимает объём поперечником (диаметром) 2 Мпк (примерно по 1 Мпк в каждую сторону от нас), и никакого расширения эта гра- витационно связанная группа не демонстрирует. Здесь направления движения могут быть любыми. Но сразу за границами Местной группы, где имеются два десятка галактик-карликов, обнаруживается чёткое и регулярное разбегание во все стороны, которое именуется местным хаббловским потоком. Местная постоянная Хаббла составляет 72 плюс-минус 8 км/с на 1 Мпк. Это, если пренебречь допустимой ошиб- кой, полностью соответствует "глобальной" постоянной Хаббла (70 плюс-минус 3 км/с на 1 Мпк). Не далека местная постоянная и от постоянной Хаббла в мире де Ситтера (62 плюс-минус 2 км/с на ме- гапарсек). Такие же данные получены для галактик группы М 81 и группы Центавр-A, т.е. это всеобщий закон природы. Но ни о какой равномерности в распределении галактик для таких масштабов гово- рить не приходится, и скорости должны были бы определяться притя- жением соседних объектов (в данном случае - притяжением центров групп, где имеются массивные галактики вроде Нашей и Туманности Андромеды). На данное обстоятельство в 1980-х гг. обратил внима- ние А.Сэндидж - бывший сотрудник Хаббла, и эту странность иногда называют парадоксом Хаббла-Сэндиджа. Ещё в 1999 г. Сэндидж писал: "Мы так и остаёмся с этой тайной" [Караченцев, Чернин, 2008, с.9]. После открытия в 1998-1999 гг. всемирной антигравитации объяс- нение парадокса не представляет сложности: космический вакуум равномерно распределён по всей Наблюдаемой Вселенной, везде ха- рактеризуется одинаковой плотностью энергии ("тёмной" энергии) и везде проявляется в расширении Вселенной. Непосредственно прове- рить это положение трудно, так как на близких расстояниях можно измерить скорость разбегания галактик, но не ускорение, с которым это разбегание происходит (из-за трудности регистрации реляти- вистского эффекта, позволившего найти ускорение на очень больших расстояниях). В данном случае само разбегание галактик является доказательством наличия "тёмной" энергии и мерой этой энергии. Если отойти от центра галактической группы всего на 1-3 Мпк (для групп разного размера), антитяготение становится сильнее тяготе- ния. Галактики-карлики сами не могут притянуть друг друга и ока- зываются "пробными частицами" для измерения хаббловского потока. На основании их поведения (и с учётом известной массы групп га- лактик) выяснено, что локальная плотность тёмной энергии близка к глобальной плотности, и, возможно, совпадает с ней [Караченцев, Чернин, 2008]. После того, как открыто и объяснено расширение местных объ- ёмов, встаёт вопрос, как могла сформироваться неоднородность внутри ячеек однородности [Ю.Н.]. Для расстояний в 1-3 мегапарсе- ка это понятно: изначальные или ещё какие-то флуктуации плотности (например, порождённые вторичными взрывами и связанными с ними "струями") были усилены гравитацией, которая собрала вещество в "комки". Гравитация продолжает "царствовать" в этих масштабах. Но как такое могло произойти в интервале масштабов от 2-3 до 200-300 мегапарсек, если здесь "расталкивающее" влияние антигравитации сильнее притяжения объектов друг к другу? Очевидно, неравномер- ности заложились и усилились очень давно, когда Наблюдаемая Все- ленная была меньше, компактнее, и притяжение между соответствую- щими объектами было на 2 порядка сильнее [Ю.Н.]. Именно тогда оп- ределился размер современных ячеек однородности, которые были на 2 порядка меньше, а потом "раздулись" вместе со всей Наблюдаемой Вселенной до современных размеров, но пока сохраняют (частично?) изначальную внутреннюю неоднородность. Ясно также, что в настоя- щее время происходит уменьшение ячеек однородности, и их размер хоть и с отставанием, но будет приходить в соответствие с новым соотношением сил гравитации и антигравитации. Гравитационные "островки" будут "подтаивать" и расплываться с краёв, их вещество будет уноситься в "океан" тёмной энергии. Можно описать предпола- гаемую эволюцию таких галактических "островков" наподобие того, как это сделал А.Р.Кинг [1985] для шаровых скоплений. При этом нужно учитывать, что тёмная энергия будет ускорять процесс, опи- санный для шаровых скоплений. Галактики в группах и скоплениях, вероятнее всего, движутся от центра к периферии и обратно по не- замкнутым орбитам, напоминающим лепестки цветка, хотя астроно- мы-наблюдатели пока не научились "расшифровывать" такое движение из-за молодости Вселенной и технических сложностей. Для подобного "роя" должно быть характерно максвелловское распределение скорос- тей, как для молекул газа, что обусловлено случайными сближениями галактик. Поэтому отдельные галактики будут вырываться из скопле- ния, "испаряться" из него. Так как будут улетать галактики, кото- рые наиболее богаты кинетической энергией, скопление будет бед- неть массой медленнее, чем кинетической энергией. В результате оно сожмётся. Но сжатие приведёт к увеличению скоростей ("разог- рев" ядра), что усилит разлёт галактик и усилит сжатие ("гравита- ционная катастрофа"). Теоретически должен произойти коллапс ядра. Это соответствует принципу эволюции других образований во Вселен- ной (в т.ч. звёзд), когда их периферийные части разлетаются, а центральные - коллапсируют. Напоследок хочется показать, как рассматривался вопрос о дина- мике соседних галактик ещё несколько лет назад, когда тёмная энергия в Большой Вселенной уже была открыта, но чёткие объясне- ния её роли в ближней Вселенной отсутствовали. По наблюдениям Сэндиджа в 1970-е гг. средняя скорость взаимного движения галак- тик вблизи нас составляет около 75 км/с, т.е. Местное пространс- тво является относительно "холодным". А по расчётам средняя ско- рость, обусловленная гравитацией, должна составлять 500 км/с. Да- вались следующие объяснения этого явления [Массер, 2005]. 1. По предположению И.Д.Караченцева (РАН) относительная ско- рость галактик низка, так как галактики плавают в море "тёмного" вещества, которое сглаживает контрасты плотности и уменьшает гра- витационно обусловленные скорости [Массер, 2005]. Мы видим, что говорилось о тёмном веществе, а не о тёмной энергии. 2. Но вещество есть вещество, и оно не должно образовывать "моря", а должно "комковаться". Поэтому причину низких скоростей видели в том, что гравитация частично уравновешена отталкиванием. Как показали расчёты Артура Чернина из МГУ, гравитация должна преобладать на расстоянии 5 млн. световых лет от Нашей Галактики, а дальше движение галактик должно отклоняться от стандартного, что и наблюдается [Массер, 2005]. Это объяснение почти соответс- твует современному, но пока не господствует. 3. В 1999 г. Рьен ван де Вейгаерт (Нидерланды) и Йегуда Хофф- ман (Иерусалим) предположили, что Местный объём "захвачен в кос- мической войне" между окружающими его скоплениями галактик, что растягивает галактики в разные стороны, уравновешивая гравитацию [Массер, 2005]. Мы видим, что это последнее объяснение не соот- ветствует действительности: уж очень много этой "космической вой- ны" и уж очень сильна гравитация... ВОЗРАСТ НАБЛЮДАЕМОЙ ВСЕЛЕННОЙ С появлением научных данных о возникновении Наблюдаемой облас- ти Вселенной появилась возможность говорить о возрасте этой об- ласти или даже о возрасте всей Вселенной, что для деятелей совре- менной эмпирической науки то же самое. Так появились различные шкалы эволюции Вселенной, которые последовательно сменяли одна другую: 1. ДЛИННАЯ ШКАЛА ЭВОЛЮЦИИ ВСЕЛЕННОЙ (Дж. Джинс) - возраст Все- ленной и всех её основных объектов, т.е. галактик, звёзд и пла- нет, составляет 10 в 13-14-й степени лет. Эту цифру Джинс получил тремя способами: 1) из времени, необходимого на трату всей энер- гии звёзд, которая оценивалась по формуле Эйнштейна (энергия про- порциональна произведению массы на квадрат скорости света), при этом он ошибочно полагал, что звёзды за время их жизни тратят всю эту энергию на излучение; 2) из времени, необходимого на достиже- ние наблюдаемого распределения скоростей звёзд в Галактике и наб- людаемого распределения скоростей орбитальных элементов двойных звёзд, которые тогда казались почти равновесными; 3) из ошибочной оценки радиоизотопного возраста земных пород. 2. ОЧЕНЬ КОРОТКАЯ ШКАЛА ЭВОЛЮЦИИ ВСЕЛЕННОЙ (Э.Хаббл) - возраст Вселенной составляет 10 в 9-й степени лет (1 миллиард лет). Эта цифра получена из оценки скорости разбегания галактик и расстоя- ния до них, но расстояние поначалу было определено с системати- ческой десятикратной ошибкой. 3. КОРОТКАЯ ШКАЛА ЭВОЛЮЦИИ ВСЕЛЕННОЙ (по Э.Хабблу, но с исп- равлением ошибки) - Возраст Вселенной составляет до 10 в 10-й степени лет [Сурдин, 1999] или, как считали недавно, даже в пол- тора раза больше - примерно 15 миллиардов лет. Предполагаемый возраст Вселенной всё время корректировался и корректируется, ес- ли мы чуть-чуть иначе определяется расстояние до далёких галак- тик. Так, например, недавно было уточнено расстояние до 220 бли- жайших цефеид. Это сделано методом годичного параллакса при помо- щи европейского спутника "Гиппарх" [Звёзды "омолаживаются"..., 1998]. Выяснилось, что эти цефеиды (а, значит, и все остальные цефеиды) расположены дальше, чем думали. Значит, они ярче и пото- му моложе. Значит, и Галактики моложе. Им не 15, а 11 миллиардов лет, т.е. Вселенной порядка 10-12 миллиардов лет [Звёзды "омола- живаются"..., 1998]. Примерно такой же предельный возраст звёзд дала теория термоядерных реакций [Сурдин, 1999]. Согласно данным микроволнового американского спутника "MAR", при помощи которого впервые было закартировано всё небо, от Большого взрыва прошло 13,7 миллиарда лет с ошибкой 1% ["Детство" Вселенной - на карте, 2003; Сурдин, 2004а]. В общем, возраст Наблюдаемой Вселенной в последние десятилетия оценивается в интервале от 10 до 15 миллиардов лет. Последняя оценка - 13,7 миллиардов лет. Недавнее открытие ускоренного рас- ширения Наблюдаемой Вселенной может внести коррективы, но вряд ли они будут уж очень большими. БОЛЬШИМ ИЛИ ЛОКАЛЬНЫМ БЫЛ ВЗРЫВ? Если применительно к Наблюдаемой Вселенной теория Большого взрыва не имеет возражений, то попытка перенести её на всю ос- тальную Вселенную встречает серьёзные возражения и, главным обра- зом, со стороны философов. Физики и философы в этом вопросе, как правило, расходятся во мнении. Постараюсь изложить доводы "враж- дующих" сторон. Физики обычно придерживаются следующего стереотипа рассужде- ний. О том, что находится за пределами наблюдаемого, можно судить только по аналогии с наблюдаемым. В противном случае произошёл бы отход от основного принципа эмпирической науки. Вселенная в пре- делах её Наблюдаемой области в первом приближении однородна. Объ- ём поперечником в 300 миллионов световых лет называют ячейкой од- нородности, так как число галактик, начиная с такого объёма, вез- де примерно одинаковое [Черепащук, Чернин, 2007], и у нас нет ос- нований считать, что за пределами наблюдаемой области имеется что-то другое. Кроме того, чем более значительные объёмы прост- ранства мы рассматриваем, тем в среднем однороднее оказывается Вселенная в этих объёмах. Значит, при рассмотрении ещё больших объёмов (уже выходящих за рамки возможности наблюдения) Вселенная окажется ещё однороднее. В больших объёмах она везде однородна и расширяется. Поэтому Большой взрыв должен иметь отношение ко всей Вселенной [Хокинг, 2000]. На этом основании строятся все модели расширения Вселенной, упоминавшиеся выше. Противоположная точка зрения может выглядеть следующим обра- зом. Принципы эмпирической науки применимы только к наблюдаемым объектам. Если объект выходит за пределы наблюдений, он должен изучаться методами натурфилософии, которая выработала свои прин- ципы. Ещё Эпикур утверждал, что о далёком (в т.ч. находящемся за пределами наблюдаемого), можно судить лишь по аналогии с близким (по аналогии с наблюдаемым). Но, во-первых, надо всесторонне всмотреться в близкое. Нельзя переносить на далёкое какое-то одно свойство близкого без учёта других его свойств. А, во-вторых, ес- ли в итоге выяснится, что далёкое может обладать разными свойс- твами, то нельзя верить в одну возможность и на основании этой веры отбрасывать другие возможности. Так всмотримся в близкое. В мире обычных масштабов бывает как относительно однородное, так и крайне неоднородное, которые связаны между собой всевозможными переходами. Однородный океан может сменяться архипелагом из бес- численного множества островков, а те - столь же однородным мате- риком, в пределах которого, однако, бывают участки с бесчисленны- ми озерками. Открытие скоплений и сверхскоплений галактик сильно поколебало "веру" в однородность Наблюдаемой Вселенной и особенно с учётом того обстоятельства, что мы нашли именно такие предель- ные размеры структур, какие могли найти по применённой методике. В общем, мы можем говорить только об относительной однородности Наблюдаемой области, и мы не можем утверждать, что за пределами этой области однородность не сменится крайней неоднородностью (что "океан" не смениться "архипелагом" или "сушей"). Р.Олдершоу (R.Jldershaw, Амхерстский колледж, штат Массачу- сетс, США) выдвинул гипотезу иерархической космологии, развиваю- щую теорию, которая вышла из моды с появлением представлений о Большом взрыве. Согласно этой теории, при каждом переходе в наб- людательной астрономии ко всё более крупномасштабным объектам за ними обнаруживается следующая структура. Иначе говоря: кварки - барионы (протоны и нейтроны) - атомы - спутники планет - планеты - звёзды - шаровые скопления - галактики - скопления галактик - сверхскопления галактик... [Вселенная подобная матрёшке? 1992]. Если признать правильность этой модели, то, согласно Олдершоу, не Большой взрыв был 15 миллиардов лет назад, а локальный "местный" взрыв, в результате которого сформировался облик Наблюдаемой час- ти Вселенной. Эта гипотеза, как утверждается в той же журнальной заметке, снимает: 1) проблему происхождения Вселенной (она веч- на); 2) проблему первоначальной точечности Вселенной (не было этого); 3) проблему "тёмной материи", или "скрытой массы", неиз- бежную при Большом взрыве ("скрытая" масса может находиться и вне области расширения); 4) проблему звёзд старше Вселенной (залетели в нашу область Вселенной из других областей за 15 [13,7] миллиар- дов лет) [Вселенная подобная матрёшке? 1992]. В космологическом отношении в гипотезе Олдершоу нет каких-либо противоречий, но не хватает и доказательств правильности подобных взглядов. В общем, эти взгляды могут существовать на правах общефилософских и строго не доказанных, как и представление о взрывающейся Вселенной. Есть, правда, ряд конкретных замечаний: возраст и Вселенной, и самых первых звёзд в самое последнее время оценивается не в 15, а в 13,7 миллиардов лет ["Детство" Вселенной - на карте, 2003; Сур- дин, 2004а]; проблема скрытой массы имеет и иные решения [Возраст Вселенной..., 1997; др.]; существование звёзд "старше Вселенной" вроде бы теперь отрицается. Попробуем ещё "повсматриваться в близкое". Для разных уровней организации материи характерно различное соотношение случайного и закономерного. Для атома преобладает закономерное, он описывается только статистически. В мире привычных масштабов видны и случай- ное, и закономерное. Для более крупных структур случайное заметно сразу (Млечный Путь люди знали с древности), а закономерное поз- наётся с большим трудом (путём сравнения Млечного Пути с другими галактиками). Наивысшая среди известных структур - Наблюдаемая Вселенная - демонстрирует нам лишь случайное. Это означает, что о Вселенной нельзя судить по её Наблюдаемой части, которая рассмат- ривается в целом, т.к. эта часть для нас единственная. Это негра- мотно с позиций статистики. Мы, например, оказались частью взры- вающейся области, а могли бы быть частью стабильного уголка, частью живого или неживого объекта, разумного или неразумного. Сделаем ещё один логический шаг в том же направлении. Вокруг нас бывают взрывы звёзд, метеоритов, вулканов, газовых скоплений и произведений рук человеческих. Но, если взрывается сверхновая звезда, это не означает, что все звёзды существуют в состоянии подобного взрыва. Относительно стабильных объектов больше. Так и с Нашей областью Вселенной. Если она взорвалась и продолжает взрывообразно расширяться, то это не означает, что везде во Все- ленной происходит взрыв. Можно предположить, что за пределами взрывающейся области расположен относительно стабильный мир, су- ществующий по совершенно другим законам. Он значительно больше Нашего взорвавшегося мира и отделён от него фронтом ударной волны Большого взрыва. Можно даже попытаться объяснить, почему мы видим вокруг себя именно взрывающуюся область Вселенной. В иной области не было бы нас, таких молодых и глупых, ещё не поставивших под контроль ра- зума свою наблюдаемую часть Вселенной. Там бы жизнь и разум успе- ли проэволюционировать до принципиально иного уровня. Этот прин- цип обычно называют антропным. Что же касается примерной одинаковости Наблюдаемой Вселенной с точностью до 10 в минус пятой степени, то эта одинаковость объяс- няется именно Большим взрывом, уничтожившим прежнюю структуриро- ванность материи. На низших уровнях структурированность уже восс- тановилась, на высших - ещё нет, так как большое эволюционирует медленнее маленького. В общем, идея Большого взрыва и идея Локального взрыва в на- турфилософском плане равноправны, и я бы даже отдал второй идее предпочтение... Кстати, с идеей относительно малых размеров Вселенной недавно выступил французский космолог Ж.-П.Люмине [Чернин, 2006]. По его мнению, размеры Вселенной (Нашей Вселенной?) примерно ограничива- ются её Наблюдаемой областью, что доказывается данными по анизот- ропии реликтового излучения. Не берусь оценивать это сообщение... �� Часть 2. НАТУРФИЛОСОФСКИЕ ОБОБЩЕНИЯ �� Галактическая астрономия поставляет удивительно богатый мате- риал для натурфилософских обобщений, которые выходят за рамки астрономии. В данной главе в едином ряду со звёздными системами рассматриваются системы типа Солнечной, системы планетных спутни- ков, а также атомы, в натурфилософском плане сходные с другими системами вращающихся тел. Конкретный материал по звёздам и пла- нетам рассматривался в двух аналогичных сводных конспектах, ранее подготовленных автором. "РАЗМЫТАЯ" ИЕРАРХИЯ СТРУКТУР НАБЛЮДАЕМОЙ ВСЕЛЕННОЙ Вещество в Наблюдаемой Вселенной в значительной степени струк- турировано, причём эта структурированность имеет много уровней и подуровней. Можно перечислить следующие уровни: элементарные частицы (кварки, электроны), нуклоны (протоны, нейтроны), атомы, молеку- лы, надмолекулярные образования (в т.ч. вирусы, живые клетки, ткани и органы многоклеточных организмов, сами эти организмы, т.е. по сути несколько "живых" подуровней, а также космическая пыль и т.п. "неживые" подуровни), спутники планет и астероидов, планеты и астероиды с их спутниками, звёзды с их системами тел (например, Солнечная система), системы двойных и кратных звёзд, рассеянные и шаровые звёздные скопления, звёздные ассоциации, аг- регаты звёздных ассоциаций, звёздные комплексы, звёздные регионы, значительные части галактик (спиральные рукава, ядра и т.п.), га- лактики, небольшие группировки из галактик (например, Наша Галак- тика и её спутники - Магеллановы Облака и другие), группы галак- тик (например, Местная Группа галактик), скопления галактик, сверхскопления галактик. Можно назвать ещё многие структурные единицы, не имеющие широкого распространения (от взвода или роты солдат до звёздных сверхассоциаций, которые отсутствуют в Нашей Галактике, но известны в Туманности Андромеды). Многие из этих уровней не универсальны (в них, как, например, в живые существа, вовлечена малая доля вещества), или не подчинены друг другу (нап- ример, шаровые скопления и звёздные ассоциации не являются сопод- чинёнными уровнями, параллельны), или не обладают прочной внут- ренней связью (звёздные ассоциации, агрегаты, комплексы, регио- ны). Получается, что структурные уровни образуют сложную "кашу", которую далеко не просто разложить по "полочкам". Иерархия струк- тур Вселенной как бы намечается, но не дана явственно. Особенно много "каши" в крупных структурах. Если в атомах всё-таки наблю- дается чёткость (мы легко отличаем атом и от протона, и от моле- кулы), то границы таких понятий, как, например, скопление и сверхскопление галактик, весьма размыты, условны. Подобное поло- жение можно объяснить молодостью Наблюдаемой Вселенной: Большой взрыв по вселенским масштабам произошёл недавно, и формирование многих структурных уровней, особенно высших, не завершилось или только началось. ОСНОВНЫЕ СТРУКТУРНЫЕ УРОВНИ И ИХ СВОЙСТВА Тем не менее, среди огромного числа "размытых" и "необязатель- ных" образований разного размера наблюдается три довольно чётких уровня, образующих иерархию и отдалённо похожих один на другой: 1) атомы; 2) звёзды с планетами; 3) галактики. Все три этих уровня, которые мы будем называть основными, представлены системами относительно маленьких тел, вращающихся вокруг более крупного центрального тела. Для атома это электроны и ядро. Для солнечных систем (с маленькой буквы) - планеты и звезда. Для спиральных галактик вроде нашей - звёзды (как систе- мы) и галактическое ядро (балдж). Впрочем, с галактиками не всё так просто, потому что в эллиптических галактиках балджа нет, или можно считать, что вся галактика является таким балджем. В этом случае вращение происходит вокруг общего центра масс, что отчасти верно и для Нашей Галактики, где сам балдж образован такими же вращающимися звёздами. Ещё в галактиках (в том числе эллиптичес- ких) могут быть центральные чёрные дыры, вокруг которых вращается остальное вещество, но относительные масса и размер этих дыр всё-таки малы, чтобы сопоставлять подобные объекты с ядрами ато- мов или центральными звёздами планетных систем. В общем, галакти- ки проявляют некоторую "размытость" структуры, что можно объяс- нить их эволюционной молодостью: ядра не до конца сформировались, и мы не знаем, какими они станут со временем. Общим свойством структурных единиц - систем и их центральных тел - являются также относительная стабильность из-за примерного равенства сил, сжимающих и расширяющих систему и её центральное тело. Этот вопрос подробно рассматривается в следующем подразде- ле. Ещё одно общее свойство - вовлечённость большей части извест- ного вещества в перечисленные три структурных уровня. Так, в ато- мы собрана значительная часть вещества (хотя есть свободно "блуж- дающие" электроны, "голые" ядра, в т.ч. протоны, а также "самос- тоятельные" нейтроны). В звёзды и планеты тоже собрано много ве- щества, хотя есть межзвёздные облака из газа и пыли. Много ве- щества сконцентрировано и в галактиках, хотя имеется и межгалак- тическое вещество (газ, отдельные звёзды, небольшие звёздные сис- темы). К основным уровням близки по важности ещё несколько, и их мож- но рассматривать вместе с основными, но с оговорками. Уровень элементарных частиц (кварков и электронов) отличается своей "эле- ментарностью", т.