16.8. ОБЩАЯ КАРТИНА ЭВОЛЮЦИИ ГАЛАКТИКИ
Рассмотрим в общих чертах картину эволюции Галактики (рис. 16.12). Ее никоим образом нельзя считать универсальной, но она дает вполне правдоподобный сценарий.
Рис. 16.22. Возможная модель сжатия и образования нашей Галактики, а — вращающееся гаюдое облако массой 
почти полностью состоящее из 
. б - в ходе сжатия образуются некоторые типы звезд (экстремальное население II); в — звездообразование в диске из газа, переработанного ранними поколениями массивных звезд, образование металлов в населении диска; 
сжатие газа в спиральных рукавах, ведущее к звездообразованию.
Наша Галактика, вероятно, первоначально возникла в расширяющейся Вселенной как область повышенной плотности массой примерно 
Это облако обладало некоторым моментом количества движения, и кроме того, в нем существовали небольшие флуктуации плотности. Оно практически полностью состояло из водорода и гелия, синтезированного в течение первых десяти минут после начала расширения Вселенной из сингулярного состояния (разд. 15.7). Не исключено, что в ранней Вселенной (скажем, примерно через 105 лет после начала расширения) могли образовываться звезды, тогда в них происходила некоторая переработка первичного вещества. Однако массовое образование звезд должно было начаться уже после сжатия протогалактики.
При сжатии облака его момент количества движения сохраняется, в результате образуется диск, ось вращения которого параллельна вектору момента количества движения первичного облака. Еще на ранних стадиях сжатия образуется некоторое количество звезд, обладающих довольно специфическими свойствами. Их химический состав мало отличается от
первичного, а движутся они по тем же орбитам, которые имели бы пробные частицы в поле центрального потенциала, т.е. они образуют более или менее сфероидальное население звезд, характеризующееся дефицитом металлов. Эти звезды отождествляются с типичными звездами населения И.
Среди самого первого поколения были и массивные звезды, которые успели закончить свою эволюцию задолго до формирования диска. В конце жизни они взрывались как сверхновые, выбрасывая при этом в сжимающееся газовое облако вещество, обогащенное продуктами звездного нуклеосинтеза. Поэтому последующие поколения звезд образовывались из вещества с повышенным содержанием тяжелых элементов. Ко времени, когда большая часть газа сжалась в диск, содержание металлов значительно возросло; это обогащение продолжается в процессе образования последующих поколений звезд.
Когда большая часть вещества Галактики сконденсировалась в звезды, их крупномасштабное распределение в самогравитирующей системе быстро пришло в равновесие, и в результате сфероидальное распределение в центральной части или сферической составляющей и плоская подсистема стали устойчивыми конфигурациями. Важной особенностью крупномасштабной структуры Галактики являются спиральные рукава. Согласно общепринятой современной теории их образования, в дифференциально вращающемся звездном диске развивается неустойчивость, подобная сдвиговой, приводящая к образованию бегущих волн, время жизни которых существенно превышает период обращения Галактики. Межзвездный газ стекает в образовавшиеся потенциальные ямы, плотность в них повышается, поэтому именно там предпочтительно образуются звезды. Эта теория волн плотности была весьма успешно применена к нашей и другим галактикам. Она естественно объясняет, почему самые молодые звезды находятся преимущественно в спиральных рукавах и почему именно там наблюдаются характерные признаки областей звездообразования: газ, пыль, молодые горячие звезды, скопления молодых звезд и т.д., — все, что в совокупности называется типичными объектами населения 
Предложенный сценарий может объяснить основные черты крупномасштабной структуры Галактики. Отметим важную роль, которую играет в нем межзвездный газ. Он постоянно конденсируется в звезды и звездные скопления, и его запасы непрерывно пополняются за счет звездного ветра, планетарных туманностей и остатков сверхновых. В среднем по всей Галактике темп круговорота вещества лежит в интервале 1—10 Л/год.
Вероятно, самая большая неопределенность в теории эволюции Галактики связана с ролью звездообразования. До сих пор этот процесс еще понят недостаточно хорошо, чтобы из физических условий выводить темп звездообразования и начальную функцию масс звезд.
Для изучения распространения космических лучей в Галактике необходимо знать плотность межзвездного газа и напряженность галактического магнитного поля. Именно этими вопросами мы сейчас и займемся, с тем чтобы постепенно достичь нашей основной цели; понять, откуда берутся космические лучи.
