Линзовидные галактики
Линзови́дные гала́ктики (обозначаются S0), распространённый тип галактик, в дисках которых нет ни чётких спиральных ветвей, ни ярких областей звездообразования.
Этот тип был введён Э. Хабблом в 1936 г. в классификационную схему галактик как промежуточный между спиральными и эллиптическими галактиками (Hubble E. The realm of the nebulae. New Haven; London, 1936. P. 44). По некоторым характеристикам линзовидные галактики похожи на эллиптические, по некоторым – на спиральные. Общая структура линзовидных галактик роднит их со спиральными галактиками. Они имеют сходные значения масс (светимостей) и содержат те же структурные компоненты: звёздный диск, центральное звёздное сгущение – балдж, который часто (но не всегда) бывает очень массивным, а также тёмное гало. Как и в спиральных галактиках, в центральной области диска линзовидных галактик часто наблюдается вытянутая звёздная перемычка – бар, иногда в диске выделяется широкое размытое кольцо вокруг центра (см. рисунок) (в спиральных галактиках также встречаются кольцевые структуры). В линзовидных галактиках нередко видны тёмные непрозрачные участки, связанные с наличием межзвёздной пыли в отдельных областях. В некоторых линзовидных галактиках наблюдательные данные указывают на присутствие небольшого количества межзвёздного газа, причём имеются признаки того, что он изначально не принадлежал галактике, а попал в неё извне – по-видимому, в результате поглощения и разрушения спутников галактики, содержащих газ. Нередко оказывается, что такой приобретённый газ вращается в плоскости, не совпадающей с плоскостью галактического диска.
Звёздные диски линзовидных галактик вращаются вокруг центра примерно с теми же скоростями, что и в спиральных галактиках. Однако диски в линзовидных галактиках обычно более толстые и характеризуются более высоким разбросом (дисперсией) скоростей звёзд. Но главное отличие от спиральных галактик заключается в том, что рождение звёзд в линзовидных галактиках прекратилось практически полностью очень давно, многие миллиарды лет назад, что сделало их похожими на эллиптические галактики по составу звёздного населения, цвету и спектру.
Резкой границы между линзовидными и спиральными галактиками не существует. Промежуточный тип галактик со слабо выраженными спиральными ветвями и низким содержанием молодых звёзд в морфологической классификации Хаббла обозначается как S0/a. Между линзовидными и эллиптическими галактиками различие выражено более определённо: в линзовидных галактиках имеется диск, причём, как правило, это основной звёздный компонент, а в эллиптических галактиках заметных, а тем более массивных дисков нет. Однако в тех случаях, когда диски линзовидных галактик развёрнуты под большим углом к лучу зрения, их часто очень трудно отличить от эллиптических галактик по внешнему виду.
Низкие темпы звездообразования в линзовидных галактиках связаны прежде всего с недостаточной плотностью межзвёздного газа в диске по сравнению с тем, что имеет место в спиральных галактиках. Это может быть следствием как внутренних, так и внешних причин. Очень много линзовидных галактик наблюдается в богатых скоплениях галактик, заполненных горячим межгалактическим газом. Спиральные галактики, наоборот, как правило, расположены в более разреженном окружении. Поэтому получила широкое распространение гипотеза о том, что линзовидные галактики – это бывшие спиральные галактики, которые потеряли свой межзвёздный газ несколько миллиардов лет назад, когда попали в плотные области скоплений галактик. Действительно, при движении галактик с большими скоростями в межгалактической газовой среде основное количество газа могло быть выметено из дисков галактик лобовым давлением набегающего потока, а звёздный диск галактики, находящейся в скоплении, мог стать динамически более «разогретым» и более толстым. Хотя для части галактик такой подход может оказаться верным, он не годится в качестве универсального, например по той причине, что линзовидных галактик немало и вне скоплений, в разреженном окружении и даже среди одиночных галактик (хотя последние часто несут следы происходивших в прошлом слияний галактик с близкими спутниками). К тому же возраст звёзд, составляющих диски линзовидных галактик, всегда очень большой – около 10 млрд лет, т. е. звездообразование в них почти прекратилось уже со времён их ранней молодости. Поэтому рассматриваются и другие возможные пути образования линзовидных галактик. Их предложено несколько. Например:
S0-галактики – это постаревшие спиральные галактики, в которых миллиарды лет назад уже затухло звездообразование по причине быстрого исчерпания запасов газа в диске при отсутствии поступления газа извне;
S0-галактики возникли в результате того, что в процессе образования звёздного диска газ был почти полностью выметен из него в результате мощной вспышки активности ядра галактики. После того как активность ядра прекратилась, потерянный газ не упал назад на диск, поэтому звездообразование в нём затухло навсегда и спиральные ветви не возникли;
S0-галактика могла появиться в результате сильного динамического взаимодействия и слияния спиральной галактики с другой галактикой, сопоставимой с ней по массе, миллиарды лет назад. Это событие привело к тому, что изменилась структура галактики, диск уцелел, но стал толще, а сама галактика пережила вспышку массового рождения звёзд из газа. Как следствие, количество оставшегося газа оказалось недостаточным для существования спиральной структуры и продолжения активного звездообразования;
S0-галактики никогда не были спиральными, скорее, это не сформировавшиеся до конца спиральные галактики. Исчерпав содержащийся в них газ в бурном и кратковременном процессе формирования толстого звёздного диска, галактики в силу тех или иных причин (например, из-за быстрого движения в межгалактическом газе скопления галактик) не смогли в дальнейшем пополнить его запасы и остались почти без газа с дисками из старых звёзд. А те галактики, которые мы наблюдаем сегодня как спиральные, прошли ту же стадию исчерпания газа, но благодаря аккреции на них газа из межгалактических газовых струй (филаментов) в них возник новый, более тонкий звёздно-газовый диск со спиральной структурой, звездообразование в котором продолжается и в современную эпоху (гипотеза О. К. Сильченко).
По-видимому, не существовало единого сценария образования линзовидных галактик, в разных условиях могли реализовываться различные варианты.