е. мы не можем называть такие частицы системами тел. Либо эти частицы действительно элементарны, либо мы пока не знаем, из чего они составлены. Кваркам вообще иногда отказывают в самостоятельности, называя элементарными частицами протоны и нейтроны. Электроны, кроме того, мы уже рассматривали в качестве малых тел в составе атомов как систем. Но для нас важно, что всё известное вещество входит в состав элементарных частиц (не будем говорить о "тёмном" веществе, которое как раз и может оказаться бесструктурной составляющей уровня элементарных частиц). Системы планет с их спутниками, наоборот, являются полноценными система- ми, но у нас нет уверенности, что в эти системы вовлечена значи- тельная часть вещества (в нестабильных системах с "горячими" юпи- терами, которых большинство, планетные спутники могли потеряться, мы вообще пока не знаем спутников у экзопланет, очень много ве- щества непосредственно образует звёзды или входит в состав пери- ферийных частей системы вроде нашего облака Оорта). Системы двой- ных и кратных звёзд вряд ли нужно отделять от "солнечных систем" с планетными спутниками. Что же касается рассеянных и шаровых скоплений, то большинство звёзд не входит в их состав. Кроме то- го, у таких скоплений может не быть ядер. Если для некоторых ша- ровых скоплений предполагается наличие центральных чёрных дыр (пока только предполагается), то уж в рассеянных скоплениях таких центров никак нет, и вращение осуществляется исключительно вокруг общего центра масс. Скопления галактик являются "полноценными" системами (вращение галактик вокруг общего центра масс, наличие в центре одной или нескольких гигантских эллиптических галактик), но пока нельзя сказать, чтобы большинство галактик было собрано в такие скопления (или понятие "скопление" становится очень размы- тым, если каждую галактику "приписать" к какому-либо ближайшему скоплению, которое в этом случае будет рассматриваться в качестве ядра данной структуры). Сверхскопления тоже не объединяют боль- шинства скоплений (или по той же причине окажутся "размытыми"). Иногда это большие скопления, непосредственно образованные галак- тиками и их не слишком чётко структурированными группами. Или сверхскопление образует цепочка из нескольких скоплений, что го- ворит о неустойчивости структуры (эти гигантские образования только начали формироваться в местах изначально повышенной плот- ности газа). И всё-таки все перечисленные структурные уровни (кроме элементарных частиц) из-за их очевидного сходства можно рассматривать в едином ряду, что и делается ниже. Дискретные еди- ницы этих структурных уровней с некоторой натяжкой можно называть гомеомериями (в смысле учения Анаксагора и его последователей), т.к. это похожие единицы, вложенные одна в другую. "Похожесть" заключается в приблизительной "одинаковоразмерности" (гомеомер- ности) в пределах одного уровня и структурной схожести с гомеоме- риями соседних уровней. ТИПЫ РАВНОВЕСИЯ КОСМИЧЕСКИХ ТЕЛ [СИСТЕМ] В книге В.Г.Сурдина "Рождение звёзд" [1999] в табличной форме рассматриваются типы равновесия космических тел. Это столь важное обобщение, что его нужно процитировать целиком. Планетные системы вроде Солнечной, [спутниковые системы вроде системы Юпитера], двойные звёзды и спиральные галактики находятся в относительном равновесии за счёт примерного равенства сил между гравитацией (фактор сжатия) и вращением (фактор расширения). Рав- новесие может быть утрачено вследствие излучения гравитационных волн (для всех систем) и вылета звёзд (для галактик). Время жизни перечисленных систем - от 10 в 9-й до 10 в 16-й степени лет. Нормальные звёзды находятся в относительном равновесии за счёт примерного равенства сил между гравитацией (фактор сжатия) и дав- лением газа в недрах (фактор расширения). Равновесие может быть утрачено вследствие выгорания термоядерного топлива. Время жизни таких звёзд - от 10 в 6-й до 10 в 12-й степени лет. Белые карлики и нейтронные звёзды находятся в относительном равновесии за счёт примерного равенства сил между гравитацией (фактор сжатия) и давлением вырожденного газа в недрах (фактор расширения). [Для белых карликов это давление вырожденного элект- ронного газа; для нейтронных звёзд - давление вырожденного нейт- ронного вещества (Черепащук, 2006). Давление вырожденного элект- ронного газа обусловлено не столько тепловым, сколько квантовыми движениями электронов, а потому почти не зависит от температуры; такое давление успешно противодействует гравитационному сжатию несмотря на потерю энергии на излучение, а потому температура не растёт, и термоядерные реакции прекращаются. В нейтронных звёздах электроны из-за их околосветовых скоростей захвачены протонами, т.е. произошла нейтронизация вещества, и дальнейшее сближение нейтронов затруднено из-за квантовых явлений (Черепащук, Чернин, 2007)]. Равновесие не может быть утрачено вследствие действия из- вестных [внутренних] причин. Поэтому время жизни перечисленных систем в настоящее время приходится считать бесконечно большим ("вечность"). [Равновесие, тем не менее, может быть нарушено пос- туплением нового вещества, что приведёт к взрывному распаду тела или образованию чёрной дыры. Для каких-то случаев, наверное, воз- можно квантовое "испарение" в результате бомбардировки частицами высоких энергий. Можно также представить катастрофическое преоб- разование таких систем в результате столкновений с другими систе- мами]. Планеты, их спутники и т.п. тела находятся в относительном равновесии за счёт примерного равенства сил между гравитацией (фактор сжатия) и электрической силой Ван-дер-Ваальса (фактор расширения). Равновесие не может быть утрачено вследствие дейс- твия известных [внутренних] причин. Поэтому время жизни перечис- ленных систем в настоящее время приходится считать бесконечно большим ("вечность"). [Но, конечно, равновесие может быть утраче- но под воздействием внешних причин, перечислявшихся для предыду- щего случая. Нельзя исключить также утрату равновесия из-за "ус- талости" атомов, т.е. из-за исчерпания запасов какой-то неизвест- ной энергии, но мы пока ничего не знаем о возможности такого "старения", так как живём в совсем молодой Вселенной - Ю.Н.]. Звёздные скопления и эллиптические галактики находятся в отно- сительном равновесии за счёт примерного равенства сил между гра- витацией (фактор сжатия) и хаотическим движением звёзд (фактор расширения). Равновесие может быть утрачено вследствие вылета звёзд. Время жизни перечисленных систем соответственно - 10 в 8-12-й и 10 в 13-15-й степени лет. Атомарные облака находятся в относительном равновесии за счёт примерного равенства сил между внешним давлением [газа, света и т.д.] (фактор сжатия) и [главным образом] внутренним давлением газа (фактор расширения). Равновесие может быть утрачено вследс- твие испарения или слипания облаков. Время жизни атомарных обла- ков - 10 в 7-й степени лет. Гигантские молекулярные облака находятся в относительном рав- новесии за счёт примерного равенства сил между гравитацией (фак- тор сжатия) и крупномасштабными потоками газа (фактор расшире- ния). Равновесие может быть утрачено вследствие формирования звёзд и их энерговыделения. Время жизни этих облаков - от 10 в 7-й до 10 в 8-й степени лет [Сурдин, 1999]. Таким образом, равновесие всех космических тел (и систем из таких тел) достигается в результате равенства сил между факторами сжатия и факторами расширения. Равновесие может быть утрачено под воздействием внешних или внутренних причин. В ряде случаев мы хо- рошо знаем внутренние причины, которые со временем приведут к ут- рате равновесия. Обычно это связано с тем, что действие фактора расширения сопряжено с непрерывным расходованием энергии системы. [Иногда мы не знаем внутренних причин, которые могли бы привести к нарушению равновесия, но это не означает, что такие причины не существуют. Возможно, для их проявления требуется время, которое на много порядков больше современного возраста Наблюдаемой Все- ленной. Например, когда атомы "устанут", т.е. израсходуют внут- реннюю энергию, они самопроизвольно коллапсируют или разлетятся (или ядро коллапсирует, а электроны разлетятся); или же энергия, стабилизирующая атом, поступает откуда-то извне, а потом этот ис- точник, связанный со всей Наблюдаемой Вселенной, исчерпается - Ю.Н.]. ОБЩИЕ СЦЕНАРИИ РАЗРУШЕНИЯ СИСТЕМ Наряду с возникновением и эволюцией систем, наблюдается их разрушение. Разрушение может происходить постепенно или быстро (катастрофическим путём), под воздействием внутренних или же внешних причин. Рассмотрим некоторые из таких сценариев. "ИСПАРЕНИЕ" в самом общем виде - это постепенный вылет элемен- тов системы за её пределы, переход части вещества в менее струк- турированное состояние. Звёзды могут "испаряться" из кратных сис- тем, рассеянных скоплений, шаровых скоплений и, вероятно, из дру- гих звёздных систем (галактик, скоплений галактик), хотя для больших структур мы этого не знаем. Наверное, "испарение" может происходить и целыми звёздными системами (например, вылет шаровых скоплений за пределы галактик с "превращением" их в микрогалакти- ки), но соответствующие примеры мы тоже не знаем. "Испарение" практически всегда происходит под воздействием внутренних причин: тот или иной элемент в процессе обмена энергией с другими элемен- тами случайно приобретает вторую космическую скорость и покидает систему. Но фоном для подобного "испарения" могут быть внешние воздействия, особенно гравитационные (приливное влияние системы более высокого уровня или системы того же ранга). Это означает возможность взаимодействия внутренних и внешних причин разрушения системы. Примечательно, что при "испарении" улетают наиболее "го- рячие" (имеющие наибольшую скорость) элементы системы, в резуль- тате чего система "остывает" и сжимается. Если элементы системы приобретают "запредельную" скорость, пребывая в центре системы (где элементы расположены гуще, чаще встречаются и интенсивней обмениваются энергией), то центр системы сжимается интенсивнее, чем система в целом, что приводит к формированию ядра системы. После такого сжатия ядро начинает ещё интенсивнее выбрасывать "лишние" элементы системы. В ядре могут произойти и самые разные взрывные события, т.е. "испарение" может ускоряться и переходить во взрыв системы. БЫСТРЫЙ РАСПАД СИСТЕМ В РЕЗУЛЬТАТЕ ВНЕЗАПНОЙ ПОТЕРИ ЗНАЧИТЕЛЬ- НОЙ ЧАСТИ МАССЫ. "Испарение" элементов системы может произойти взрывообразно, сразу. Это происходит в тех случаях, когда система внезапно лишается значительной части своего вещества. На началь- ных этапах развития системы такой "взрыв" может быть связан со вспышкой звездообразования: свет и плазменный ветер ярких молодых звёзд "выдувают" из системы остатки газопылевого облака, в ре- зультате чего система становится значительно (иногда на один-два порядка) легче и потом распадается целиком. Такое явление извест- но для "лёгких" рассеянных скоплений и молодых карликовых галак- тик (взрывающихся галактик). Но по сходному сценарию распадаются планетные и кратные звёздные системы, если центральная звезда системы тем или иным способом взрывается, теряя значительную часть массы. Взрывной распад систем, как правило, имеет внутрен- ние причины, хотя изначально он мог быть спровоцирован свойствами окружающей среды, если они ускоряли "испарение" элементов систе- мы. Примечательно, что сходный сценарий С.Хокинг [2000] предложил для "испаряющихся" и потом взрывающихся чёрных дыр (см. конспект о звёздах). Иногда такой сценарий приписывают и Большому взрыву, породившему Наблюдаемую Вселенную. ПРИЛИВНОЙ РАСПАД СИСТЕМ характерен для случаев, когда рядом оказываются более массивные системы того же ранга, а также когда система более высокого ранга близка по размерам к подчинённой системе. Под действием приливов распадаются "рыхлые" системы кратных звёзд, рассеянные звёздные скопления, маленькие галактики вблизи крупных галактик и т.д. Даже шаровые скопления могут уско- ренно "таять" под действием приливных сил. Приливной распад не имеет чётких отличий от двух предыдущих сценариев, так как любое "испарение" элементов усиливается вблизи больших посторонних масс вещества. И всё-таки в идеальных случаях такой распад обладает безусловной спецификой. "Испарение" в этом случае происходит из- бирательно с двух сторон системы, в результате чего образуются приливные "хвосты" и т.п. образования. Вещество распадающейся системы вытягивается по орбите. Примерно так из комет образуются метеорные потоки, хотя наряду с приливами в данном случае важны другие факторы. Ещё более яркий пример - образование колец вблизи планет-гигантов. Аналогичные кольца могут образовывать распавшие- ся галактики-спутники. Диск Нашей Галактики хотя бы отчасти может иметь такую же природу, хотя обычно считается, что он возник в результате аккреции газообразного вещества. Приливной распад сис- тем - это наиболее типичный случай распада под воздействием внеш- них причин, хотя возможны и другие сценарии. РАЗРУШЕНИЕ СИСТЕМ В РЕЗУЛЬТАТЕ ИХ СТОЛКНОВЕНИЯ тоже возможно, но случается гораздо реже. Такое разрушение изучено, в частности, на атомном уровне, где мы можем одновременно наблюдать очень мно- го атомов. РАЗРУШЕНИЕ СИСТЕМ ВЫСШИХ УРОВНЕЙ МОЖЕТ "ПОДОГРЕВАТЬСЯ" ПОС- ЛЕДСТВИЯМИ БОЛЬШОГО ВЗРЫВА И СОВРЕМЕННЫМ ДЕЙСТВИЕМ АНТИГРАВИТА- ЦИИ. Это положение верно для сверхскоплений, скоплений и местных групп галактик. Так, например, многие сверхскопления могли обра- зоваться под действием гравитации в тот период, когда Наблюдаемая Вселенная была маленькой. Потом Вселенная раздвинулась из-за сов- местного действия двух названных причин, и гравитация ослабела. В настоящее время периферийные части галактических сверхскоплений удаляются от центров этих систем в процессе общего расширения Вселенной. А космическая антигравитация создаёт хаббловские пото- ки разбегающихся галактик даже в окрестностях скоплений и местных групп галактик. Значит, имеется верхний предел размеров структур, но он не абсолютен, а определяется специфическими условиями в данном участке пространства-времени (при большей изначальной плотности вещества этот предел выше, и, кроме того, он зависит от времени, которое прошло от Большого взрыва). СТРУКТУРИРОВАННОСТЬ И БЕССТРУКТУРНОСТЬ МАТЕРИИ Для материи характерна структурированность, т.е. объединение в более или менее дискретные структурные единицы, начиная от т.н. элементарных частиц и кончая крупными структурами вроде скоплений и сверхскоплений галактик. На уровне элементарных частиц (первом известном уровне) и на уровне нуклонов (втором уровне) мы не знаем бесструктурной мате- рии, т.е. в элементарные частицы и нуклоны объединена вся наблю- даемая материя. Отсутствие такого объединения мы можем предполо- жить только для центральных областей чёрных дыр и для той малень- кой области, в которой якобы была заключена Вселенная в первый момент Большого взрыва, но материя в этих областях не относится к категории наблюдаемой. Бесструктурная составляющая низших уровней организации вещества в принципе могла бы составлять "тёмное" ве- щество, которого больше, чем вещества "светлого" [Ю.Н.], но это предположение пока носит сугубо натурфилософский характер, т.е. какими-либо фактами не подкреплено. В структуры более высокого ранга, чем элементарные частицы и нуклоны, т.е. в сложные структуры, объединена не вся материя. На уровне этих сложных структур для материи характерны как структу- рированность, так и бесструктурность. Рассмотрим примеры. Под элементарностью "элементарных частиц" мы понимаем отсутствие у них каких-либо составных частей и, стало быть, принципиальную не- возможность самостоятельного существования этих частей. Каждый нуклон, т.е. протон или нейтрон, мы считаем состоящим из трёх кварков. Значит, мы признаём принципиальную возможность автоном- ного существования кварков (например, в первые мгновения Большого взрыва). Но в условиях современной Наблюдаемой Вселенной все кварки объединены в нуклоны и не могут быть самостоятельными, т.к. нет сил, способных "разбить" протон или нейтрон на его сос- тавные части. Объединение кварков в нуклоне столь прочное, что даже высказываются сомнения в том, что кварки являются тремя час- тицами, а не разными сторонами одной и той же частицы, которая в этом случае оказывается элементарной. На уровне атомных ядер ма- терия, в основном, структурирована, но не вся и не всегда, т.к. эти ядра способны распадаться на части (протоны, нейтроны), кото- рые могут какое-то время существовать самостоятельно. На атомном уровне, который очень близок ядерному, т.е. является почти тем же уровнем, материя структурирована в значительно меньшей степени: атомы могут терять электроны, которые длительно существуют вне атомов. Без специального анализа трудно сказать, каких электронов больше - "самостоятельных" или находящихся в составе атомов. В звёздах преобладает водородная и гелиевая плазма, т.е. электроны оторваны от ядер, но само звёздное вещество не является преобла- дающим в окружающем пространстве. Ионизованного газа не так уж много во внутренней части галактик, хотя его много в галактичес- ких коронах. И всё-таки, наверное, вещества, составленного из "нормальных" атомов, мы знаем больше. Это облака атомарного и мо- лекулярного водорода, планеты, астероиды, кометы и космическая пыль вблизи Солнца и других звёзд, а также планетоидные и т.п. тела, самостоятельно "блуждающие" по галактикам (значительная часть "тёмной" материи). Что же касается молекулярно-кристалли- ческого уровня, то здесь структурированность выражена ещё слабее, чем на атомном уровне: из приведённого перечня нужно исключить атомарные облака и, может быть, частично ещё какие-то категории объектов. Последующие уровни обособлены от других не столь чётко, но, наверное, существует уровень, соответствующий пылинкам и т.п. объектам (пыль межзвёздных газопылевых облаков, пылинки в кольцах Сатурна и других планет, метеорные потоки). Пыли в космосе значи- тельно меньше, чем газа, т.е. на данном уровне отчётливо преобла- дает бесструктурность. Тем не менее, это не такой простой вопрос, т.к. многие пылинки успели объединиться в планеты и т.п. тела. Следующий хорошо выраженный уровень - это планеты с их спутника- ми. Строго говоря, это не один, а два уровня, но для простоты объединим их из-за очевидной близости. Мы вроде бы знаем, что в Солнечной системе в планеты с их спутниками объединена меньшая часть околосолнечного вещества. Остальное вещество пребывает в виде малых тел (астероиды, тела пояса Койпера, кометы, кометные "зародыши" в облаке Оорта). Если астероидов по массе сравнительно мало, то уж облако Оорта столь велико и массивно, что планетооб- разование никак нельзя считать завершившимся. Значит, на планет- ном уровне пока главенствует бесструктурность. На звёздном уровне вещество выглядит, в основном, структурированным, но только выг- лядит, т.к. звёзды видны лучше, чем незвёздные объекты. "Тёмной" материи в окружающей части Вселенной по массе значительно больше, чем звёзд, даже если под "звёздами" понимать их системы с больши- ми и малыми планетами, кометоподобными телами, пылью и т.д. Расс- мотрение в составе этого структурного уровня таких продуктов звёздной эволюции как белые карлики, нейтронные звёзды и чёрные дыры может не изменить ситуацию, т.к. внешние части протогалакти- ческих облаков ещё находятся на дозвёздном этапе своей эволюции, и они очень велики по массе. Имеется и межгалактическое вещество. Что касается двойных и кратных звёзд, то этот уровень организации материи широко представлен в Нашей Галактике, но здесь много и одиночных звёзд (бесструктурный элемент). "Рыхлыми" структурными уровнями (звёздные ассоциации, агрегаты, комплексы и регионы) можно пренебречь, т.к. это не совсем "полноценные" уровни: звёзды объединены не столько гравитацией, сколько единством происхожде- ния; они недавно "родились" и просто не успели разлететься. А вот рассеянные и шаровые скопления уже надо учитывать. Тем не менее, звёзд, которые не принадлежат скоплениям и непосредственно входят в состав галактик во много раз больше. Значит, и здесь главенс- твует бесструктурность. Галактики - это наиболее чётко выраженный уровень организации материи в мегамире. Не исключено, что наи- большая часть материи входит в состав тех или иных галактик (в виде звёзд, планетоподобных тел, газопылевых облаков, чёрных дыр, а также в виде "тёмного" гало, газовых корон и других периферий- ных остатков протогалактических облаков). Но, как считается, име- ются и внегалактические объекты: разреженное межгалактическое ве- щество (в т.ч. часть "тёмной" материи), отдельные звёзды и их группировки. Кроме того, галактики из-за их гигантских размеров эволюционируют медленно, и по их "внутренним часам" прошли только первые мгновения от рождения. В дальнейшем центральные части га- лактик могут проколлапсировать, а в этом случае часть вещества будет выброшена за пределы галактик (при подходе двойной звезды к чёрной дыре одна из звёзд "заглатывается", а другая отбрасывается прочь с огромной скоростью). Такие структурные уровни как скопле- ния и сверхскопления галактик сходны с галактиками, но ещё менее сформированы. На всех уровнях, кроме элементарного и нуклонного, соотношение структурированности и бесструктурности постепенно меняется. Тяжё- лых элементов становится больше, т.е. на ядерном уровне растёт структурированность (нуклоны в конечном итоге объединяются в ядра атомов железа - самые устойчивые ядра). На атомном уровне струк- турированность тоже растёт: Наблюдаемая Вселенная остывает, и плазма превращается в атомарное вещество (из звёзд образуются "тёмные" продукты звёздной эволюции). И молекул тоже становится больше (в составе тех же продуктов звёздной эволюции). В резуль- тате деятельности звёзд молекулы также оказываются сгруппированы в пылинки и более крупные компактные тела. Планеты и их спутники увеличиваются в размерах, что мы видим на примере Земли и Луны, поглощающих малые тела Солнечной системы. На звёздном уровне тоже наблюдается увеличение структурированности: новые порции межга- лактического вещества вовлекаются в "звёздный" круговорот с обра- зованием неразрушающихся продуктов звёздной эволюции. Системы двойных и кратных звёзд иногда распадаются (и самопроизвольно, и после взрыва одной из звёзд), но всё-таки их в Нашей Галактике становится всё больше и больше, т.к. увеличивается общее число звёзд и их остатков. Количество рассеянных скоплений в Нашей Га- лактике длительное время остаётся примерно на одном уровне, т.к. эти скопления образуются и разрушаются с постоянной скоростью. Но такое положение не может быть вечным, т.к. звездообразование рано или поздно пойдёт на спад (из-за исчерпания межгалактического, а потом и галактического разреженного вещества). А в далёком прош- лом рассеянных скоплений, наверное, было больше, т.к. больше было межзвёздного газа, и звездообразование протекало интенсивней. Что же касается шаровых скоплений, то их в Нашей Галактике на ранних этапах её существования безусловно было во много раз больше. Сей- час эти образования только разрушаются, хотя и медленно. В общем, на уровне звёздных скоплений структурированность вещества умень- шается, что не соответствует общей тенденции для большинства уровней и чему ниже предлагается объяснение. На галактическом уровне структурированность в настоящее время растёт. Наверное, то же самое можно сказать о надгалактических уровнях, хотя эволюцию скоплений и сверхскоплений галактик мы пока знаем очень плохо. Там, например, вещество в центральной части систем перемещается к центру (коллапс), а периферическое продолжает "разъезжаться", по- винуясь общему расширению Наблюдаемой Вселенной и действию антиг- равитации. Обобщая материал предыдущего абзаца, можно сказать, что в Наб- людаемой Вселенной мы, как правило, видим увеличение структуриро- ванности вещества. Оно происходит примерно на семи-восьми уровнях организации материи (ядерном и атомном, молекулярно-кристалличес- ком, спутниковом, планетном, звёздном, кратнозвёздном, галакти- ческом). На двух уровнях (элементарном и нуклонном) увеличение структурированности не происходит, но лишь потому, что стопро- центная структурированность достигнута раньше или была изначаль- но. Ещё о двух уровнях мы не имеем достаточных сведений, но пред- полагаем рост структурированности. И только на одном уровне - уровне звёздных скоплений - происходит уменьшение структурирован- ности. Вероятно, это связано с близостью данного уровня к галак- тическому, на котором структурированность возрастает (пример кон- куренции близких по масштабу структур). Значит, основной тенден- цией в эволюции Наблюдаемой Вселенной является увеличение струк- турированности вещества. Структурированность вещества уменьшается только в ближайших ок- рестностях чёрных дыр, где приливные силы по мере приближения к горизонту событий последовательно от высших к низшим уничтожают все структурные уровни организации материи. Теоретически в центре дыры вещество становится абсолютно бесструктурным, но это проис- ходит за горизонтом событий, т.