Природа рукавов: Млечные тайны
Это может показаться странным, но современная теория появления рукавов спиральных галактик базируется на выкладках, сделанных еще «отцом астрономии» Птолемеем почти 2 тыс. лет назад. Пытаясь объяснить траектории движения планет по небу в рамках своей геоцентрической модели мира, он вывел сложную геометрическую теорию эпициклов: каждая планета вращается вокруг Земли по кругу, центр которого тоже движется по кругу. Такое представление держалось вплоть до появления коперниковской гелиоцентрической системы, после чего было прочно (и вполне заслуженно) забыто. Однако в 1920-х об эпициклах вспомнили снова, пытаясь объяснить процесс формирование рукавов спиральных галактик. Впрочем, достаточных данных для подтверждения этой теории не было.
К изучению этого вопроса пришел и независимый британский астроном Чарльз Фрэнсис (Charles Francis), которому для решения одной из задач пришлось заняться анализом движения звезд. Он собрал имеющиеся данные о 20 тыс. звездах Млечного Пути, чье положение и скорость движения достаточно точно измерены. И среди этого массива данных внимание ученого привлекло то, что ничто в них не могло подтвердить теорию эпициклов.
Вместе с единомышленником из США Эриком Андерсоном (Erik Anderson) они разработали компьютерную модель, учитывающую все данные об этих 20 тыс. звездах, и когда они привели ее «в действие», они довольно быстро (по космическим меркам — всего за 300 млн лет) сформировали спиральные рукава. При этом звезды просто следовали своим траекториям и гравитационным воздействиям соседок. Идея оказалась настолько простой, что Чарльз Фрэнсис признался: «Ранее я уже отбросил ее, подумав, что если я прав, эта гипотеза наверняка уже где-то звучала. Мы просто двигались по прямой, в согласии с законами Ньютона, и добились прекрасного согласования теории с практическими наблюдениями».
По образному описанию астронома, Млечный Путь и другие подобные ему галактики действуют на манер гигантской, испещренной спиральными углублениями и неровностями воронки, которая заглатывает миллиарды звезд. Углубления и неровности соответствуют рукавам, и большинство звезд, падая, оказываются в одном из них, начиная долгий путь к центру, где расположена сверхмассивная черная дыра. Впрочем, со временем звезда, ускоряясь по спиральной траектории, набирает достаточно энергии, чтобы выскочить из «углубления» и, перескакивая через «бугры и неровности», двигаться против общего потока, снова оказываясь на более «высоких уровнях» того же рукава (смотрите анимацию процесса).
Словом, Фрэнсис и Андерсон предлагают простое и элегантное объяснение имеющимся данным о положении и скоростях движения звезд в нашей галактике — а заодно и обоснование спиральным рукавам в подобных ей галактиках. Если новые данные о звездах будут совпадать с предсказаниями этой модели, можно сказать, что непознанного в мире осталось немного меньше. Впрочем, даже Млечный Путь по-прежнему таит в себе массу загадок — об одной из них читайте: «Незнакомый дом».
По публикации ScienceNOW