СЕЛФ

4

О.Н. Каравашкина и С.Б. Каравашкин

Весьма характерен вид фронтов максимума и минимума потенциала у галактики М 51, рис. 2.27, которая видна с гораздо большим разрешением, чем вышеприведеная галактика NGC 6945: между массивами концентрированной весомой материи в рукавах по антифронтам у М 51 видно не пустое пространство, а дымка, которая особенно рельефно проявляется на негативе приведенного снимка - это и есть концентрация легких отрицательно заряженных ионов по максимумам положительного потенциала поля. Шкловский приводит значения концентрации газа в рукавах и между ними: 3 - 5 см- ³ и 0,2 - 0,3 см- ³ соответственно, т.е. различие в полтора десятка раз [1, с. 50].

а                                                                            б

Рис. 2.27. Распределение вещества по максимумам и минимумам потенциала поля на примере галактики М 51: в позитиве (а) видны массивы вещества, концентрирующегося по минимумам поля; в негативе (б) видно, что пространство между рукавами не пусто, но заполнено дымкой - более легким веществом. Снимок скопирован на http://heritage.stsci.edu/gallery

Для полноты описания картины процессов следует отметить, что в отличие от плоской структуры поля, показанного на рис. 2.22, в действительности поле молодой галактики сферично и его трехмерный фронт вписан не в круг, но в сферу. Однако, как показано на рис. 2.28, баланс между гравитационными силами, действующими на вещество (оранжевые радиальные стрелки) и центробежными силами (красные горизонтальные стрелки) заставляет вещество эффективно стекать к экваториальной плоскости.

Рис. 2.28. Баланс между гравитационными силами, действующими на вещество галактики (оранжевые радиальные стрелки) и центробежными силами (красные горизонтальные стрелки) заставляет вещество стекать к экваториальной плоскости

Каждая из действующих сил (динамического электрического поля и центробежных сил) со своей стороны работает и на концентрацию вещества в рукавах, и на постепенное уплощение и рукавов, и системы в целом, - опять-таки к плоскости экватора, хотя поле галактики при этом остаётся объёмным. Следовательно, по мере развития вращательного момента галактики вещество периферии стекает к экваториальной плоскости относительно быстро, и эту пространственную выпуклость рукавов можно видеть только у молодых, еще эллиптичных галактик. Это мы и наблюдаем на рис. 2.29, где приведены несколько различных по ступени развития галактик и в сравнении лучше видно, что более плоским галактикам соответствуют более массивные рукава. У галактики M 64, иначе NGC 4826 (рис. 2.29а), массив периферийного вещества рельефно выгнут в пространстве, но сами рукава еще находятся в стадии формирования. Галактика ESO 510-G13 (рис. 2.29б) еще эллиптична, ее молодые пылевые рукава можно пока увидеть скорее на негативном снимке, и мы видим, что они уже не так объемны, как у М 64; у галактики NGC 3040 - молодые, не вполне сформировавшиеся рукава еще сохраняют небольшой пространственный изгиб; массивные рукава зрелой галактики М 51 (рис. 2.27) лежат в плоскости.

а

б

в

Рис. 2.29. Развитие рукавов и уплощение галактик в процессе эволюции: а - галактика M 64, иначе NGC 4826, или Black Eye Galaxy; снимок скопирован на http://heritage.stsci.edu/gallery/bwgallery/index.shtml ; б - эллиптическая галактика ESO 510-G13, снимок скопирован на http://www.jpl.nasa.gov/images ; в - плоская галактика NGC 3040; скопирована на http://heritage.stsci.edu/gallery . Слева снимки в позитиве, справа - в негативе

На снимках 2.25- 2.29 хорошо видны ядра галактик; видно, что звезды периферии ядер менее горячи (красные и желтые), ближе к центру голубой и белый цвета говорят о том, что там находятся очень горячие звезды. Ниже, в п. 2.8, мы будем рассматривать условия термодинамического равновесия звезд, расположенных на периферии галактик, где они свободны в пространстве, и увидим, что они при перегреве способны расширять свои оболочки на несколько порядков. Здесь же, в ядре, из-за чрезвычайной плотности расположения звезд, у них практически нет пространства для расширения звездных оболочек. Поэтому звёзды галактического ядра при перегреве должны существенно трансформировать свои оболочки, занимая разрешенное пространство, и в конце концов "выпускать пар" примерно так же, как воздух в воздушном шарике, со всех сторон сдавленный шариком, может тихо стравливаться через какое-нибудь микроскопическое отверстие. Ограниченность пространства в ядре естественно влияет и на структуру оболочек звёзд. В этом смысле периферийные звёзды имеют более закономерную структуру оболочки, на которую слабо влияет окружение, что позволяет данной оболочке сформироваться. Только что упомянутое обстоятельство, что вещество периферии уплотняется к экватору и менее плотно у полюсов, определяет полюса как области утечки перегретого вещества из оболочек звезд ядра.