СПІРАЛЬНІ ХВИЛІ В ГАЛАКТИКАХ

Найцікавіша особливість багатьох галактик - це їх спіральна структура, що викликає враження зоряного вихору і часто красива сама по собі. Як виникають спіральні рукави і чому за мільярди і мільярди років вони не «намоталося» на центральну частину? Адже зірки в галактиці обертаються диференційно, з різною кутовою швидкістю на різних відстанях від центру (а нс як твердий диск або обруч). Парадокс був дозволений тільки в середині 60-х рр. XX ст. (Знову тимчасові рамки становлення сучасного природознавства!), Коли Ц. Лін і Ф. Шу в США запропонували ідею зіркових хвиль, що біжать по диску галактики незалежно від її диференціального обертання. Виявляється спіральний рукав є тією областю диска, куди підійшов фронт хвилі, де речовина тимчасово ущільнилося. Через деякий час гребінь хвилі згущення перейде в нове положення, а в колишньому місці виникне розрідження.

Схема появи спіральної хвилі

Мал. 70. Схема появи спіральної хвилі

Механізм формування спіральної хвилі з перетином (баром) показаний на рис. 70 для випадку, коли орбіти зірок поблизу центру орієнтовані приблизно однаково, а при видаленні до периферії - розгортаються. Однак як переконатися в тому, що реальні хвилі не тільки на поверхні води або в газах, а й в космічних структурах? Адже період коливань в зоряній хвилі розтягується на сотні мільйонів ліг!

Тут саме час згадати, що будь-який хвильової процес характеризується як тимчасової, так і просторової періодичністю (див. Формулу 41). Тому можна було очікувати періодичного чергування значень швидкостей руху зірок в галактичному диску. Проведені вимірювання поля швидкостей зірок в нашій Галактиці дозволили виділити періодичну структуру спіралевидної форми, і вона повністю відповідає розташуванню спіральних рукавів в околицях Сонця. Інакше кажучи, дані про періодичність поля швидкостей стали вирішальним аргументом на користь теорії зоряних галактичних хвиль.

Галактика М31

Мал. 71. Галактика М31

Наслідком руху хвильового фронту по диску галактики можуть бути ударні хвилі в міжзоряному газі. Для цього необхідна одна умова - швидкість руху гребеня зоряної хвилі повинна перевищувати швидкість звуку в міжзоряному газі. Тільки тоді виникає галактична ударна хвиля. Дійсно, у багатьох галактиках (рис. 71) проявляються вузькі темні області сильно стисненого газу і пилу, тонкої спіраллю протягуються уздовж набагато більш широких рукавів. З цих областей йде сильне гамма-випромінювання, що виникає при зіткненнях протонів космічних променів з протонами згущеного міжзоряного водню. Ще більш важливим є те, що з галактичних ударними хвилями пов'язано інтенсивне зореутворення, так що безпосередньо в області ударної хвилі ми можемо спостерігати наймолодші зірки, а в області за фронтом хвилі вік зірок збільшується. Чим далі від фронту ударної хвилі в галактиці, тим старше зоряне «населення» - такий розподіл вікових груп зірок по ширині спіральних рукавів дійсно було виявлено в нашій і в інших галактиках.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >