Материя гравитационно коллапсирует в точки, распределение которых в пространстве-времени является случайным, образуя черные дыры. Происходит процесс нагрева материи, в результате чего она увеличивает свой объем.
5.1. Спиральные, неправильные и эллиптические карликовые галактики
В момент пересечения горизонта событий материей с у п е р м а с с и в н о й черной дыры (то есть невращающейся) происходит ее взрыв. В результате взрыва образуется балдж спиральной галактики. Остальная часть материи снова коллапсирует и образует вторичную черную дыру. Материя над горизонтом событий проваливается и вращается. Выделяются огромные количества энергии в результате термоядерных реакций. Большая часть энергии попадает во вторичную черную дыру, находящуюся в ее центре. Ранее проваливающаяся материя вторичной черной дыры увеличивала скорость вращения и выпячивалась в экваториальной плоскости. Получая огромное количество энергии и относительно мало материи, она перестает сжиматься, увеличивает свой объем, все быстрее вращается и уплощается. Благодаря этому часть материи — на этот раз вращающейся — пересекает горизонт событий в экваториальной плоскости и остается в виде ветвей. В пользу этой гипотезы говорят расчеты Ричарда Х. Дурисена и его коллег из университета в Индиане [10], выполненные при проверке теории расщепления (сформулированной Кельвином) и касающиеся образования систем двойных звезд. Они показали, что выброшенная из вращающейся системы материя должна оставаться в ней в виде спиральных ветвей. Время между взрывом черной дыры и выходом материи из вторичной черной дыры можно оценить, вычитая возраст самых старых звезд ветвей из возраста самых старых звезд балджа. Оставшаяся материя в черной дыре (ядре галактики) по-прежнему получает огромные количества энергии из балджа и ветвей, что может привести к дальнейшим выбросам дозвездной материи. Вышесказанное согласуется с гипотезой В.А. Амбарцумяна об активности ядер галактик.
Взрыв сферической сверхмассивной черной дыры и дальнейшие энергетические процессы вызывают, как я уже упоминал, выброс огромного количества энергии, часть которой улавливают (помимо ее вторичной черной дыры) черные дыры, находящиеся поблизости, в результате чего из них также выходит материя. Это является причиной появления галактик в группах и скоплениях, а также того, что галактики в них близки по морфологии и, следовательно, по возрасту. Поскольку невращающиеся черные дыры не упорядочивают структуры, образующиеся скопления являются нерегулярными. Только после взрыва вращающиеся галактики упорядочивают структуры, из которых они состоят, то есть скопления.
После взрыва сверхмассивной черной дыры рядом с ней взрываются и другие черные дыры.
После взрыва сверхмассивной черной дыры рядом с ней из м а с с и в н ы х черных дыр (вращающихся) будут образовываться спиральные галактики без балджа. Прирост энергии в черной дыре будет увеличивать объем и вращение материи, а значит и ее уплощение, пока она не выйдет за горизонт событий в экваториальной плоскости и не образует ветви. Это подтверждается отсутствием балджа в галактике M 33 (NGC 598). (Кстати, наличие в ней гало свидетельствует о том, что гало-звезды не появляются при образовании балджа).
После взрыва сверхмассивной черной дыры рядом с ней из м е н ь ш и х черных дыр - с еще вращающейся материей - образуются карликовые эллиптические галактики. То, какой тип галактики образуется, определяет не только масса, но и количество полученной энергии на единицу массы в единицу времени. Когда температура будет быстро расти, возникнет карликовая эллиптическая галактика. Если материя вращалась, форма должна быть эллиптической, если нет — шаровой. Чем более резкий и больший прирост, тем более шаровая форма. Если две идентичные черные дыры (по материи, температуре, вращению) будут находиться на разном расстоянии от источника энергии (взрывающейся сверхмассивной черной дыры), то та, которая расположена ближе, будет иметь более шарообразную форму, чем та, которая находится дальше.
Из черных дыр «с р е д н е г о» размера (между малыми и массивными) могут образовываться оба типа галактик. Так, из черной дыры одного и того же среднего размера может образоваться как спиральная галактика без балджа, так и карликовая эллиптическая галактика. Это будет зависеть от скорости вращения и расстояния от источника энергии. Если она будет ближе к источнику энергии, то в результате более быстрого прироста энергии на единицу массы в единицу времени она сформирует карликовую эллиптическую галактику. Если она будет дальше от источника энергии, то в результате более медленного прироста энергии на единицу массы она сформирует спиральную галактику без балджа. Таким образом, масса наименьших спиральных галактик без балджа может быть меньше массы наибольших карликовых эллиптических галактик.
В Гравитационной модели Вселенной упрощенный цикл обращения материи проходит через сферическую черную дыру, спиральную галактику типа Sa (Sba) в направлении типа Sc (Sbc). Гипотеза подтверждается структурой галактик типов Sa (наибольший балдж, наиболее плотно намотанные ветви содержат молодые голубые звезды и нейтральный водород), Sb (меньшее, менее выраженный балдж, содержащий старые красные звезды, ветви не слишком плотно намотаны содержат молодые голубые звезды) и Sc (незаметный или невидимый балдж, свет почти исключительно от молодых голубых звезд ветвей, которые наиболее раскручены).
В процессе образования спиральной галактики из отторгнутого фрагмента ее ветви могут также образовываться неправильные галактики. Образование неправильной галактики из части ветви подтверждает анализ внешнего вида галактики M 51 (NGC 5194) и сопутствующей ей неправильной галактики (NGC 5195). Ветвь, соединенная с неправильной галактикой, явно беднее по материи [16]. Я считаю, что это связано с образованием из его части неправильной галактики.
Гипотеза о производных галактиках — неправильных и эллиптических карликовых — подтверждается также: процентным содержанием в них газа, формой, относительно небольшой массой, сопутствование спиральной галактике и составом звёзд.
5.2. Линзовидные и эллиптические массивные галактики
Старение звезд в балдже спиральной галактики ограничивает поступление энергии в черную дыру внутри галактики и увеличивает количество попадающей в нее массы. Скорость вращения уменьшается — ветви разворачиваются. Из спиральной галактики образуется дочерняя галактика. Есть основания считать таковой линзовидную галактику, со временем переходящую в эллиптическую массивную. Гипотеза подтверждается структурой (звезды второй популяции, компоненты, вращающиеся по случайным орбитам, иногда присутствие межзвездной пыли), а также наличием в центре богатых скоплений галактик и излучаемой радиацией [9, 12].
В Модели я четко отделяю массивные эллиптические галактики от карликовых эллиптических галактик. Обоснованность разделения этих двух морфологически схожих групп (за исключением размера и яркости) подтверждается фактами, представленными Джошуа Барнсом из Института астрономии в Гонолулу, Ларсом Хернквистом из обсерватории в Лик Калифорнийского университета в Санта-Крузе и Франсуа Швейцером из Карнеги Института в Вашингтоне [12]. Дело в том, что массивные эллиптические галактики вращаются медленно, а карликовые — быстрее. Возможные предки карликовых галактик не были идентифицированы, а с учетом скоростей возможность слияния таких галактик незначительна, в отличие от массивных эллиптических галактик. Кроме того, карликовые эллиптические галактики, в отличие от массивных, сопровождают спиральные галактики.
Почему дочерние галактики (массивные эллиптические) больше спиральных? Есть две причины. Во-первых, угасающая спиральная галактика объединяется с дочерними галактиками. Дочерние галактики стареют медленнее материнской — из-за своих размеров и массы процесс образования в них звезд происходит медленнее, а звезды живут дольше (они меньше). Поэтому мы не наблюдаем, например, старых неправильных галактик. На самом деле они являются ее неотъемлемой частью (вместе называются супергалактиками). Мы наблюдаем это в настоящее время в нашем скоплении — Магеллановы Облака приближаются к Галактике (которая является промежуточным типом между Sb и Sc, то есть угасающей спиральной галактикой). Это подтверждают Сидней ван ден Берг и Джеймс Э. Хессер (из Астрофизической обсерватории Доминион, Национальный исследовательский совет Канады), утверждая, что Магеллановы Облака упадут на Млечный Путь [11]. Вторая причина — слияние угасающих спиральных или линзовидных галактик. Это подтверждено наблюдениями и теоретическими рассуждениями. Дэвид Малин из Англо-Австралийской обсерватории в Новом Южном Уэльсе обнаружил вокруг эллиптических галактик оболочки, состоящие из звезд возрастом 10 миллиардов лет, то есть таких, которые образуют диски спиральных галактик. Об объединении свидетельствует также тот факт, что в некоторых эллиптических галактиках центральная область вращается в противоположном направлении по сравнению с внешней, а движения звезд являются случайными. Вышесказанное подтвердили компьютерные симуляции, в частности, Алана Тумре из Массачусетского технологического института, Юрия Тумре из Нью-Йоркского университета, Питера Куина из Австралийского национального университета, Симона Уайта из Кембриджского университета. Исследования Барнса, Хернквиста и Швейцера также подтверждают образование эллиптических галактик в результате слияния дисковых галактик (спиральных и линзовидных) [11]. В пользу этой версии говорит также факт приближения Галактики к Большой туманности Андромеды (M 31, MGC 224).