е. вне Наблюдаемой Вселенной. Ок- рестности чёрных дыр, таким образом, обладают свойствами, проти- воположными остальным участкам Наблюдаемой Вселенной: эволюция материи направлена здесь в другую сторону. ВАРЬИРОВАНИЕ РАЗМЕРОВ СИСТЕМ В ПРЕДЕЛАХ ОДНОГО УРОВНЯ Если сравнивать эффективные радиусы атомов [Угай, 1997, с.53], то самый маленький атом (атом неона) отличается от самого большо- го атома (атома франция) чуть менее, чем на порядок. Для систем планетных спутников этот показатель составляет три порядка. На эти три порядка самая маленькая система (Марс с Фобо- сом и Деймосом) отличается от самой большой системы (системы Юпи- тера с Синопе). Если систему Юпитера ограничивать орбитой послед- него большого спутника (Каллисто), то размах на один порядок меньше. Если же вместе с планетами рассматривать маленькие двой- ные контактные астероиды, то размах варьирования возрастёт на 3-4 порядка (до 6-7 порядков). Но, наверное, системы астероидов не должны приравниваться к планетным: вряд ли эти системы стабильны, а сами астероиды аналогичны частицам колец планет-гигантов. В лю- бом случае системы планетных спутников разнообразней по относи- тельным размерам, чем атомы. Системы, аналогичные Солнечной, изучены слабо. Минимальный размер таких систем значительно меньше расстояния от Солнца до Меркурия, а максимальный может превышать расстояние от Солнца до Нептуна (что-то аналогичное эффективному радиусу атома). В этом случае "размах" размеров составляет чуть менее трёх порядков, но он может быть и больше (до 3-4 порядков). Если же Солнечную сис- тему рассматривать с облаком Оорта, то аналогичный показатель возрастает до 6-7 порядков. Вряд ли, однако, это правильно из-за нестабильности внешней части системы, где велико влияние соседних звёзд. Для двойных и кратных звёзд аналогичный размах составляет при- мерно 6 порядков, причём речь идёт не об аналогах облака Оорта, а о крупных телах - звёздах. Если учитывать и гипотетические мелкие тела, то получаем те же 6-7 порядков. Разница между рассеянными и шаровыми скоплениями количествен- ная, так как имеются объекты промежуточной природы. Шаровые скоп- ления больше рассеянных, но, вероятно, лишь потому, что разрежен- ные периферические части рассеянных скоплений обычно считаются звёздными ассоциациями. Размер скоплений варьирует на 2-3 поряд- ка. Если шаровое скопление расположено вне галактики, то считает- ся микрогалактикой. Что же касается микрогалактик, то они не име- ют качественных отличий от нормальных галактик, т.е. все переходы здесь плавные. Определённый размер шаровых скоплений в Нашей Га- лактике (размах около одного порядка) - это, наверное, свойство внутригалактической среды именно Нашей Галактики (большие по объ- ёму скопления разрушаются приливными силами). Размеры нормальных галактик с учётом диска и "светлого" гало (без "тёмного" гало и короны) варьируют на 2 порядка, хотя нижняя граница проходит по микрогалактикам, которые могут быть и меньше, но тогда уже не имеют соответствующего названия. Скопления и сверхскопления галактик не могут варьировать более, чем на поря- док, но только из-за того, что мы сами ввели формальные рамки для этих структур. По сути же скопления галактик принципиально не от- делены от гигантских галактик с их маленькими спутниками. Тогда общий размах варьирования размера галактик-скоплений-сверхскопле- ний составляет 6-7 порядков (6 - без микрогалактик и шаровых скоплений, 7 - с ними). Цифры "6-7" уже фигурировали два раза пе- ред этим (для "солнечных" и планетных систем). Если попытаться максимально объединить системы разных подуров- ней, то получается четыре уровня - атомный, планетный, звёздный и галактический. Или три уровня, если планеты и звёзды объединить в планетно-звёздный уровень. Максимальный размер атома - 0,1 мм (в межзвёздной среде) [Сороченко, Саломонович, 1987], максимальный размах варьирования - 6-7 порядков (опять те же цифры!), но расп- ространённое варьирование - менее 1 порядка. Максимальное варь- ирование планетно-звёздного уровня - 12-13 порядков (по 6-7 по- рядков на планетный и звёздный подуровни), распространённое варь- ирование - 6-7 порядков (по 2-3 порядка на планетный и звёздный подуровни). Максимальное варьирование галактического уровня - 8 порядков, характерное - 4-5 порядков. Таким образом, размеры атома варьируют очень мало (1 порядок), а размеры остальных основных структур (четырёх) - очень много, причём в первом приближении - одинаково (в среднем 6-7 порядков). ВАРЬИРОВАНИЕ РАЗМЕРОВ ЯДЕР СИСТЕМ В ПРЕДЕЛАХ ОДНОГО УРОВНЯ Если сравнивать диаметры атомных ядер [Орир, 1969, с.466; Угай, 1997], то самое маленькое ядро (у водорода) отличается от самого большого ядра (у нильсбория) несколько более, чем на поря- док. На планетном уровне варьирование происходит в пределах двух порядков: Юпитер больше Меркурия почти в 30 раз, и можно предста- вить себе юпитеры чуть больше Юпитера и меркурии чуть меньше Мер- курия. Если в этом же ряду рассматривать астероиды, то варьирова- ние составляет 7-9 порядков, так как можно представить себе очень маленькие астероиды, образующие систему. Диаметры нормальных звёзд могут различаться на 4 порядка, с учётом белых карликов - на 6 порядков, с учётом нейтронных звёзд - на 8 порядков. Рассеянные скопления, которые могут быть ядрами звёздных ассо- циаций варьируют по размеру на полтора порядка, но их границы слабо очерчены, т.е. чётких ядер у звёздных ассоциаций нет. Тем более мы ничего не знаем о ядрах шаровых скоплений, хотя теорети- чески они могут быть. Ядра (балджи) имеются лишь у небольшой части галактик, а пото- му соответствующие цифры приводить не следует. Правильней ска- зать, что у галактик ещё не сформировались структуры, соответс- твующие ядрам предыдущих уровней. Таким образом, размеры атомных ядер варьируют очень мало (1 порядок), а размеры ядер других систем - очень много (в среднем на 8 порядков), но на высших уровнях чётких ядер пока нет. РАЗНИЦА В РАЗМЕРАХ МЕЖДУ СИСТЕМОЙ И ЕЁ ЯДРОМ Атом водорода по диаметру больше своего ядра примерно в 100 000 раз, т.е. отличается от него на 5 порядков. Другие атомы от- личаются от своих ядер на 4,5-5 порядков. Но это только в том случае, если учитывать эффективный диаметр атома, так как в отк- рытом космосе известны атомы диаметром до 0,1 мм, и аналогичная разница составляет у них 11 порядков. Системы планет больше своих планет на 1-3 порядка, а если рассматривать только гигантские спутники - на 1-2 порядка. У из- вестных астероидных систем разница с астероидами значительно меньше (вплоть до контактных астероидов), но вряд ли эти системы стабильны. Если границей Солнечной системы считать Нептун (последняя нас- тоящая планета), то Солнечная система больше Солнца на 4 порядка, если облако Оорта - на 7 порядков. Для экзопланетных систем такие цифры приводить рано. Если границей Нашей Галактики считать границу диска и "светло- го" гало, то Наша Галактика больше своего ядра на 1,5 порядка, если границу короны - на 2,5 порядка. Наверное, эти цифры типичны для спиральных галактик с балджем, но у эллиптических и непра- вильных галактик подобного ядра нет. Получается, что у наиболее стабильной системы (атома) и отно- сительно независимой Солнечной системы разница в размерах системы и ядра составляет 4-5 порядков и даже более того - до 7-11 поряд- ков. Если же система входит в состав близкой по размерам системы (планеты со спутниками в составе Солнечной системы) или ядро не полностью сформировалось (не до конца сконцентрировалось), то разница в размерах системы и ядра значительно меньше - 1-3 поряд- ка. У нестабильных систем (астероиды) разница может быть ещё меньше. Вероятно, малые размеры ядра по сравнению с системой - основной внутренний фактор стабильности системы, и такая стабиль- ность достигается в ходе длительной эволюции системы (возможен отбор на стабильность и т.п.). ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СТРУКТУР В большинстве структур, как уже ясно из предыдущих подразде- лов, выделяются ядро и остальная часть системы. В ядре (балдже и т.п.) может быть центральный точечный объект - чёрная дыра (в галактиках, реже в шаровых скоплениях), но часто такого объекта нет. Иногда роль ядра выполняет цепочка из нес- кольких объектов (с десяток скоплений галактик в сверхскоплениях, несколько ярких звёзд в рассеянных скоплениях или звёздных ассо- циациях). Такие ядра не бывают устойчивыми и характерны для самых молодых структур. Они возникают в местах встречи двух-трёх удар- ных волн. Иногда под балджем понимают более крупное образование, чем собственно ядро [Черепащук, 2006]. В этом смысле галактичес- кие балджи, к примеру, бывают образованы старыми звёздами (почти, как в гало, или чуть моложе), а ядро и околоядерные области - совсем молодыми звёздами, возникшими из газа, который недавно "стёк" сюда из диска в результате утраты его стабильности под воздействием соседних галактик [Сильченко, 2007]. Остальная часть системы может быть подразделена на тонкий диск и шарообразное гало, или сферическую подсистему. Диск имеется у спиральных галактик, систем вроде Солнечной и планетных систем, а также у нейтронных звёзд и чёрных дыр, в т.ч. сверхмассивных (например, в квазарах). Диск может быть образован несколькими крупными телами (планеты, спутники планет, а также звёзды в не- больших звёздных системах) и множеством мелких тел (те же звёзды, но в крупных звёздных системах, а также газ в дисках галактик, аккреционные диски молодых звёзд, пояс астероидов в Солнечной системе, кольца Сатурна и других планет-гигантов). Упомянутые крупные и мелкие тела эволюционно взаимосвязаны: либо из мелких тел получаются крупные (таково планетообразование), либо идёт распад крупных тел (спутники планет превращаются в кольца внутри зоны Роша), т.е. процессы в дисках очень сложны и не до конца изучены. Диски могут быть как бы вложены один в другой, т.е. у галактик, к примеру, помимо основного диска, бывают также ком- пактные околоядерные звёздные диски небольшого радиуса [Сильчен- ко, 2007]. Бывают также тонкий и толстый диски примерно того же радиуса. Диск может быть и сплошным, и разделённым на кольца. Кольца известны в системах планет-гигантов (кольца Сатурна и др.), в Солнечной системе (пояс астероидов и отчасти пояс Койпера), в На- шей Галактике (периферическое внедисковое кольцо из распавшейся маленькой галактики-спутника), в некоторых других галактиках. Гало как противоположность диска, наверное, имеется почти у всех систем с диском, но выражено по-разному. Особенно чётко - в спиральных галактиках. Слабо - в системах вроде Солнечной (только на периферии системы, хотя эта периферия больше центральной дис- ковидной части). Совсем слабо или совсем не выражено - в системах планет (ещё более подвинутых эволюционно, хотя, может быть, поп- росту "подрезанных" близостью более высокого структурного уров- ня). Вроде бы эволюция идёт в сторону формирования диска из гало (как в Нашей Галактике), хотя вопрос сложен, и для ряда галактик предполагается эволюция в другом направлении, чему ниже посвяща- ется специальный подраздел конспекта. Эллиптические галактики - это по сути слегка сплюснутое гало без диска. Или их можно расс- матривать как очень большое ядро, почему-то лишённое диска и дру- гих структурных элементов. Кроме того, у многих систем (сверхскопления галактик, скопле- ния галактик, галактики, рассеянные скопления, солнечные системы) имеется крайне разреженная периферийная сферическая часть - коро- на (а также "тёмное" гало и т.п. образования). В Солнечной систе- ме короной можно считать внешнюю часть облака Оорта. Мы видим, что основными элементами структур, или систем (ос- новными подструктурами, или подсистемами) являются разноообразные и разномасштабные сферические и дисковидные образования, вложен- ные одно в другое, уплотняющиеся к центру системы, состоящие из более (звёзды) или менее (газ) структурированного вещества, хоро- шо выраженные или представляющие собой переходные случаи от дис- ковидности к сферичности (линзовидность, эллиптичность). Плот- ность от периферии к центру системы может возрастать и плавно, и "рывками". Второй случай означает наличие обособленных структур, вложенных одна в другую. Кроме того, разные элементы "матрёшки" могут отличаться возрастом, составом (разная металличность, раз- ное соотношение звёзд и газа), плоскостью и направлением враще- ния. Но могут быть структурные элементы и совсем другого характе- ра. У молодых образований (молодых звёзд, галактик-квазаров) часто наблюдаются струи вещества (джеты), вылетающие с полюсов. Благо- даря этим струям вращающиеся объекты избавляются при сжатии от заведомо большей части (более 99%) исходного углового момента движения газопылевого облака. Такие же струи известны у микроква- заров - рентгеновских двойных систем с чёрной дырой или нейтрон- ной звездой, а также с нормальной звездой-спутником. Наряду с центробежными струями (выбросами, джетами), возможны струи центростремительного направления - потоки, бессттруктурного вещества, падающего к центру системы. Таковыми, вероятно, являют- ся бары в ядерных и околоядерных областях галактик. Подобные изо- лированные струи (по одной, по две) пока известны только на га- лактическом уровне, но представить их существование можно на мно- гих уровнях. Центростремительные струи вблизи центра системы мо- гут спиралевидно закручиваться ("завинчиваться"). Центробежные и центростремительные струи могут быть многочис- ленными, чередоваться и образовывать ячеистую подструктуру, что характерно для самых разных конвективных образований - мантии Земли, конвективной зоны звёзд, газовой составляющей скоплений галактик. Кроме того, практически на всех структурных уровнях известны элементы, отсутствующие или пока не открытые на других уровнях. Таковы, например, спиральные ветви в дисках спиральных галактик. Существование подобных волновых ветвей можно предположить в акк- реционных дисках молодых звёзд, но эти диски пока слишком плохо видны в наши телескопы. А вот аналоги p-, d- и f-облаков, извест- ных в атомах, вряд ли в настоящее время существуют на других структурных уровнях. ПРИНЦИП ОГРАНИЧЕННОСТИ ЧИСЛА СТРУКТУРНЫХ УРОВНЕЙ Структурные уровни организации материи образуют иерархический ряд, и каждая элементарная частица может как быть "независимой", так и входить в состав того или иного числа уровней высшего по- рядка. Можно, например, представить себе одинокий электрон, кото- рый находится во внегалактическом пространстве вне скоплений и сверхскоплений галактик, хотя, конечно, он будет испытывать гра- витационное воздействие тех или иных структур и со временем может стать "полноправным" членом каких-то из них (это означает эволю- цию Наблюдаемой Вселенной в сторону структурированности материи, хотя в будущем может воспреобладать антигравитационное воздейс- твие вакуума, и электрон так и останется "независимой" системой). Но элементарная частица (например, кварк) может уже сейчас вхо- дить в состав одновременно нуклона, атомного ядра, атома, молеку- лы (или кристаллической решётки), спутника планеты, системы из планеты и её спутников, системы вроде Солнечной, системы из нес- кольких далёких кратных звёзд [?], рассеянного звёздного скопле- ния, небольшой галактики, системы из нескольких галактик, группи- ровки из нескольких таких систем, скопления галактик, сверхскоп- ления галактик. Мы насчитали 14 уровней организации вещества. Ве- роятно, их может быть чуть больше. Можно, например, представить себе наличие у планетного спутника своего спутника, а также двух-трёхуровневую систему кратных звёзд, хотя в последнем слу- чае, наверное, не смогут существовать планеты с их спутниками. Могут быть также открыты структуры больше сверхскоплений галак- тик, хотя ясно, что они окажутся "рыхлыми" - лишь чуть-чуть плот- нее окружающего пространства (возникшими, когда гравитация была сильнее, а теперь "расплывающимися" из-за изначального взрыва и современного влияния космологического вакуума). Получается, что, если не рассматривать гипотетические высшие (больше сверхскоплений галактик) и гипотетические низшие уровни (меньше "элементарных" частиц), то число уровней организации ма- терии ограничено. Иными словами, число таких уровней в пределах отрезка на оси масштабов не может быть больше какого-то опреде- лённого числа. Это результат наблюдений. Теперь нам предстоит по- нять причину ограничения числа структурных уровней. КОНКУРЕНЦИЯ СТРУКТУРНЫХ УРОВНЕЙ Вероятно, ограниченность числа структурных уровней объясняется конкуренцией между ними. Так, например, звёздные скопления разру- шаются под воздействием приливных сил Галактики и гигантских мо- лекулярных облаков, но такие скопления могли бы значительно доль- ше существовать вне Галактики. Многоуровневые системы кратных звёзд могут быть разрушены в результате пролёта около "чужой" массивной звезды, но во внегалактическом пространстве такая встреча была бы крайне маловероятной. В космосе имеются гигант- ские атомы до 0,1 мм в диаметре. Их возбуждённые электроны удале- ны от ядра на огромное расстояние, но, тем не менее, не покидают ядро [Сороченко, Саломонович, 1987]. Если такой атом войдёт в состав пылинки или более крупного компактного тела, то сразу же потеряет внешние электроны. Во всех перечисленных случаях мы видим, что более высокий уро- вень мешает существованию предыдущего низкого уровня. Но низкий уровень может оказывать аналогичное влияние. Так, например, вряд ли можно представить длительное существование микроастероида раз- мером в несколько миллиметров со спутниками-пылинками. В резуль- тате бомбардировки высокоэнергетическими частицами члены такой системы вскоре приобретут электрический заряд, в результате чего либо слипнутся, либо разлетятся, т.е. электрические силы "грубо" нарушат гравитационную "гармонию", присущую высшим структурным уровням. Если бы кванты микромира были на несколько порядков меньше, то, вероятно, на несколько порядков меньше могли бы ока- заться и минимальные размеры систем более высокого ранга. Значит, структурные уровни, чтобы не мешать один другому (не конкурировать), должны быть разделены значительными расстояниями на оси масштабов. Именно отсюда следует ограниченность числа структурных уровней. Отсюда следуют и некоторые специфические свойства каждого уровня, расположенного на различных расстояниях от соседних уровней. "ЕСТЕСТВЕННЫЙ ОТБОР" НАИБОЛЕЕ УСТОЙЧИВЫХ НЕЖИВЫХ СТРУКТУР Естественный отбор в своей примитивной форме присущ и неживой материи. "Выживает" лишь то, что в силу случайных причин оказа- лось устойчивым. Что же касается неустойчивого, то оно разрушает- ся, поставляя материал для новых "попыток" природы создать устой- чивую систему. Так, к примеру, слишком массивные и потому нестабильные звёзды быстро разрушаются, поставляя материал для других звёзд, которые в среднем оказываются не столь массивными, а потому более устой- чивыми. В результате в окружающем пространстве преобладают мало- массивные звёзды. В конечном итоге в наибольшем количестве обра- зуются наиболее "прочные" объекты - планетоподобные тела и крас- ные карлики. Системы кратных звёзд для устойчивости должны быть иерархичес- ки структурированными и в то же время не очень "рыхлыми", т.е. не очень большими по размеру. В противном случае их разрушит грави- тационное воздействие соседних объектов. Поэтому кратные системы не могут иметь более 6-7 компаньонов. "Отбираются", "выживают" и накапливаются в большем количестве системы с меньшим числом звёзд. Из многочисленных шаровых скоплений в Нашей Галактике уцелели только самые плотные и массивные, а потому стабильные. Особенно длительно отбору на устойчивость подвергались атомы, что может быть одним из объяснений их удивительной стабильности. В первые мгновения после Большого взрыва (или после начала Боль- шого взрыва) могли возникнуть очень разные частицы, а "выжили" и стали преобладающими лишь немногие из них, организованные нес- колькими оптимальными способами. Мы видим, что стабильность атома может быть хотя бы частично объяснена и без привлечения гипотезы о стабилизирующей роли жизни и разума (см. ниже). В настоящее время атомы продолжают эволюционировать в сторону увеличения устойчивости: тяжёлые атомы в ходе ядерного распада, а лёгкие в ходе термоядерного синтеза в конечном итоге превращаются в атомы железа - самые стабильные из известных. На "выживание" того или иного структурного уровня влияет расс- тояние на оси масштабов от соседних уровней. Какие-то уровни, не выдержав конкуренции с соседями, уже исчезли или исчезнут в буду- щем, уступив место более удачливым "соперникам". Получается, что уровней рождается значительно больше, чем остаётся в дальнейшем. Значит, не только конкретные структурные образования в пределах одного и того же уровня, но и сами уровни подвержены действию "естественного отбора". И всё-таки "естественный отбор" неживых объектов принципиально отличается от естественного отбора живых систем, для которых этот термин применялся изначально: выжившая (уже без кавычек) живая система сохраняется не сама по себе, а своими многочисленными по- томками, похожими на неё. Потому словосочетание "естественный от- бор" в нашем случае лучше заключать в кавычки. РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ СТРУКТУРНЫМИ УРОВНЯМИ НА ОСИ МАСШТАБОВ Атомы больше протонов в среднем на 5 порядков, но не очевидно, что протоны являются такими же системами, как атомы, а потому этот перепад размеров следует исключить из основного ряда. Системы планет с их спутниками больше атомов в среднем на 19 порядков. Даже если добавить к системам планет гипотетические системы микроастероидов размером 10 см, перепад составит 8 с лиш- ним порядков. Более мелкие системы астероидов в условиях Солнеч- ной системы представить трудно, так как их могут разрушить потоки солнечной плазмы и т.