ОБЕРТАННЯ ГАЛАКТИК. ЇХ МАСИ
Променеві швидкості галактик відрізняються великою дисперсією (див. Таблицю 20). При розташуванні щілини спектрографа уздовж найбільшої протяжності неправильної або спіральної туманності спектральні лінії виходять помітно нахиленими до осі спектра. Нахил цей вказує, що одна сторона туманності наближається до нас, а інша видаляється, т. Е. Ми спостерігаємо обертання туманності. За винятком самих центральних частин, швидкість обертання зростає з віддаленням від центру галактики приблизно лінійно і може досягти значень в кілька сотень кілометрів на секунду - схоже з тим, що спостерігається в нашій Галактиці. Так, наприклад, у галактики NGC 4594 (див. Рис. 142) швидкість у, яка спостерігається на відстані від центру, визначається формулою
що дає на відстані обертальну швидкість ± 330 км / с. Але лінійна залежність у від х, яка вказує на жорстке обертання (як у твердого тіла), справедлива тільки для ядра галактик; на великих відстанях від центру швидкість може впасти до нуля, з тим щоб знову зростати з відстанню на периферії до ще більших значень. Так, наприклад, у М 31 максимальна швидкість обертання у ядра досягає 100 км / с, потім на відстані 8 від ядра вона зменшується до нуля, після чого починає рости і доходить до 375 км / с на відстані 100 від центру. Спостереження раніше не давали переконливих свідчень про направлення обертання у спіральних галактик - чи відбувається воно так, що спіральні гілки закручуються (як, наприклад, закручується пружина будильника при заводі). Складність полягає в тому, що хоча ми і знаємо, яка половина туманності наближається до нас, а яка видаляється, ми не знаємо, яка частина диска туманності ближче до нас - «верхня» (на фотографії) або «нижня» по відношенню до найбільшого діаметру зображення. Розподіл поглинає світло речовини на диску туманності приводило в цьому сенсі до суперечливих висновків. Зараз ці протиріччя зняті - спіралі закручуються.
Зате обертання галактик можна використовувати для наближеної оцінки маси її. Будемо вважати, що спостерігається на відстані х від центру обертальна швидкість є швидкість середнього орбітального руху зірок навколо ядра галактики. Гравітаційне прискорення до ядра з масою одно, де є лінійне відстань від центру. Відцентрове прискорення на відстані а так само. З нашим припущенням має бути
і маса ядра туманності Андромеди виходить звідси рівній, т. е. майже 1010 мас Сонця.
Але ядро спіральної галактики містить лише дуже незначну частину всієї її маси. Вивчення розподілу швидкостей в галактиці і поверхневої яскравості її призводить до висновку, що маса ядра складає лише трохи відсотків загальної маси галактики, яка таким чином досягає величини порядку або у гігантських галактик і на 1-2-3 порядку нижче у інших (див. Таблицю 20 ). Ці оцінки підтверджуються вимірами відносних швидкостей окремих членів в групах галактик (подвійних, потрійних і кратних) і в їх скупченнях (див. Далі), причому дещо несподівано виявилося, що маса еліптичних галактик в середньому набагато більше, ніж маси галактик спіральних і неправильних. Відношення маси до світності WL у перших доходить до 50, а у других - близько 10 в окремих випадках ще менше, якщо і L галактик висловлювати в сонячних одиницях.
Звичайно, всі ці маси, отримані з динамічних міркувань, охоплюють не тільки зоряну складову галактик, але і газопилові, наявність якої цілком очевидно у спіральних і неправильних галактик. У еліптичних галактик газ і пил зустрічаються рідко. У туманності Андромеди відоме не менше п'яти туманностей, подібних туманності Оріона, а у Великій Магеллановій Хмарі газова туманність Тарантул в порівнянні з туманністю Оріона може бути названа гігантської. Її абсолютна зоряна величина. Найлегше в галактиках спостерігається емісія [OII], яка не потребує високого збудження; зокрема, у багатьох еліптичних галактик відома тільки вона. Водневі поля спостерігаються рідше, вони розташовуються уздовж гілок спіралей, так що спіральна структура в променях На часто виглядає підкресленою. У невеликого числа галактик Sa і Sb (галактики Сейферта) спостерігаються емісії в ядрах, щодо дуже яскравих і малих. Ці емісії нагадують спектр планетарних туманностей, що свідчить про високий порушення. Ширина емісійних ліній в спектрах цих ядер (на противагу планетарним туманностям) величезна і відповідає швидкостям руху газових мас понад 4000 км / с в ту і іншу сторону.