Компьютерра - Компьютерра PDA N164 (17.03.2012-23.03.2012)

Последнее опубликовано в архиве препринтов в середине марта. Авторы - Бет Уиллман и Джей Стрейдер - считают, что в определении галактики важно уйти от каких-то численных ограничений. Потому что как только ты решишь называть галактикой всё, что имеет диаметр больше, скажем, ста парсеков, как тут же открывают нечто меньшего размера, что тоже, вроде бы, должно относиться к галактикам. Уиллман и Стрейдер предлагают такое определение: галактикой называется гравитационно связанная группа звёзд, свойства которой не могут быть описаны сочетанием барионного вещества и ньютоновской гравитации.

Казалось бы, с первой частью всё относительно понятно. Настоящая галактика состоит из звёзд, которые удерживаются от разлёта силами тяготения. Тут, правда, есть потенциальные эволюционные шероховатости. Изначально в галактике (в частности, в Галактике) звёзд нет; она состоит только из газа, который постепенно переходит в звёзды в процессе эволюции системы. Стало быть, галактика становится галактикой не сразу, а постепенно. Но на это, в конце концов, можно закрыть глаза. Над моментом перехода не-галактики в галактику должны были ломать голову цивилизации, жившие миллиарды лет назад, а сейчас в большинстве галактик доминируют именно звёзды, а не газ.

Со второй частью несколько сложнее. Уиллман и Стрейдеру кажется некорректным отличать галактики от скоплений по наличию тёмного вещества, поскольку его пока никто не видел, поэтому они предлагают более осторожную формулировку. Массу звёздной группировки можно оценить двумя способами - по суммарной светимости звёзд и по скоростям их движения (предполагая, что группировка находится в динамическом равновесии и звёзды движутся по законам ньютоновской гравитации). Первая оценка даёт массу видимого, барионного вещества, вторая - "гравитационную" массу. Если обе оценки примерно совпали, значит, система описывается сочетанием видимых барионов и закона всемирного тяготения и на галактику не тянет.

А вот если гравитационная масса оказалась больше массы видимого вещества, объект следует считать галактикой! Хотя даже сами авторы признают, что во многих случаях этот критерий может оказаться обманчивым. В частности, оценка гравитационной массы справедлива лишь для систем, в которых движение звёзд "устаканилось", пришло в равновесие с собственным гравитационным полем системы. А если система в недалёком прошлом прошла через какой-то катаклизм, о котором мы не знаем, например, испытала тесное сближение или столкновение с другой системой? Звёзды в ней будут двигаться быстрее, чем при равновесии, и оценка гравитационной массы окажется сильно завышенной.

Кроме того, скорости звёзд очень трудно измерить, поэтому иногда предлагается косвенный критерий: наличие звёзд нескольких поколений. В маломассивных скоплениях первый эпизод звездообразования оказывался и последним, поскольку первые же вспышки сверхновых выбрасывали из скопления остатки газа, не вошедшего в звёзды. В более массивных галактиках часть газа сохранялась после первого эпизода и становилась сырьём для последующих вспышек звездообразования. По этому критерию в галактики пришлось бы переквалифицировать самое массивное шаровое скопление в нашей Галактике - Омега Центавра. Но его гравитационная масса согласуется с видимой, как положено как раз скоплению!

Ещё одна близкая система, которую по наличию нескольких поколений звёзд следует отнести к галактикам, - Willman 1 (по имени Бет Уиллман). Но какая же это галактика?! Это недоразумение, светимость которого лишь в несколько сотен раз превосходит светимость Солнца. По всей видимости, в данном случае мы наблюдаем не полноценную галактику, а руины, оставшиеся на месте некогда существовавшей "нормальной" галактики. Но нужно ли называть систему галактикой только за то, что в каком-то далёком прошлом она и на самом деле ею была? Пока же получается, что мы одним и тем же термином обозначаем даже не группы, а группки из нескольких тысяч звёзд и системы-монстры, количество звёзд в которых исчисляется триллионами.

Может показаться, что это не такая уж большая проблема. Мы же не мучаемся сомнениями, называя деревом стометровую секвойю и саженец яблони. (Правда, даже скромная ромашка и секвойя отличаются по массе в меньшее количество раз, чем самая большая и самая маленькая галактика.) Но за поисками корректного определения скрывается не просто желание разложить всё по полочкам, а желание разделить два (или более) кардинально различных пути образования структур во Вселенной.