Что такое Галактический балдж?
В астрономии галактический балдж (или галактическая выпуклость) — это плотно упакованная группа звезд внутри более крупного звездообразования. Этот термин почти исключительно относится к центральной группе звезд, обнаруженной в большинстве спиральных галактик.
Исторически считалось, что выпуклости — это эллиптические галактики, вокруг которых оказался звездный диск, но изображения с высоким разрешением, полученные с помощью космического телескопа Хаббл, показали, что многие выпуклости лежат в основе спиральной галактики. Сейчас считается, что существует по крайней мере два типа балджей: балджи, похожие на эллиптические, и балджи, похожие на спиральные галактики.
Классические балджи
Балджи, обладающие свойствами, подобными свойствам эллиптических галактик, часто называют «классическими балджами» из-за их сходства с историческим представлением балджей. Эти выпуклости состоят в основном из более старых звезд, звезд населения II, и, следовательно, имеют красноватый оттенок.
Эти звезды также находятся на орбитах, которые по существу случайны по сравнению с плоскостью галактики, что придает выпуклости отчетливую сферическую форму. Из-за отсутствия пыли и газов в выпуклостях практически не происходит звездообразование. Распределение света описывается профилем Серсика.
Считается, что классические выпуклости возникают в результате столкновений более мелких структур. Гравитационные силы и вращающие моменты нарушают орбитальные траектории звезд, в результате чего возникают случайные орбиты в балдже. Если любая из галактик-прародителей была богата газом, приливные силы также могут вызывать приток к недавно объединенному ядру галактики. После крупного слияния газовые облака с большей вероятностью превратятся в звезды.
Доля галактик без балджей во Вселенной оставалась примерно постоянной, по крайней мере, в течение последних 8 миллиардов лет. Напротив, около двух третей галактик в плотных скоплениях галактик (таких как скопление Девы) действительно обладают классической выпуклостью, демонстрируя разрушительный эффект их скопления.
Дискообразные балджи
Многие балджи имеют свойства, более похожие на свойства центральных областей спиральных галактик, чем эллиптических галактик. Их часто называют псевдобалджами или дискообразными выпуклостями. В этих балджах есть звезды, которые не вращаются беспорядочно, а упорядоченно вращаются в той же плоскости, что и звезды внешнего диска. Это сильно контрастирует с эллиптическими галактиками.
Последующие исследования (с использованием космического телескопа Хаббл) показывают, что выпуклости многих галактик не лишены пыли, а скорее демонстрируют разнообразную и сложную структуру. Эта структура часто похожа на спиральную галактику, но намного меньше. Гигантские спиральные галактики обычно в 2–100 раз больше спиралей, которые существуют в балджах. Там, где они существуют, эти центральные спирали доминируют над светом выпуклости, в которой они находятся.
Обычно скорость образования новых звезд в псевдобалджах аналогична скорости образования звезд в дисковых галактиках. Иногда выпуклости содержат ядерные кольца, которые образуют звезды с гораздо большей скоростью (на площадь), чем это обычно бывает во внешних дисках, как показано в NGC 4314 (см. фото).
Центральная компактная масса
Считается, что в большинстве балджей и псевдо-балджей находится центральная релятивистская компактная масса, которая традиционно считается сверхмассивной черной дырой. Такие черные дыры по определению нельзя наблюдать напрямую (свет не может покинуть их), но различные свидетельства указывают на их существование как в выпуклостях спиральных галактик, так и в центрах эллиптических галактик.
Массы черных дыр тесно коррелируют со свойствами балджа. Соотношение M – sigma связывает массу черной дыры с дисперсией скоростей звезд балджа, в то время как другие корреляции включают полную звездную массу или светимость балджа, концентрацию звезд в балдже, богатство системы шаровых скоплений, вращающихся на дальних окраинах галактики, и угол закручивания спиральных рукавов.
До недавнего времени считалось, что сверхмассивная черная дыра невозможна без окружающего ее балджа. В настоящее время наблюдаются галактики, содержащие сверхмассивные черные дыры без сопутствующих балджей. Подразумевается, что среда выпуклости не является строго необходимой для начального зарождения и роста массивных черных дыр.