Вселенная. Краткий путеводитель по пространству и времени: от Солнечной системы до самых далеких галактик и от Большого взрыва до будущего Вселенной

Звезды гало имеют очень малое содержание тяжелых элементов. К счастью, некоторые из них можно изучать достаточно детально, поскольку они пролетают и вблизи Солнца. Примерно одна звезда из 1000 в солнечных окрестностях относится к гало. Такие объекты можно выделять по их движению: они пересекают галактический диск под большим углом и с большой скоростью.

Основная масса звезд сформировалась в первые несколько миллиардов лет жизни Галактики.

Изучать гало других галактик сложно, поскольку все они состоят из относительно небольшого количества старых звезд, плохо видимых с большого расстояния. Лишь для туманности Андромеды (М31) и галактики в Треугольнике (М33) у нас имеются достаточно подробные данные по их звездным гало. В будущем введение в строй новых телескопов большого диаметра позволит детально исследовать эти структуры в более далеких галактиках.

Поскольку гало, особенно внешнее, формировалось в процессе скучивания в эпоху, когда происходило интенсивное поглощение галактик-спутников, там может находиться довольно много массивных черных дыр с массами от сотен до десятков тысяч солнечных, связанных с разрушенными спутниками. Однако пока наблюдать их не удается.

В истории формирования Галактики существует много вопросов. По-видимому, первыми возникли балдж и внутреннее гало, что известно по содержанию элементов в звездах этих компонентов. Современные модели показывают, что половина звездной массы сформировалась за первые 4 млрд лет эволюции. Затем темп формирования звезд существенно упал примерно на миллиард лет, а после небольшой паузы слегка возрос и оставался примерно неизменным до наших дней. Самые старые звезды Галактики находятся в шаровых скоплениях и внутренней части балджа, самые молодые – в тонком диске Галактики. Последняя составляющая образовалась позже всех, особенно ее внешние части, которые росли по мере натекания газа с большим орбитальным моментом. На первых этапах истории Галактики слияния с другими крупными звездными системами могли играть заметную роль, но последние 10 млрд лет событий такого типа не происходило – поглощались лишь мелкие спутники, неспособные существенно изменить структуру Галактики. Следы влияния карликовых галактик мы видим в разных частях нашей Галактики. Например, к ним относятся звездные потоки – остатки разрушенных спутников, которые наблюдаются в галактическом гало. Также существуют теоретические модели, показывающие, что прохождение небольших галактик-спутников через диск может влиять на структуру спиральных рукавов.

8.2. Наше место в Галактике и структура наших окрестностей

Солнце находится на расстоянии около 25 000–27 000 световых лет от центра Галактики почти точно в плоскости ее диска, между двумя крупными спиральными рукавами (рукавом Персея и рукавом Стрельца-Киля). Сейчас Солнце находится в так называемом местном рукаве (рукаве Ориона) – относительно небольшом образовании (иногда его даже называют «отростком» – spur), с которым генетически связаны некоторые яркие массивные звезды в наших окрестностях. Само же Солнце с этим рукавом непосредственно не связано – наша звезда имеет возраст почти 5 млрд лет и совершила уже много оборотов вокруг центра Галактики.

Солнце вращается вокруг центра Галактики с линейной скоростью около 220 км/с. Типичные скорости относительно близких звезд диска, также участвующих в этом вращении, 10–30 км/с. Звездная плотность в наших окрестностях составляет примерно одну звезду на 250 кубических световых лет (или 0,14 звезды на кубический парсек).

Согласно многим оценкам, Солнце находится вблизи так называемой зоны коротации, где скорость вращения звезд равна скорости движения спирального узора[8]. Поэтому наша звезда относительно редко оказывается внутри крупных спиральных рукавов, где встречается больше облаков газа и пыли, а также чаще вспыхивают сверхновые и выше интенсивность космических лучей. Некоторые ученые полагают, что это благоприятное обстоятельство может играть существенную роль в долговременной эволюции жизни на Земле.

Солнце находится вблизи зоны коротации.

В солнечной окрестности выделяются две важные структуры. Первая связана со свойствами межзвездной среды и называется Местным пузырем (Local Bubble), а вторая – с распределением ассоциаций молодых звезд (это пояс Гулда).

Пояс Гулда был идентифицирован наблюдателями несколько столетий назад. Было замечено, что распределение ярких звезд на небе не совпадает с плоскостью Млечного Пути, а может быть объяснено существованием другой плоскости, наклоненной к галактической примерно на 20 градусов. Свое название пояс получил по имени Бенджамина Гулда (Benjamin Gould), хотя он был не первооткрывателем (видимо, первым о необычном распределении ярких звезд заговорил Джон Гершель (John Herschel) в 1834 г.), но первым детально исследовал этот вопрос в 1870-е гг.