п. факторы (пылинки приобретут электрический заряд и покинут систему или слипнуться с центральным телом). Солнечная система больше средней системы планеты на 5 поряд- ков. Шаровые скопления больше Солнечной системы в среднем на 4 порядка. Галактики больше шаровых скоплений в среднем на 3 поряд- ка. Скопления галактик больше галактик в среднем на 2 порядка. Сверхскопления больше скоплений галактик в среднем на 1 порядок. Итак, перепады размеров составляют соответственно 19, 5, 4, 3, 2, 1. О конкретных цифрах можно долго спорить, но очевидно, что каждый следующий структурный уровень больше похож на предыдущий, чем его предшественник. Если в эволюционном плане более продвину- ты низшие уровни (так как маленькое эволюционирует быстрее боль- шого из-за меньшего расстояния между элементами и возможности бо- лее частых контактов между этими элементами), то эволюция идёт в сторону уменьшения числа уровней, и, вероятно, сохраняются наибо- лее стабильные из них. "ЗАЗОРЫ" МЕЖДУ СТРУКТУРНЫМИ УРОВНЯМИ НА ОСИ МАСШТАБОВ Большинство структурных уровней соприкасаются друг с другом: система Юпитера не меньше системы тесных двойных звёзд, шаровые скопления не меньше микрогалактик, а те постепенно "переходят" в среднеразмерные и крупные галактики; крупные галактики с их мно- гочисленными галактиками-спутниками только количественно отлича- ются от скоплений галактик, а те - от сверхскоплений. Выявляются лишь два "зазора". Первый отделяет атомы от структур высшего по- рядка, второй - системы кратных звёзд от рассеянных скоплений. Первый "зазор" очень велик и вмещает "зону жизни", о чём уже го- ворилось. Делалась даже попытка "объяснить" наличие "зазора" на основании антропного принципа (от нас на оси масштабов далеко и от атомов, и от планет, потому что жить можно только в середине большого "зазора"). Второй "зазор" очень мал и характерен, навер- ное, лишь для внутригалактической среды, так как не видно причин для его формирования вне галактик. "Зазоры" разделяют три основ- ные структурных уровня материи, что вполне логично. Размеры "за- зоров", что тоже естественно, увеличиваются на оси масштабов "сверху вниз", т.е. эволюционируют в сторону увеличения. РАССУЖДЕНИЯ О СПЕЦИФИКЕ КАЖДОГО ИЗ СТРУКТУРНЫХ УРОВНЕЙ О так называемых элементарных частицах (электронах, кварках) определённо можно сказать только то, что вещество на этом уровне полностью структурировано. Или же мы не знаем бесструктурную часть вещества этого уровня, и для нас это "тёмная материя", ко- торой, может быть, и больше, чем материи "светлой". Если элемен- тарные частицы не являются системами, состоящими из множества тел, то мы не можем сравнить их с объектами других уровней и не обладаем инструментом для дальнейших рассуждений. Если это систе- мы, то они должны состоять из частиц, которые на много порядков меньше системы в целом. Перепад размеров может составлять десятки порядков. Атомы отличаются от систем более высоких уровней: 1) самым ма- лым варьированием размеров системы в целом (примерно 1 порядок в привычных условиях); 2) самым малым варьированием размеров ядра (примерно 1 порядок); 3) самой большой разницей в размерах систе- мы и её ядра (4,5-5 порядков); 4) максимальной удалённостью от структур более высокого уровня на оси масштабов (до 19 порядков); 5) относительной стабильностью, которая грандиозна с учётом малых размеров атома и потенциальной возможностью эволюционировать очень быстро. Мы имеем право связать стабильность атомов с первы- ми тремя-четырьмя их особенностями, в т.ч. с большой разницей в размерах системы и ядра (принцип компактности ядра). Атомы про- должают эволюционировать: и в результате ядерного распада, и в результате термоядерного синтеза в конечном итоге образуются ато- мы железа - самые стабильные атомы Наблюдаемой Вселенной. Значит, эволюция атомов идёт в сторону максимальной стандартизации разме- ров системы и её ядра. При этом оптимальной разницей в размерах системы и её ядра можно считать 4,5 порядка. Размеры атомов осо- бенно мало варьируют, если рассматривать их массу, но линейные размеры атомов в особых условиях могут увеличиваться на 6 поряд- ков и, вероятно, более того (в открытом космосе при бомбардировке частицами высоких энергий). Значит, в обычных условиях линейные размеры атомов ограничены наличием поблизости других атомов. Верхний предел линейных размеров атома может быть ограничен и приливными силами, связанными с близостью более крупной структу- ры. По сути это означает, что линейные размеры атома ограничивает структура более высокого ранга (принцип конкуренции структурных уровней). Кроме того, для атомов характерно объединение в ста- бильные молекулы, что является ещё одной и важнейшей специфичес- кой особенностью атомов. Аналогами молекул на первый взгляд явля- ются звёздные цепочки и цепочки галактических скоплений в ядрах сверхскоплений галактик, но они быстро разрушаются, если измерять время в единицах, соразмерных масштабу соответствующих структур. Поэтому сходство в данном случае является исключительно внешним, случайным. Суть отличий заключается в том, что только атомы, на- ряду с силами взаимного притяжения, обладают хорошо выраженными силами взаимного отталкивания, а потому могут образовывать ста- бильные комплексы. На этом же основана способность атомов форми- ровать комплексы молекулярных диполей, кристаллические решётки и т.п. структуры с компактным и относительно стабильным взаимным расположением атомов. В конечном итоге это приводит к возможности формирования очень крупных жидких и твёрдых тел - планет, планет- ных спутников, астероидов, комет и т.д. На оси масштабов между атомами и следующим структурным уровнем расположена зона жизни. Вероятно, не случайно, что она находится в самом большом интервале между структурными уровнями Наблюдаемой Вселенной. Здесь живые системы могут достичь максимальной слож- ности и "подвижной" стабильности, так как конкуренция с соседними структурными уровнями минимальна. Самую середину этого интервала занимают разумные существа, и размер их составляет 1-2 м. Это 10 порядков от атома и приближённо 10 порядков от соседних и наибо- лее значимых высших уровней (9 - от системы Земля-Луна, 11 - от системы Солнце-Земля). Если эти цифры не случайны, то разумных обитателей атома нужно искать на десяток порядков ниже атома или на столько же порядков ниже протона, т.е. очень-очень "низко". А следующие "атомы" и "молекулы" возникнут на звёздно-планетном уровне, следующие "люди" - из скоплений галактик, а сами галакти- ки не выдержат конкуренции с соседними структурами и "освободят" место для зоны жизни высшего уровня. Наличие жизни и разума именно в интервале между атомным и пла- нетным уровнями, может быть, позволяет объяснить сам интервал. Если воспользоваться антропным принципом, то интервал велик имен- но потому, что мы находимся здесь; в противном случае нас бы здесь не было, и мы не могли бы этот интервал наблюдать. Иными словами, если в распределении больших интервалов есть доля слу- чайности, то наблюдаться в качестве "живого" будет самый большой интервал, так как жизнь и разум в первую очередь возникают в са- мом большом интервале. Можно и несколько иначе "повернуть" те же рассуждения. Наша Наблюдаемая Вселенная - это одна из многих ги- потетических или существующих вселенных, и жизнь возникла именно в ней, так как здесь случайно возник наиболее значительный "за- зор" между структурными уровнями. Конечно, всё это очень зыбкие рассуждения, и "зазор" может быть отнюдь не случайным. Известные астероидные и т.п. системы обладают очень большим размахом размеров - от километровых двойных контактных астероидов в окрестностях Земли до 200-километровой системы Иды в основном поясе астероидов и 80000-километровой системы Зены в поясе Койпе- ра (почти 5 порядков). Системы Зены, Плутона и т.п. тел очень близки к планетным системам. Можно представить себе астероидные системы на 4-5 порядков меньше известных. Но системы ещё меньше, вероятно, будут быстро разрушаться под воздействием самых разных факторов (столкновения с другими крошечными астероидами, пролёт вблизи планет и крупных астероидов, давление света и солнечной плазмы, приобретение электрических зарядов под воздействием час- тиц высоких энергий и т.д.). Объединять маленькие астероидные системы с планетными вряд ли корректно, из-за вероятной неста- бильности таких систем. В условиях Солнечной системы они то воз- никают, то разрушаются из-за конкуренции с другими системами - с системами планет (формально тот же уровень) и с Солнечной систе- мой (более высокий уровень). Но в межзвёздном и межгалактическом пространстве подобные системы, в т.ч. системы пылинок и песчинок, вероятно, могут быть относительно стабильными. Правда, и там их может разрушить конкуренция с атомным уровнем (слипание или раз- лёт частиц в случае приобретения ими минимального электрического заряда в столкновениях с частицами высоких энергий). Системы планет с их спутниками, наверное, могли бы быть значи- тельно больше, если бы не конкуренция с относительно близким уровнем Солнечной системы. По крайней мере, аналог облака Оорта на планетном уровне не выражен (орбиты внешних крошечных спутни- ков лишь чуть-чуть больше орбит спутников-гигантов, отсутствует шаровидная составляющая). Ещё одна особенность планетного уровня - относительная близость размеров системы и её ядра (2-3 порядка, а не 4,5-5 порядков, как в атоме). Но размеры планетных систем и их ядер варьируют всё-таки больше, чем в атомах. Учитывая сказан- ное, можно утверждать, что системы планет не очень стабильны и со временем могут исчезнуть даже без катастроф, обусловленных внеш- ними причинами. Так, например, вычислено, что Луна, которая сей- час постепенно удаляется от Земли, со вполне определённого момен- та начнёт приближаться и превратиться в кольцо, как у Сатурна, а частицы кольца в конце концов попадают на Землю. Примечательно, что у всех планет-гигантов уже имеются кольца из разрушившихся спутников. Эволюция данного структурного уровня далеко не завер- шилась, хотя ядро здесь уже есть. Среди систем звёзд с их спутниками мы пока более или менее хо- рошо знаем только нашу Солнечную систему. Обращает на себя внима- ние большая разница в размерах между системой и ядром - 4-5 по- рядков или даже более, если с облаком Оорта, т.е. как в атоме. Данный уровень почти не "подрезан" сверху галактическим уровнем (тем более, что мы не в шаровом скоплении). Формально у этого уровня хорошие перспективы, хотя ядра (звёзды) в данном случае не слишком стабильны. Возможно, вещество на этом уровне будет обра- зовывать новые и новые системы (коллапс звёзд, разлёт перифери- ческих частей систем, новое звездообразование и т.д.), но сам уровень выживет. Такое выживание может произойти в форме систем с белыми карликами, нейтронными звёздами и чёрными дырами. Говоря о Солнечной системе как представителе очередного уровня организации материи, нужно помнить, что данная система не является типичной для этого уровня. В настоящее время мы знаем порядка двухсот дру- гих систем с планетами, и все они резко отличаются от нашей: ха- рактерны горячие юпитеры на сильно вытянутых орбитах (2/3 случа- ев), а потому внутренние планеты, аналогичные планетам земной группы вряд ли могут существовать. Кроме того, характерны горячие юпитеры на круговых орбитах меньше орбиты Меркурия (1/3 случаев), причём возникли эти юпитеры далеко от звезды, а потом по спирали приблизились к звезде и, наверное, по пути уничтожили внутренние планеты (см. конспект о планетах). В общем, другие солнечные сис- темы, с которыми мы знакомы в настоящее время, менее стабильны, чем наша: внешние планеты часто улетают из системы, а внутренние - поглощаются звёздами. Тем не менее, "выживание" звёздного уровня вполне правдоподоб- но, так как наметилась тенденция к разрушению рассеянных и даже шаровых скоплений: новые шаровые скопления не образуются, старые медленно разрушаются, а рассеянные скопления хоть и образуются, но быстро рассеиваются. В настоящее время уровень шаровых скопле- ний вполне самостоятелен, но в будущем он исчезнет из-за конку- ренции с близким галактическим уровнем. Ядра на уровне скоплений слабо выражены, что тоже является признаком "неполноценности" этой структуры. Ещё нужно рассматривать возможность превращения шаровых скоплений в аналоги планет, вращающиеся вокруг ядра га- лактики, но, конечно, шаровые скопления при этом должны сильно видоизмениться (например, приобрести чёрные дыры в центре; или же на уровне звёзд должны появиться аналоги гравитационного отталки- вания, что можно представить себе только в случае целенаправлен- ной деятельности разумных существ, взявших под контроль галакти- ку, - см. ниже). Важно также подчеркнуть, что вне галактик шаро- вые скопления, или микрогалактики, в настоящее время вполне ста- бильны. Галактический уровень в смысле конкуренции с низкими уровнями вполне перспективен: до уровня солнечных систем далеко (6-7 по- рядков), а уровень звёздных скоплений "побеждён". Слабую сформи- рованность ядер можно объяснить молодостью галактик: ядра не вез- де успели образоваться, а образовавшиеся ядра ещё рыхлые и потому по размерам близки к самим галактикам (отличие на 1 порядок). Га- лактики довольно часто сталкиваются, сливаются и раскалываются при столкновениях, что тоже походит на ранний этап эволюции дан- ного уровня (так, наверное, сталкивались, сливались и раскалыва- лись планетизимали на ранних этапах эволюции планет). Кроме того, нельзя утверждать, что галактический уровень выдержит конкуренцию со скоплениями и сверхскоплениями галактик, которые только стали формироваться. Впрочем, сверхскопления и даже скопления галактик могут пострадать из-за "расталкивающего" влияния космического ва- куума (из-за антигравитации), и тогда "позиция" галактик в этой "конкурентной" борьбе предпочтительнее. Ясно только, что какой-то из галактических уровней останется на долгие времена. Скопления галактик представляют собой самостоятельный и доста- точно хорошо очерченный уровень организации материи, хотя извест- ны различные переходные случаи между данным и нижним (галактичес- ким) уровнями. Структуры данного уровня обладают ядром и гало. Галактики в скоплениях движутся по орбитам, как звёзды в галакти- ках. В галактических скоплениях доля газа значительно выше, чем в большинстве отдельно взятых галактик, что свидетельствует в поль- зу относительной молодости этих образований. Для газа характерен единый круговорот, отличный от круговорота галактик: холодные струи газа опускаются к центру скопления, горячие - поднимаются. В нагревании газа участвуют чёрные дыры, расположенные в гигант- ских эллиптических галактиках, концентрирующихся близ центра скопления. Наличие таких галактик и их концентрация в центре структурного образования - специфическая особенность данного уровня организации материи. Звездообразование в скоплениях иногда идёт и вне галактик, так как здесь тоже высока концентрация газа. Аналоги галактических дисков в скоплениях пока вроде бы не обна- ружены, что, вероятно, объясняется эволюционной молодостью скоп- лений. Сверхскопления галактик (цепочки из нескольких скоплений) на первый взгляд аналогичны молекулам, но вряд ли они стабильны, хо- тя мы, конечно, не могли наблюдать их распад. Глубинного сходства с молекулами в данном случае, конечно, нет. Эти тела ещё не успе- ли проэволюционировать в систему вращающихся тел, т.е. связаны между собой только происхождением из одного и того же волокнисто- го сгущения газа. Элементы сверхскоплений ещё могут не только "упасть" друг на друга, но и "разъехаться" из-за расширения Наб- людаемой Вселенной. Тем более, что такое расширение в последние миллиарды лет ускоряется... Структуры больше сверхскоплений галактик либо так и не возник- ли, либо едва-едва наметились как слабо выраженные флуктуации плотности вещества. Дальнейшему развитию этого структурного уров- ня должны помешать общее расширение Наблюдаемой Вселенной (из-за Большого взрыва 13,7 миллиардов лет назад) и начавшееся 5-8 мил- лиардов лет назад ускорение этого расширения (из-за влияния кос- мологического вакуума). Подобные образования, если они и есть, пока не открыты. Открыта, правда, Великая Стена из галактик, но, во-первых, она по линейным размерам лишь в 5 раз больше типичного сверхскопления, а, во-вторых, представляет собой весьма неустой- чивое образование, которое не только не успело приобрести черты системы вращающихся тел, но и со временем "разъедится". Значит, на оси масштабов есть верхний предел для размера устойчивых структурных образований. Разумеется это верно только для Наблюда- емой части Вселенной, так как в других её частях взрывообразного расширения может и не быть. Итак, мы аргументированно выделили почти те же основные уровни (атомный, звёздный и галактический), какие интуитивно объявили таковыми в самом начале рассуждений. Расстояния между ними - 24 и 7 порядков. Как мы видим, расстояния на оси масштабов при любых рассуждениях увеличиваются при переходе от больших структур к ма- лым. Значит, и "ниже" атома следует ожидать гигантские расстояния до ближайших гипотетических уровней, если они существуют. Они там могут быть ещё больше, чем в Наблюдаемом Мире. Чем дольше сущест- вуют структурные уровни на том или ином отрезке оси масштабов, тем меньше их становится из-за более длительного конкурентного воздействия соседних уровней. "СЕРИЙНОСТЬ" УРОВНЕЙ ОРГАНИЗАЦИИ МАТЕРИИ Обращает на себя внимание также "серийность" некоторых уровней или, точнее, подуровней. Имеется галактическая серия (сверхскоп- ления галактик, скопления галактик, галактики и шаровые скопле- ния), звёздно-планетная серия (солнечные системы и системы пла- нет, т.е. два подуровня, а в случае кратных звёзд возможны три подуровня этой серии). Не исключено, что такой же серией являются атом, нуклоны и "элементарные" частицы. В этом случае до более "низкой" серии может быть примерно 20 порядков (как между атомами и планетами с их спутниками), а пре- дыдущая зона жизни должна быть "углублена" примерно на 10 поряд- ков. Или же "микро-микромир" ещё стабильней, и "расстояние" между уровнями там ещё больше. Впрочем, серийность - это факт, а "мик- ро-микромир" - натурфилософский домысел. СКОРОСТЬ ЭВОЛЮЦИИ СТРУКТУРНЫХ УРОВНЕЙ В Наблюдаемой Вселенной началом эволюции всех структурных уровней был Большой взрыв, т.е. все наблюдаемые структурные уров- ни имеют одинаковый абсолютный возраст (13,7 миллиарда лет). Тем не менее, эволюция разномасштабных структур происходит с разной скоростью, так как маленькие структуры, как правило, эволюциони- руют быстрее больших (принцип слонов и микробов). Наверное, ско- рость эволюции системы пропорциональна частоте взаимодействий между составляющими её элементами (телами). Взаимодействия, в т.ч. столкновения, происходят тем чаще, чем тел в данном месте больше, чем быстрее они движутся и чем меньше расстояния между ними. Все эти показатели учесть трудно. Ещё труднее понять, какой из них в данном случае важнее. Поэтому для нужд натурфилософии с учётом наличия систем вращающихся тел можно воспользоваться таким интегральным показателем, как среднее время оборота малых тел системы вокруг центрального тела (ядра) или центральной точки, если там нет соответствующего тела. А эволюционный возраст целе- сообразно измерять в числе оборотов вокруг такого центра. Солнце совершает оборот вокруг галактического центра примерно за 200 миллионов лет. Таков наш галактический год. За время свое- го существования (4,7 миллиардов лет) Солнце совершило чуть более 20 оборотов вокруг галактического центра. Солнце - среднеудалён- ная галактическая звезда, и в числе оборотов Солнца можно изме- рять эволюционный возраст Галактики. Её абсолютный возраст сос- тавляет чуть более 10 миллиардов лет, но отсчёт можно вести и от Большого взрыва, когда наметились те флуктуации плотности вещест- ва, которые привели к образованию Галактики. 13700000000/200000000 = 68.5 Значит, эволюционный возраст Галак- тики составляет чуть менее 70 оборотов. Аналогичных данных по скоплениям и сверхскоплениям галактик у нас нет, но можно предпо- ложить что они значительно "моложе". Если "на глазок", то скопле- ния галактик совершили не более десятка оборотов, а сверхскопле- ния только начали свой первый оборот, т.е. их структура определя- ется изначальными флуктуациями плотности и "завихрениями" вещест- ва, разлетающегося при Большом взрыве. Эволюционный возраст системы Солнце-Земля составляет, как уже ясно, 4,7 миллиардов оборотов (Солнце - звезда второго звёздного поколения, и измерять его возраст от Большого взрыва было бы ошибкой). Если эволюционный возраст Солнечной системы измерять в оборотах Юпитера, осуществляющихся за 12 земных лет, то он сос- тавляет чуть менее 400 миллионов оборотов. Это означает, что Сол- нечная система в эволюционном плане примерно в 5-6 миллионов раз старше Галактики (391666666/68.5 = 5717762). Если же говорить не о Солнце, а вообще о звёздном уровне организации материи, то его абсолютный возраст - те же 13,7 миллиардов лет, а эволюционный возраст можно оценить в 1 миллиард юпитерианских оборотов. Зна- чит, звёздный уровень в 15 миллионов раз старше галактического (правильней - на 7 порядков старше). Луна совершает 12 оборотов за год, и потому эволюционный воз- раст системы Земля-Луна можно оценить примерно в 50 миллиардов оборотов. Более точная цифра всё равно не имеет смысла, так как Луна поначалу находилась в несколько раз ближе, чем сейчас, а совсем-совсем вначале (до столкновения Земли с марсоподобным те- лом) Луны вообще не было. Система Юпитера, если вычисления произ- водить по Ганимеду (самому большому спутнику), эволюционно старше - примерно 250 миллиардов оборотов. Скорость эволюции этой систе- мы больше из-за значительной массы Юпитера: спутники вращаются быстрее. Вероятно, спутники были и у первых планет, связанных со звёздами первого поколения. Тогда эволюционный возраст данного уровня - сотни миллиардов оборотов. Эволюционный возраст атомов грандиозен, так как за секунду электроны совершают оборотов на много порядков больше, чем Земля успела сделать вокруг Солнца за всё время своего существования. Разумеется, я не утверждаю, что эволюция атомов и сейчас происхо- дит быстрее, чем эволюция Солнечной системы или Нашей Галактики. Дело в том, что эволюция сначала идёт быстро, а потом замедляется по мере приближения к какому-то определённому стабильному состоя- нию (принцип Лукреция). Атомы "отбушевали" за свой первый миллион лет, их ядра - за первые часы, а составные части ядер и электроны - за первые секунды. Потом же почти ничего не происходило. Уже говорилось, что из двух структурных уровней быстрее эволю- ционирует низкий уровень, если он ещё не достиг своего эволюцион- ного "потолка". Там взаимодействия между элементами системы про- исходят чаще, так как расстояния между этими элементами очень ма- лы. Но в пределах одного и того же структурного уровня быстрее эволюционируют массивные объекты, так как в единицу времени там совершается больше взаимодействий между телами, составляющими систему. НАПРАВЛЕННОСТЬ ЭВОЛЮЦИИ СТРУКТУРНЫХ УРОВНЕЙ Если сравнить перечисленные уровни, то направление их эволюции очевидно. Материя на каждом из уровней эволюционирует от бесс- труктурности к хорошо выраженной структурированности, к стандарт- ности размеров ядер, прочих тел и систем в целом, к компактности ядра (к его малому размеру в сравнении с системой), к сосредото- чению основной массы системы в ядре, к стабильности системы и т.п. Можно также утверждать, что структура Наблюдаемой Вселенной всё время усложняется, увеличивается разнообразие объектов (даже на атомном уровне, где растёт "металличность", хотя здесь уже на- чинает намечаться противоположная тенденция - эволюция в сторону одинаковых атомов железа). Выделить и описать все этапы такой эволюции трудно из-за боль- ших эволюционных расстояний между известными структурными уровня- ми. Особенно велик интервал, разделяющий атомы и другие звенья эволюционной цепочки. В промежутках могли уместиться многочислен- ные катастрофы, резко изменившие систему, в т.ч. полные разруше- ния с новым формированием из "обломков". Чего стоит одно только наличие в звёздном мире звёзд первого и второго поколений, разде- лённых взрывами сверхновых, хотя это происходит в пределах одного и того же уровня! Попытка выделить и описать основные этапы эволюции структур предпринимается ниже - см. подраздел "Описание эволюции абстракт- ного структурного уровня". Но перед этим формулируется ещё ряд положений общего характера. РАСШИРЕНИЕ И СЖАТИЕ (КОЛЛАПС) В развитии многих систем прослеживаются два противоположных процесса - расширение и коллапс, которые иногда идут со взрывооб- разным ускорением. Расширение свойственно внешним оболочкам, а коллапс - ядру систем (или внутренней части ядра - "ядрышку"). Такое развитие свойственно солнечным и подобным системам (если их рассматривать как одно целое с центральной звездой), системам кратных звёзд, рассеянным скоплениям с окружающими их звёздными ассоциациями, шаровым скоплениям и, вероятно, галактикам. (Соот- ветствующий материал для звёздного уровня рассматривался в конс- пекте "Звёзды"). На преобразование структурных уровней в настоящее время кол- лапс систем влияет больше, чем их расширение (хотя Вселенная "в целом" расширяется). Разреженное вещество, которое выбрасывается в окружающее пространство, опять вовлекается в круговорот вещест- ва. А то вещество, которое коллапсирует в ядрах звёзд, звёздных скоплений и галактик на современном этапе развития Мироздания изымается из круговорота вещества (чёрные дыры, нейтронные звёз- ды, белые карлики, крупные планетоподобные тела). Значит, дея- тельность структур Вселенной противоположна деятельности Большого взрыва в Наблюдаемой области Вселенной. Или же можно сказать, что всесильному гравитационному коллапсу в настоящее время в той или иной степени успешно противостоят только Большой взрыв и "тёмная" энергия. (По материалам данного конспекта и конспекта о звёздах). Тем не менее, противостояние со стороны Большого взрыва проис- ходит не избирательно, т.е. в целом для Наблюдаемой области Все- ленной, а не для конкретных структур. "Тёмная" энергия противос- тоит коллапсу в очень узком интервале на оси масштабов (на пери- ферии групп и скоплений галактик). Более избирательно и относи- тельно успешно коллапсу противостоят атомы как особенно стабиль- ные структуры, но и они не могут воспрепятствовать "обрушению" больших масс вещества в чёрные дыры. Не исключено, что Большой взрыв, создав "поле деятельности" для недавно зародившегося чело- веческого и т.п. разума, предоставил ему время и возможность обуздать коллапс вещества. Бесконечное расширение Наблюдаемой Вселенной может представ- лять проблему для разумной эволюции Мироздания, но мы ещё не осознали "контуры" этой проблемы. Возможно, основная роль разума во Вселенной заключается в гармонизации и стабилизации Мира, в частности - в уравновешивании притяжения и отталкивания между структурами и их частями. Если Вселенная вечна (имеется ввиду Большая Вселенная, состоя- щая из множества конкретных вселенных), то, может быть, только потому, что Коллективный Разум справляется с этой задачей? "СНИЗУ" ИЛИ "СВЕРХУ"? Наверное, зарождение всех систем происходит одновременно "сверху" и "снизу". В ходе Большого взрыва возникли случайные флуктуации плотности вещества. Они могли возникнуть из-за взаимо- действия ударных и т.п. волн (мы знаем, что вслед за основным взрывом последовало несколько дополнительных взрывных событий). Из-за турбулентности или каких-то сходных явлений случайными или, по крайней мере, разными оказались также скорости, направления и мощности струй разлетающегося вещества. Так возникли гигантские и замысловато движущиеся (иногда вращающиеся, вихреватые) сгущения, которые путём фрагментации сразу же образовывали сгущения второго порядка и т.д. Это путь "сверху". Соответствующая фрактальная "волна" могла прокатиться до самого "низа", где возникли микрос- гущения, которые потом эволюционировали быстрее из-за своих ма- леньких размеров и "включили" встречную эволюцию "снизу". Но, мо- жет быть, Большой взрыв уничтожил не все прежние уровни организа- ции материи, и какие-то "элементарные частицы" достались Наблюда- емой Вселенной от предыдущего стабильного мира. Это могут быть и элементарные частицы в современном значении слова (хотя вряд ли), и частицы гораздо "элементарней" их, какие мы пока не в состоянии наблюдать. Или вообще не частицы, а что-то другое, но тоже диск- ретное. Говорят также о квантовых флуктуациях плотности в первые мгновения существования Вселенной, когда она была по размерам со- измерима с атомом (хотя мы механически переносим современную эм- пирическую физику в иные условия, где она может не работать). В этом случае "сборка" структур могла происходить и "снизу" ("крис- таллизация"). Мы достоверно знаем, что одной только "кристаллиза- цией" (сборкой более крупных структур гравитационным и т.п. взаи- модействием частиц) появление галактик и, тем более, их скоплений и сверхскоплений объяснить нельзя, так как 13,7 миллиардов лет для этого слишком мало. Значит, эволюция "сверху" имела место. Но и без эволюции "снизу" объяснить Наблюдаемый Мир очень трудно. Атомы всё-таки возникли путём объединения мелких частиц (электро- нов, нуклонов), а молекулы и кристаллические решётки - объедине- нием атомов, а не фрагментацией гигантских масс бесструктурного вещества. Наверное, и "зародыши" планеты появились в результате гравитационного и т.п. слипания молекул и пылинок, хотя протопла- нетное облако могло образоваться путём фрагментации более крупно- го образования. Эволюция, направленная "вверх", резко ускорялась в сгущениях, возникавших под воздействием эволюции, направленной "вниз". По сути эволюция "снизу" и эволюция "сверху" дополняли друг друга, и традиционный вопрос "снизу" или "сверху", наверное, не вполне корректен. СПЕЦИФИКА ЭТАПОВ ЭВОЛЮЦИИ НАБЛЮДАЕМОЙ ВСЕЛЕННОЙ Каждый этап эволюции Наблюдаемой Вселенной имеет свою специфи- ку. Это достаточно хорошо известно для серии эпох, наступившей сразу после Большого взрыва (см. главу "Большой взрыв"). Но и после данный "уголок" Вселенной всё время претерпевал необратимые изменения (см. главу "Эволюция Нашей Галактики"). В будущем сов- ременная эпоха звёзд может смениться эпохой белых карликов, потом эпохой чёрных дыр и т.д. Характерно многократное увеличение дли- тельности каждой последующей эпохи по сравнению с предыдущей: ничтожные доли секунды, секунда, сотня секунд, несколько часов, первый миллион лет, миллиарды лет... Эта тенденция должна сохра- няться ещё длительное время, так как ВСЁ только началось. СПЕЦИФИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КАЖДОЙ ЧАСТИ ВСЕЛЕННОЙ Как показано выше, Туманность Андромеды, которая лишь чуть-чуть крупней Нашей Галактики, демонстрирует особые свойства [Ефремов и др., 1998]. Может быть, в каждой галактике имеется своя специфическая внутригалактическая среда, зависящая от массы, размера, истории или других особенностей галактики [Ю.Н.]. От этих рассуждений легко перейти к более общему выводу, что законы природы везде до какой-то степени специфичны. Так, например, в космосе, т.е. в вакууме, по излучению открыты высоковозбуждённые атомы диаметром до 0,1 мм [Сороченко, Саломонович, 1987]. Таковы, в частности, атомы водорода и металлов в молодых планетарных ту- манностях [Клочкова, Панчук, 2002]. Вне сильно разреженной среды такие атомы не могут существовать из-за столкновений с другими атомами [Сороченко, Саломонович, 1987]. Тем не менее, специфика каждой части пространства обусловлена не особыми свойствами именно этого пространства, а наличием в нём тех или иных тел (вещества, энергии). В принципе даже характерные для всей Наблюдаемой Вселенной константы могут оказаться результатом влияния совокупности мате- риальных тел Нашего Мира. ПРИЧИНЫ НАБЛЮДАЕМЫХ ОТЛИЧИЙ МЕЖДУ СТРУКТУРНЫМИ УРОВНЯМИ Между структурными уровнями наблюдаются отличия, которые нель- зя свести только к разнице размеров, масс, расстояний, скоростей или промежутков времени. Так, например, для микромира характерна строгая квантованность большинства параметров, чего в других слу- чаях нет. Кроме того, притяжение и отталкивание там компенсирова- ны, а если говорить об электрических взаимодействиях, то ещё и строго симметричны. Симметричность электрического притяжения и отталкивания позволяет атомам и молекулам формировать гигантские компактные тела - планеты, звёзды и т.п. Вряд ли такие тела можно сформировать из звёздных или планетных систем. Если такие системы не разделены грандиозными расстояниями, то из их "стиснутой мас- сы" получатся только чёрные дыры. Так, например, из шаровых скоп- лений, вращающихся вокруг ядра галактики и представляющих собой совокупность звёзд, в обычных условиях не могут образоваться ана- логи твёрдых компактных планет. Современная физика провозглашает принципиальную разницу зако- нов, управляющих разными структурными уровнями материи. Так, нап- ример, поведение микромира подчиняется, в основном, законам кван- товой механики, а поведение больших структур описывается законами Ньютона-Эйнштейна. Попытки "примирить" эти две части эмпирической физики пока не имеют успеха. Квантовую механику не удаётся вывес- ти из совокупности остальных законов этого Мира. По сути призна- ётся, что фундаментальные законы природы не едины. Так как наше сознание, а точнее то, что Гегель называл "чувством природы", от- казывается принимать подобное положение вещей, мы ищем этому па- радоксу объяснение и находим его. Объяснение заключается в су- ществовании элементарных частиц - таких частиц, которые не сос- тавлены из чего-то ещё меньше. Эти частицы (например, кварки) об- ладают строго определёнными параметрами и "передают" свою кванто- ванность ближайшим структурным уровням - протонно-нейтронному, ядерному, атомному, молекулярному. Естественно, что по мере приб- лижения от мира наших масштабов к элементарным частицам законы природы "трансформируются", т.е. всё более и более учитывают квантовые явления. "Картинка" получается вполне логичной. Выска- зывания относительно того, что за каждым структурным уровнем при- роды со временем обнаруживается новый уровень (Хокинг и др.), воспринимаются как "еретические". Такие высказывания хоть и "про- ходят", но не воспринимаются серьёзно. По крайней мере, их обычно не кладут в основу конкретных рассуждений. Но для натурфилософа столь же логична попытка провозгласить единство законов природы и попытаться понять, почему законы мик- ромира КАЖУТСЯ или ЯВЛЯЮТСЯ иными. Напомню, что задача натурфило- софии заключается не в познании единственно возможного положения вещей, а в "коллекционировании" натурфилософских гипотез, в сос- тавлении перечня таких гипотез. Каждая новая возможность обогаща- ет эту область знаний и должна тщательно обследоваться. Во-первых, попробуем предположить, что наблюдаемые отличия разных структурных уровней являются артефактом, т.е. на самом де- ле не существуют. Солнечную систему и Нашу Галактику мы "видим" изнутри, а атом и элементарную частицу - снаружи. Естественно, что они будут казаться разными. Галактика видна почти "застыв- шей". Её "год" соответствует нашим 200 миллионам лет. А Солнечную систему мы достоверно знаем на протяжении короткого промежутка её эволюционного времени. Что же касается атома, то его мы восприни- маем статистически, т.е. видим среднее состояние за многие милли- арды "годовых" оборотов. За секунду таких оборотов происходит на много порядков больше, чем успела сделать наша Земля за время её существования. Попробуем, например, "усреднить" Землю и Солнечную систему за такой промежуток времени и мы "увидим", что их нет во- обще. И, возможно, никогда не было. Это "изнутри" мы знаем, что Солнце "вскоре" разлетится (почти взорвётся), его ядро превратит- ся в крошечный белый карлик, значительная часть вещества рассеет- ся в пространстве, а планеты испарятся при расширении солнечной оболочки или разлетятся по Галактике. Их вещество или подобное вещество в данной точке Галактики (а в какой именно "данной" точ- ке?) много раз успеет собраться в новые звёзды и новые планеты, причём каждый раз в разные. Итак, мы увидим, что нечто неопреде- лённое и изменчивое в каком-то волнообразном ритме на мгновения как бы появляются в разных точках Галактики, образуя сложное "об- лако", у которого имеются расплывчатые очертания и некоторая средняя плотность. Во-вторых, осознаем, что структуры разных уровней могут быть действительно разными, так как находятся на разных этапах своей эволюции. Эволюция в сторону стандартности размеров, компактности ядра и стабильности системы уже описывалась выше. Большие отличия можно представить для неживых, живых и разумных систем. Если ра- зум обязательно возникает на каком-то этапе эволюции системы, а потом берёт эту систему под контроль, то её "физика" должна изме- ниться коренным образом (вплоть до появления "гравитационного" отталкивания и формирования кристаллических решёток из планет, звёзд и галактик). Особенно старыми могут оказаться низкие уровни микромира, если они уцелели при Большом взрыве и унаследованы от предыдущего мира. В-третьих, имеются вполне понятные внешние причины, определяю- щие специфику уровней организации материи. Это, прежде всего, "расстояния" на оси масштабов от соседних уровней. Если эти расс- тояния малы, то между уровнями возникают конкурентные отношения, приводящие к трансформации и даже исчезновению того или иного уровня. Верхние уровни часто ограничивают возможности существова- ния близких к ним нижних уровней (как бы "подрезают" их). Нижние уровни тоже, вероятно, могут мешать близким верхним уровням. Ещё нижние уровни (особенно, если они удалены) могут влиять на верх- ние, поставляя материал для их существования, стабилизируя их. Так, например, без стабильных и прочных атомов не могли бы су- ществовать планеты и звёзды, а без планет и звёзд галактики были бы совсем другими (бесструктурными). Что же касается верхних уровней, то на них возникают те изначальные сгущения, в которых быстрее протекает эволюция нижних уровней. Значит, между уровнями организации материи имеются сложные взаимодействия. В-четвёртых, мы знаем, что разница может наблюдаться и в пре- делах одного уровня. Так, например, в Нашей Галактике число звёзд в кратных системах не превышает шести, а сами эти системы не мо- гут быть диаметром более одного светового года. В противном слу- чае они вскоре разрушатся под действием приливных воздействий крупных галактических объектов. Вне Галактики более крупные крат- ные системы могут существовать (т.е. там не будет "зазора" между кратными системами и рассеянными скоплениями из многих десятков звёзд). Иными словами, каждая область Вселенной специфична (в т.ч. везде специфичны расстояния между уровнями). Своей специфи- кой может обладать и вся Наблюдаемая часть Вселенной. Это в ней расстояния между структурными уровнями в среднем такие, какими мы их наблюдаем, а за пределами Наблюдаемой Вселенной они в резуль- тате тех или иных случайных причин могут оказаться совсем други- ми. Значит, в расстояниях между уровнями на оси масштабов может быть элемент случайности для всей Наблюдаемой Вселенной. Итак, имеется ещё одна натурфилософская гипотеза: фундамен- тальные законы природы одинаковы для всех уровней организации ве- щества, а наблюдаемые различия между уровнями можно объяснить трудностью получения сопоставимых данных, пребыванием разных уровней на разных эволюционных этапах, взаимодействием между уровнями (конкуренция; стабилизация верхних уровней "кирпичиками" из нижних уровней, ускорение эволюции нижних уровней сгущениями вещества на верхних уровнях), а также случайными причинами. БАЗОВЫЙ УРОВЕНЬ И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА ДРУГИЕ УРОВНИ Рассмотрим один из примеров взаимодействия между уровнями. Для каждого конкретного уровня организации материи важным фактором, определяющим его специфику, является удалённость от базового уровня, которым в современную эпоху являются атомы - наиболее крупные устойчивые системы с равновесием сил притяжения и оттал- кивания. Из-за того, что в настоящее время только атомы способны образовывать жидкие и твёрдые тела, уровень планетных спутников и уровень систем вроде Солнечной коренным образом отличаются от всех уровней звёздных систем. Только на уровне планетных спутни- ков все члены системы (и ядро-планета, и спутники) могут быть твёрдыми или жидкими. Только на уровне солнечной системы все (или многие) спутники могут быть твёрдыми или жидкими. На галактичес- ком уровне пока нельзя представить себе наличие твёрдого или жид- кого ядра, а также небольшого числа твёрдых или жидких спутников, так как, не имея в основе прочных "кирпичиков", такие тела сразу же проколлапсируют в чёрные дыры. Шаровые скопления пока в прин- ципе не могут стать "планетами" галактического уровня. Следует обратить внимание, что даже газообразные и плазменные тела, образованные атомами, т.е. атомные облака, молекулярные об- лака и звёзды, принципиально отличаются от "роя" звёзд или "роя" галактик. Звёзды и галактики при столкновениях могут сливаться, а для атомов и молекул такое слияние во многих случаях исключено: при сближениях частиц проявляются силы отталкивания, отсутствую- щие на звёздном и галактическом уровне. Поэтому можно говорить, что атомы способны образовывать не только твёрдые и жидкие, но вообще крупные компактные тела, которые, тем не менее, не коллап- сируют с образованием чёрных дыр (до достижения критической мас- сы). Именно факт существования базового атомного уровня, резко от- личного от всех прочих, мешает построению единой теории эволюции структурных уровней и способствует длительной популярности идеи элементарных частиц. По сути наличие базового уровня "бросает вы- зов" натурфилософскому принципу единства законов природы для всей Вселенной. Тем не менее, не исключено, что в далёком будущем базовым уровнем станет звёздно-планетный или какой-то другой. Для этого должны возникнуть силы, надёжно уравновешивающие гравитационное притяжение. В создании таких сил может принять участие разум. Только после этого галактики и более крупные структуры смогут приобрести черты планетной и т.п. организации. НАТУРФИЛОСОФСКИЕ ТАБЛИЦЫ Мы видим, что структурные уровни организации материи, наряду с очевидными различиями, обладают и очевидным сходством. Сходны структура систем, их рождение, эволюция и гибель. Сходны физичес- кие процессы, определяющие это сходство. Наверное, перечню таких процессов и явлений для одного уровня можно привести в соответс- твие аналогичный перечень для другого уровня. Так как наши знания фрагментарны, в каждом из перечней окажутся пробелы. Если подоб- ный материал преподнести в табличной форме, получатся натурфило- софские таблицы, которые могут обладать предсказательной силой. Это может оказаться полезным для науки. Ещё очевидней польза сос- тавления таких таблиц в учебных целях. Таблица Менделеева, между прочим, изначально была составлена в целях систематизации матери- ала для лекций... ДИСКОВИДНОСТЬ ИЛИ СФЕРИЧНОСТЬ? Перед тем, как попытаться описать эволюцию абстрактного струк- турного уровня организации материи, целесообразно сосредоточить внимание на одной частной проблеме - взаимоотношениях дисковидных и сферических образований. Какие из каких образуются? В сверхскоплениях галактик имеются слабо намеченное сферичес- кое гало и нестабильное ядро неправильной формы (цепочка или просто "кучка" скоплений). В скоплениях галактик - сферическое гало и сферическое ядро, а диска нет. Значит, сферичность возни- кает раньше дисковидности. В Нашей Галактике диск образован в среднем более молодыми звёздами, чем гало. Стало быть, он моложе и возник позднее. Полу- чается, что сначала возникают сферические галактики (эллиптичес- кие?), а потом они превращаются в дисковые (в спиральные). В об- щем, и этот пример свидетельствует в пользу того, что сферичность первична. Тем не менее, гигантские эллиптические галактики, расположен- ные в ядрах скоплений галактик, заставляют нас чуть-чуть усом- ниться в эволюционной молодости сферичности. Мы знаем, что в пре- делах одного и того же структурного уровня быстрее эволюционируют более массивные объекты (так как в единицу времени там совершает- ся больше взаимодействий между элементами системы). Значит, эл- липтические галактики более подвинуты в эволюционном плане, чем спиральные (дисковые). Кроме того, в этих галактиках уже исчер- пался газ, а потому звездообразование практически прекратилось, что является ещё одним признаком сравнительной эволюционной под- винутости. Выходит, что эволюционная подвинутость вполне может сочетаться с относительной сферичностью (эллиптичностью). Ещё откровенней "протестуют" против нашего первого вывода ша- ровые скопления. Они на уровень меньше галактик и в эволюционном плане должны были значительно опередить их, а дисков у них нет. Сферичность в данном случае полностью торжествует над дисковид- ностью. Рассмотрим те же вопросы на звёздном уровне. Вблизи звёзд сна- чала образуются сферические системы, а потом - диски. Вещество падает на зарождающуюся звезду почти равномерно со всех сторон. Если часть вещества "промахивается" (ведь в движении каждой час- тицы есть и своя "личная" составляющая), то эта часть вещества начинает двигаться вокруг звезды по вытянутым орбитам. Так, на- верное, формируется шаровидное кометное облако. И только потом, ближе к звезде, возникает аккреционный диск, из которого в конеч- ном итоге образуются планеты. У нашего Солнца планетная система дисковидна, пояс Койпера и внутренняя часть облака Оорта сильно сплюснуты, а внешняя часть облака Оорта шаровидна (близкие кометы приходят примерно с плоскости эклиптики, а далёкие - отовсюду). Естественно предположить, что ближние окрестности Солнца эволюци- онировали быстрее (выше плотность вещества, быстрее оно движет- ся), и дисковидность пришла на смену сферичности. Системы планетных спутников по размерам значительно меньше Солнечной системы и, значит, более подвинуты в эволюционном отно- шении. Все они практически дисковидны и, если не рассматривать их ядра-планеты, то совершенно лишены сферической составляющей. А вот атомы, уж если рассматривать весь иерархический ряд структур, опять сферичны! Создаётся впечатление, что сферичность и дисковидность беспо- рядочно сменяют друг друга в процессе эволюции. По крайней мере, мы должны сделать вывод, что эволюция может идти и в том, и в другом направлении. Ещё можно предположить, что в энергетическом плане оба состояния вполне возможны и на направленность процесса влияют ещё какие-то факторы, которые мы не учли. Давайте получше приглядимся к уже рассмотренным структурам. Оказывается, сферичность бывает и первичной, и вторичной, а дис- ковидность всегда вторична. Значит, эволюция структур начинается с образования сферической системы: вещество падает в центр систе- мы (притягивается к сгустку вещества), но падает не вполне точно, в значительной своей части "промахивается", после чего эта часть вещества начинает перемещаться в разных плоскостях по вытянутым орбитам. На этой стадии мы застали сверхскопления и скопления га- лактик. Таким путём возникло гало Нашей Галактики. Так в резуль- тате коллапса облаков молекулярного газа возникают протозвёзды с окружающим их газом. С этими случаями в первом приближении всё ясно, и мы можем исключить их из дальнейшего рассмотрения. В оставшихся примерах обращают на себя внимание связь диско- видности с присутствием газа и пыли, а также сферичность или, по крайней мере, эллиптичность крупных объектов, где звездообразова- ние прекратилось из-за исчерпания газа или его несконцентрирован- ности в отдельных частях системы. В Нашей Галактике межзвёздный газ находится именно в диске, а не в гало. Здесь же находятся мо- лодые звёзды, только недавно возникшие из этого газа. Аккрецион- ные диски молодых звёзд тоже состоят, главным образом, из газа. Наличие "свободного" газа - это признак относительной эволюцион- ной молодости системы: газ ещё не успел израсходоваться на "про- изводство" звёзд (в спиральных галактиках) и планет (в системах молодых звёзд). Вероятно, системы с дисками являются следующим эволюционным этапом после первично сферичных систем. Очевидно, частицы газа и пыли не могут долго вращаться по независимым вытя- нутым орбитам, часто сталкиваются, усредняют свои орбиты и, в конце концов, скапливаются в плоскости системы, где их движение становится упорядоченным и круговым. Как только тем или иным пу- тём возникает "зародыш" диска (например, при приливном разрыве и вытягивании галактики-спутника), он быстро концентрирует в себе всё бесструктурное вещество: оставшиеся частицы газа и пыли, пе- ресекая диск, много раз сталкиваются с частицами диска, беспоря- дочно меняют направление, пока не начнут двигаться вместе с дис- ком. Значит, эволюция от сферичности к дисковидности - это свойс- тво систем, богатых "свободным" газом (бесструктурной составляю- щей вещества системы). Очевидно, на следующем эволюционном этапе газопылевой диск на- чинает "таять": газ либо оседает к центру системы (к звезде или к чёрной дыре), либо отбрасывается солнечным (галактическим и т.