Помоги проекту - поделись книгой:
Диски взаимодействующих спиральных галактик отличаются повышенной (примерно в 2–3 раза) поверхностной яркостью по сравнению с изолированными. Эту особенность можно объяснить усиленным темпом звездообразования в дисках взаимодействующих галактик. Наблюдения другого рода (например, анализ инфракрасного излучения) уже приводили ранее к подобным заключениям. Причины ускорения звездообразования при гравитационном возмущении галактик до конца неясны (усиление этого процесса в дисках часто объясняется, например, ростом частоты столкновений облаков молекулярного газа).
При взаимодействии галактик часть энергии орбитального движения переходит в их внутреннюю энергию. Как ясно из общих соображений, это должно приводить, в частности, к увеличению дисперсии скоростей звезд и к “разбуханию” звездных дисков. Мы рассмотрели оптическую структуру видимых “с ребра” взаимодействующих галактик и нашли, что их диски, действительно, имеют примерно в два раза большие относительные толщины (т. е. отношения вертикальных и радиальных масштабов распределения поверхностной яркости), чем диски обычных спиральных галактик. Эффективность приливного разогрева звездных дисков зависит от многих факторов, и в частности от соотношения видимой и скрытой масс в галактиках. Поэтому сравнение наблюдаемого эффекта с результатами численных расчетов (они пока, к сожалению, отсутствуют) могло бы дать новый подход к изучению скрытой массы.
Газовые диски большинства спиральных галактик (включая Млечный Путь) изогнуты так, что, если смотреть на них “с ребра”, они напоминают знак интеграла. Изгиб обычно начинается во внешних областях галактик (там, где звездная плотность очень мала), и поэтому до недавнего времени данных о таких изгибах было весьма мало. В тех же случаях, когда есть информация об искривлениях газового и оптического дисков, изгибы, прослеженные по двум подсистемам, почти совпадают, что позволяет думать об их общем происхождении.
С теоретической точки зрения искривление дисков у галактик все еще остается, по выражению Дж. Бинни, “захватывающей головоломкой”. Объяснить их возникновение и сохранение пытались приливным взаимодействием галактик, аккрецией вещества из межгалактического пространства на периферийные области дисков, действием межгалактического магнитного поля и др. Однако до сих пор ни один из предложенных механизмов так и не стал общепринятым. Основная причина такого положения — очевидный недостаток данных наблюдений, поскольку в радио- и оптическом диапазонах было изучено лишь несколько десятков видимых “с ребра” галактик.
Предположив, что пространственное окружение должно влиять на формирование изгибов галактик, мы решили исследовать вопрос: как часто встречаются изогнутые диски в областях с разной пространственной плотностью галактик? Ведь в большинстве случаев, когда спиральная галактика входит в состав взаимодействующей системы, ее оптический диск изогнут (рис. 5). Используя “Цифровой обзор неба” — созданное в Институте космического телескопа (Space Telescope Science Institute, Балтимор, США) электронное изображение почти всей небесной сферы, — мы исследовали 540 видимых “с ребра” спиральных галактик и их ближайшее окружение. Оказалось, что около 40 % из них имеют интегралоподобное искривление своих плоскостей с максимальным наблюдаемым отклонением края диска от плоскости более 2 градусов. Учитывая, что изгиб плоскости заметен при условии, что линия, вдоль которой диск изогнут, близка к лучу зрения, эту оценку можно примерно удвоить.
Итак, диски большинства спиральных галактик изогнуты, и эта их особенность столь же фундаментальна, как, например, наличие спиральной структуры. Выяснилось также, что встречаемость галактик с искривленными дисками зависит от пространственного окружения: они доминируют среди взаимодействующих галактик (50–60 %), очень часты среди галактик с близкими спутниками (30–40 %) и относительно редки среди изолированных (20 %). С другой стороны, пространственная плотность галактик вокруг спиралей с изогнутыми дисками существенно (примерно в пять раз) превышает соответствующее значение для тех, у которых нет признаков изгиба.
Эти результаты заметно ограничивают набор моделей, пытающихся объяснить искривление дисков. Приливное взаимодействие и внешняя аккреция, вероятно, основные механизмы рассматриваемого явления.
Герой рассказа Андрея Платонова “Лунная бомба” воскликнул: “Видите или нет вы катастрофу на Млечном Пути: там шумит поперечный синий поток. Это не туманность и не звездное скопление…” Спустя 70 лет эту катастрофу увидели. Это действительно была не туманность и не скопление, а целая галактика (хотя и карликовая), разрушаемая приливными силами Млечного Пути.
