Газ в эллиптических и линзовидных галактиках

Долгое время считалось, что газ в эллиптических (E) и линзовидных (S0) галактиках отсутствует. С улучшением техники наблюдений он был там обнаружен, правда, не в таких количествах, как в спиральных и неправильных галактиках. В ядрах крупных эллиптических галактик нередко наблюдаются области НИ размером 1-2 кпк и массой 103-105 Мс. Наблюдения в ИК-диапазоне с помощью спутника ИРАС показали наличие пыли в E- и S0-галактиках, зарегистрирован и нейтральный водород (108-109 Mc). Однако самое большое количество газа было обнаружено в коронах наиболее массивных Е-галактик, протянувшихся до расстояний около 100 кпк. В этих гигантских коронах сосредоточено порядка 1010 Мс очень горячего газа с температурой в несколько миллионов Кельвинов, который проявляет себя мощным рентгеновским излучением. О происхождении этого газа еще спорят, но наиболее вероятным его источником считается галактический ветер, т. е. покидающий галактику поток горячего газа, разогретого сверхновыми.

Особенно интенсивно галактический ветер должен был "дуть" во времена юности галактик; вероятно, тогда и образовалось горячее газовое гало, которое удерживается от разлета массивной невидимой короной галактик. В нашу эпоху интенсивность галактического ветра, вероятно, уже не так велика, и газовое гало постепенно остывает. Наиболее плотные его части остывают быстрее и превращаются в компактные облака (явление тепловой неустойчивости), которые, потеряв возможность "плавать" в гало, начинают свободно падать к центру галактики, принося в нее нейтральный и слабоионизованный газ. Вероятно, и в нашу эпоху в эллиптических и линзовидных галактиках происходит рождение звезд, но заведомо не так интенсивно, как в спиральных и неправильных системах.

Рядом с нами крупных эллиптических галактик нет, но есть карликовые: спутники Туманности Андромеды - NGC 147, NGC 185 и NGC 205. Две первые совсем крохотные, последняя - покрупнее. У нее в центре, в области радиусом 150 пк наблюдаются звезды спектральных классов О и В, т. е. происходит звездообразование, поскольку эти звезды очень молодые. Собственная масса галактики NGC 205 оценивается в 109 Мс, масса нейтрального водорода в ней порядка 105 Мс, а полная масса молодого звездного населения около 106 Мс. Поразительно, что при таком малом количестве газа в галактике происходит звездообразование и притом достаточно эффективно. Это означает, что газ, теряемый звездами, не покидает галактику, а собирается в ее центре, уплотняется и вновь превращается в звезды.

В соседних, менее массивных звездных системах - NGC 147 и NGC 185, ситуация совсем иная: там нет молодых звезд. И это общее правило, оно подтверждается не только в Местной группе галактик, но и при наблюдении скопления галактик в Деве. Среди небольших эллиптических галактик более массивные и плотные имеют в центре ядро из молодых звезд, а менее массивные. системы лишены его и каких-либо других признаков звездообразования.

Вероятно, это не случайно. Судьба газа, теряемого звездами галактики, зависит от гравитационного потенциала в окрестности галактического центра. Если масса галактики и плотность вещества в ее центре велики, то газ в центре галактики интенсивнее сжимается и достигает условия гравитационной неустойчивости при сравнительно небольшой собственной массе.

В галактиках малой массы для сжатия газа определяющей становится его самогравитация, поэтому гравитационная неустойчивость развивается только в очень массивных облаках. Например, для NGC 147 и NGC 185 критическая масса газа составляет 107 Мc. Такое количество газа в них было только один раз - в момент их рождения, да и то быстро было потеряно в результате первых вспышек Сверхновых. Дальнейшая эволюция маленькой галактики не могла привести к накоплению в ее центре достаточной массы газа, и поэтому звездообразование в ней больше никогда не "включалось".