д.) "ветром" на периферию системы, либо расходуется на создание звёзд (в галактиках), планет (в системах типа Солнечной) и планетных спутников (в системах типа Юпитера). Для галактического уровня известно, например, что в диске появляются "бары", в гравитацион- ном поле которых газовые облака теряют упорядоченность движения и начинают "стекать" к центру, где вызывают "вспышку" звездообразо- вания. Известно также, что разрушение диска и "стекание" газа к центру системы возрастают под гравитационным влиянием соседних структур [Сильченко, 2006]. В конечном итоге образуется диск из сравнительно маленького числа крупных тел (звёзд, планет, планет- ных спутников). Такие компактные тела в принципе могут "летать", как угодно: в любом случае они будут чрезвычайно редко сталки- ваться или сближаться друг с другом. Задумаемся о дальнейшей судьбе крупнотельного диска. Системы, практически лишённые "свободного" газа, - это гигантские эллипти- ческие галактики, многие другие эллиптические галактики, линзо- видные галактики, шаровые скопления, Солнечная система, системы планетных спутников (в Солнечной системе), планетные системы не- которых звёзд. В этом перечне есть как дисковидные, так и сфери- ческие объекты. Наверное, если действовали факторы, стабилизирую- щие дисковидность, система осталась дисковидной (ведь движение крупных тел унаследовано от движения газа и пыли в диске). А если преобладали факторы, разрушающие дисковидность, система приобрела сферичность. Предположительно фактором, стабилизирующим дисковидность Сол- нечной системы, является наличие одной очень крупной планеты - Юпитера (71% массы всех восьми больших планет и 99% массы первых пяти планет системы, т.е. планет земной группы и Юпитера). Кроме того, орбита Юпитера почти круговая (эксцентриситет - 0,048). Ещё один фактор - наличие сложной системы резонансов, связывающих многие относительные параметры планет и их орбит. Какие-либо дес- табилизирующие факторы не выявлены (второй звезды в системе нет, звёздных скоплений и гигантских молекулярных облаков вблизи нет, вращение осуществляется в галактическом диске, причём в спокойной его части и т.д.). Вращение планетных спутников, как правило, происходит примерно в плоскости Солнечной системы и подвержено тому же стабилизирующему воздействию Юпитера (и остальных пла- нет). Что же касается других известных планетных систем, то они менее стабильны (юпитеров несколько, или они на вытянутых орби- тах). Впрочем, в них пока известны лишь юпитеры (очень большие планеты), а потому делать выводы рано. В эллиптических галактиках и шаровых скоплениях дисковидность могла быть нарушена катастрофическими событиями. Относительно га- лактик такая гипотеза в настоящее время популярна. Галактики во- обще претерпевают тот этап своей эволюции, когда они часто стал- киваются и сливаются (размеры галактик соизмеримы с межгалакти- ческими расстояниями, и перемещаться, не задевая друг друга, эти молодые и "рыхлые" образования пока ещё не могут). Что же касает- ся шаровых скоплений, то они периодически пересекают диск Галак- тики, где гравитационно взаимодействуют с гигантскими молекуляр- ными облаками (иногда говорят, что пересечение диска сопровожда- ется гравитационным "ударом" по скоплению). Если бы шаровые скоп- ления имели газовые диски, эти диски неизбежно разрушались бы при пересечении галактического диска: двум газовым облакам труднее без последствий проскочить друг сквозь друга, чем двум группам компактных звёзд. Возможно, это основная причина отсутствия и га- зовых, и звёздных дисков в шаровых скоплениях (ещё один пример "трудных" взаимоотношений между близкими по размеру структурными уровнями). Кроме того, шаровые скопления достаточно крупны, пере- мещаются по вытянутым орбитам и поэтому подвержены неравномерному воздействию галактических приливных сил (тоже из-за близости структурных уровней). Каких-либо стабилизирующих факторов в дан- ном случае назвать нельзя: и скопления, и галактики состоят из множества звёзд, и среди них нельзя выделить какую-либо одну, на которую гравитационно "равнялись" бы все остальные. Возможно, крупнотельные диски в принципе не очень стабильны, и внешние обстоятельства легко могут их разрушить. Достаточно толь- ко включить этот процесс, преодолеть стабилизирующее действие ре- зонансных явлений, и тела диска сами "разбредутся" по всей сфере. Получается, что эволюция на стадии крупнотельного диска направле- на в сторону сферичности системы. Скорость этой эволюции при про- чих равных обстоятельствах тем выше, чем больше у системы элемен- тов, в результате чего шаровые скопления и даже некоторые галак- тики в особых случаях "обгоняют" системы вроде Солнечной. Или же крупнотельная система сама по себе тоже "стремится" к дисковидности, но менее энергично, чем бесструктурная, а потому взаимодействия с соседями успевают вернуть её к сферичности. Что было бы, например, с Солнечной системой, если бы сквозь неё пром- чалась "чужая" звезда? Наверное, плоскости планетных орбит изме- нились бы, причём по-разному в зависимости от близости пролёта звезды от каждой из планет. Возможно, долгая дисковидность Сол- нечной системы является исключительным явлением. Мы видим себя в дисковидной системе только потому, что лишь в такой системе мы и могли появиться (антропный принцип). А были ли у шаровых скоплений и эллиптических галактик диски? Галактики с дисками мы знаем. Знаем и линзовидные галактики, ко- торые по форме промежуточны между дисковидными и эллиптическими. Межзвёздного газа в линзовидных галактиках почти нет (кроме как в ядрах), и мы можем предположить, что застали эти галактики в пе- реходную эпоху, когда после прекращения звездообразования в диске звёзды диска начали "разбредаться" по сфере. Ведь при случайных сближениях звёзды должны "портить" друг другу орбиты (в резонанс- ных же системах типа Солнечной случайных сближений не может быть). Но куда девается газ из разрушающихся звёзд? Во-первых, его мало, так как самые массивные звёзды давно разрушились, а ос- тавшиеся жёлтые и красные карлики достаточно стабильны. Во-вто- рых, газ может "отсасываться" ядрами, а также чёрными дырами, ко- торые в эллиптических и линзовидных галактиках имеются и иногда обладают грандиозной массой (больше, чем в Нашей Галактике). Что же касается шаровых скоплений, то в Нашей Галактике все они старые, хотя уже в соседних Магеллановых Облаках есть молодые образования этого типа. Диски там пока не наблюдались. Впрочем, дисковидность на уровне шаровых скоплений может быть кратким на- чальным эпизодом, когда формирующиеся скопления ещё скрыты обла- ками газа, а потом "зачатки" дисков разрушаются при ударах о диск галактики. Интересно было бы найти "зародыш" шарового скопления с диском. Возможно, такие шаровые скопления могут быть только во внегалактическом пространстве, и тогда они будут называться мик- рогалактиками. В общем, объекты с крупнотельными дисками стано- вятся сферическими в том случае, если их хорошо "взбалтывать"... ОПИСАНИЕ ЭВОЛЮЦИИ АБСТРАКТНОГО СТРУКТУРНОГО УРОВНЯ Эволюция всех или, по крайней мере, многих структурных уровней началась с единой точки отсчёта - от Большого взрыва. Как счита- ется, в этот момент или вскоре зародились флуктуации плотности вещества, приведшие к формированию структур и их иерархии. Поэто- му несколько слов придётся уделить и самому Большому взрыву, и зарождению флуктуаций плотности, хотя многие рассуждения на эту тему весьма сомнительны. БОЛЬШОЙ ВЗРЫВ КАК ТОЧКА ОТСЧЁТА В ЭВОЛЮЦИИ СТРУКТУРНЫХ УРОВ- НЕЙ. О Большом взрыве мы достоверно знаем только то, что 13,7 миллиарда лет назад в Наблюдаемой области Вселенной произошло важное переломное событие. Галактики "разбегаются", что доказано многими независимыми методами (см. выше). Если мысленно прокру- тить "киноленту" назад, мы обнаружим, что наблюдаемые ныне галак- тики сосредоточены в маленьком объёме пространства. Это более или менее достоверно говорит о взрыве. Но мы не знаем ответа на мно- гие другие принципиальные вопросы. Было ли вещество (или то, из чего оно возникло) сосредоточено в геометрической точке прост- ранства или же "Предвселенная" не была точкой? Если "Предвселен- ная" не была точкой, то какой объём она имела? - соизмеримый с размерами атома и обусловленный квантовыми явлениями; очень боль- шой, но всё же ограниченный; бесконечно большой, хоть и с "пред- галактиками", расположенными теснее... Большим или локальным был взрыв, т.е. охватил он всю или не всю Вселенную? Каков был меха- низм взрыва? Что было до взрыва? Сохранились ли какие-либо струк- туры (например, частицы ещё "элементарнее", чем элементарные) со времени, предшествующему взрыву? А было ли время, предшествующее взрыву, т.е. было ли тогда вообще то, что сейчас ощущается как "время"? Сразу приходится оговориться, что автор сознательно не расс- матривает идею сферичности (кривизны) и замкнутости пространства, некоторые другие идеи современной космогонии. Что касается кри- визны пространства, то мы достоверно знаем, что сейчас она очень мала или отсутствует. Но какой она была раньше? Кроме того, пространство может быть в разных местах (например, за пределами Наблюдаемой области Вселенной) искривлено по-разному и в разных направлениях. А величина кривизны может оказаться столь малой, что ей можно пренебречь в случае, если Большой взрыв окажется ло- кальным явлением... В общем, избирательно анализируется только тот материал, который имеет отношение к эволюции структурных уровней. Согласно некоторым натурфилософским представлениям (которые иногда выдаются за физику), Вселенная всегда была бесконечно большой, хотя вещество имело очень большую плотность, а потом Вселенная "раздвинулась" во всех направлениях, и плотность ве- щества упала. Тем не менее, в популярной литературе преобладают представления об ограниченных и очень малых (иногда точечных) размерах изначальной "Вселенной". Сразу нужно заметить, что эти представления в рамках теории относительности Эйнштейна противо- речат идее о бесконечно больших размерах современной Вселенной. Получается, что вещество за ограниченное время успело разлететься на бесконечно большое расстояние, т.е. скорость разлёта была бес- конечно большой (бесконечно больше скорости света). В этом отно- шении логичнее рассматривать взрыв как местное (локальное) явле- ние, хоть и охватывающее всю Наблюдаемую Вселенную. Ещё хочется обратить внимание на сходство воображаемого Боль- шого взрыва и воображаемого взрыва на последних этапах "испаре- ния" чёрных дыр (см. конспект о звёздах). С чёрными дырами связы- вается идея сингулярности, т.е. бесконечной мощности приливных сил. В таких условиях никакие структуры (т.е. флуктуации плотнос- ти вещества) существовать не могут. На этом основании предполага- ется, что и в момент Большого взрыва флуктуаций плотности не бы- ло. ЗАРОЖДЕНИЕ ФЛУКТУАЦИЙ ПЛОТНОСТИ ВЕЩЕСТВА часто рассматривается как квантовое явление в предельно сжатой и потому маленькой Все- ленной. Другие гипотетические причины неравномерной плотности ве- щества - взаимодействие ударных волн и турбулентность. Возможны также сценарии, при которых вещество изначально имело неравномер- ную плотность. Рассмотрим эти возможности. Возникновение флуктуаций плотности, как уже говорилось, часто связывается с квантовыми явлениями в только что "родившейся" (взорвавшейся) и потому очень маленькой "Вселенной", свойства ко- торой якобы должны описываться законами, известными для микроми- ра. Вещество во "Вселенной" в первые мгновения её существования было столь сжатым, что в объёмах, характерных для современного микромира, умещался материал для будущих галактик и сверхгалак- тик. Если в этом материале возникли квантовые флуктуации плотнос- ти, то они могли привести к чередованию галактик и межгалактичес- ких пространств. Тем не менее, мы не знаем физическую причину квантовых явлений в современном микромире (из физики Ньютона-Эйн- штейна эти явления не следуют), а потому механически распростра- нять законы квантовой механики на "новорождённую" Вселенную весь- ма рискованно. По сути мы одно непонятное объясняем другим непо- нятным. Если квантованность современного микромира - это резуль- тат его эволюции, то такой перенос может быть ошибкой. Нельзя исключить возможность, что флуктуации плотности были свойственны веществу (или тому, из чего оно возникло) ещё до Большого взрыва, а при взрыве эти флуктуации частично сохрани- лись. Мы ведь знаем, что при физических взрывах молекулы остаются целыми. А при химических взрывах, когда видоизменяются молекулы, с атомами почти ничего не делается. Ядерные и термоядерные взрывы видоизменяют атомы, но не затрагивают элементарные частицы, из которых эти атомы составлены. Если "элементарные" частицы только кажутся нам элементарными, а на самом деле включают в себя много- численные нижние уровни организации вещества, то могут существо- вать и такие частицы, которые сохраняются при "больших" взрывах. После взрыва эти частицы могут стать "центрами кристаллизации" материи, а точнее - "кирпичиками", из которых строятся более крупные тела. В данном случае полезно процитировать фрагмент из "Природы вещей" Лукреция (I в. до н.э.): "И, наконец, не поставь никакого предела природа Для раздробленья вещей, тела материи ныне, Силой минувших веков раздробившись, дошли до того бы, Что ничему уж, из них зачатому, в известное время Было б пробиться нельзя до высшего жизни предела. Ибо, мы видим, скорей что угодно разрушиться может, Чем восстановленным быть; поэтому то, что доселе Долгие дни и века бесконечных времён миновавших Врозь разнесли, раздробив и на мелкие части расторгнув, Вновь в остальные века никогда не могло б воссоздаться." [Лукреций, 1947, стр.39] С.И.Вавилов, известный физик XX века, по поводу этих строчек пишет, что действительно, если бы тела состояли из бесконечно де- лимых частей, восстановление прежних форм было бы совершенно не- вероятным. Он отмечает, что "если вдуматься в эти доводы Лукре- ция, то станет ясной их большая убедительность. Они заслуживают серьёзного внимания не только в исторической перспективе." [Вави- лов, 1947, стр.19]. В общем, мы не должны исключать возможность, что "элементар- ные" частицы, протоны, нейтроны, атомные ядра, атомы, молекулы и некоторые надмолекулярные тела возникли путём "кристаллизации" и подобной самосборки по сценарию "снизу вверх", а в основе они имеют "кирпичики", доставшиеся Наблюдаемой Вселенной от событий, происходивших ещё до Большого взрыва (по сути это возврат к представлениям о единстве Вселенной и её вечности). Планеты, звёзды, галактики и другие объекты мегамира тоже от- части возникли в результате такой самосборки: планеты - из плане- тизималей (а они - из молекул и т.п.), звёзды - из коллапсирующих молекулярных облаков (т.е. из молекул), галактики - из примерно таких же частичек газа, а также из маленьких галактик и т.п. тел. Но одной самосборкой возникновение крупных структур мы не сможем объяснить, так как для этого у Наблюдаемой Вселенной было мало времени. Каким-то образом возникли гигантские сгущения вещества, а уже в них быстро пошла самосборка тел по сценарию "снизу вверх". Даже самосборка атомов и молекул должна быстрее проходить в больших сгущениях. Значит, нам необходимо найти возможности хо- тя бы частичной реализации сценария "сверху вниз". Одну возмож- ность (квантовые явления) мы уже рассмотрели. Рассмотрим другие. Известно, что близко расположенные галактики обычно обладают согласованными скоростями, т.е. образуют гигантские "струи" ве- щества. Наличие таких "струй" иногда объясняют наличием великих аттракторов ("притягивателей") - скоплений и сверхскоплений га- лактик. По сути это близко к идее гравитационной самосборки боль- ших структур. Но великие аттракторы выявляются не всегда. Многие из таких "выявлений" сомнительны, так как "струя" движется не точно на аттрактор. Создаётся впечатление, что "струи" имеют дру- гую природу и обусловлены сложной структурой Большого взрыва, т.е. сам взрыв был неравномерным и нёс в себе "зародышей" флукту- аций плотности. Или же потоки разлетавшегося вещества наткнулись на какие-то неравномерности окружающего пространства. Вещество этих "неравномерностей" было отброшено взрывом далеко за пределы Наблюдаемой Вселенной, но равномерность разлёта вещества всё-таки была нарушена, и какие-то "струи" отклонились от изначального центробежного направления [Ю.Н.]. Или же отклонение струй обус- ловлено турбулентными явлениями, хотя не вполне ясно, могут ли возникнуть турбулентные и подобные явления при абсолютно равно- мерном разлёте абсолютно бесструктурного вещества. Так или иначе, но описанные вихревые "струи" существуют. Значит, они могут стал- киваться и сложным образом взаимодействовать. Столкновение таких вихреватых струй должно приводить к образованию движущихся и вра- щающихся сгущений вещества. Изучение реликтового излучения показало, что в спектре элект- ромагнитных колебаний, наряду с основным пиком этого излучения, имеются не менее 5-6 второстепенных пиков. Возможно, вслед за Большим взрывом последовала серия взрывных событий несколько меньшего масштаба. Или откуда-то взялись отражённые волны [Ю.Н.]. Иногда их называют акустическими колебаниями молодой Вселенной и указывают, что они произошли через 300 тысяч лет после Большого взрыва [Эхо Большого взрыва, 2001; "Портрет" Большого взрыва, 2002]. Мы не знаем механизм Большого взрыва и лишь высказываем предположения о механизме событий, сопутствовавших ему. Ясно, од- нако, что эти события имели место и породили ударные волны, кото- рые должны были где-то столкнуться и образовать сгущения вещест- ва. Подобные сгущения, хоть и меньшего масштаба, всегда возникают в очагах бурного звездообразования при столкновении двух-трёх ударных волн от взорвавшихся сверхновых звёзд. НЕСТАБИЛЬНЫЕ СТЕНОПОДОБНЫЕ, НИТЕВИДНЫЕ И ДРУГИЕ СТРУКТУРЫ КАК ОДИН ИЗ НАЧАЛЬНЫХ ЭТАПОВ В ЭВОЛЮЦИИ СТРУКТУР И СТРУКТУРНЫХ УРОВ- НЕЙ. При столкновении двух ударных волн образуются "стены" из сгустившегося вещества. Взаимодействие трёх ударных волн может привести к образованию "нитей" и т.п. волокнистых структур. Воз- можны и более сложные "клочковатые" образования, если ударных волн ещё больше. С тем же результатом сталкиваться могут вихревые струи вещества, а на галактическом и внутригалактическом уровнях - облака газа. Из-за хаотических движений вещества сгустки могут округлиться или видоизмениться другим образом. Вещество таких сгустков, падая в многочисленные местные центры плотности (кол- лапсируя), образует "стены", "нити" и т.п. образования из звёзд, галактик или их скоплений в зависимости от масштаба событий. Так возникают звёздные системы различных уровней. Рассмотрим примеры. Великая Стена из галактик, открытая в 1989 г., имеет протяжён- ность 500 миллионов световых лет и в несколько раз превосходит другие известные структуры Наблюдаемой Вселенной. Плотность га- лактик Великой Стены в 5 раз больше средней [В мире науки, 1990, N4]. Стена столь велика, что за десять с лишним миллиардов лет ещё не успела упасть сама на себя. Наверное, она даже продолжает раздвигаться вместе со всей Нашей расширяющейся "Вселенной" и в дальнейшем распадётся на несколько коллапсирующих областей-сверх- скоплений (специфический пример фрагментации изначально единого сгущения вещества). Отсюда, кстати, следует важный побочный вы- вод: образование максимально больших систем ограничивается ско- ростью расширения Наблюдаемой Вселенной. Возможно, Великая Стена возникла в области столкновения двух ударных волн, промчавшихся по молодой "Вселенной" через 300 тысяч лет после Большого взрыва [Ю.Н.]. Другой пример. Сверхскопления галактик, если не рассматривать их гало, имеют "нитевидную" природу [Бернс, 1986]. Скопления га- лактик в них подобны бусинкам, нанизанным на нитку, т.е. "класси- ческая" сферическая форма ядра отсутствует. Ядро Местного Сверх- скопления образуют, к примеру, 11 галактических скоплений, соеди- нённых "мостиками" из отдельных галактик. Диаметр гало составляет порядка 100 миллионов световых лет [Бернс, 1986]. Мы видим, что основные элементы сверхскопления ещё не успели упасть к центру системы (точнее - только начали свой первый оборот вокруг этого центра). Вероятно, они возникли в результате столкновения трёх ударных волн. Ещё пример. На краю Наблюдаемой Вселенной удалось найти восемь протогалактик и квазаров на одной линии [Наблюдения космологичес- кой паутины, 2002]. Вероятно, они возникли из нитевидного сгуще- ния вещества. Вблизи нас подобные объекты галактического уровня уже нельзя найти, так как они давно трансформировались в обычные скопления галактик. Ещё пример - звёздные сверхскопления в сталкивающихся галакти- ках (будущие шаровые скопления). Они обладают разнообразной фор- мой. Последний пример. В центрах (ядрах) звёздных ассоциаций иногда наблюдаются цепочки ярких массивных звёзд, которые так и называ- ются - звёздными цепочками. Такие цепочки бывают на концах волок- нистых сгущений газа и пыли, из которых они и возникли [Дагаев, 1955б]. Разумеется, звёздные цепочки не могут быть устойчивыми. Они характерны для самых молодых звёздных систем. Что же касается упомянутых "волокон", то они образуются при столкновении газопы- левых облаков [Гетманцев, 1955] или ударных волн от сверхновых звёзд в таких облаках [Ю.Н.]. Образование "стен" и "ниток" ("цепочек") можно наблюдать либо у очень больших первичных систем, которые только начинают свою эволюцию (сверхскопления галактик, а также группы из нескольких галактик, но тогда на самом краю Наблюдаемой Вселенной, откуда свет шёл более 10 миллиардов лет), либо у систем вторичных, кото- рые образуются в наше время из материала разрушившихся сис- тем-предшественниц (молодые рассеянные звёздные скопления, про- тозвёзды с остатками первичного молекулярного облака, а в исклю- чительных случаях - "зародыши" шаровых скоплений в сталкивающихся галактиках). Если система первична и не очень крупна (например, шаровое скопление в Нашей Галактике), то она не может быть в виде "стены" или "нити", так как соответствующий этап её эволюции дав- но миновал. Перечисленные "стены" и "нити" ("цепочки") не могут длительно существовать в таком виде из-за гравитационной неустойчивости по- добных образований. Вещество начнёт двигаться примерно в направ- лении общего центра масс, что приведёт к исчезновению изначальной структуры. Какие-то из падающих образований столкнуться друг с другом вблизи центра масс, гравитационно "увязнут" друг в друге и в конечном итоге образуют ядро большой системы (это особенно ве- роятно для их газовой составляющей). Но многие элементы системы, обладая различными собственными скоростями и направлениями движе- ния, унаследованными от первичных вихревых струй, будут "падать" не точно в центр, а рядом с ним. Так начнётся их "лепестковидное" движение по вытянутым орбитам. В совокупности они образуют сфери- ческую систему. Возможен и другой сценарий. Если у системы не хватит гравита- ционных сил, чтобы удержать местные притягивающие центры, эти центры разлетятся в разных направлениях, так как обладают собс- твенными скоростями и направлениями движения. Этот случай подроб- нее рассматривается в следующем подразделе. РАННИЕ ПЕРВИЧНЫЕ СФЕРИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ С ВЫТЯНУТЫМИ ОРБИТАМИ СВОИХ ЭЛЕМЕНТОВ. Элементы таких систем вращаются вокруг центра по незамкнутым и сильно вытянутым орбитам, напоминающим лепестки цветка: каждый виток похож на предыдущий, но всё-таки не пол- ностью повторяет его, а смещён на место соседнего "лепестка". Смещение возникает из-за гравитационного воздействия других эле- ментов близ ядра системы, где этих элементов особенно много. Так в настоящее время перемещаются галактики в галактических скоплениях, а также старые звёзды и шаровые скопления в гало На- шей Галактики и в гало других спиральных галактик. Все перечис- ленные объекты приобрели такой характер движения на относительно ранних этапах существования Наблюдаемой Вселенной. А сами системы (для спиральных галактик - подсистемы) в первом приближении ста- бильны и сферичны. Вероятно, на той же эволюционной стадии находятся небольшие эллиптические галактики, в которых ещё много газа и продолжается звездообразование, а диска пока нет. На более низких структурных уровнях мы можем наблюдать этот эволюционный этап только в том случае, если соответствующие структуры продолжают возникать в наши дни из материала разрушив- шихся структур-предшественниц. Так, например, новые шаровые скоп- ления в Нашей Галактике теперь не возникают, и, значит, имеющиеся шаровые скопления похожи на представителей данной эволюционной стадии чисто внешне, случайно (но, конечно, в сталкивающихся га- лактиках можно наблюдать молодость подобных объектов). А вот звёзды с окружающими их планетами продолжают рождаться и, очевид- но, могут наблюдаться на данной стадии, хотя её с учётом наших современных возможностей трудно отличить от предыдущей (почти та- кое же облако, как до коллапса, только более разреженное и ста- бильное, почти не падающее). Наверное, в Солнечной системе от этой стадии в мало изменившемся виде уцелела внешняя часть облака Оорта (одна из подсистем Солнечной системы). Эта часть облака Оорта сферична. Приходящие из неё кометы отличаются сильно вытя- нутыми орбитами и равномерным распределением по небесной сфере. Интересный пример структур этого уровня - уникальный комплекс Ходжа в галактике NGC 6946. Это гигантское молодое сферическое скопление звёздных скоплений с ядром и 20 спутниками. Дальнейшая эволюция подобных систем (и подсистем) может заклю- чаться в уменьшении бесструктурной составляющей гало (например, в уменьшении концентрации межгалактического или межзвёздного газа) и постепенном росте ядер за счёт той же бесструктурной составляю- щей. Бесструктурное вещество будет постепенно структурироваться. Довольно скоро его остатки начнут концентрироваться вблизи плос- кости системы, что станет началом следующего эволюционного этапа. ПЕРВИЧНЫЕ ДИСКОВИДНЫЕ СИСТЕМЫ С БЕССТРУКТУРНЫМ ДИСКОМ И КРУГО- ВЫМИ ОРБИТАМИ ЧАСТИЦ ДИСКА. Классическим примером такой системы является Наша Галактика и особенно её подсистема, именуемая дис- ком. Другие примеры - галактика Андромеды и многочисленные спи- ральные галактики в близких областях Наблюдаемой Вселенной. Под бесструктурностью диска понимается наличие не только относительно крупных тел вроде звёзд и планет, но и большого количества совсем мелких частиц - атомов, молекул, пылинок, астероидоподобных тел. В остальном диск может быть сложно структурирован - иметь спи- ральные ветви, иерархически организованную систему газопылевых облаков, кольца и зазоры между ними, относительно крупные тела и их скопления. На уровнях сверхскоплений и скоплений галактик диски ещё не возникли. У гигантских эллиптических галактик и шаровых скоплений этот этап, если и был, то уже миновал (гигантские эллиптические галактики эволюционировали быстрее из-за большего числа элементов системы, а шаровые скопления - из-за меньших расстояний между элементами, т.е. из-за принадлежности к более низкому структурно- му уровню; кроме того, диски шаровых скоплений могли "разбиться" о диск Нашей Галактики после того, как он возник). На звёздном и планетном уровнях подобные дисковидные системы хорошо известны из теоретических реконструкций начальных этапов формирования Солнца, планет и планетных спутников. Аккреционные диски вроде бы наблю- даются у некоторых звёзд, но, конечно, мы пока не можем разгля- деть и изучить их столь же детально, как у спиральных галактик. Единого мнения о том, как возникают диски, не существует. Обычно предполагается, что в диск сжимаются остатки газа, запол- нявшего гало (идея аккреционного диска). Но вещество может посту- пать в диск также из спутников, разорванных приливными силами центрального тела. Так, например, Наша Галактика относительно не- давно разорвала небольшую галактику-спутник и превратила её в уз- кое кольцо на периферии системы. Примерно такую же природу имеют кольца Сатурна и других планет-гигантов. Из теоретических постро- ений следует, что в далёком будущем Земля превратит в кольцо Лу- ну, "зашедшую" внутрь области Роша. Наверное, возникновение аккреционного диска является обяза- тельным этапом эволюции структурного образования в условиях его удалённости от "мешающих" объектов. А вот диски из "разорванных" спутников возникают только в том случае, если такие спутники есть. И судьба дисков первого и второго типа различается. Аккре- ционные газовые диски широки и становятся материалом для формиро- вания относительно крупных тел - звёзд, планет, планетных спутни- ков. Что же касается дисков второго типа, то они узки (кольцеоб- разны) и, как правило, расположены близко от центрального тела (ядра). Собраться в крупные тела они не могут, и их материал в результате трения и т.п. явлений теряет энергию и постепенно осе- дает к центру. Но в случае приливного разрыва удалённого рыхлого тела (например, микрогалактики) оседающий материал вполне может пополнить аккреционный диск. Наверное, можно считать, что данный эволюционный этап заканчи- вается, когда практически исчезает бесструктурная составляющая диска - пыль, газ, астероидоподобные тела (планетизимали и т.п.). Ведь именно невозможность бесчисленного множества мелких частиц беспрепятственно передвигаться в разных плоскостях по вытянутым орбитам привела к синхронизации орбит и появлению диска. Крупные компактные тела сталкиваются редко и меньше мешают друг другу, даже обладая несогласованными орбитами. ПЕРВИЧНЫЕ ДИСКОВИДНЫЕ СИСТЕМЫ С НЕМНОГОЧИСЛЕННЫМИ СПУТНИКАМИ ГЛАВНОГО ТЕЛА. Их примерами являются системы двойных и кратных звёзд, Солнечная система (точнее, её планетная составляющая) и системы планетных спутников. Наверное, к этой категории можно от- нести и экзопланетные системы, хотя мы не знаем, все ли они дос- таточно многочленны и дисковидны. В мире сверхскоплений и скоплений галактик такие системы, ра- зумеется, отсутствуют: для их возникновения прошло слишком мало времени. Относительно галактик и шаровых скоплений уже придётся сделать множество оговорок. Спиральные и обычные эллиптические галактики тоже не доразвились до соответствующей стадии. А вот шаровые скопления, вероятно, "перешагнули" через неё и стали раз- виваться несколько иным путём. У шаровых скоплений из-за близости галактического уровня в "зародыше" были уничтожены бесструктурные диски, а потому не могли появиться и звёздные диски. У микрога- лактик, т.е. самостоятельных шаровых скоплений, диски, наверное, могли бы быть, но мы плохо знаем эти образования из-за их удалён- ности. А вообще-то нужно решить принципиальный вопрос: можно ли системы из десятка планет и планетных спутников ставить в один ряд с системами, диски которых состоят из миллионов или миллиар- дов самостоятельных звёзд? В первом случае возможна сложная сис- тема резонансов, когда у каждого члена системы имеется своё мес- то, а во втором случае имеется "рой" частиц-звёзд, которые, ко- нечно, крупней молекул или пылинок, но влияют друг на друга слу- чайным образом, статистически. Сгруппироваться в более крупные и, тем не менее, обычные тела звёзды не могут из-за удалённости на оси масштабов от стабильных атомов. В случае слияния они превра- тятся в чёрную дыру, а это может слишком сильно вывести систему из обычного ряда структур. Тем не менее, звёзды тоже достаточно крупны и компактны, редко сталкиваются, и мы попробуем рассматри- вать звёздные диски в одном ряду с планетными и спутниковыми. В настоящее время мы не знаем систем с чисто звёздными диска- ми. Но, наверное, когда в Нашей Галактике и в окружающем межга- лактическом пространстве исчерпается газ, диск станет чисто звёздным. Не исключено, что когда-то через эту стадию прошли и гигантские эллиптические галактики, хотя они, как и шаровые скоп- ления, могли "перешагнуть" через неё (мы этого действительно не знаем). Итак, в Наблюдаемой Вселенной в эволюции структур существует стадия, на которой имеются ядро, разреженное гало, а также мас- сивный диск из крупных компактных тел - звёзд, планет или планет- ных спутников. Как указывалось в предыдущем подразделе, этот диск может длительно существовать, а может "разъехаться" и заполнить своими элементами всё гало, что приведёт ко вторичной сферичности системы. Малое число крупных тел и наличие одного особенно круп- ного тела (юпитера) стабилизируют диск, а многочисленность тел (звёзд) и разрушительное влияние соседей ускоряют эволюцию в сто- рону сферичности системы. ПЕРВИЧНЫЕ ЛИНЗОВИДНЫЕ СИСТЕМЫ можно рассматривать как относи- тельно краткий переходный этап между системами дисковидными и поздними эллиптическими. В настоящее время они известны только на галактическом уровне. В линзовидных галактиках уже нет звездооб- разования, а звёзды образуют широкий "размытый" диск, постепенно переходящий в эллиптическое ядро. Вероятно, в будущем линзовидные системы будут открыты на звёздно-планетном уровне, так как уже сейчас известно, что экзопланетные системы в большинстве своём менее стабильны, чем Солнечная система. Тем не менее, линзовидные системы в каких-то случаях, может быть, и могут возвращаться к дисковидности, так как сама линзовидность бывает спровоцирована дестабилизирующим влиянием соседних систем. ПОЗДНИЕ ПЕРВИЧНЫЕ ЭЛЛИПТИЧЕСКИЕ И СФЕРИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ довольно широко распространены в Наблюдаемой Вселенной, хотя известны только на галактическом уровне и уровне звёздных скоплений. Это гигантские эллиптические галактики в скоплениях галактик, а также шаровые и рассеянные звёздные скопления в Нашей и других галакти- ках. Их сложные взаимоотношения со структурами дисковидными уже рассматривались выше. Не вполне понятна степень устойчивости тех и других структур. Почему, например, галактики эллиптичны, а ша- ровые скопления строго сферичны? Может быть, шаровые скопления более подвинуты в эволюционном плане и уже достигли стабильной шарообразности? Или они чаще "взбалтываются" ударами о галакти- ческий диск и не могут вернуться к более стабильному эллиптичес- кому, а то и дисковидному состоянию? Эволюция структур на этом этапе может идти в направлении фор- мирования ядер с чёрной дырой в центре, но эти вопросы плохо изу- чены. В настоящее время значительные ядра у них, как правило, от- сутствуют, но наличие чёрных дыр у эллиптических галактик доказа- но. СИСТЕМЫ ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ И СВЯЗАННАЯ С НИМИ ЦИКЛИЧНОСТЬ РАЗ- ВИТИЯ. Эволюция системы и эволюция уровня организации материи - это далеко не одно и тоже. Системы могут многократно разрушаться и возникать вновь, а соответствующий им уровень - сохраняться. Тогда эволюция уровня будет проходить в форме последовательного возникновения систем с несколько иными средними параметрами. Так, например, эволюция звёздного уровня проявляется в рождении всё более и более металличных звёзд (звёзд второго поколения). При этом происходит накопление относительно стабильных продуктов ("огарков") звёздной эволюции - планетных тел, белых карликов, нейтронных звёзд, а также чёрных дыр. Если системы первого поколения (т.е. системы, возникшие непос- редственно из вещества Большого взрыва) представляют собой одно поколение структур, то образование вторичных систем - это цикли- ческий процесс. Так, например, мы называем Солнце звездой второго звёздного поколения, но за 9 миллиардов лет (13,7-4,7=9), которые предшествовали его появлению, успели "прогореть" и взорваться не только гигантские звёзды первого поколения, но и многие поколения гигантских звёзд, возникших из "обломков" звёзд-предшественниц. В ходе каждого из циклов на образование системы расходовалась толь- ко часть вещества исходного облака (2-3%), а остальная и значи- тельная - рассеивалась, в конечном итоге образуя новые облака. В конце каждого цикла часть вещества выбывала из круговорота, обра- зуя компактные и стабильные продукты звёздной эволюции - планеты, белые карлики, нейтронные звёзды, чёрные дыры, но значительная часть - возвращалась в круговорот. Недостающее вещество приходило в диск из галактического гало и межгалактического пространства и поддерживало круговорот на том же уровне. Нечто подобное можно усмотреть в цикличном образовании и разрушении рассеянных звёзд- ных скоплений. Известны также взрывы молодых карликовых галактик (в ходе мощной вспышки звездообразования). Но уже для большинства нормальных галактик мы не можем привести соответствующие примеры, что, наверное, связано с молодостью Наблюдаемой Вселенной: галак- тики ещё не успели полностью сформироваться, пройти какие-то не- известные нам этапы своего развития и катастрофическим образом разрушиться, поставляя материал для галактик второго поколения. Системы второго поколения проходят в своём развитии примерно те же этапы, которые были описаны для первичных систем. Рассмат- ривать их мы можем только на примере звёздного уровня, так как рассеянные скопления в пределах Нашей Галактики не очень стабиль- ны из-за особенностей внутригалактической среды. Известная эволю- ция звёздного уровня в настоящее время сводится к эволюции звёзд. Звёзды эволюционируют по-разному в зависимости от их массы. Ярко- му свечению массивных протозвёзд, возможно, соответствует бурная активность молодых звёздных скоплений, а на галактическом уровне - квазаров. Во всех этих случаях энергия поступает в центр систе- мы с падением туда больших масс вещества. Потом и протозвёзды, и звёздные скопления, и квазары тускнеют, успокаиваются (то, что могло упасть, уже упало, а потоки света и плазмы, кроме того, рассеяли бесструктурную составляющую системы). Массивные звёзды быстро взрываются, но мы пока не можем знать, чему соответствуют эти взрывы на галактическом и других уровнях. Может быть, Наблю- даемую Вселенную ожидает какая-то неизвестная активность чёрных дыр, достигших критической массы? Что же касается, эволюции мало- массивных звёзд и их систем, то это слишком долгий процесс, чтоб мы могли видеть его результаты в Нашей молодой Вселенной. И всё-таки одну особенность этой эволюции можно предположить уже сейчас... РАЗУМНАЯ ЭВОЛЮЦИЯ СИСТЕМ. На примере Солнечной системы мы ви- дим, что на определённом этапе развития системы в ней может поя- виться разумная жизнь. Мы видим, что разум имеет тенденцию поко- рять космос. Со временем он, вероятно, возьмёт под контроль всю систему, и её дальнейшая эволюция приобретёт разумный характер. Предположения о такой эволюции можно сделать на основании сравне- ния Солнечной системы с атомом, который мог претерпеть соответс- твующие эволюционные изменения. Очевидно, эволюция должна идти в сторону стабилизации системы и её безаварийности. Должен быть прекращён бессмысленный расход солнечной и прочей энергии. Спут- ники Солнца должны быть стандартизированы по размеру и массе. Многие параметры системы и её элементов - квантованы. Дисковид- ность системы должна замениться на её сферичность, а орбиты (ор- битали?) приобрести сложную форму. Должны быть созданы аналоги сил отталкивания, которыми уравновесится гравитационное притяже- ние системы в целом (для этого достаточно посылать в нужных нап- равлениях потоки света или других частиц, но можно "перекидывать- ся" и более крупными телами). После такого уравновешивания Сол- нечная система в качестве "атома" сможет принимать участие в об- разовании аналогов молекул и кристаллических решёток. Вероятно, у подобной эволюции имеются многочисленные этапы, резко отличные один от другого, но мы о них ничего не знаем, так как расстояние на оси масштабов между телами планетно-спутникового типа и атома- ми очень велико, а промежуточные звенья в настоящее время отсутс- твуют. Символично, что именно в этом "зазоре" в настоящее время располагается зона жизни, в том числе разумной. "АТОМНЫЙ" ПЕРИОД ЭВОЛЮЦИИ СИСТЕМ. На этом этапе менее стабиль- ные системы должны заменяться на всё более и более стабильные, разные - на стандартные. Эволюция систем всё более и более замед- ляется и в конце концов практически останавливается. Это аналог превращения всех атомов в атомы железа. В каком-то смысле это, возможно, нисходящая часть жизненного цикла структурного уровня, так как разнообразие форм вещества и энергии уменьшается, но, мо- жет быть, мы недооцениваем внутреннюю (интеллектуальную?) слож- ность атома, ставшего "кирпичиком" всего известного нам Мирозда- ния. Эволюция как бы "передаётся" с данного уровня на более высо- кие, от которых зависит сохранение данного уровня. НАТУРФИЛОСОФСКИЕ ВЫВОДЫ [ИЗ КОНСПЕКТА "ЗВЁЗДНЫЕ СИСТЕМЫ"] 1. Вещество в Наблюдаемой области Вселенной в значительной степени структурировано, но эта структурированность не всегда чёткая, что связано с молодостью данной части Вселенной и сравни- тельно недавним возникновением многих структур. 2. Наиболее чётко выражены три уровня, образующие иерархию и отдалённо похожие один на другой: атомы; звёзды с планетами; га- лактики. 3. Их свойствами являются относительная стабильность, вовлеч- ение значительной части вещества, существование в виде системы небольших тел, вращающихся вокруг более крупного тела или общего центра масс. 4. На три основных уровня похожи планеты с их спутниками, звёздные скопления, скопления галактик и их сверхскопления. 5. Все перечисленные (и некоторые другие) категории систем на- ходятся в стационарном или квазистационарном равновесии за счёт равенства сил сжатия и расширения. 6. Данное равновесие во многих случаях может быть утрачено под воздействием внешних и внутренних причин, но в ряде случаев мы не знаем соответствующие внутренние причины и считаем равновесие вечным. 7. Разрушение систем возможно в результате постепенного "испа- рения" элементов, взрывного распада при потере части массы (иног- да в сочетании с коллапсом и/или взрывом ядра) и других внутрен- них причин, а также под действием приливов, столкновений и других внешних причин, причём приливное разрушение во много раз преобла- дает над разрушением в результате непосредственных столкновений. 8. Для двух наиболее низких уровней (элементарных частиц и нуклонов) характерна полная структурированность вещества, для ос- тальных - сочетание структурированности и бесструктурности. 9. Для большинства небольших участков Наблюдаемой Вселенной (менее 1-2 мегапарсек) характерно постепенное увеличение структу- рированности вещества во времени почти на всех уровнях и только для окрестностей чёрных дыр - уменьшение его структурированности. 10. В Наблюдаемой Вселенной в целом и в крупных её частях (бо- лее 200-300 мегапарсек) в последние 6-8 миллиардов лет структури- рованность уменьшается из-за антигравитационного расширения пространства, т.е. из-за влияния космологического вакуума. 11. В участках Наблюдаемой Вселенной размером от 1-2 до 200-300 мегапарсек структурированность возрастает, если эти участки богаты веществом (группы и скопления галактик, ядра сверхскоплений галактик), и падает, если эти участки бедны ве- ществом (участки вне групп и скоплений галактик, периферия сверх- скоплений галактик). 12. Необходимым условием для возрастания структурированности (сложности) является соизмеримость разнонаправленных воздействий - факторов сжатия (гравитация) и факторов расширения (Большой взрыв, антигравитация). 13. Варьирование размеров систем и их ядер велико у высших уровней и мало у низших. 14. Разница в размерах между системой и её ядром в среднем возрастает от высших систем к низшим, но не прямолинейно. Наибо- лее велика эта разница у наиболее стабильных систем (атом) и наи- более независимых систем (звёзды). 15. Характерными структурными элементами систем, наряду с яд- рами, во многих случаях являются плоский диск, соразмерное ему сферическое гало и большая сферическая корона. Иногда бывает нес- колько дисковидных или сферических образований, вложенных одно в другое, и внутренние компактные образования обладают большей плотностью (например, балдж и собственно ядро галактик). Некото- рые звёздные системы (многие галактики, отдельные шаровые скопле- ния и кратные звёздные системы) обладают чёрными дырами в центре. У молодых систем и систем с чёрной дырой (квазаров, микрокваза- ров) часто наблюдаются струи вещества, вылетающего с полюсов (джеты). Струи могут быть и нисходящими. Возможна ячеистая струк- тура с чередованием тех и других струй (конвективная зона). На каждом уровне организации материи известны и специфические струк- турные элементы. 16. Число структурных уровней на отрезке оси масштабов ограни- чено. 17. Ограниченность числа структурных уровней объясняется кон- куренцией между ними, если они не разделены значительными рассто- яниями на оси масштабов. 18. В процессе "естественного отбора" структур и структурных уровней "выживают" наиболее стабильные из них, а материал осталь- ных служит для новых "попыток" природы создать стабильные систе- мы. 19. Расстояния между структурными уровнями на оси масштабов увеличиваются от высших уровней к низшим, что, вероятно, связано с исчезновением некоторых уровней в ходе конкурентной "борьбы". 20. Величина "зазоров" между структурными уровнями на оси масштабов имеет тенденцию к увеличению от высших уровней к низ- шим, что объясняется теми же причинами. 21. Зона жизни на оси масштабов занимает наиболее значительный "зазор" между уровнями, а зона разумной жизни - середину этого "зазора". 21. На оси масштабов имеются слабо намеченные группы сближен- ных уровней, что позволяет говорить об их серийности (галактичес- кая серия, звёздно-планетная серия, серия уровней микромира). 