Карликовая галактика в Стрельце (ее стандартное обозначение Sgr I) наряду с другими подобными объектами входит в свиту нашей Галактики. Уникальность состоит в том, что Sgr I находится практически внутри нее, на расстоянии 16 кпк от ее центра. Приливное воздействие Галактики вытянуло Sgr I в колоссальную дугу длиной около 30 кпк, сравнимой с диаметром Галактики. Эта дуга почти перпендикулярна плоскости Млечного Пути.
По-видимому, все массивные галактики окружены системами небольших спутников. Значит, у других галактик тоже могут наблюдаться структуры, подобные Sgr I. Рост технических возможностей и регистрация более низких уровней поверхностной яркости, вероятно, позволят обнаруживать остатки этих разрушающихся спутников. Первым примером такого рода стала галактика NGC 5907. В 1998 г. группа китайских и американских астрономов обнаружила слабую петлеобразную структуру, состоящую из звезд и охватывающую галактику вдоль малой оси (рис. 6). Авторы предположили, что петля образована остатками карликового спутника, разрушающегося в гравитационном поле спиральной галактики.
Чтобы это проверить, мы выполнили численное моделирование разрушения спутника, движущегося в полярной плоскости массивной галактики. В качестве модели для описания спутника брали 50-100 тыс. самогравитирующих частиц (взаимодействующих друг с другом). Выбор массы спутника (2-5х108 Мо) был ограничен данными об оптической светимости кольцеобразной структуры, которая не превышает 1 % полной светимости NGC 5907. Примеры результатов приведены на рис. 6.
Рис. 6.
Как видно на рисунке, наблюдаемая у NGC 5907 кольцеобразная структура вполне может появиться на относительно ранней стадии разрушения карликовой галактики. Детальное сравнение с разными моделями спутника показало, что структура звездной петли лучше объясняется, если предположить, что спутник был дисковым, а не сферическим (конденсация в петле — это остаток плотного ядра спутника). Кроме того, оказалось, что форма получающейся при разрушении спутника петли зависит от характеристик темного гало NGC 5907. Следовательно, уже сама морфология кольцеобразной детали (например, ее видимая сплюснутость) может дать ограничение на массу невидимого гало галактики. В случае NGC 5907 мы получили: в пределах оптической петли вклад скрытой массы в 3–4 раза превышает вклад “светящейся”.
Рис. 7.
NGC 5907 демонстрирует судьбу упавшего на массивную галактику небольшого спутника. А что будет, если на галактику упадет более массивный спутник или она захватит значительную часть вещества приблизившейся галактики? В этих случаях могут возникнуть удивительные объекты, называемые галактиками с полярными кольцами (рис. 5). По выражению П. Шехтера, они напоминают “остатки автомобильной аварии, не убранные с шоссе”. И в самом деле, слияние галактик — это относительно быстрый процесс, приводящий за время, не превышающее 1 млрд. лет, к формированию единого объекта (как правило, эллиптической галактики). В случае галактик с полярными кольцами благодаря уникальной геометрии взаимодействия и особым характеристикам взаимодействующих галактик образуется объект, в котором длительно сосуществуют остатки обеих участниц. Центральная часть таких объектов обычно лишена газа, который целиком (его масса превышает 109 Мо) связан с полярной кольцевой структурой.
Руководствуясь этими результатами наблюдений, мы смоделировали процесс пролета богатой газом спирали в полярной плоскости свободной от газа основной галактики. Оказалось, что в процессе тесного контакта основная галактика может захватить около 10 % газа галактики-донора, и этот газ за время ~109 лет образует в ее полярной плоскости кольцевую структуру. Обилие газа в кольце порождает звездообразование, и кольцо становится видимым в оптическом диапазоне.
В ходе расчетов удалось также впервые выявить зависимость между размером аккреционного кольца и структурными параметрами центральной галактики, в частности массой темного вещества. Мы нашли, что существование очень протяженных полярных колец, подобных показанным на рис. 8, можно объяснить только в том случае, если центральные галактики обладают массивными темными гало. Этот вывод подтверждается и кинематическими исследованиями конкретных галактик с полярными кольцами (изучением движения газа и звезд на основе спектральных наблюдений).
Рис. 8.
Темные гало галактик играют важную роль при формировании не только аккреционных кольцевых структур, но и протяженных приливных образований. Группа американских астрономов недавно показала, что морфологические характеристики приливных “хвостов” взаимодействующих галактик, в частности их протяженность, определяются помимо параметров пролета еще и массой и распределением скрытого вещества.
Этот вывод был подкреплен и нашим исследованием: на примере знаменитой двойной взаимодействующей системы “Мышки” (NGC 4676 на рис. 3) мы продемонстрировали, что морфологию и кинематику протяженного, почти прямолинейного “хвоста” нельзя объяснить без привлечения массивных гало, окружающих обе участвующие во взаимодействии галактики.