В процессе слияния дисковых галактик происходит утечка части материи в межгалактическое пространство в результате изменения гравитационных взаимодействий. Эта материя может также улавливаться формирующимися спиральными галактиками и образовывать звезды гало (а также метеоры, луны, планеты). Поэтому звезды гало спиральных галактик старше остальных звезд. Это следует из данных наблюдений (Пьера Демарка и Дэвида Гюнтера из Йельского университета и Элизабет Грин из Университета Аризоны), согласно которым самые старые звездные скопления в диске Галактики имеют возраст 8 миллиардов лет, а (по данным Питера Стетсона и его коллег из Доминионской астрофизической обсерватории и Роберто Бунанно из Астрономической обсерватории в Риме) самые молодые шаровые скопления в гало имеют возраст 11 миллиардов лет [11]. Существование временного разрыва между образованием звезд гало и диска спиральной галактики уже предполагали В. Г. Берман и А. А. Сучков из Ростовского университета [11], но его причины в предлагаемой модели отличаются от указанных ими. Аргументы в пользу существования такого разрыва выдвинули также Джон Э. Норрис и его коллеги из Австралийской национальной обсерватории [11].
Старение звезд в массивной эллиптической галактике приводит к производству все меньшего количества энергии. Галактика стареет и коллапсирует в сверхмассивную черную дыру. Коллапс вызывает резкое отбрасывание внешней части материи. Это является причиной (наряду с утечкой части материи в межгалактическое пространство во время образования спиральных галактик, а затем утечкой во время их слияния) того, что из массивных эллиптических галактик образуются (через черную дыру) спиральные галактики, средняя масса которых меньше, чем у массивных эллиптических галактик. Отброшенная материя является вторым источником образования галактического гало спиральных галактик.
Из Модели следует, что гало может быть построено из материи, происходящей из разных галактик, различающихся по возрасту. Это подтверждают результаты исследований ван ден Берга, согласно которым различные популяции галактического гало различаются по «химической сигнатуре». Майкл Дж. Болте из обсерватории Лик показал, что скопление NGC 288 имеет возраст 15 миллиардов лет, а NGC 362 — только 12 миллиардов лет. Вышесказанное подтверждает также тот факт, что часть самых старых звезд и скоплений гало движется по обратным орбитам [11].
Материя, отброшенная в ходе коллапса эллиптической галактики, в большей степени состоит из тяжелых элементов, чем при слиянии дисковых галактик, и является основным источником планетезималей. Таким образом, материя, из которой образовалась Земля, происходит из другой галактики, а не из родительской черной дыры Млечного Пути. Эта гипотеза подтверждается оценкой возраста элементов в Солнечной системе (основанной на измерениях тяжелых радиоактивных элементов), составляющий, по данным Гоффри Дурбиджа из Калифорнийского университета в Сан-Диего, около 15 миллиардов лет [13], то есть такой же, как у самых старых скоплений в балдже галактики.
Не вся материя, отброшенная в процессе падения в сверхмассивную черную дыру, улавливается более молодыми галактиками. Часть улавливают другие черные дыры или коллапсирует в собственный центр тяжести и объединяется в меньшую черную дыру. Это еще одна причина того, что дочерние галактики — эллиптические карликовые — образуются вблизи взрывающихся сверхмассивных черных дыр.
Подводя итог, можно сказать, что материя типичной спиральной галактики происходит из трех источников. В результате взрыва сферической сверхмассивной черной дыры образуются звезды балджа, а из выброшенной позднее материи вторичной (вращающейся) черной дыры — звезды ветвей. Из отброшенной материи в результате слияния дисковых галактик образуются звезды гало. В результате коллапса массивной эллиптической галактики образуются (помимо сверхмассивной черной дыры) меньшие черные дыры, звезды гало и планетезимали, а затем метеориты, планеты, луны, кометы. Все это время происходит обмен массой и энергией с окружающей средой (СХЕМА 2).
Такой сценарий подтверждается структурами скоплений галактик. Первоначально нерегулярные скопления (состоящие из спиральных галактик, образованных невращающимися черными дырами, которые не упорядочивают структуры, поскольку не взаимодействуют гравитационно) упорядочивают структуру вокруг общего центра тяжести. В ходе этого процесса спиральные галактики превращаются в линзовидные, а в конце концов в эллиптические массивные галактики, которые в конечном итоге группируются в регулярные скопления галактик. Такой процесс (в другом контексте) также предполагают Барнс, Хернквист и Швейцер, пишущие: «Некоторые скопления галактик (...) имеют нерегулярную форму, не имеют определенного центра и, по сути, содержат гораздо больший процент спиральных галактик, чем богатые скопления. Беглый осмотр нерегулярного скопления в Геркулесе выявляет множество взаимодействующих пар галактик. Через миллиарды лет многие из этих пар, скорее всего, сольются друг с другом. За это время скопление будет эволюционировать, становясь менее нерегулярным. В конечном результате этого процесса оно будет напоминать регулярное скопление, содержащее много эллиптических галактик» [11].
Процентное содержание массы в отдельных формах материи свидетельствует об относительной длительности существования материи в данной форме во Вселенной в рамках цикла.