стороны, в направлении перпендикулярном плоскости диска, го увидели бы, что от центра диска к периферии отходят спиральные рукава (рис. 2.1.25). Спиральные рукава представляют собой области повышенной концентрации (сгущения) звезд и межзвездного вещества. В промежутках между рукавами плотность галактической материи меньше. Солнце расположено между рукавами — между рукавом Стрельца и рукавом Персея, и движется в направлении последнего.
В спиральных ветвях Галактики сконцентрированы почти все молодые горячие звезды высокой светимости. Именно они наиболее ярко очерчивают спиральные ветви. Эти звезды образуются в спиральных ветвях и за время своего существования не успевают покинуть их. Таким образом, спиральные ветви представляют собой место, где наиболее интенсивно идет процесс звездообразования. Когда газопылевое облако при своем вращении вокруг центра Галактики входит в спиральный рукав, то на внутренней кромке рукава возникает ударная волна, здесь образуется область повышенной плотности, что способствует процессу звездообразования. Возникающие молодые звезды ярким блеском отмечают область своего звездного «инкубатора».
Рис. 2.1.25. (Вверху) Спиральная галактика NGC 1232. По-видимому. она похожа на нашу Галактику. Светлые точки в верхней части рисунка представляют собой распределение молодых объектов в спиральных рукавах нашей Галактики вблизи Солнца, наложенные на фотографию NGC 1232, При выбранном масштабе точки хорошо ложатся на спиральные ветви NGC 1232. (Ниже) Галактика NGC 5364 в созвездии Девы—одна из типичных спиральных галактик
Что же является причиной возникновения спиральной структуры? Считается, что из центра Галактики распространяется спиральная волна плотности. Она представляет собой периодическое чередование сгущения и разряжения галактической материи (звезд и межзвездного вещества). Но в отличие от обычной волны, например, на поверхности воды, которая распространяется по прямым линиям во все стороны от источника возбуждения, галактическая волна плотности распространяется от центра Галактики по спирали. Эта спиральная волна плотности обращается вокруг галактического центра с постоянной угловой скоростью (не зависящей от расстояния от центра Галактики). Поэтому спиральный узор при вращении сохраняется. Но этот узор есть картина распределения плотности. Что же касается отдельных «частиц» вещества — звезд или межзвездных облаков, скорость вращения которых зависит от расстояния от центра Галактики, то они при своем движении пересекают спиральную структуру. Звезды входят в спиральный рукав и, миновав его, вновь выходят в пространство между рукавами. На расстоянии 10—15 кпк от центра Галактики (пока расстояние точно не известно) скорость галактического вращения совпадает со скоростью вращения спирального узора. Эта область получила название зоны коротации. Вблизи нее звезды никогда не пересекают спиральные рукава. Некоторые авторы считают, что Солнце находится как раз в зоне коротации и что это оказало решающее влияние на происхождение жизни в Солнечной системе.
Как возникают в Галактике волны плотности, что является их «генератором» — этот вопрос остается пока нерешенным. Возможно, разгадка таится в природе самого Галактического центра, откуда распространяются волны плотности.
Диск, гало, корона, спиральные ветви — это наиболее крупные элементы галактической структуры. Но и внутри этих крупных структурных образований распределение галактической материи также неоднородно. Звезды диска часто группируются в скопления. Причем это не эффект случайной проекции: звезды скопления располагаются в одной области пространства и гравитационно связаны между собой. Плотность звезд в скоплении в десятки раз выше, чем в окружающем звездном фоне, но заметной концентрации к центру скопления не наблюдается. Такие скопления получили название «рассеянные». Число звезд в рассеянных скоплениях меняется в широких пределах — от нескольких десятков звезд (бедные скопления) до нескольких тысяч звезд (богатые скопления). Примером рассеянного звездного скопления может служить хорошо известное скопление Плеяды в созвездии Тельца, видимое невооруженным глазом (см. рис. 2.1.26); оно содержит сотни звезд, из которых глазом видны 5-6 самых ярких. Диаметры рассеянных скоплений составляют от 1,5 до 30 пк, а массы — от 100 до 3000 M⊙ . В пределах 2 кпк от Солнца известно более тысячи рассеянных скоплений, а общее их число в Галактике оценивается в 20 тысяч. Все рассеянные звездные скопления наблюдаются в полосе Млечного Пути, т. е. они расположены в диске Галактики. В состав ближайшего к Солнцу очень разреженного скопления входят пять звезд ковша Большой Медведицы, Сириус и другие близкие звезды. Поскольку Солнце расположено рядом с этим скоплением, и мы наблюдаем его как бы изнутри, звезды скопления не образуют компактную группу на небе, а разбросаны по всему небосклону.
Рис. 2.1.26. Скопление Плеяды
Все звезды одного скопления не только расположены в одном месте, но имеют близкий возраст, следовательно, они связаны общим происхождением. Мы уже знаем, что звезды образуются из межзвездной среды. Звезды, возникающие в процессе фрагментации одного газопылевого облака, как раз и образуют рассеянное звездное скопление. Так как, помимо общего галактического вращения, они имеют еще хаотические, случайные скорости, то скопление с течением времени «рассасывается». Обычно это происходит за время нескольких десятков оборотов вокруг центра Галактики. Наше Солнце представляет собой одиночную звезду Вероятно, оно образовалось в составе рассеянного скопления вместе с сотней других звезд, но за 5 млрд лет это скопление полностью рассосалось, и сегодня мы не знаем братьев и сестер Солнца.
Наряду с рассеянными звездными скоплениями в диске Галактики наблюдаются разреженные группировки молодых горячих звезд, которые получили название звездных ассоциаций. Считается, что звезды ассоциации также сформировались в пределах одного облака, но не смогли объединиться в гравитационно связанное скопление.
Рис. 2.1.27. Шаровое скопление М 13 в созвездии Геркулеса.К нему было направлено радиопослание из Аресибо (см. гл.1)
Следующим, более крупным структурным образованием являются звездные комплексы, в состав которых входят несколько рассеянных звездных скоплений, ассоциаций и облаков межзвездного газа. Размер комплексов 500-1000 пк, масса 106—107 M⊙ . Все они располагаются вдоль спиральных ветвей Галактики.
Некоторые звезды сферической составляющей также группируются в скопления. В отличие от рассеянных скоплений, они имеют очень высокую концентрацию звезд к центру скопления и имеют, как правило, шаровую форму. Поэтому они получили название шаровых скоплений. По размерам шаровые скопления превосходят рассеянные, их диаметр от 15 до 200 пк. Число звезд в шаровых скоплениях также больше: сотни тысяч, а в отдельных случаях вплоть до миллиона звезд. Массы шаровых скоплений составляют 104—106 M⊙ . Концентрация звезд в центральных областях шарового скопления очень велика: в сотни тысяч раз выше, чем в окрестностях Солнца. Если бы вокруг одной из таких звезд обращалась планета, населенная разумными существами, то они, вероятно, не знали бы, что такое