На 6-метровом телескопе Специальной астрофизической обсерватории РАН (пос. Нижний Архыз, Карачаево-Черкесия) были получены уникальные спектральные данные, согласно которым на протяжении более 40 кпк от ядра галактики лучевые скорости излучающего газа в “хвосте” остаются очень большими (примерно 300 км/с по отношению к ядру). С помощью численного моделирования мы нашли, что согласия с данными наблюдений можно достичь только в том случае, если допустить наличие у галактик системы массивных темных гало (с отношением массы гало к массе галактики в пределах оптического размера “хвоста”, равным примерно четырем).
Как уже упоминалось, в близкой к нам области Вселенной в состав взаимодействующих систем входит лишь 5-10 % галактик. Предполагается однако, что в прошлом их концентрация могла быть значительно больше (хотя бы из-за того, что средняя плотность Вселенной была выше, и, следовательно, средние расстояния между галактиками были меньше). Рост темпа взаимодействий галактик — количество их тесных сближений за единицу времени в единице объема — с увеличением красного смещения z предсказывается и современными теориями образования галактик.
В рамках теории расширяющейся Вселенной величина красного смещения
Так, например, в рамках теории иерархического скучивания галактики образуются за счет множественных слияний объектов меньших масс. Следовательно, непосредственное измерение темпа взаимодействий и слияний галактик при разных
Мы решили сравнить в локальной Вселенной (
Чтобы проанализировать, как часто попадаются галактики с приливными структурами, мы рассмотрели Глубокие Поля (ГП) — северное и южное, — которые недавно наблюдались Космическим телескопом им. Хаббла. ГП — это хранящиеся в Институте космического телескопа и открытые для свободного использования (рис. 9) изображения сверхдалеких объектов на двух небольших площадках, находящихся в Северном и Южном полушариях. В настоящее время ГП — самые глубокие наши “проколы” во Вселенную. Кроме того, внеатмосферные наблюдения позволили увидеть внегалактические объекты в ГП с угловым разрешением -0.1”, что также в несколько раз превышает лучшие наземные возможности.
Рис. 9.
На кадрах с ГП мы систематически искали объекты с приливными структурами. Всего мы выделили более 70 галактик с “хвостами” в двух Полях (одна из найденных сверхдалеких двойных систем показана на рис. 10). В интересующем нас диапазоне красных смещений (
Рис. 10.
В настоящее время уже ясно, что гравитационные взаимодействия и обмен массой между галактиками были очень важными факторами в их эволюции. Поэтому детальное изучение взаимодействующих галактик предоставляет замечательную возможность увидеть те процессы, которые, возможно, происходили на ранних стадиях формирования галактик и привели к наблюдаемому многообразию их свойств.
• ОБЩЕСТВО
Игры разума
Дискуссия о вреде или пользе компьютерных игр зачастую превращается в обмен неаргументированными мнениями. Дело в том, что с психологией как наукой оппоненты чаще всего незнакомы и в лучшем случае оперируют данными, почерпнутыми из научно-популярной литературы, которая обычно посвящена не возникновению зависимостей как таковых, а описанию особенностей межличностных коммуникаций. В худшем случае — приводятся факты из своего не слишком обширного жизненного опыта, который, конечно, не может сравниться с опытом практикующего психолога. Самое странное, что обе стороны, придерживающиеся крайних точек зрения, правы и не правы одновременно, — просто о вреде или пользе компьютерных игр невозможно говорить в отрыве от контекста. Подобно оружию, наркотикам и множеству других сущностей, компьютерные игры сами по себе ни плохи, ни хороши — все зависит от того, какое место они занимают в жизни конкретного человека и чем обусловлено увлечение ими.
Вполне возможно, что ребенок, чудом перенесшийся из века девятнадцатого в наше время, не заинтересовался бы компьютерными играми, даже если бы освоил компьютер в совершенстве. Психологов уже давно интересует, в чем причина привлекательности телевидения и видеоигр для подростков — ведь книги, театр, музыка и прочие виды искусства никуда не пропали и, более того, продолжают развиваться. В то же время нынешние подростки явно предпочитают им более примитивные— с точки зрения нагрузки на мозг— способы времяпрепровождения. Как ни странно, повинны в этом вовсе не коварные телепродюсеры или создатели компьютерных игр. Они лишь используют естественные интересы подрастающего поколения, спрос рождает предложение. Виной тому— биологические изменения, которые происходят в организмах наших детей. В последние годы нейропсихологи активно обсуждают так называемый популяционный синдром. Другими словами, синдром, ставший настолько распространенным, что вполне может считаться нормой. Собственно, популяционных синдромов несколько, но обсуждение, как правило, касается только одного, самого яркого — синдрома функциональной несформированности лобных отделов, в основном левого полушария. Именно эти особенности строения мозга наблюдаются у людей, имеющих склонность к азартным играм, наркотикам, алкоголю и… компьютерным играм.
Разумеется, обнаружить лобную несформированность в домашних условиях невозможно, для этого нужна консультация профессионального нейропсихолога. Однако существуют признаки, наличие которых должно заставить родителей по меньшей мере забеспокоиться. Обычно родители жалуются, что ребенок не может учиться, так как постоянно отвлекается, он ничего не хочет, его невозможно ничем заинтересовать. Тратит на домашние задания по шесть часов, а если родитель его контролирует — хватает и часа. Решает арифметическую задачу, не делая при этом проверку. Половина слов в тетради не дописаны, пропускает буквы. Глаза абсолютно отсутствующие.
Склонен к упрощению поставленной задачи. Импульсивен, совершенно не утомляется. С трудом описывает свои эмоции.
Все это признаки возможных врожденных особенностей строения мозга. Конечно же, многие из этих признаков могут быть вызваны и иными причинами — например, ребенок от природы сообразителен, обгоняет сверстников в развитии и ему просто скучно в школе. Однако вполне возможно, что такой ребенок принадлежит к новой генерации людей с более примитивным, чем у обычного homo sapiens, строением мозга. Еще раз замечу: это не болезнь, это отклонение, которое сегодня так распространено, что вполне может считаться нормой.
Причин подобных изменений множество — здесь и экология, и различные вредности во время беременности, и некоторый гендерный перекос, наблюдаемый в цивилизованных социумах (о последнем чуть ниже). Разумеется, общество в какой-то степени диктует вкусы и предпочтения конкретному индивиду, однако выбор делает человеческая психика, чье устройство находится в прямой зависимости от строения человеческого мозга.
Деградирует ли человечество таким образом или, наоборот, совершенствуется — пока не ясно. Ясно только, что вошедшие в моду неформальные тусовки, гомосексуализм, компьютерные игры, общение в Интернете и прочее не случайны. То, как устроен мозг индивида, определяет его увлечения, наклонности, и в то же время эти увлечения и наклонности диктует нам общество, а значит, общество участвует в эволюционных процессах, определяя особенности строения нервной системы.
Самая громкая трагедия, связанная с компьютерными играми. Два подростка расстреляли двенадцать одноклассников, учителя и ранили еще несколько человек, разбрасывая самодельные гранаты. После чего покончили жизнь самоубийством. Очевидно, что дети сошли с ума без посторонней помощи, однако в снятом перед последним походом в школу фильме один из них говорит, что происходящее будет “чем-то вроде гребаного дума”. Именно эта фраза и сходство инцидента с сюжетом компьютерной игры послужило поводом для иска, который родители погибших детей предъявили к производителям компьютерных игр.
Двадцатидвухлетний житель Таиланда умер во время игры в Counter-Strike. Оттрубив смену на заводе, он направился в Интернет-клуб, а чтобы лишний раз не отрываться от компьютера, закупил по дороге провизию. Друзья обнаружили его в критическом состоянии только на следующий день. Молодого человека доставили в больницу, однако было уже поздно, и он умер, не приходя в сознание. Причиной смерти стала сердечная недостаточность — геймер просто переволновался во время игры. Его смерть послужила причиной для расследования деятельности компьютерных клубов: у полиции возникло подозрение, что владельцы клубов подмешивают в питьевую воду амфетамины, чтобы посетители подольше не отходили от компьютеров.
Опубликовано исследование Университета Тохоку (Япония). Японские ученые пришли к выводу, что дети, чрезмерно увлекающиеся компьютерными играми, теряют способность контролировать свое поведение. Дело в том, что компьютерные игры развивают только те части мозга, которые отвечают за восприятие и движение. А прочие части мозга при этом деградируют. В том числе и лобные доли, отвечающие за контроль над поведением, за память и воображение.
Конечно, Университет Тохоку вовсе не истина в последней инстанции; существует множество исследований, доказывающих, что компьютерные игры практически безопасны.
В Тюмени задержан семнадцатилетний юноша, забивший своих родителей железными прутьями из-за того, что они не пускали его в компьютерный клуб. Убийство подросток совершил на пару с приятелем, и по замыслу преступников это преступление должно было положить начало серии убийств в городе: горе-игроки собирались продолжить грабежи, убивая родителей других фанатов компьютерных игр. Арестован в компьютерном клубе.
Двадцатидвухлетний безработный китаец украл у матери 2900 юаней (чуть больше 300 долларов), которые собирался потратить на компьютерный клуб. Когда мать, обнаружив пропажу, устроила своему чаду скандал, молодой человек ее просто отравил. Отец несчастного обнаружил труп жены через полтора месяца после убийства в ящике для белья. Убийца был казнен.
Поделиться книгой: