главная страница  почта

АНАКСАГОР
КЭНЗ

ЭВОЛЮЦИЯ ГАЛАКТИК БЕЗ ФОРМУЛ
[2]

Образование звезд. Рассмотрим образование звезд с точки зрения конденсационного механизма. По общепринятому мнению, звезды и галактики образуются путем сгущения диффузного вещества. При этом центральное место отводится гравитационным силам, они окучивают вещество. Такой подход сталкивается с некоторыми трудностями. Особенно в начальной фазе сгущения. Что подталкивает к сгущению? Случайные флуктуации в плотности? Или что-то другое? Ведь, в какой либо точке равномерно распределенного вещества, просто так гравитация не возникнет. Остается уповать на случайные флуктуации. Либо на некие критические значения массы вещества (или плотности). Что, вообщем-то, и делается. Часто начало сгущения описывается примерно так: "если в какой-либо области облака, масса превысит некоторое значение, то под действием чисто гравитационных сил..., ...произойдет самогравитация, ...падение частичек вещества друг на друга". И т.д., и т.п.
Мы же рассматриваем сгущение вещества как конденсация, а не гравитационное сгущение. В природе нет "отдельных гравитационных сил", это миф. Никому же в голову не приходит, скажем, конденсацию паров воды называть гравитационным сгущением. Здесь то же самое. И нет никакой разницы, конденсируются ли молекулы воды в капельки, или же протопланетные облака - в планеты, а гигантские протозвездные облака - в звезды. Разве что масштабы разные. Но, суть, механизм один и тот же. Тогда, при таком, конденсационном подходе, не возникают проблемы с первоначальным сгущением диффузного облака. Не случайные флуктуации, и не критические массы облака служит началом сгущения, как принято считать. И не гравитация здесь играет главную роль.

К сгущению диффузного вещества подталкивает низкая температура в конкретных областях, что является тем "спусковым крючком", который запускает механизм конденсации. Вследствие потери кинетической энергии движения молекулы и атомы при сближении не могут разлететься и начинают впадать в взаимосвязанное состояние. Между ними сначала возникает слабое электромагнитное взаимодействие. Но этого вполне достаточно, чтобы появились у них общий центр масс (центр механического равновесия). Тогда они начинают вращаться и падать в центр масс. Как видим, что мы называем гравитацией - это вторичный эффект, это всего лишь падение в центр масс. Не будет между молекулами взаимосвязи (электромагнитное), не будет и центр масс, и падать будет некуда. Таким образом, с появлением взаимосвязи и центра масс, облако начинает сжиматься. По мере сжатия растет плотность, повышается температура, и это приводит к еще большему излучению, и большему потерю внутренней энергии облака. Постепенно протозвездное облако конденсируется, сжимается в центр, и когда "включаются" ядерные реакторы, превращается в звезду. Надо сказать, звезды не газовые шары, как принято считать, а более ближе к "жидкому" агрегатному состоянию вещества. (Поверхность Солнца, его гранулы, больше напоминает кипящую поверхность жидкости, чем газ). А дальше, когда потухнет внутренний реактор, звезды остывают и переходят в твердокристаллическую фазу (белые карлики, нейтронные звезды).

Галактики и квазары. В масштабе галактик происходит то же самое. Начала конденсации приводит к образованию холодных, и плотных газовых туманностей. Дальнейшая потеря внутренней энергии приводит к началу фрагментации, и локальным, точечным фазовым переходам внутри облака (как дождевые капли в облаке). Так образуются звезды (см. выше).
С появлением звезд, туманность становится видимой в оптическом диапазоне и известны нам как бесформенные Irr (I)-галактики. Они являются экстра ранними, и по сути являются протогалактиками (если не брать в расчет дозвездную историю облака). Температурная асимметрия и разность давлений, а также взаимодействие звезд через электромагнитные поля, с последующим падением вещества в центр масс, приводит к началу вращения. И, Irr (I) - галактика превращается в спиральную S-галактику. В рукавах спиральной галактики создаются идеальные условия для конденсации вещества в звезды: низкотемпературный холодный газ, и "насильственное" увеличение плотности вследствие дифференциального вращения. Поэтому там идут бурные процессы звездообразования. Кроме того, вращающейся вихрь втягивает из окружающей среды новые порции вещества для "создания" новых звезд. Этот вновь поступающий поток вещества не дает быстро "схлопнуться" (исчезнуть) рукавам. И это будет продолжаться до тех пор, пока "торнадо" не втянет все вещество ближайшего окружения, и не превратить их в звезды. Хотя, по правде говоря, этому "торнадо" и не надо втягивать вещество, вещество само будет аккрецировать на "торнадо". Так как фактически, по сути, идет конденсация вещества. "Торнадо" лишь активизирует процесс конденсации.
А уже "созданные" звезды медленно дефилируют по спирали к центру. В пути они стареют, и их цвет становится красноватым. Что и наблюдается в действительности в спиральных галактиках: по краям и в рукавах преобладают молодые звезды, а ближе к центру больше становится число старых и красных звезд.
Когда вокруг спиральной галактики ресурс вещества будет исчерпан, прекратится аккреция, и исчезнут рукава. Галактика примет более округленную форму (Sa, S0).
Постепенный рост плотности внутри галактики усиливает излучение энергии и способствует еще большему потерю внутренней энергии, и сжатию, и она со временем превращается в эллиптическую галактику -E. Дальнейшая конденсация приводит к падению всего вещества прежней галактики в центр масс, и образованию квазара -QSO.

 На снимке:  слева направо, верхний ряд - NGC 4449 (Irr(I)), NGC 4214 (Irr(I)) – видна начала вращения, NGC 5068 (ранняя Sc), NGC 5247(Sc). Нижний ряд - M61(Sb), NGC 4725(Sa или S0), NGC 5982(E), квазар(QSO).

Таким образом, что мы называем галактиками, являются грандиознейшими процессами конденсации, которых наблюдаем воочию. Различные виды галактик, иррегулярные (Irr (I)), спиральные (S), и эллиптические (E) являются лишь различными состояниями коллапсирующегося протоквазарного облака, растянутого по времени на миллиарды лет, и рано или поздно завершающиеся с образованием некоего плотного сферического тела - квазара (QSO).
Здесь, в масштабе галактик претерпевают конденсацию не только масштабные газовые туманности размерами сотни и тысячи парсек, но и идет конденсация самих звезд, как структурные единицы Вселенной (скажем, как молекулы или атомы). Это не должно удивлять. Скажем, конденсация водяного пара, и образование капель (и слияние капель) нас нисколько не удивляет. Тут, то же самое. Для природы нет никакой разницы, конденсируется ли атомы, молекулы, звезды, или сами галактики (в скоплениях галактик). Только пространственные масштабы разные, да и сами процессы масштабные.

Таким образом, в конце конденсации на каждом масштабном уровне самопроизвольно образуется нечто более плотное и шарообразное: планеты, звезды, квазары (от галактики), К - тела (возможны, от скоплений галактик). И это не зря. Это является результатом минимизации энергетического состояния. Как известно, из всех геометрических фигур при данном объеме, сфера имеет минимальную поверхностную энергию. Поэтому в природе большинство тел самопроизвольно принимают сферическую форму. К такой минимизации энергетического состояния объектов подталкивает уменьшение внутренней энергии Вселенной, остывание Вселенной.

Одним словом, внутри Вселенной на данном этапе, вещество из газообразного состояния (плотные холодные облака, туманности/галактики, протозвезды, протопланеты) переходит в "жидкое" состояние (молодые квазары, звезды, планеты в начальной фазе - например, Юпитер, Уран), и постепенно излучая энергию, остывает и переходит в твердую фазу (остатки квазаров (кварзоны), белые карлики, нейтронные звезды, планеты - например, Венера, Земля, Марс). И весь этот процесс конденсации и кристаллизации идет перед нашими глазами в очень больших, гигантских масштабах.
Здесь "работает" единый механизм, шаблон. Это - конденсация и фазовый переход вещества. Главная причина всего этого - постепенное уменьшение внутренней энергии Вселенной.

Эволюция галактик. Теперь, когда мы выяснили, что галактики представляют собой гигантские конденсирующиеся облака (протоквазарные облака), то нетрудно предполагать, как дальше будут развиваться события. Благо, процессами конденсации вещества, мы худо - бедно знакомы, и это дает нам некий ориентир. Исходя из чего, можно будет оценить последовательность Хаббла: насколько она отражает эволюцию галактик, и отражает ли вообще. Конденсация начинается с диффузного облака, и заканчивается с образованием более плотного космического тела. Эти вещи в последовательности Хаббла не отражены. В последовательности Хаббла предполагается экстра ранними эллиптические галактики (Е), которые более компактны и более плотны, чем другие виды галактик (Irr и S). Конденсационный же механизм предполагает, наоборот, что эллиптические галактики (Е) должны быть более поздними, чем другие виды галактик (Irr и S), так как, по сути, идет формирование из разреженного, диффузного облака более плотного космического тела. Последовательность Хаббла предполагает иррегулярных галактик поздними, не считаясь тем, что там много газа и много молодых звезд. Конденсационный же механизм подсказывает, что это только-только начавшееся сконденсироваться облако, и поэтому оно должно быть экстра ранним. Даже такой поверхностный взгляд приводит к мысли, что эволюция галактик должна идти от иррегулярных галактик (Irr) в сторону эллиптических (E), а не от эллиптических (E) к иррегулярным (Irr) как предполагает Хаббловская последовательность. Кроме того, последовательность Хаббла в прежнем виде, с точки зрения конденсационного механизма, является неполной. Нет конечного продукта конденсации - некоего сферического тела... - квазара (QSO). И, не только... Вообщем, как не крути, последовательность требует некоторой корректировки, доработки.
Хаббловскую последовательность перевернем наоборот, и добавим, недостающие на мой взгляд, элементы. Тогда эта схема наиболее полно и наглядно показывает эволюцию галактик, не противоречит наблюдательным данным и приобретает ясную и строгую логичность. (Обозначения галактик оставлены без изменений. Irr(II), Sy (сейферты), dЕ(карлики) и QSO (квазары) – добавлены мной).

Как видно из схемы, в моем предположении, эволюция галактик начинается с иррегулярных галактик (Irr I), и идет в направлении, через спиральные (S), к эллиптическим (E) (т.е., в обратном порядке, чем принята в Хаббловской последовательности). И дальше - к квазарам (QSO).
Здесь иррегулярные галактики считаются экстра ранними, и, по сути, являются протогалактиками. Тогда легко объясняется наличие большого количества газа и голубой свет, и, малое содержание тяжелых элементов в иррегулярных галактиках. Процессы звездообразования только-только начинает набирать обороты, и много еще нерасходованного количества газа в системе. Газ не прошел переработку в звездах и поэтому галактика еще не обогащена тяжелыми элементами. А только что родившиеся горячие звезды делают свет иррегулярных галактик голубой.
Спиральные галактики со своим многообразием (Sc, Sb, Sa, S0) располагаются между иррегулярными и эллиптическими, поэтому многие параметры носят переходной характер: количество газа, содержание тяжелых элементов, светимость (голубой – белый – красноватый), и т.д.
Хорошо укладываются в схему наблюдательные данные по эллиптическим галактикам (E): красный свет старых звезд, ничтожное количество газа, прекращение звездообразования, обогащение тяжелыми элементами. Одним словом, все это соответствует пожилому возрасту галактики.

Как видим из видоизмененной последовательности, главное направление эволюции идет следующем порядке: иррегулярные галактики (Irr I) – спиральные (S) – эллиптические (E)-. В конце одна ветвь эволюции приводит к образованию квазаров (QSO). Эта судьба уготована многим гигантским и сверхгигантским галактикам. А другая ветвь - это путь эволюции многих карликовых галактик (dЕ), у которых, видимо, недостаточны вещества для образования квазаров. Вообще эволюция карликовых галактик, мне кажется, идет более медленными темпами, чем у гигантских галактик и эволюционный путь занимает больше времени. Просматривается аналогия с менее массивными звездами, которые «живут» миллиарды лет. Поэтому пока трудно сказать, к чему приводит эволюционный путь карликовых галактик. Но можно с уверенностью сказать, что это, некое плотное и сферическое тело (возможно, даже квазар, но меньшего масштаба).
Имеет свои особенности эволюция сейфертов (Sy). Скорее всего, она у них по времени более короткая, чем у "нормальных" галактик. И не исключено, что сейферт Sy1, напрямую эволюционирует в квазара, минуя стадию эллиптической галактики (или, эллиптическая стадия очень коротка). При слишком мощном ядре галактика не успевает перейти в стадию эллиптической галактики. Происходит довольно быстротечный коллапс.

По всей цепи новой схемы четко прослеживается определенная, логически ясная линия. Интенсивность звездообразования и содержания газа в среднем убывает при переходе к каждому последующему типу от Irr (I) - S (Sc,Sb,Sa) - E- галактикам. Соотношение общего количества звездного и межзвездного вещества в галактике со временем изменяется, поскольку из межзвездной диффузной материи образуются звезды, а они в конце своего эволюционного пути возвращают в межзвездное пространство только часть вещества; некоторая часть его остается в белых карликах и в нейтронных звездах. Таким образом, со временем количество межзвездного вещества в галактике должно убывать. Такое действительно наблюдается: газ больше всего в иррегулярных (Irr I), меньше всего - в эллиптических (Е). Перерабатываясь в звездных недрах вещество галактики постепенно изменяет химический состав, обогащаясь гелием и тяжелыми элементами. Тяжелые элементы образуются в результате термоядерных реакций внутри звезд, и выбрасываются в пространство при взрыве сверхновых. Это значит, что чем старше становится галактика, тем больше накапливается в нем тяжелых элементов. Что, вообщем-то тоже надежно установлено: содержание тяжелых элементов в галактиках постепенно увеличивается от иррегулярных (Irr) к эллиптическим (E). Кроме этого, прослеживается постепенная концентрация вещества в центре галактик: от ничтожного количества в ранних спиральных (Sc), до почти полного - у квазаров (QSO), что приводит к все возрастающей активности в центральной части. Вследствие этого, изменение природы излучения, от тепловых, зависящей от температуры вещества (Irr - S) - к нетепловым, носящей синхротронный характер, движение электронов в сильных (сверхсильных) магнитных полях (E - QSO).

Происходит постепенное изменение морфологического вида галактик. Но очень медленно, в течение тысячи, миллионы, миллиардов лет. За это время галактики меняют форму, переходят из одной стадии развития в другую. Все это, в конечном счете, являются лишь различными стадиями конденсации протоквазарного облака, который, рано или поздно, завершается с образованием некоего сферического тела - квазара (минимизацией энергетического состояния).

Ныне наблюдаемое разнообразие галактик объясняется тем, что они находятся на разной стадии эволюции. Есть только-только что начавшееся сконденсироваться протогалактики (Irr I), есть только что начавшиеся вращаться молодые Sc-галактики, есть почтенного возраста компактные эллиптические галактики (E0). Эти галактики появились не одновременно, они разновозрастны и находятся на разной стадии конденсации.
А квазары же являются последней стадией эволюции гигантских галактик, когда все вещество бывшей галактики падает и концентрируется в центральной части, образовав, некое сферическое тело. Все это позволяет сказать, что видимое разнообразие форм галактик: спиральные со своим разнообразием - S (Sc, Sb, Sa, S0 и др.), эллиптические со своим разнообразием - E (E7, E5, E0 и др.) - и в конце квазар (QSO), являются лишь звеньями единого конденсационного процесса растянутого на миллиарды лет.

Тут мы рассмотрели только общую тенденцию эволюции галактик, обрисовали картину, так сказать, крупными мазками. Дальше попробуем более "детально" присмотреться к некоторым характеристикам и особенностям галактик, которые нам известны, и сделать некоторые выводы с точки зрения конденсационного механизма, как могли бы эволюционировать галактики. При этом будем держать в уме, что галактики - это гигантские постепенно конденсирующиеся звездные системы/туманности (протоквазарные облака).

Иррегулярные галактики. Начиная с иррегулярных галактик нужно отметить, что их может быть двух видов:

1.  Иррегулярные галактики (Irr I), по сути, являются последней стадией развития протогалактической туманности. В которой уже есть зародившиеся звезды, или звездные группы(скопления), которые освещают туманность, и она становится видимой в оптическом диапазоне, и с которой в будущем появится структура, что мы называем спиральной галактикой.

2.  Иррегулярные галактики (Irr II), это объекты образовавшиеся после столкновения близких по массе и размерам галактик, или, же находящиеся под влиянием более сильных соседей, и у которых разрушена внутренняя структура. Они могут содержать много тяжелых элементов, смешанный состав звезд, и др. Все зависит от того, какие галактики столкнулись и в какой стадии развития: Irr I - S; S – S; S – E; E – E. Поэтому Irr (II) должны существенно отличаться от Irr (I): в первую очередь по звездному и химическому составу. В дальнейшем Irr (II) не рассматриваются.

Иррегулярные галактики (Irr I) по сути представляют собой только что начавшейся сконденсироваться протогалактическую туманность. Здесь только--только начинает набирать обороты звездообразование, и поэтому пока большая часть галактики состоит из газа. Благодаря свету молодых звезд, туманность становится видимой в оптическом диапазоне, и мы наблюдаем ее как иррегулярную галактику. По внешнему виду бесформенны, и нет особой внутренней структуры. По массе они в основном "небольшие", существенно меньше, чем 10¹¹ М.  Примерами могут служить NGC 4449, NGC 4214, или же Магеллановы Облака - спутники нашей Галактики.

Наличие в галактике большого количества высокотемпературных молодых звезд класса О, В, и А, которые имеют сильное ультрафиолетовое излучение, дают галактике характерный голубой цвет. Газ тоже не остается безучастным, тоже светится. Он, находясь в окрестности молодых звезд, под действием ультрафиолетовых лучей ионизуется, и часто образует протяженные светящиеся облака ионизованного водорода (HII), которые видны из далеких расстояний.
Иррегулярные галактики бедны тяжелыми элементами (тяжелее водорода, гелия). Этому есть вполне объяснимая причина. Как известно, тяжелые элементы образуются в недрах звезд и выбрасываются в окружающую среду при их взрыве. В основном, это связано со взрывом сверхновых. Отсюда следует простой вывод. Если галактика молодая, и там только-только начинают образовываться звезды, откуда возьмутся в ней тяжелые элементы? Взяться ниоткуда. Для того, чтобы "пошли" тяжелые элементы, некоторые звезды должны заканчивать свой жизненный путь и взрываться. Только тогда появятся тяжелые элементы. А новые звезды появившиеся после этого будут содержат в своем составе больше тяжелых элементов, и в свою очередь, тоже будут производит тяжелых элементов. Таким образом, за каждым новым поколением звезд, галактика будет обогащаться тяжелыми элементами. Вот этого то в иррегулярных галактиках еще нет. Ибо они находятся только в начале пути, и там пока образуются только первые поколения звезд. Соответственно, иррегулярные галактики еще не обогащены тяжелыми элементами.
Вспышки сверхновых в галактике, кроме обогащения тяжелыми элементами, играют еще одну важную роль. Они могут способствовать рождению новых звезд. При их взрыве возникают ударные волны, которые создают неравномерность в плотности вещества. Что может привести к активизации конденсационных процессов, и дать толчок образованию новых звезд из облаков газа.

Бесформенность, клочковатость иррегулярной галактики тоже легко объяснить, если предположить, что там пока еще нет достаточной интенсивности завихрения. Это зависит от асимметричности, неравновесности параметров газово-пылевой среды (температура, давление, плотность), а также, наличия звезд и звездных групп, которые могут создать дополнительную разницу в напряженности, и в направлении электромагнитных полей.
Взаимодействие звезд (и групп звезд) между собой могут привести к возникновению центра масс галактики. Тогда возникнет вращательные движения вокруг центра масс. В возникновении вращательного движения немалую роль могут сыграть, как было сказано выше, и различие в температуре и в давлении. Разница в температуре между горячими поверхностными и внутренними холодным слоями облаков, дополненное давлением звездного света, могут производить сильный горизонтальный сдвиг, который может скрутить облако в подобную торнадо картину. Расчеты показывают в случае быстрого вращения такого облака (Irr) возникает вихреподобная структура, принимающая форму сплющенного диска, что мы и наблюдаем в реальности. Она по своим свойствам очень похожа на аккреционные диски, теория которой более-менее разработана и которую, мне кажется, вполне можно применить объектам подобным «торнадо».

После начала завихрения иррегулярная галактика начинает приобретать формы спиральной галактики. Ее размер будет определяться мощностью (угловая скорость вращения) и масштабностью космической вихреподобной структуры, которая в свою очередь зависит от асимметрии параметров (температура, плотность, гравитация и др.), чем сильнее и резче будет такая асимметрия в различных частях иррегулярной галактики и в ее окрестности, тем мощнее и масштабнее окажется космическое «торнадо». Нетрудно предполагать, что в начальной стадии масса не будет играть ведущую роль. Здесь сама масса является производным от размера и мощности вихреподобной структуры. Более мощная вихреподобная структура, рожденная в недрах, или же, вокруг иррегулярной галактики, естественно, может вовлечь больше газово-пылевое вещество и звезд в сферу своего влияния. Поэтому иррегулярная галактика в зависимости от условий вполне может породит большую по размеру и массе, чем она сама, спиральную галактику.

Иррегулярная стадия галактики весьма неустойчивая, неравновесная, и, поэтому, мне кажется, она довольно скоротечна, по сравнению другими стадиями эволюции. По сути эта стадия является экстра ранней, можно сказать только прелюдией рождения более упорядоченной структуры – спиральной галактики.

Спиральные галактики. Таким образом, с началом вращения иррегулярная галактика (Irr I) превращается в спиральную галактику (S). Тут в зависимости от начальных условий, возможен три сценария:
а), центральной части вращения может оказаться сама иррегулярная галактика целиком. Тогда она вращаясь в центре вихреподобной структуры как цельное, и долгое время не разрушаясь, может образовать нечто вроде бара (например, NGC 4214, или NGC 5068). Скорее всего, галактики с барами возникают именно в такой ситуации. Эволюция таких структур интересен тем, что сразу в центре оказывается гигантское количество вещества и бурная активность центра проявляется довольно рано, чем в других сценариях (б и в), которым требуется долгое время чтобы достичь такой стадии ядра.
б), в центре вращения вихря могут оказаться звезды или группы звезд (скопления), которые изначально образуют в центральной части сгущение, балдж. Эти группы звезд (скопления), могут оказаться по возрасту несколько старше, чем рождающаяся спиральная галактика, в которую они входят, особенно в центре.
в), и третий сценарий – если центр вращения окажется свободном от сгущений месте, то вначале центральное сгущение может отсутствовать или проявляться очень слабо.
Как всегда бывает, возможны множество промежуточных вариантов.

Возникшая спиральная галактика уже более упорядоченная, единая, и взаимосвязанная система. Вследствие чего в системе возникает общий центр масс, вокруг которой вращаются все объекты галактики: газ, пыль, звезды. Такое размазанное, дисковое состояние системы является энергетически невыгодной, нечто похожее на возбужденного атома. Слишком большой оказывается потенциальная энергия системы. Тогда, вступает в силу один из фундаментальных закономерностей нашего мира, минимизация энергетического состояния, и процессы самопроизвольно пойдут в сторону уменьшения энергетического состояния системы. Этому соответствует, когда система сожмется в центре масс, и примет форму шара. Как известно, из всех геометрических фигур при данном объеме, сфера имеет минимальную поверхностную энергию. Поэтому в природе большинство тел самопроизвольно принимают сферическую форму. Отсюда, логично предположить, что наиболее энергетически выгодным состоянием спиральной галактики будет когда она примет форму шара (сферы), нечто вроде квазара. Тогда все виды (типы) галактик наблюдаемые нами (– S (Sc-Sb-Sa-S0) – E-), это всего лишь разные состояния системы по пути к энергетически выгодному состоянию (шару, квазару) в разные моменты времени.

В таком процессе участвуют все: и гравитация, и электромагнитные силы (под гравитацией мы понимаем только падение в центр масс). Направление действия у них совпадают. Поэтому когда говорят, что систему сжимает только гравитация, то думаю, не совсем верно. Они все сжимают систему (тут, как уже говорилось, идет минимизация энергетического состояния системы). Если центр механического равновесия (центр масс) указывает куда "все это собрать", то силы поверхностного натяжения (электромагнитные силы) сожмут объекта в шар. Чем плотнее становится объект, тем сильнее будут действовать электромагнитные силы. Они создают внутреннее давление в центре объекта, они удерживают систему от разлета при бурных ядерных реакциях. Конечно, при этом немалая роль принадлежит и гравитации (ускорение в направлении центра масс). Но чем плотнее становится тело, тем больше инициатива переходит к электромагнитным силам, а в самом центре объекта - к ядерным.

Соответственно, с такой точки зрения, спиральные галактики будут эволюционировать от ранних Sc-галактик, через промежуточные формы Sb, и Sa, к S0-галактикам. При этом будет постепенно меняться многие параметры системы: размер, плотность, скорость вращения, количество газа, цвет, размер ядра, характер излучения и т.д. Будет меняться и внешняя форма.

Sc                  Sb                 Sa                   S0

По мере увеличения скоростей вращения (напр. Sc - 175 км/с, Sb - 220 км/с, Sa -300 км/с), сгущения-рукава галактики все больше становятся сильнозакрученными, и к S0 приобретают круговой вид.

Сгущения-рукава и спиральные узоры спиральных галактик - это следствие дифференциального вращения, все ускоряющегося движения (разгона) вещества и результат их растяжения. Где, вследствие "насильственно" образовавшейся плотности, создаются идеальные условия для конденсации вещества в звезды. Поэтому эти места являются областями бурного звездообразования. Молодые звезды ранних спектральных классов О, В (с высокотемпературной поверхностью) концентрируются в спиральных ветвях и как наиболее яркие, высвечивают спиральный узор на общем фоне диска. В целом эти факты говорят о важной роли газовых подсистем и процессов звездообразования в создании спирального узора галактик.
Имеются точки зрения, что если принять спиральную структуру, как результат дифференциального вращения, она получится слишком короткоживущей, и через несколько оборотов должна исчезнуть. В реальности же узоры и рукава стабильны в течении миллионы, миллиарды лет. Мне кажется, тут упускается из виду две важные обстоятельства:
а) дисковое вещество галактики оказывается в роли постоянно догоняющегося, которое не поспевает за постепенно увеличивающейся скорости углового вращения, особенно, центра (Sc -175км/с, Sb -220км/с, Sa -300км/с).
б) с периферийной, невидимой части галактики втягивается все новые и новые порции вещества, которые вновь конденсируются в звезды, и вновь образуются сгущения-рукава. Рукава, по сути, оказываются динамическими образованиями. Здесь работает, своего рода, принцип конвейера: втянул вещество.. превратил в звезды, втянул вещество, опять.. в звезды. Вот этот поступающий поток с окраин, и не дает исчезнуть рукавам. Так будет продолжаться до тех пор, пока "торнадо" не втянет все вещество вокруг галактики, и не превратить их в звезды. Тогда, по мере истощения ресурсов, исчезнут и сгущения-рукава. И это будет означать резкое снижение, или же прекращение звездообразования в галактике. Это в основном совпадает, по моему мнению, со стадией S0- галактики.
Все это говорит о том, что спиральные галактики по своим размерам (и по массе), в действительности, гораздо больше, чем мы наблюдаем. Мы видим только освещенную часть.
Таким образом, на поведение сгущения-рукава и спиральной структуры решающие влияние оказывают наличие газово-пылевого вещества в невидимой (не освещенной) части галактики и скорости углового вращения.

Sc – галактики. Эти галактики являются самими ранними из спиральных галактик. Они возникают после начала вращения иррегулярной галактики (Irr I). Характеризуются широко раскрытыми рукавами и слаборазвитыми сфероидальной составляющей. Более диффузны, и в пространстве занимают более большую площадь. Спиральные рукава, которого мы видим, это завихрение в начальной стадии. Газово-пылевая часть вещества и звезды, которые не успели приобрести определенную скорость (разогнаться), будут растягиваться, сильнее и круче будут падать на центр, и это наблюдается как сгущения-рукава. В сгущениях-рукавах создаются идеальные условия для конденсации вещества в звезды: низкотемпературный газ/пыль, и "насильственное уплотнение", вследствие дифференциального вращения. Поэтому в рукавах и ветвях идет бурная конденсация (звездообразование). Здесь этот процесс идет более бурно, чем в Sb и Sa-галактиках, сказывается большое количество газа и пыли. Относительно большое число молодых массивных звезд с высокой температурой и большой светимостью, дают галактике более голубой цвет: отношение массы к светимости в голубом части спектра М/L_B = 2,6 (напр. Sb=4,5, Sa=6,2), (M/L_B - показатель «голубизны», чем меньше - тем голубее). Параметр компактности - M/R у Sc-галактик пр. i = 17-20^o. Скорость углового вращения пр.175 км/сек, и внешняя форма галактики принимает более видимые очертания.
Здесь надо сказать, что по сути идет конденсация вещества, и конденсирующиеся вещество само по кривой траектории падает в центр масс. Что, видимо, приводит систему во вращение. А дальше - идет разгон. Скорость вращения носит переменный характер, то ускоряясь, то замедляясь. Наблюдения за торнадо, смерчей, ураганами в Земных условиях, которые имеют тоже вихревую природу, показывают, что скорость вращения непостоянна. Это, на мой взгляд, только усиливает, в конечном итоге, центростремительную силу.
Одним словом, с появлением Sc-галактики "запускается конвейер по созданию звезд". В рукавах создаются (конденсируются) звезды, потом они медленно дефилируют во внутреннюю часть спиральной галактики. А в рукава поступают новые порции вещества, и опять создаются звезды. А те, опять внутрь... и т.д. Таким образом, со временем центральная часть галактики растет в размере, и Sc-галактика постепенно принимает вид Sb-галактики.

Sb -галактики. У этих галактик отношение массы к светимости увеличивается по сравнению с Sc, и составляет М/L_B = 4,5, что говорит об уменьшение «голубизны». Причина этого - рост числа стареющих звезд во внутренней части галактики. Это наблюдается и визуально: в рукавах (и ветвях) преобладают молодые звезды, а во внутренней части галактики - стареющие, красноватые звезды, и фон становится здесь соответствующий.
Вследствие увеличения компактности (M/R), которая составляет пр. i = 12-15 ^o, увеличивается и скорость вращения: у Sb - галактик она равна пр. 220 км/сек. Более выраженным становится внешние границы. Сгущения-рукава начинают растягиваться и прижиматься ближе к «телу», принимая все более закрученный вид.
Примером могут быть наша Галактика, М83 и др. Для нашей Галактики угловая скорость вращения составляет 220-250 км/с. Наблюдается рост центрального сгущения.
Ядро нашей Галактики на этой стадии проявляет признаки активности, однако светимость центральной области (ок. или чуть больше 1 кпк) не превосходит, по-видимому, 10⁴² эрг/с. В этой области находится вращающийся газовый диск с радиусом ок. 600 пк и массой 2*10⁷ M. Во внутренней области ( ок. 150 пк) водород ионизован, и имеются дискретные источники теплового излучения размером ок. 10 пк и массой 10³-10⁴ M.
Кундт, проанализировавший имеющиеся наблюдения, считает, что в центре находится сверхмассивная (10³ М) звезда с температурой поверхности 3,6*10⁴ К, и кеплеровский сильнозамагниченный диск. Такое предположение, по его мнению, лучше объясняет наблюдения. Поскольку главная трудность стандартной модели с черной дырой состоит в том, что ядро после стадии активности неизбежно должно содержать черную дыру с массой, превышающей 10¹⁰ M, в то время как наблюдения 65 соседних галактик дают верхний предел 10⁷ M. Кроме того, в рамках стандартной модели, по мнению Кундта, трудно найти объяснение мощным звездным ветрам от ядра. Для возбуждения наблюдаемой эмиссии ионизованного газа в пределах r = 3 пк, без привлечения черной дыры требуется ок. 100 звезд класса O.
В дальнейшем, вследствие падения вещества, масса в центре нашей Галактики будет увеличиваться, и соответственно, активность ядра будет возрастать. И постепенно, с течением времени, наша Галактика перейдет в стадию  Sa - галактики.

Sa-галактики. Свет таких галактик уже можно назвать, наверное, бело-красными. Отношение М/L_B = 6,2, то есть «голубизна» почти три раза меньше, чем у Sc - галактик. В галактиках Sa продолжается довольно активное звездообразование, поэтому наблюдается уменьшение содержание газов, а также нейтрального водорода (HI), которая составляет несколько процентов от общей массы галактики (в Irr – большая часть массы), увеличивается доля тяжелых элементов. Плавно изменяется цвет галактики, он все больше смещается от голубого (Irr) – через (Sc-Sb) - к бело-красному (Sa), вследствие старения части звезд, а также увеличения тяжелых элементов в галактике после взрыва сверхновых.
Дальнейшее увеличение компактности (M/R), которая составляет пр.  i = 5-10^o, увеличивает угловую скорость вращения и достигает значений пр. 300 км/сек. Сгущения – рукава, в результате большой скорости вращения принимают вид ближе к круговому.

На мой взгляд, именно рост компактности (M/R), вследствие постепенной концентрации вещества к центру и в связи с этим, увеличение скорости вращения (Sc=175 км/сек, Sb=220 км/сек, Sa=300 км/сек), а также количество вещества в невидимой части, являются важнейшими параметрами, которые определяют динамику развития спиральных галактик.

При все увеличивающейся скорости вращения, в устойчивости спиральной галактики, на мой взгляд, немаловажную роль играют электромагнитные силы. Диск галактики, мне кажется, имеет, как бы, двухуровневую структуру. Под видимым веществом как вращающаяся галактика, одновременно имеется еще вихрь электромагнитного поля, на которое обычно не обращают внимания. Оно, видимо, является тем стабилизирующим (скрепляющим) фактором, который воспрепятствует развалу такой системы при больших скоростях вращения. Вдобавок, если еще учесть "здешние" условия, где вещество ионизовано, и многое находится в виде плазмы, то влияние электромагнитных сил становится весьма ощутимым.
В дальнейшем, чем компактнее будет становиться галактика, и массивнее будет центральное сгущение, тем сильнее будет влияние электромагнитных сил, и они будут только усиливаться.