Вы точно этого не знали об эллиптических галактиках

Эллиптические галактики внешне, пожалуй, самый не­выразительный тип галактик. Они имеют вид гладких эллипсов или кругов с постепенным уменьшением ярко­сти от центра к периферии. Никакого дополнительного рисунка у них нет, потому что эллиптические галактики состоят из второго типа звездного населения. Они по­строены из звезд красных и желтых гигантов, красных и желтых карликов и некоторого количества белых звезд не очень высокой светимости.

Отсутствуют бело-голубые сверхгиганты и гиганты, группировки которых можно бы­ло бы наблюдать в виде ярких сгустков, придающих структурность системе. Нет пылевой материи, которая в тех галактиках, где она имеется, создает темные поло­сы, оттеняющие форму звездной системы. Поэтому внеш­не эллиптические галактики отличаются друг от друга в основном одной чертой — большим или меньшим сжа­тием. Хабл предложил показателем сжатия считать ве­личину 10x((a-b)/a), которую легко вычислить, если на фотографии измерены большая а и малая b полуоси эллиптической галактики. Например, у круглой галактики (круг — это частный слу­чай эллипса) полуоси а и b равны, поэтому сжатие полу­чается равным нулю, т. е. его нет. Если у — галактики большая — полуось вдвое больше малой, то показатель сжа­тия оказывается равным 5, а в случае чрезвычайно силь­ного сжатия, когда b очень мало в сравнении с a, показа­тель сжатия равен 10, Конечно, в общем случае показа­тель сжатия будет чаще дробным числом, но Хабл предложил всегда округлять его до целого числа и обо­значать тип эллиптической галактики при помощи буквы E со следующим за ней показателем сжатия.

Как выяснилось, очень сильно сжатых эллиптических галактик нет, показатели сжатия 8, 9 и 10 не встреча­ются. Наиболее сжатые эллиптические галактики — это Е7.

Возьмем три галактики: NGC 4636, NGC 4406 и NGC 3115, относящих­ся соответственно к типам Е0, ЕЗ и Е7. У них всех яркость плавно убывает с удалением от центра и граница очер­чена не резко. Это естественно, поскольку эллиптическая галактика не твердое и не жидкое тело, а система, состо­ящая из огромного числа светящихся частиц — звезд.

В наблюдательной науке, какой является астрономия, обычной является задача определения по видимым свой­ствам объектов истинных их свойств.

Мы наблюдаем галактику в форме эллипса. Но оче­видно, что галактика — это не плоская фигура, а тело, которое, если его рассматривать из некоторой точки, представляется эллипсом, К сожалению, мы не можем, и никогда не сможем рассматривать эту галактику еще и из другой точки. Тем не менее нужно как-то выяснить, какую действительную форму имеет наблюдаемая галактика. Ес­ли бы на небе существовала только одна эллиптическая галактика, то поставленная задача была бы, по-видимо­му, неразрешимой, так как существует бесчисленное множество форм тел таких, что с некоторого одного направления они видны как эллипс. К счастью, эллипти­ческих галактик много. И все они наблюдаются в виде эллипсов. Естественно в таком случае считать, что эллип­тические галактики обращены к нам различными сторо­нами и, следовательно, имеют такую форму, которая при наблюдении с любой точки представляется в виде эллип­са. В природе известно единственное тело, обладающее та­ким свойством, — это эллипсоид. Любая проекция эллипсо­ида на плоскость дает эллипс.

Этот вывод подтверждается и теоретическими сообра­жениями. В механике доказано, что всякое вращающееся жидкое тело, находящееся под действием только своих собственных сил притяжения, принимает в равновесном состоянии форму эллипсоида.

В частности, планеты имеют форму сжатых эллипсои­дов вращения, потому что в масштабе всей планеты ее вещество ведет себя как жидкое. Сжатие, однако, у пла­нет невелико. Показатель сжатия, вычисленный для Земли, дал бы 0,03, для Юпитера 0,65, для самой сильно сжатой планеты Сатурн 1,03. Это зависит от угловой ско­рости вращения тела и его средней плотности. Чем больше угловая скорость вращения и чем меньше плотность, тем больше сжатие.

Хотя звездная система не есть жидкое тело, можно привести серьезные аргументы в пользу того» что она в состоянии равновесия также принимает форму, близкую к форме эллипсоида. Если к тому же использовать дан­ные, известные о планетах, то можно принять, что эллип­тические галактики имеют форму сжатых эллипсоидов вращения.

В зависимости от того, с какой стороны наблюдать сжатый эллипсоид вращения, он представляется более сжатым или менее сжатым эллипсом. Самое большое сжа­тие будет наблюдаться, если луч зрения перпендикуля­рен к оси вращения, т. е. галактика наблюдается с реб­ра. В этом случае сжатие эллипса характеризует форму эллипсоида, и мы его назовем истинным сжатием эллип­тической галактики. Чем меньше угол между лучом зре­ния и осью вращения эллипсоида, тем менее сжат на­блюдаемый эллипс, а при совпадении луча зрения с осью вращения, т. е. при наблюдении в плане, будет виден круг.

Таким образом, истинное сжатие эллиптической га­лактики или больше ее видимого сжатия или равно ему.

Теперь невольно возникает вопрос, не является ли различное сжатие эллиптических галактик следствием одной только причины — различием ориентации этих га­лактик по отношению к лучу зрения. Может быть, все эллиптические галактики имеют показатель истинного сжатия, равный 7, но в результате всевозможных ориен­тации получаются различные у разных галактик пока­затели видимого сжатия — от 0 до 7?

Оказывается, на этот вопрос можно получить точный ответ, если сделать естественное предположение, что все направления осей вращения эллиптических галактик рав­новероятны, т. е. что все направления осей вращения встречаются одинаково часто. Это чисто математическая задача — по распределению видимых сжатий эллиптиче­ских галактик найти распределение их истинных сжа­тий — впервые была поставлена Хаблом. Впоследствии ее подробно исследовала К. В. Каврайская.

Решение задачи показало, что среди эллиптических галактик, входящих в состав скоплений галактик, преоб­ладают показатели истинного сжатия 4, 5, 6, 7 и почти нет слабо сжатых и сферических галактик. А среди эл­липтических галактик вне скоплений, наоборот, подавля­ющее большинство — галактики с очень слабым сжати­ем или, сферические, т. е. с показателем истинного сжа­тия 1 и 0.

Интересно, что это различие не ограничивается фор­мой. Эллиптические галактики в скоплениях галактик — это гигантские галактики, в то время как эллиптические галактики вне скоплений — это карлики в мире галак­тик. Таким образом, мы впервые встретились с явлени­ем различия типажа галактик в разных областях Все­ленной.