Судьба выбросов из галактик

В группе Сейферта всего шесть галактик, но мы рас­сказали только о пяти. Шестая галактика d, в отличие от остальных, находится не на общем жгуте, а в стороне от него. Кроме того, легко заметить, что она не имеет такой правильной формы, как, скажем, «главная тройка» га­лактик А, в и а. Из этого можно заключить, что она не успела еще полностью сформироваться и принять форму фигуры равновесия. В чем причина этих особенностей «боковой» галактики d? Здесь мы подходим к замеча­тельной теории выдающегося советского астронома ака­демика В. А. Амбарцумяна, которому принадлежит идея образования галактик путем отпочкования (деления). Ему же принадлежит теория, объясняющая происхожде­ние отталкивательных сил в мире галактик и звезд.

Вкратце теория В. А. Амбарцумяна состоит в сле­дующем. Как известно, атомы состоят из ядер и обра­щающихся вокруг них электронов. Размеры атомов оп­ределяются размерами орбит, описываемых электрона­ми. Размеры же самих ядер по сравнению с размерами атомов ничтожно малы. При известных условиях (очень высоких температурах и давлениях) часть электронов может быть оторвана от атома. В недрах звезд и, по-ви­димому, в самых центральных частях галактик атомы во­обще лишены всех своих орбитальных электронов и, в сущности, это «голые» ядра. Такой газ, состоящий из од­них атомных ядер, может быть очень сильно уплотнен. Расчеты, произведенные В. А. Амбарцумяном и А. А. Саа­кяном, показывают, что плотность такого ядерного газа может достигать чудовищного числа — 1015 г/см3, то есть один миллиард тонн в кубическом сантиметре. По массе это лишь немногим меньше, чем вся продукция сталели­тейной промышленности СССР за 13 лет, начиная с 1962 г.

Ядерный газ может существовать лишь при очень вы­соком давлении. В недрах звезд наличие сверхвысоких давлений не вызывает никаких сомнений, оно возникает там из-за давления силы тяжести наружных слоев звез­ды. Но откуда берутся огромные силы давления в галак­тиках? На этот вопрос ответ, по-видимому, дают те мосты между галактиками, о которых мы говорили в предыду­щем разделе. Каждому астроному совершенно очевидно, что мосты, или длинные однородные светлые жгуты мате­рии между галактиками, не могут удерживаться за счет сил притяжения. Эти жгуты не могли бы противостоять разрыву при их растяжении взаимным удалением галак­тик, как в упомянутом выше случае, исследованном Цвикки.

Однако успехи астрономической науки, особенно в связи с последними достижениями в исследовании кос­моса, позволяют решить и эту задачу. Как известно, со­ветские и американские ученые обнаружили вокруг Земли три радиационных пояса. Эти пояса, состоящие из огромного множества электрически заряженных микро­частиц, созданы магнитным полем Земли и представляют собой нечто вроде огромных трубок, опоясывающих Зем­лю на различных расстояниях в плоскости магнитного экватора. Магнитные трубки обладают тем свойством, что всякая микрочастица, обладающая электрическим заря­дом (протон, атомное ядро, ионизованный атом, элек­трон и др.), попав внутрь трубки, уже никак не может из нее выбраться, а продолжает двигаться вдоль нее.

Именно так и образовались радиационные пояса во­круг Земли из заряженных электрических частичек, ис­пускаемых Солнцем.

Аналогичные процессы наблюдаются и в нижнем слое солнечной атмосферы, называемом хромосферой. Там, согласно исследованиям астрономов, тоже имеются мощ­ные магнитные поля, и электрически заряженные части­цы устремляются вдоль них, образуя красивую и очень характерную картину целого леса радиационных трубок. Это особенно хорошо заметно на краю солнечного диска во время полных солнечных затмений.

Видимо, и светлые мосты материи между галактика­ми тоже представляют собой магнитные силовые трубки, такие же, как на Солнце и вокруг Земли, но только неиз­меримо больших размеров. Известно, что, как только от атома отрываются электроны, несущие отрицательный электрический заряд, остаток атома (ион) приобретает положительный заряд, то есть тоже становится электри­чески заряженным. Физики называют смесь из отрица­тельно заряженных электронов и положительно заря­женных ионов плазмой. Очевидно, плазма может дви­гаться только вдоль магнитных силовых трубок. Она ни­куда не может выйти из трубки, если только попала внутрь нее. Благодаря исследованиям физиков, и в пер­вую очередь советских академиков И. В. Курчатова, И. Е. Тамма, М. А. Леонтовича и других, было открыто особое свойство плазмы, двигающейся вдоль магнитных трубок. В потоке движущейся плазмы беспрестанно воз­никают колебательные движения, во время которых плаз­ма подвергается сильному боковому сжатию (это сжатие называется эффектом самофокусировки). При боковых сжатиях в плазме могут возникать очень большие темпе­ратуры и давления, которые обычно бывают только в недрах звезд. Именно при таких условиях в плазме воз­никают термоядерные процессы и из нее выделяется ядерная энергия, аналогичная той, которая выделяется при взрыве водородной бомбы.

Можно думать, что те выбросы, которые наблюдают­ся в молодых галактиках одновременно с процессом их зарождения, результат отталкивательного действия сил взрывного характера. Преимущественное направление действия этих сил — вдоль магнитного поля, то есть вдоль светлого моста, или жгута, соединяющего галактики.

Наглядный пример мы видели на фотографии галак­тик Цвикки, которые обозначаются также номером ВВ237. Однако при некоторых условиях по­мимо выбросов вдоль жгута могут образоваться также выбросы и в стороны от него.

Можно представить себе и дальнейшую судьбу таких выбросов. Как только сверхуплотненный ядерный или почти ядерный (если не все электроны оторваны от ато­мов) газ оказывается выброшенным из основной массы, он сразу же оказывается вне зоны больших давлений и начинает быстро расширяться. Атомы выброшенного газа снова обретают возможность обрастать оболочками, состоящими из электронов. Это обрастание происходит сравнительно быстро, так как ядра и электроны имеют заряды противоположного знака и поэтому притягивают­ся друг к другу с большой силой. Но тогда ядерный газ превращается в газ, состоящий из атомов химических элементов, известных на Земле, на Солнце и на всех звез­дах. Нужно думать, что сразу же после образования ато­мов химических элементов начинается формирование звезд. При этом можно предположить два случая. В пер­вом случае общая масса звезд оказывается достаточно большой. Она способна силой своего притяжения удер­жать только что образовавшиеся молодые звезды, и в результате возникает новая молодая галактика, которая постепенно принимает форму фигуры равновесия. Веро­ятно, такова была судьба галактики d . Она образовалась за счет «бокового» выброса из основного жгута материи и еще не успела принять правильную форму.

Если же общая масса вновь образовавшихся звезд недостаточна для удержания звезд силой взаимного притяжения, то галактика должна сравнительно быстро рас­сеяться в окружающем пространстве. Такова, видимо, судьба верхнего выброса.

Теперь мы готовы рассмотреть последнюю из трех на­ших загадок космоса — загадку красного смещения.