23. Вещество почти везде и почти на всех уровнях эволюциониру- ет от бесструктурности к хорошо выраженной структурированности, к стандартности размеров ядер, прочих тел и систем в целом, к ком- пактности ядра, к сосредоточению основной массы системы в ядре, к стабильности системы, к уравновешенности сил притяжения и оттал- кивания между элементами (см. данный конспект). Исключение сос- тавляет уровень звёздных скоплений, но он не вполне самостоятелен из-за близости к галактическому уровню. Кроме того, у самых низ- ких уровней (нуклонного и элементарных частиц) соответствующая эволюция не наблюдается из-за достижения максимальной выраженнос- ти соответствующих параметров. Принципиально противоположной нап- равленностью эволюции обладают окрестности чёрных дыр. В далёком будущем роль такого же разрушителя структур может сыграть антиг- равитационное расширение пространства (это означает, что Наблюда- емая Вселенная является лишь одним из миров вечной и бесконечной Философской Вселенной, так как все миры рождаются, эволюционируют и погибают, поставляя материал для новых миров). 24. Низшие структурные уровни эволюционируют быстрее высших и обладают большим эволюционным возрастом, который удобно измерять в среднем числе оборотов элементов системы вокруг её центра. 25. В пределах одного и того же уровня быстрее эволюционируют более крупные и массивные структуры (массивные звёзды, массивные галактики). Это объясняется тем, что скорость эволюции системы пропорциональна частоте взаимодействий её элементов; частота вза- имодействий зависит от количества элементов, их средней скорости и среднего расстояния между ними; в пределах одного и того же уровня все три показателя способствуют высокой частоте взаимо- действий. (Если же сравниваются системы разных масштабных уров- ней, то на первый план выходят различия в средних расстояниях между элементами систем, и поэтому маленькое эволюционирует быст- рее большого). 26. Некоторые системы образованы разновозрастными подсистема- ми, среди которых в эволюционном плане менее подвинуты тяготеющие к периферии (гало в сравнении с ядром) или занимающие значитель- ный объём пространства (гало в сравнении с диском), так как там вещество медленнее движется и/или имеет меньшую плотность. 27. Скорость эволюции структурных уровней постепенно замедля- ется; каждый следующий эволюционный этап на несколько порядков длиннее предыдущего (принцип Лукреция). 28. В отдельные "переломные" эпохи возможно резкое и даже взрывообразное ускорение эволюции Наблюдаемой Вселенной, и одно из таких ускорений может быть связано с развитием жизни и разума. 29. В развитии большинства систем прослеживаются два противо- положных процесса - расширение и сжатие (коллапс), которые иногда идут со взрывообразным ускорением. Расширение свойственно внешним оболочкам, а коллапс - ядру (всему или только его внутренней час- ти). 30. На преобразование структурных уровней в настоящее время коллапс систем влияет больше, чем их расширение, так как разре- женное вещество, которое выбрасывается в окружающее пространство, опять вовлекается в круговорот вещества, а вещество, коллапсирую- щее в ядрах звёзд, звёздных скоплений и галактик, изымается из этого круговорота. 31. Эволюция систем "снизу" (иерархическое сгущение вещества) и их эволюция "сверху" (иерархическая фрагментация сгустков) до- полняют друг друга, и традиционный вопрос - "снизу" или "сверху" зарождаются системы? - не вполне корректен. Эволюция "снизу" соз- даёт "кирпичики" (например, атомы), стабилизирующие системы выс- ших уровней. Эволюция "сверху" создаёт иерархически организован- ные сгущения вещества, ускоряющие эволюцию "снизу". 32. Свойства каждой части Вселенной специфичны, но специфика обусловлена не особыми свойствами того или иного пространства, а наличием вблизи тех или иных тел с определёнными свойствами (или иначе - тела своими взаимодействиями создают пространство и при- дают ему те или иные свойства). 33. Все этапы эволюции Наблюдаемой Вселенной специфичны, но специфика обусловлена не особыми свойствами того или иного време- ни, а наличием в это время тех или иных тел с определёнными свойствами (или иначе - тела своими взаимодействиями создают вре- мя и придают ему те или иные свойства). 34. Важным этапом в эволюции структурных уровней, вероятно, является появление контроля над материей со стороны развившегося разума; наверное, это может скорректировать, а по каким-то пара- метрам и изменить коренным образом направление эволюции (создание новых сил отталкивания, стабилизация, стандартизация и т.п.). 35. Фундаментальные законы природы, вероятно, одинаковы для всех уровней организации вещества, а наблюдаемые различия между уровнями можно объяснить трудностью получения сопоставимых дан- ных, пребыванием разных уровней на разных эволюционных этапах и взаимодействием между уровнями, в т.ч. конкуренцией между ними, созданием "кирпичиков", стабилизирующих верхние уровни, и созда- нием сгущений, ускоряющих эволюцию нижних уровней. Возможны также случайные отличия между уровнями в конкретной части пространс- тва-времени (например, в настоящее время в данной галактике, в данном скоплении галактик, в данной Наблюдаемой Вселенной и т.д.). 36. Для каждого конкретного уровня организации материи важным фактором специфичности является удалённость на оси масштабов от базового уровня, которым в современную эпоху являются атомы - на- иболее крупные устойчивые системы, способные образовывать ста- бильные компактные тела благодаря хорошо "отлаженному" равновесию притяжения и отталкивания между частицами. 37. Вероятно, основными этапами в эволюции уровней организации материи являются: зарождение флуктуаций плотности вещества (если они зарождаются, а не наследуются от чего-то; в противном случае нужно говорить об усилении исходных флуктуаций плотности); неста- бильные стеноподобные, нитевидные и другие структуры; ранние пер- вичные сферические системы с вытянутыми орбитами своих элементов; первичные дисковидные системы с бесструктурным диском и круговыми орбитами частиц диска; первичные дисковидные системы с немного- численными спутниками главного тела; первичные линзовидные систе- мы; поздние первичные эллиптические и сферические системы; цикли- ческое образование и разрушение вторичных систем, или систем "второго поколения", проходящих перечисленные выше эволюционные этапы; разумная эволюция систем с их стандартизацией, стабилиза- цией и появлением сил отталкивания; крайнее замедление эволюции систем. 38. Системы очень часто рождаются большими компактными группа- ми в первичных или вторичных сгущениях относительно бесструктур- ного вещества (например, звёзды с планетами в газовых глобулах), а потом они могут равномерней распределиться в пространстве. 39. На ранних этапах эволюции систем большое значение имеют взаимодействия между соседними системами одного уровня - сближе- ния (с гравитационным и т.п. влиянием), столкновения, слияния. 40. Взаимодействия между молодыми одноуровневыми системами вносят элемент цикличности в эволюцию систем (поступление новых порций бесструктурного материала, образование новых дисков и дру- гих подсистем, новые всплески активности ядер, в т.ч. появление новых джетов и т.п.). 41. По мере возрастания компактности систем, уменьшения их числа (в т.ч. из-за слияний) и увеличения расстояний между ними (из-за более равномерного распределения в пространстве, из-за об- щего расширения Вселенной) системы становятся всё более автоном- ными, т.е. их эволюция всё более и более определяется внутренними причинами. 42. В то же время, начиная с какого-то этапа, эти механически изолированные системы могут приобретать всё большее информацион- ное единство в связи с развитием разума. ЛИТЕРАТУРА Архангельская И.В., Розенталь И.Л., Чернин А.Д. Космология и физический вакуум. М., КомКнига, 2007. 216 с. Ашимбаева Н.Т. Температура реликтового излучения в раннюю эпо- ху. - Природа. 2008. N11. С.77. Барнес Д., Хернквист Л., Швейцер Ф. Сталкивающиеся галактики. - В мире науки. 1991. N10. С.14-22. Бердников Л.Н., Расторгуев А.С., Самусь Н.Н. Современные наб- людения классических цефеид. - Природа. 2006. N8. С.23-28. Бернс Д.О. Гигантские структуры Вселенной. - В мире науки. 1986. N9. С.12-23. Ближайший космический мираж. - Природа. 2004. N2. С.77-78 [ESO Press Release. 19/03. 16 July 2003; эл. адрес - www.ast- ro.ulg.ac.be/GRech/AEOS/]. Бочкарев Н.Г. Эхо активности ядер галактик. - Природа. 2007. N12. С.44-52. В глубинах темноты. - В мире науки. 1987. N12. С.116-117. В космосе - очередная странность. - Природа. 2001. N11. С.77-78 [Science. 2001. V.291. N5503. P.440 (США)]. В центре Млечного Пути - чёрная дыра. - Природа. 1999. N4. С.98 [Scienсe News. 1998. V.153. N4. P.59 (США)]. Василенко Ж.Г., Сурдин В.Г. Ключ к межзвёздной химии найден. - Природа. 1997. N7. С.27-30. Вибе Д.З. Две необычные планетные системы. - Природа. 2001а. N7. С.50. Вибе Д.З. Планеты без звёзд. - Природа. 2001б. N11. С.77. Вибе Д.З. Молекулярные оболочки вокруг галактики Центавр А. - Природа. 2001в. N1. С.51-53. Вибе Д.З. Чёрные дыры в шаровых скоплениях. - Природа. 2003а. N1. С.78. Вибе Д.З. Орбита звезды в центре Галактики. - Природа. 2003б. N6. С.82-83. Вибе Д.З. Звёзды рождаются не только в галактиках. - Природа. 2003в. N10. С.67. Вибе Д.З. Гамма-всплески - взрывы сверхновых? - Природа. 2003г. N7. С.76-77. Вибе Д.З. Розы в южном небе. - Природа. 2004. N7. С.79. Вновь измерена масса Галактики. - Природа. 1990. N1. С.103 [Astrophysics and Space Science. 1989. V.153. P.67 (США)]. "Возможно обитаемая зона в Галактике". - Природа. 2004. N12. С.72 [Science. 2004. V.303. N5654. P.27, 29 (США)]. Возраст Вселенной: парадокса просто не существует? - Природа. 1997. N3. С.106 [New Scientist. 1996. V.151. N2016. P.16 (Вели- кобритания)]. Возраст и химический состав Млечного Пути. - Природа. 1988. N7. С.102-103 [Астрономический циркуляр. 1987. NN 1585, 1486, 1501]. Всё меньше рождается звёзд. - Природа. 2004. N4. С.81 [Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2003. V.343. P.1143 (Великобритания)]. Вселенная подобная матрёшке? - Природа. 1993. N1. С.107 [Ast- rophysics and Space Science. V.189. P.163] Вторая жизнь радиогалактики. - Природа. 2000. N12. С.75-76 [Science. 2000. V.289. N5476. P.28 (США); Monthly Notices of the Великобритания?)]. Галактики формируются и сейчас? - Природа. 2009. N10. С.81-82 [ScienceNews. 18 августа 2009 г.]. Галактическая провинция Южная Корона. - Природа. 2001. N8. С.43 [ESO Press Photos 25a-b/00. 6 October 2000]. Галактические "ураганы" и образование галактик. - Природа. 1988. N7. С.103. [Astrophysical Journal. 1987. V.93. P.276-279 (США)]. Галактический долгожитель. - Природа. 2007. N11. С.84-85. [The Astrophysical Journal. 2007. V.660. P.L117 (США)]. Где наше место в Галактике? - Природа. 1996. N9. С.103 [New Scientist. 1995. V.148. N1998. P.17 (Великобритания)]. Где родилось Солнце? - Природа. 2009. N2. С.78. [Astrophysical Journal. 2008. V.684. P.L79 (США)]. Гетманцев Г.Г. Радиоастрономия. - В кн.: Вселенная. М., Гос- культпросветиздат, 1955. С.303-340. Гибель красного гиганта порождает условия для жизни. - Приро- да. 2002. N5. С.79 [Science. 2001. V.293. N5526. P.407 (США)]. Гончаров Г.А. Тени звёзд. - Природа. 1999. N5. С.35-41. Дагаев М.М. Мир звёзд. - В кн.: Вселенная. М., Госкультпросве- тиздат, 1955а. С.223-274. Дагаев М.М. Галактика. - В кн.: Вселенная. М., Госкультпросве- тиздат, 1955б. С.275-294. Далёкие сверхновые и "тёмная энергия". - Природа. 2004. N9. С.81 [Science. 2004. V.303. N5662. P.1271 (США)]. Две чёрные дыры вот-вот сольются. - Природа. 2009. N7. С.76 [Nature. 2009. V.458. N7234. P.53-55 (США)]. Двойное "сердце" галактики. - Природа. 2003. N8. С.81-82 [Sci- ence. 2002. V.298. N5599. P.1698 (США)]. Деришев Е.В., Железняков В.В., Корягин С.А., Кочаровский Вл.В. Релятивистские джеты в астрофизике. - Природа. 2007. N3. С.4-14. "Детство" Вселенной - на карте. - Природа. 2003. N12. С.71 [Science. 2003. V.299. N5609. P.991 (США)]. Дресслер А. Крупномасштабный поток галактик. - В мире науки. 1987. N11. С.12-21. Ефремов Ю.Н. Загадки звёздных дуг. - Природа. 2000. N10. С.34-41. Ефремов Ю.Н. Звёздные сверхскопления и сверхассоциации. - При- рода. 2004. N6. С.23-30. Ефремов Ю.Н. Звёздные острова. Галактики звёзд и Вселенная га- лактик. Фрязино, Век2, 2005. 270 с. Ефремов Ю.Н. Спиральные рукава туманности Андромеды. - Приро- да. 2009. N10. С.3-10. Ефремов Ю.Н., Засов А.В., Чернин А.Д. Звёздные комплексы и спиральные рукава. - Природа. 1998. N3. С.8-16. Звёзды "омолаживаются", а Вселенная "стареет". - Природа. 1998. N4. С.104-105 [New Scientist. 1997. V.153. N2070. P.17 (Ве- ликобритания)]. Изучая "тёмную материю". - Природа. 2002. N6. С.79 [Science. 2001. V.293. N5537. P.1970 (США)]. Источник космической пыли установлен. - Природа. 1999. N4. С.97-98 [Nature. 1998. V.392. N6678. P.75 (Великобритания); Sci- ence. 1998. V.280. N5360. P.38-39 (США)]. Как стать звездой. - Природа. 2001, N5. С.80-81 [Nature. 2001. V.409. P.159 (Великобритания)]. "Каннибал" живёт по соседству. - Природа. 1994. N6. С.85-86 [Astronomical Journal. 1993. V.105. P.886 (США); New Scientist. 1993. V.139. N1883. P.14 (Великобритания)]. Караченцев И.Д., Чернин А.Д. Тёмная энергия в ближней Вселен- ной. - Природа. 2008. N11. С.3-13. Квазар без галактики. - Природа. 2006. N4. С.79 [Nature. 2005. V.437. P.381 (Великобритания)]. Квазар-рекордсмен: красное смещение 5,82. - Природа. 2000. N10. С.88 [Press Release SDSS (Sloan Digital Sky Survey) 00-01. 13 April 2000 (США)]. Кинг А.Р. Шаровые скопления. - В мире науки. 1985. N8. С.37-43. Клочкова В.Г., Панчук В.Е. От звезды к планетарной туманности - Природа. 2002. N3. С.28-29. Кольцо из тёмной материи. - Природа. 2007. N10. С.76. [The Astrophysical Journal. 2007. V.661. P.728 (США)]. Космическая ультрафиолетовая обсерватория. - Природа. 2000. N5. С.77 [Astronomy and Geophysics. 1999. V.40. N4. P.3 (Великоб- ритания)]. Космические лучи как климатообразующий фактор. - Природа. 2001. N8. С.82-83 [Physical Review Letters. 2000. V.85. P.5004 (США)]. Куликовский П.Г. Справочник любителя астрономии. Изд. 5-е. М., Эдиториал УРСС, 2002. 688 с. Купер Х., Хенбест Н. Атлас космоса. [Иллюстрации Лучано Кор- беллы]. Лондон - Нью-Йорк - Штутгарт - Москва, Дорлинг Киндерсли, 1998. 64 с. Магеллановы Облака - не спутники Млечного Пути? - Природа. 2008. N4. С.79-80 [http://arxiv.org/abs/astro-ph/0703196]. Марков А.В. За пределами Галактики. - В кн.: Вселенная. М., Госкультпросветиздат, 1955. С.295-302. Марочник Л.С., Усиков Д.А., Долгополова Е.И. Облако Оорта. - Природа. 1987. N12. С.36-45. Массер Д. Тёмная энергия охлаждает окрестности Нашей Галакти- ки. - В мире науки. 2005. N7. С.10-11. Межзвёздные планеты-гиганты. - Природа. 2002. N1. С.76 [Scien- ce. 2001. V.291. N5509. P.1680 (США); www.nao.ac.jp]. "Металлургия" во Вселенной. - Природа. 2004. N9. С.81 [Scien- ce. 2004. V.304. N5657. P.461 (США)]. Мы живём в гигантском раскалённом облаке. - Природа. 2002. N10. С.83 [Science. 2002. V.295. N5555. P.617 (США)]. Мэтьюсн Д. Магеллановы Облака. - В мире науки. 1985. N6. С.58-67. Наблюдения космологической паутины. - Природа. 2002. N2. C.78-79 [Astronomy and Astrophysics. 2001. V.372. P.L57 (Между- нар. европ. журнал); http://www.eso.org/outreach/press- rel/pr-2001/pr-11-01.html]. Найден источник космических лучей. - Природа. 2002. N11. С.81 [Nature. 2002. V.416. N6882. P.823 (Великобритания)]. Насимович Ю.А. Был ли Лукреций эволюционистом? М., 1994. Деп. в ВИНИТИ, N 3100-В94. 19 с. Насимович Ю.А. Новое о Солнечной системе. М., Изд. МГДТДиЮ (Экспериментальное Биологическое Объединение), 2000. 131 с. Насимович Ю.А. Изгнанный на несколько тысячелетий [об Анакса- горе]. - Наша школа. 2002. N2 (31). С.16-19. Невидимое вещество во Вселенной. - Природа. 1985. N7. С.85-86. Неоднородное расширение Вселенной. - В мире науки. 1986. N8. Новый подход к классификации галактик. - Природа. 2004. N12. С.73. Одиночная нейтронная звезда поглощает межзвёздный газ. - При- рода. 2001. N2. С.80-81 [ESO Press Release. September 2000; http://www.eso.org/outreach/press-rel/pr-2000/pr-19-00.html]. Орир Дж. Популярная физика. М., Мир, 1969. Открыто новое шаровое скопление. - Природа. 2007. N7. С.79 [http://arxiv.org/abs/astro-ph/0703318]. Открыты межзвёздные молекулы уксусной кислоты. - Природа. 1997. N2. С.112 [New Scientist. 1996. V.150. N2035. P.15 (Вели- кобритания)]. Переопределены параметры вращения нашей Галактики. - Природа. 2009. N5. С.82 [http://arxiv.org/abs/0902.3913]. Планеты в планетарных туманностях. - Природа. 2008. N6. С.76 [http://www.rochester.edu/news/show.php?id=3123]. Попов С.Б. (ГАИШ, Москва). Активные ядра галактик. Версия страницы http://www.astronet.ru/db/msg/1171408 из кэша Google (снимок страницы по состоянию на 9 августа 2009 г.). "Портрет" Большого взрыва. - Природа. 2002. N12. С.73 [Scien- ce. 2002. V.296. N5573. P.1588 (США)]. Потёмкин И. - Загадка голубых звёзд. - В мире науки. 2005. N7. С.15. Пропавший космический газ нашёлся. - Природа. 2002. N7. С.84 [Science. 2001. V.294. N5542. P.497 (США); Astrophysical Journal Letters. 2001. N10]. Прямое доказательство существования тёмного вещества. - Приро- да. 2007. N6. С.82 [CERN Courier. 2006. V.46. N8. P.9 (Швейца- рия)]. Размер Туманности Андромеды недооценен в три раза. - Природа. 2006. N1. С.81-82 (http://arxiv/org/abs/astro-ph/0504164). Ревнивцев М.Г. Загадка рентгеновского "хребта" Галактики. - Природа. 2009. N12. С.11-17. Решетников В.П. Взаимодействующие галактики. - Природа. 2000. N6. С.13-21. Решетников В.П. Астрономические задачи начала XXI века, или 23 проблемы Сэндиджа. - Природа. 2003. N2. С.32-40. Решетников В.П. Эти странные галактики с полярными кольцами. - Природа. 2005. N3. С.15-22. Рис М.Д. Чёрные дыры в центрах галактик. - В мире науки. 1991. N1. С.16-25. Рождение протопланеты. - Природа. 2004. N12. С.72 [Science. 2004. V.303. N5654. P.16 (США); Monthly Notices of the Royal Ast- ronomical Society. 2003. V.346. P.L36 (Великобритания)]. Сажин М.В., Хованская О.С. [Лауреаты Нобелевской премии 2006 года] По физике - Дж. Мазер и Дж. Смут. - Природа. 2007. N1. С.67-72. Самая далёкая галактика. - Природа. 2005. N6. С.80 [Science. 2004. V.304. N5677. P.1580 (США)]. Самая массивная из обнаруженных галактик. - Природа. 2001. N8. С.81 [ESO Press Release. 25/00. 8 December 2000; эл. адрес - http://www.eso.org/outreach/pressrel/pr-2000/pr-25-00.html]. "Самоубийство" галактик, или Куда деваются "синие карлики". - Природа. 1992. N7. С.103 [Monthly Notices of the Royal Astronomi- cal Society. 1992. V.133. N1802. P.17 (Великобритания)]. Силич С.А. Взрывающиеся галактики. - Природа. 1998. N10. С.67-74. Сильченко О.К. Звёздные ядра галактик. - Природа. 2007. N2. С.15-22. Скрытая масса или магнитное поле? - Природа. 1988. N2. С.103-104. [Inter steller magnetic fields. Berlin, Heidelberg, 1987. P.142-145]. Смольников А.А. Тёмная Материя во Вселенной. - Природа. 2001. N7. С.10-19. Сороченко Р.Л., Саломонович А.Е. Гигантские атомы в космосе. - Природа. 1987. N11. С.82-94. Судьба шаровых скоплений. - Природа. 2003. N10. С.67-68 [Sci- ence. 2002. V.296. N5575. P.1951 (США)]. Сурдин В.Г. Звёздные гало у рассеянных скоплений. - Природа. 1990. N11. С.48-49. Сурдин В.Г. Большие дыры во Вселенной действительно пусты! - Природа. 1996. N12. С.63-64. Сурдин В.Г. Звезда-монстр излучает как микроволновый мазер. - Природа. 1997а. N1. С.43-45. Сурдин В.Г. Загадка "убегающих звёзд" решена. - Природа. 1997б. N7. С.105-106. Сурдин В.Г. Реактивные струи у молодых звёзд [и галактик]. - Природа. 1998а. N1. С.51-52. Сурдин В.Г. Рождение звёзд. М., Эдиториал УРСС, 1999. 232 с. Сурдин В.Г. Как рождаются звёзды? - Природа. 2000а. N3. С.58-59. Сурдин В.Г. Спиральная туманность в Большом Магеллановом Обла- ке. - Природа. 2000б. N6. С.57. Сурдин В.Г. Судьба звёздных скоплений. - Природа. 2001а. N4. С.44-50. Сурдин В.Г. Хоровод вокруг чёрной дыры. - Природа. 2001б. N12. С.67-68. Сурдин В.Г. Рентгеновские вспышки в центре Галактики. - Приро- да. 2002а. N4. С.83-84. Сурдин В.Г. Сверхскопление Шепли - крупнейший архипелаг галак- тик. - Природа. 2003а. N1. С.63-65. Сурдин В.Г. Куда направлены спиральные рукава галактик? - При- рода. 2003б. N10. С.48-50. Сурдин В.Г. Эпоха космического ренессанса. - Природа. 2004а. N3. С.79-80. Сурдин В.Г. Структура активного ядра галактики NGC 1068. - Природа. 2004б. N5. С.80-81. Сурдин В.Г. Послание из бездны: чёрная дыра в центре Галакти- ки. - Природа. 2004в. N6. С.81-82. [ESO Press Release 26/03. 29 October 2003]. Сурдин В.Г. Сверхскопление молодых звёзд в Млечном Пути. - Природа. 2006а. N1. С.79-81. Сурдин В.Г. История галактик: от карликов к гигантам. - Приро- да. 2006б. N8. С.79-80. Существование "тёмной" материи подтверждается. - Природа. 2000. N11. С.85 [Science. 2000. V.287. N5460. P.1899 (США)]. Сьюард Ф.Д., Горенстейн П., Такер У.Г. Молодые остатки сверх- новых звёзд. - В мире науки. 1985. N10. С.42-51. Таунс Ч.Г., Гензел Р. Что происходит в центре Нашей Галактики. - В мире науки. 1990. N6. С.14-24. Тверской Б.А. Генерация космических лучей в межпланетном пространстве. - Природа. 1986. N1. С.11-19. Тёмная энергия "расталкивает" вещество. - Природа. 2009. N5. С.81 [по сообщению Пресс-службы Ин-та космич. исследований РАН, январь 2009 г.; www.iki.rssi.ru]. Тихонов Н.А. Считаем звёзды. Звёздные гало спиральных галак- тик. - Природа. 2006. N6. С.14-22. Тоточава А.Г. Почти всё о звёздах. - Природа. 2009. N11. С.87-91. Трёхмерное распределение тёмного вещества. - Природа. 2007. N8. С.81 [CERN Courier. 2007. V.47. N1. P.11 (Швейцария)]. У галактик есть нижний предел массы. - Природа. 2009. N4. С.68 [Nature. 2008. V.454. P.1096-1097 (Великобритания)]. У Млечного Пути обнаружилось кольцо. - Природа. 2003. N11. С.80-81 [Science. 2003. V.299. N5604. P.183 (США)]. Угай Я.А. Общая и неорганическая химия. М., Высшая школа, 1997. 527 с. Улубеков А.Т. Богатства внеземных ресурсов. М., Знание, 1984. 255 с. Уникальный снимок молодой Вселенной. - Природа. 2005. N1. С.82 [Science. 2004. V.303. N5664. P.1596 (США)]. Фадеев Ю.А. Пульсации звёзд. - Природа. 2006. N8. С.18-23. Фридман А.М., Хоружий О.В. Предсказание и открытие гигантских вихрей в галактиках. - Природа. 1998. N9. C.25-39. Хокинг С. Краткая история времени. От большого взрыва до чёр- ных дыр. СПб, Амфора, 2000. 268 с. Хокинг С., Млодинов Л. Кратчайшая история времени. СПб, Амфо- ра. ТИД Амфора, 2007. 180 с. Хоскин М. Вильям Гершель и становление современной астрономии. - В мире науки. 1986. N4. С.70-77. Хэбинг Д., Нейгебауэр Д. "Инфракрасное" небо. - В мире науки. 1985. N1. С.17-26. Черепащук А.М. Демография чёрных дыр. - Природа. 2006. N10. С.16-26. Черепащук А.М., Чернин А.Д. Вселенная, жизнь, чёрные дыры. - Фрязино, Век 2, 2007. 320 с. Чёрная дыра в Галактике? - Природа. 1992. N7 [New Scientist. 1992. V.133. N1807. P.22 (Великобритания)]. Чёрная дыра в галактике NGC 4258. - Природа. 1998. N6. С.105-106 [New Scientist. 1997. V.155. N2098. P.29 (Великобрита- ния)]. Чёрная дыра в Туманности Андромеды окружена звёздами. - Приро- да. 2006. N3. С.79. [Astrophysical Journal. 2005. V.631. P.280 (США)]. Чернин А.Д. Внутренняя симметрия Вселенной. - Природа. 2006. N10. С.10-16. Чернин А.Д. Космология: Большой взрыв. Фрязино, "Век 2", 2005. 64 с. Чуразов Е.М. Кипятильник в холодильнике. Сверхмассивные чёрные дыры в скоплениях галактик. - Природа. 2006. N3. С.25-33. Энциклопедический словарь. М., Советская энциклопедия. Том 1 - 1963, 656 c.; том 2 - 1964, 736 с. Эпикур. Эпикур приветствует Пифокла [письмо Пифоклу]. - В кн.: Лукреций. О природе вещей. Т.2. Л., Изд-во АН СССР, 1947. С.564-589. Это не звёзды, а галактики! - Природа. 1999. N3. С.107 [New Scientist. 1998. V.158. N2135. P.25 (Великобритания)]. Эхо Большого взрыва. - Природа. 2001. N12. С.67 [Science. 2001. V.292. N5518. P.823 (США)].

на сайте "Тёмного леса":

поделиться: