ОСОБЕННОСТИ РАСПОЛОЖЕНИЯ И ДВИЖЕНИЯ ГАЗОВЫХ МАСС В ГАЛАКТИКЕ

В расположении и движении газовых (в основном водородных) масс Галактики наблюдается много замечательных особенностей, среди которых выделяются две:

1) сосредоточение их в спиральных рукавах и

2) растекание их от центра Галактики наружу вдоль галактической плоскости с постепенным торможением по мере удаления.

Явление 1) уже было отмечено выше. Плотность газового вещества в спиральных ветвях Галактики примерно на порядок выше, чем между ними, что соответствует и расположению звезд в них. За последние годы спиральные ветви, по крайней мере ближайшие, обозначились не только по наблюдениям нейтрального водорода, но и по пространственному расположению газовых туманностей и галактических скоплений. Предполагаемое магнитное поле в спиральных ветвях (см. с. 405) активно сдерживает только плазму, но не звездную составляющую. То, что звезды тоже располагаются гуще в ветвях спиралей, указывает на их образование из межзвездного газа (и пыли) и притом сравнительно недавно, иначе они рассеялись бы равномерно по всей Галактике. Действительно, спиральные ветви хорошо намечаются расположением тех звезд, которые мы считаем молодыми, в первую очередь звездами из О-ассоциаций, цефеидами и другими сверхгигантами.

Газовая составляющая Галактики располагается около основной плоскости весьма тонким слоем: та ее часть, где плотность падает наполовину по сравнению с плотностью в самой основной плоскости, удалена от последней всего лишь на 75—125 пк. У электронов эта величина вдвое больше, как показывает мера дисперсии DM у пульсаров. Но так обстоит дело лишь в частях Галактики, внутренних по отношению к положению Солнца в ней. Дальше 8—10 кпк от центра Галактики толщина слоя нейтрального водорода, судя по наблюдениям на волне 21 см, заметно возрастает — до 1000 пк и даже до 2000 пк с южной стороны галактической плоскости.

Средняя Z-координата удаленности водорода от галактической плоскости при этом изменяется в северной части видимого Млечного Пути от +50 до 4-600 пк, а в южной части его — от нуля до —600 пк. Приливные деформации со стороны близких внегалактических объектов не могут объяснить эту странную деформацию водородного субстрата Галактики. Быть может, причину следует искать в том, что магнитное поле Галактики открыто в направлении долгот l 90°—270° и допускает общение межзвездного вещества Галактики с метагалактической средой.

Интересно, что у других галактик тоже наблюдается асимметрия в распределении нейтрального водорода. Особенно это заметно у галактики М101. Один из ее спутников — галактика NGC 5474 — достаточно массивен, чтобы вызвать заметный приливной эффект.

В центре Галактики движение ионизованного газа, как оно определяется из доплеровских смещений линий [NeII], очень сложно. Дисперсия скоростей газовых масс порядка 100 км/с, а общий разброс их 260 км/с. Немного в стороне от центрального нетеплового источника излучения наблюдается структура типа спирали с перемычкой (см. главу VII) размером не более 3 пк. В ней ионизованный газ, окруженный молекулярным газом, стекает к центру Галактики тремя потоками со скоростями до 200 км/с. В это же время распределение кислорода в форме и скоростей его указывает на иную структуру у центра Галактики — вращающийся диск, подвергающийся возмущениям, которые медленно гасятся за несколько ротационных периодов, т. е. приблизительно за лет.

Переходя к явлению 2), мы должны отметить еще более загадочное поведение газового вещества в центре Галактики. Радионаблюдения выявили существование плотных газовых масс, дающих линию 21 см в поглощении, смещенной против нормального положения в сторону высоких частот. Это можно интерпретировать как движение газа наблюдателю, т. е. расширение от центра Галактики со скоростью до 200 км/с. В более близкой к нам ветви Галактики, отстоящей на 3 кпк от ее центра, скорость расширения падает до 50 км/с. Отголоски этого расширения, около 7 км/с, замечаются в спиральной ветви, содержащей Солнце, т.е. на расстоянии 8—10 кпк от центра. Скорость расширения падает, таким образом, пропорционально квадрату расстояния от центра, и это говорит о торможении газовых масс в Галактике. Намечается также газовое кольцо на расстоянии 700—800 пк от центра Галактики, которое вращается со скоростью около 200 км/с. Интересно, что упомянутое выше облако гидроксила вблизи галактического центра имеет положительную скорость +40 км/с, что указывает на движение облака к центру Галактики.

Описанное выше явление истечения материи из ядра Галактики недавно получило подтверждение и в оптическом диапазоне с помощью остроумно поставленных наблюдений предельно слабых полей НII, расположенных в направлении галактического центра (Куртес, Франция).

Эти поля анализировались в лучах На посредством эталона Фабри — Перо, дающего кольца равного наклона при очень большой дисперсии, так что даже небольшие радиальные движения водородных газовых масс ввиду изменения длины волны вследствие принципа Доплера — Физо проявят себя большим сдвигом колец или их местными деформациями. Рис. 169 в секторе 3 наглядно показывает такой сдвиг колец для области галактического центра. Величина сдвига указывает на приближение газа со скоростью до 188 км/с.

Рис. 169. Картина интерференционных полос, наблюдаемых после того, как через узкий светофильтр, прозрачный для линии На и ее спектральных окрестностей, а затем через эталон Фабри — Перо был пропущен свет от туманности Лагуна-М 8 (сектор 2) и от водородных полей близ центра Галактики (сектор 4). Для сравнения дана картина колец равного наклона от лабораторного источника На (секторы 1 и 3). Двойственность колец в секторах 2 и 4 вызвана тем, что кроме На излучение туманностей содержит еще линию (внутренняя компонента). Экспозиция для M 8 была 10 минут, для галактического центра — 3 часа. Водородные кольца на фотографии области центра Галактики смещены, указывая на скорость по лучу зрения 188 км/с, направленную к нам. Большая ширина колец в секторе 2 говорит о значительных беспорядочных движениях газа в туманности Лагуна (обсерватория Верхнего Прованса)

Исследованная область лежит на расстоянии всего 1° от направления на галактический центр и в какой-то степени связана с источниками радиоизлучения, входящими в комплекс Стрелец А. Но водородные поля, лежащие в самом центре Галактики, скрыты непроницаемой для оптического диапазона длин волн завесой космической пыли, через которую пробиваются только радиоволны.

Неподалеку находятся поля с малыми лучевыми скоростями (от 0 до +30 км/с), которые располагаются гораздо ближе к нам, нежели центр Галактики и пылевые облака, его скрывающие.