Астрономы приступили к составлению каталогов галактик после того, как в 1923 г. Хаббл сделал вывод о принадлежности туманности Андромеды к другой галактике. Теория Большого Взрыва навела ученых на мысль о том, что в далеком прошлом Вселенная была совсем другой, была ограничена во времени. В 60-х годах Пензиас и Вильсон открыли реликтовое излучение — следствие Большого Взрыва. Это открытие свидетельствовало о том, что сразу после Взрыва Вселенная была однообразной, без звезд и галактик, без каких-либо структур. Внимание ученых переключилось от наблюдений к теории. Как получилось, что плоская и однородная Вселенная превратилась в буйство красок и разнообразных форм, с постоянно находящимися в движении галактиками и звездами, группирующимися в скопления, в галактики.

Пертурбации и притяжение

Если посмотреть на поверхность моря с большого расстояния, она покажется плоской, какой была, наверное, Вселенная после Большого Взрыва. При ближайшем рассмотрении мы увидим, что поверхность моря не спокойна. Также и в космосе. Плотность перво­начальной Вселенной нарушалась пертурбациями из-за постоянного движения частиц и излучения - газ находился в постоянном движении, как и морские волны - то они поднимаются, то опускаются.

Морская вода поднимается, а затем под действием собственного веса опускается: в этом случае сила тяготения смягчает проявления внутреннего движения воды. Во Вселенной наоборот - колебания плотности, а они происходят постоянно, тоже обладают гравитацией. По мере увеличения размеров небесного тела растет и его сила притяжения. В результате тело забирает, притягивает окружающую материю. Так и появилась неоднородность, она характерна для Вселенной и в настоящее время.

Два возможных сценария

В последние десятилетия существуют два наиболее распространенных сценария образования галактик. Согласно первой, так назы­ваемой «иерархической» теории, сначала сформировались структуры, масса которых превышала солнечную в миллион раз. Затем эти структуры объединялись в группы, в результате появились галактики и галактические скопления. Галактики группируются по десяткам, в одном направлении. В результате образовалось много «фрагментов», «обломков» материи большой плотности. Они перешли в другое изме­рение, сформировав длинные волокнистые образования на расстоянии в миллионы световых лет. С течением времени эти волокнистые образования объединились в галактические скопления. Только потом отдельные галактики появились из газовых облаков. Это т.н. теория фрагментации.

Доказательства теории

Только за последние двадцать лет были построены наблюдательные центры, с помощью которых стало возможно доказать правиль­ность или несостоятельность тех или иных теорий. Велось прямое наблюдение за молодыми галактиками. В 1980 г. американский астроном Дресслер отмстил связь, существующую между типом галактики (эллиптической или спиральной) и местом ее расположения. Эту закономерность назвали «морфологическое и плотное отношение». Эллиптические галактики расположены в основном внутри галактических скоплений. Спиральные и неправильные галактики дислоцируются вне скоплений. Из теории фрагментации следует, что галактика появляется после скопления, то есть окружающая среда оказывает влияние на тип формирующейся галактики. Кроме того, волокнистые образования (в этой теории им уделено место) хорошо просматриваются на картах галактик, созданных на основании наблюдений. Эти пункты, свидетельствующие в пользу теории Зельдовича, были перечеркнуты результатом наблюдения, осуществляемого космическим телескопом «Хаббл».

Телескоп сфотографировал эллиптические галактики, и оказалось, что они очень похожи на галактики, соседствующие с нашей, сформировавшейся через два миллиарда лет после Большого Взрыва. Для того чтобы можно было рассмотреть галактику, необходимо, чтобы со времени ее образования прошел хотя бы миллиард лет. Эллиптические галактики, сфотографированные «Хабблом», образовались через мил­лиард лет после Большого Взрыва. Таким образом, на теории фрагментации был поставлен крест. Различия между типами галактик заклю­чаются не только в их внешнем виде, но и возрасте звезд Астрономы называют «звездным населением» группы звезд, образовавшихся в один временной период. Объекты галактик делятся на два типа населения. К населению типа I относятся объекты, имеющие небольшой возраст и находящиеся в стадии образования. К населению типа II относятся старые звезды, образовавшиеся через миллиард лет после Большого Взрыва. В галактиках имеются звезды, насчитывающие почти 14 миллиардов лет, и совсем молодые звезды. Звезды двух типов населения отличаются по цвету (старые звезды имеют красные оттенки в отличие от молодых) и по химическому составу. Звезды, появившиеся после Большого Взрыва, должны иметь в своем составе вещества, образовавшиеся от взрыва, в частности тяжелые элементы. Но большие звезды, умирая, взрываются и выбрасывают в пространство тяжелые элементы. В течение миллиардов лет и в настоящее время звезды образуются из веществ, имеющих эти новые элементы.

Молодые и старые галактики

Проводимые наблюдения свидетельствуют о том, что эллиптические галактики состоят из звезд населения I и из старых и красных звезд. Диск спиральных галактик синий, в них много звезд, находящихся в стадии формирования. Можно предположить, что при образовании галактик появляются и новые звезды, и остаются старые, относящиеся к населению II, - их примерно миллион. Галактики расширяют свои владения путем присоединения небольших небесных объектов, это происходит медленно и постепенно. Межзвездный газ может замедлять движение и действие материи галактики. Из газа могут образовываться новые и новые звезды сотням и даже тысячам, пока не появляется огромное мощное галактическое скопление, все компоненты которого связаны силой притяжения.

Второй сценарий представляет противоположную точку зрения. Его адепты считают, что маленькие структуры, представляющие собой остатки больших небесных объектов, со временем объединились. Главой этой астрономической школы был советский ученый Зельдович. Суть этой теории в следующем: за время эволюции Вселенной сформировались сверхмассы - из-за давления газа и излучения эти гиганты, в миллионы раз превышающие по массе массу Солнца, взорвались. Взрыв получил название Большого Взрыва (Big Bang).