Все началось вскоре после Большого Взрыва. «Сегодня принято полагать, что флуктуации плотности темной материи породили первые структуры, связанные действием гравитации, — так называемые темные гало, — отмечает немецкий астроном Андреас Буркерт, автор новой модели рождения Галактики.
Темные гало стали зародышами — ядрами — будущих галактик. Их масса составляла от ста миллионов до десяти миллиардов солнечных масс, они были размером с карликовую галактику. Вокруг них под действием гравитации скапливался газ. Происходил однородный коллапс, как описывает его модель ELS.
Уже через 500 — 1000 миллионов лет после Большого Взрыва темные гало и газовые скопления вокруг них стали «инкубаторами» звезд. Здесь возникли небольшие протогалактики. В плотных облаках газа появились первые шаровые скопления, ведь звезды рождались здесь в сотни раз чаше, чем где-либо. Протогалактики сливались друг с другом — так образовались крупные галактики, в том числе наш Млечный Путь. Сегодня он окружен темной материей, древним гало и шаровыми скоплениями звезд, руинами мироздания, чей возраст достигает тринадцати миллиардов дет.
В протогалактиках было много очень массивных звезд. Не прошло и нескольких десятков миллионов лет, как многие из них взорвались. Эти взрывы обогатили облака газа тяжелыми химическими элементами. (Поэтому в галактическом диске будут рождаться не такие звезды, как в гало, они станут содержать в сотни раз больше металлов.)
Кроме того, эти взрывы породили мощные галактические вихри, которые разогревали газ и выметали его за пределы протогалактик. Вокруг них образовались раскаленные пузыри газа. Так произошло разделение газовых масс и темной материи. Это была важнейшая стадия формирования галактик, не учтенная прежде ни в одной модели.
«Если газовые массы покидали темные гало до образования галактики, то они сохраняли свой момент количества движения, тогда как звезды, оставшиеся в гало, теряли его, поэтому сейчас их момент количества движения намного ниже, чем у галактического диска», — поясняет Буркерт.
Шаровые скопления звезд. Насчитывают от 10 тысяч до миллиона звезд, удерживаемых лишь силой гравитации. По оценкам астрономов, насчитывается, очевидно, около трехсот шаровых скоплений, но в каталоги пока внесено лишь 170 скоплений. Они обращаются вокруг галактического центра, причем движутся по самым причудливым траекториям и часто пересекают диск. Гало. Это — эллипсоид диаметром более 600 тысяч световых лет, окружающий галактический диск. Вращается гало очень медленно. Его масса составляет от двух до шести триллионов солнечных масс. Гало состоит из одиночных звезд, их шаровых скоплений и газовых облаков, причем общая масса звезд не превышает миллиарда солнечных масс. Однако в основном гало состоит из темной материи. Снаружи оно окружено «короной» — слоем водородной плазмы, выброшенной при взрывах сверхновых звезд.
Итак, в протогалактиках оставалось все меньше газа. Процесс образования звезд прекратился. Вот почему рядом с Млечным Путем расположен всего десяток карликовых галактик, а не сотня их, как того требует модель SZ.
Тем временем темные гало все чаше сталкивались друг с другом. При этом протогалактики вытягивались или распадались. Об этих катастрофах напоминают цепочки звезд, сохранившиеся в гало Млечного Пути со времен «юности». Изучая их расположение, можно оценить события, протекавшие в ту эпоху. Постепенно из этих звезд образовалась обширная сфера — видимое нами гало.
По мере остывания газовые облака проникали внутрь этого гало. Их момент количества движения сохранялся, поэтому они не сжались в одну-единственную точку, а образовали вращающийся диск. Все это произошло более двенадцати миллиардов лет назад. Теперь газ сжимался так, как было описано в модели ELS.
В это время образуется и «балдж» Млечного Пути — его срединная часть, напоминающая эллипсоид. Балдж состоит из очень старых звезд. Очевидно, он возник при слиянии самых крупных протогалактик, дольше всего удерживавших газовые облака. Посреди него оказались нейтронные звезды и крохотные черные дыры — реликты взорвавшихся сверхновых звезд. Они сливались друг с другом, попутно поглощая потоки газа. Так зародилась огромная черная дыра, пребывающая ныне в центре нашей Галактики.
Сейчас астрономы выделяют в галактическом диске тонкий и толстый диск. Возраст тонкого диска и его спиральных рукавов — девять- десять миллиардов лет. Значит, он формировался два-три миллиарда лет. Все это время сюда проникали протогалактики. Одна за другой они скрывались в недрах диска, деформируя его. Лишь когда все успокоилось, диск принял свои нынешние очертания.