Многие факты, известные сегодня, кажутся такими знакомыми и привычными, что трудно представить, как раньше жили без них. Однако научные истины в большинстве своем возникли не на заре человечества. Во многом это касается познаний о космическом пространстве. Виды туманностей, галактик, звезд сегодня известны почти каждому. Между тем путь к современному пониманию был достаточно длительным. Люди далеко не сразу осознали, что планета — часть Солнечной системы, а она — Галактики. Виды галактик стали изучаться в астрономии еще позже, когда пришло понимание, что Млечный путь не одинок и им Вселенная не ограничивается. как и вообще познания космоса вне «молочной дороги», стал Эдвин Хаббл. Благодаря его исследованиям сегодня мы очень многое знаем о галактиках.
Виды галактик во Вселенной
Хаббл изучал туманности и доказал, что многие из них являются формированиями, схожими с Млечным путем. На основе собранного материала он описал, какой вид имеет галактика и какие типы подобных космических объектов существуют. Хаббл измерил расстояния до некоторых из них и предложил свою классификацию. Ей ученые пользуются и сегодня.
Все множество систем во Вселенной он разделил на 3 вида: галактики эллиптические, спиралевидные и неправильные. Каждый тип активно изучается астрономами всего мира.
Кусочек Вселенной, где расположена Земля, Млечный путь, относится к типу «спиралевидные галактики». Виды галактик выделяются на основе различий их форм, влияющих на определенные свойства объектов.
Спиралевидные
Виды галактик распространены по Вселенной не одинаково. По современным данным чаще других встречаются спиралевидные. Кроме Млечного пути к этому типу относится Туманность Андромеды (М31) и галактика в (М33). Подобные объекты имеют легко узнаваемое строение. Если посмотреть со стороны, как выглядит такая галактика, вид сверху будет напоминать расходящиеся по воде концентрические круги. От сферического центрального утолщения, называемого балджем, расходятся спиральные рукава. Число таких ответвлений бывает разным — от 2 до 10. Весь диск со спиральными рукавами находится внутри разреженного облака звезд, которое в астрономии называется «гало». Ядро же галактики представляет собой скопление светил.
Подтипы
В астрономии для обозначения спиралевидных галактик используется буква S. Их делят на типы в зависимости от структурной оформленности рукавов и особенностей общей формы:
галактика Sa: рукава туго закрученные, гладкие и неоформленные, балдж яркий и протяженный;
галактика Sb: рукава мощные, четкие, балдж менее выражен;
галактика Sc: рукава хорошо развиты, представляют собой клочковатую структуру, балдж просматривается плохо.
Кроме того, некоторые спиральные системы обладают центральной практически прямой перемычкой (ее называют «бар»). В обозначение галактики в этом случае добавляется буква B (Sba или Sbc).
Формирование
Образование спиралевидных галактик, судя по всему, схоже с появлением волн от удара камня по поверхности воды. К возникновению рукавов, по мнению ученых, привел некий толчок. Сами спиральные ответвления представляют собой волны повышенной плотности вещества. Природа толчка может быть различной, один из вариантов — перемещения в звезд.
Спиральные ответвления — это молодые звезды и нейтральный газ (основной элемент — водород). Они лежат в плоскости вращения галактики, потому она напоминает сплющенный диск. Образование молодых звезд возможно и в центре таких систем.
Ближайшая соседка
Туманность Андромеды — спиралевидная галактика: вид сверху на нее выявляет несколько рукавов, исходящих из общего центра. С Земли невооруженным глазом ее можно увидеть как размытое туманное пятно. По своим размерам соседка нашей галактики несколько превосходит ее: 130 тысяч световых лет в диаметре.
Туманность Андромеды хотя и самая близкая к Млечному пути галактика, а расстояние до нее огромно. Свету для того, чтобы преодолеть его, требуется два миллиона лет. Этот факт отлично объясняет, почему полеты к соседней галактике пока возможны только в фантастических книгах и фильмах.
Эллиптические системы
Рассмотрим теперь другие виды галактик. Фото эллиптической системы хорошо демонстрирует ее отличие от спиралевидного собрата. У такой галактики нет рукавов. Она похожа на эллипс. Подобные системы могут быть сжатыми в разной степени, представлять собой нечто вроде линзы или же шара. В таких галактиках практически не встречается холодный газ. Наиболее внушительные представители этого типа заполнены разреженным горячим газом, температура которого достигает миллиона градусов и выше.
Отличительная черта многих эллиптических галактик — красноватый оттенок. Долгое время астрономы полагали это признаком древности таких систем. Считалось, что они в основном состоят из старых звезд. Однако исследования последних десятилетий показали ошибочность этого предположения.
Образование
Долгое время бытовала еще одна гипотеза, связанная с эллиптическими галактиками. Они считались самыми первыми из возникших, сформировавшимися вскоре после Большого взрыва. Сегодня эта теория считается устаревшей. Большой вклад в ее опровержение внесли немецкие астрономы Алар и Юрий Тумре, а также американский ученый Франсуа Швайцер. Их исследования и открытия последних лет подтверждают истинность другой гипотезы, иерархической модели развития. Согласно ей более крупные структуры формировались из достаточно небольших, то есть галактики образовались далеко не сразу. Их появлению предшествовало образование звездных скоплений.
Эллиптические системы по современным представлениям сформировались из спиралевидных в результате слияния рукавов. Одно из подтверждений этого — большое количество «закрученных» галактик, наблюдаемое в удаленных участках космоса. Напротив, в наиболее приближенных областях заметно выше концентрация эллиптических систем, достаточно ярких и протяженных.
Символы
Эллиптические галактики в астрономии также получили свои обозначения. Для них используют символ «Е» и цифры от 0 до 6, которыми указывается степень уплощения системы. Е0 — это галактики практически правильной шаровой формы, а Е6 — самые плоские.
Бушующие ядра
К эллиптическим галактикам относятся системы NGC 5128 из созвездия Кентавра и М87, расположенное в Деве. Их особенностью является мощное радиоизлучение. Астрономов в первую очередь интересует устройство центральной части таких галактик. Наблюдения российских ученых и исследования телескопа Хаббла показывают достаточно высокую активность этой зоны. В 1999 году американские астрономы получили данные о ядре эллиптической галактике NGC 5128 (созвездие Кентавр). Там в постоянном движении находятся огромные массы горячего газа, закручивающегося вокруг центра, возможно, черной дыры. Точных данных о природе таких процессов пока нет.
Системы неправильной формы
Она расположена также в Большом Магеллановом Облаке. Здесь ученые обнаружили область постоянного звездообразования. Некоторым светилам, составляющим туманность, всего два миллиона лет. Кроме того, здесь же расположена самая внушительная из обнаруженных на 2011 год звезд — RMC 136a1. Ее масса составляет 256 солнечных.
Взаимодействие
Основные виды галактик описывают особенности формы и расположения элементов этих космических систем. Однако не менее интересен вопрос об их взаимодействии. Не секрет, что все объекты космоса находятся в постоянном движении. Не исключение и галактики. Виды галактик, по крайней мере, некоторые из их представителей могли образоваться в процессе слияния или столкновения двух систем.
Если вспомнить, что представляют собой такие объекты, становится понятным, насколько масштабные изменения происходят во время их взаимодействия. При столкновении высвобождается колоссальное количество энергии. Интересно, что подобные события даже более вероятны на просторах космоса, чем встреча двух звезд.
Однако не всегда «общение» галактик заканчивается столкновением и взрывом. Небольшая система может пройти сквозь своего крупного собрата, потревожив при этом его структуру. Так образуются формирования, схожие по внешнему виду с вытянутыми коридорами. Они состоят из звезд и газа и часто становятся зонами образования новых светил. Примеры таких систем хорошо известны ученым. Один из них — галактика Колесо телеги в созвездии Скульптор.
В некоторых случаях системы не соударяются, а проходят мимо друг друга или лишь слегка соприкасаются. Однако независимо от степени взаимодействия оно приводит к серьезным изменениям структуры обеих галактик.
Будущее
По предположениям ученых не исключено, что через некоторое, довольно продолжительное, время Млечный путь поглотит ближайшего своего спутника, относительно недавно обнаруженную крохотную по космическим меркам систему, расположенную на расстоянии 50 световых лет от нас. Данные исследований свидетельствуют о внушительной продолжительности жизни этого спутника, которая, вероятно, закончится в процессе слияния со своим более крупным соседом.
Столкновение — возможное будущее для Млечного пути и Туманности Андромеды. Сейчас огромного соседа отделяет от нас примерно 2,9 миллиона световых лет. Две галактики приближаются друг к другу со скоростью 300 км/с. Вероятное столкновение по расчетам ученых случится через три миллиарда лет. Однако произойдет ли оно или галактики лишь слегка заденут друг друга, сегодня точно никто не знает. Для прогнозирования не хватает данных об особенностях движения обоих объектов.
Современная астрономия подробно изучает такие космические структуры, как галактики: виды галактик, особенности взаимодействия, их отличия и сходства, будущее. В этой области еще немало непонятного и требующего дополнительного изучения. Виды строения галактик известны, но нет точного понимания многих деталей, связанных, например, с их образованием. Современные темпы совершенствования знания и техники, однако, позволяют надеяться на значительные прорывы в будущем. В любом случае галактики не перестанут быть центром множества исследований. И связано это не только с любопытством, присущим всем людям. Данные о космических закономерностях и жизни позволяют спрогнозировать будущее нашего кусочка Вселенной, галактики Млечный путь.
Размеры видимой части Вселенной просто поражают воображение! Тем не менее, это всего лишь песчинка на берегу безбрежного Океана - Большой Вселенной, - истинную величину которой мы не в состоянии ни вообразить, ни посчитать...
Галактика Млечный Путь входит в семью соседних галактик, известных как «Местная группа», и образует вместе с ними скопление галактик. Среди ближних галактик есть великолепные спирали. Одна из них, галактика Андромеды, является самым удалённым объектом, видимым невооружённым глазом. Большинство галактик во Вселенной имеет либо спиральную, либо эллиптическую форму, и многие из них входят в состав галактических скоплений.
На протяжении XIX в. и в начале XX в. астрономы не знали точно, что это за туманные светлые пятнышки видны им в телескоп. Было ясно, что звёзды входят в состав Млечного Пути так же, как и яркие газовые облака, вроде туманности Ориона. Но в поисках комет и планет астрономы, такие, как Шарль Мессье и Уильям Гершель, обнаруживали тысячи более слабых туманностей, многие из которых были спиральными. Астрономам хотелось знать, были ли это галактики, расположенные далеко за пределами Млечного Пути, или просто облака газа в пашей Галактике. Ответить на этот вопрос удалось лишь тогда, когда был найден способ измерения расстояний до этих слабых туманностей.
В 1924 г. американский астроном Эдвин Хаббл убедительно доказал, что спиральные туманности - это гигантские галактики , подобные Млечному Пути, но безгранично удалённые от него. Одним ударом он открыл ошеломляющую огромность Вселенной. Хаббл первым открыл в галактике Андромеды переменные звёзды - цефеиды. Они были гораздо слабее, чем цефеиды Магеллановых облаков. Разница в блеске означала, что галактика Андромеды должна быть в 10 раз дальше от нас, чем Магеллановы облака.
Галактику Андромеды можно наблюдать невооружённым глазом - это самый удалённый объект, который можно увидеть без бинокля или телескопа. Бесчисленные галактики намного слабее этой и, следовательно, ещё более далеки от нас. Эдвин Хаббл открыл царство галактик. В течение нескольких последующих лет он измерил расстояния до многих других спиралей и смог доказать, что даже ближайшие галактики отдалены от нас на много миллионов световых лет . Размеры наблюдаемой Вселенной намного превысили прежние догадки.
Местная группа
Вглядываясь в глубокий космос, мы обнаруживаем, что галактики не распределены по Вселенной равномерно. Галактики группируются вместе, образуя скопления, или семьи. Наша собственная семья называется «Местной группой». Это, в общем, довольно разреженное образование: около 25 его членов разбросаны на пространстве в 3 миллиона световых лет. Самые крупные их них - Млечный Путь, а также спиральные галактики М31 в Андромеде и МЗЗ в Треугольнике. Млечный Путь сопровождают около девяти карликовых галактик, движущихся поблизости, а Андромеду - ещё восемь. Астрономы продолжают находить в нашей «Местной группе» всё новые слабые галактики.
Каждый член «Местной группы» движется под действием гравитационного притяжения всех остальных членов. Все скопления галактик удерживаются вместе гравитационным полем, которое представляет собой важнейшую из сил, действующих во Вселенной на больших расстояниях. Измеряя скорости галактик в «Местной группе», астрономы могут вычислить её общую массу. Она примерно в 10 раз больше, чем масса видимых звёзд, - отсюда следует, что в Местной группе должно находиться очень много тёмного, невидимого вещества.
Скопление в Деве
Если мы продолжим путешествие за пределами «Местной группы», нам встретятся другие небольшие группы галактик - например, квинтет Стефана, в котором две спиральные галактики сцепились вместе. А дальше уже мерцают намного более крупные скопления. Громадное скопление Девы, расстояние до которого около 50 миллионов световых лет, - это ближайшее к нам большое скопление галактик. Оно слишком удалено, чтобы можно было вычислить расстояние с помощью переменных звёзд. Вместо этого для расчёта используют звёздные величины самых ярких звёзд и максимальных звёздных скоплений. Их блеск сравнивают с блеском подобных же объектов, расстояние до которых уже известно.
Скопление Девы огромно; оно раскинулось на участке, примерно в 200 раз превышающем площадь, занимаемую на небе полной Луной! В этом гигантском скоплении насчитывается несколько тысяч членов. В центральной его части находятся три эллиптические галактики, впервые занесённые в списки Шарлем Мессье: М84, М86 и М87. Это действительно громадные галактики. Самая крупная из них, М87, по размеру сравнима со всей пашей «Местной группой». Скопление Девы столь массивно, что его гравитационное действие не только удерживает вместе весь этот огромный коллектив, но и простирается вплоть до пашей «Местной группы». Наша Галактика и её компаньоны медленно движутся по направлению к скоплению Девы.
Скопление в созвездии Волосы Вероники
Двигаясь ещё дальше, на расстоянии примерно в 350 миллионов световых лет мы прибываем в огромный галактический город в созвездии Волосы Вероники. Это скопление Волос Вероники, содержащее более 1000 ярких эллиптических галактик и, возможно, много тысяч более мелких членов, которые уже невозможно увидеть современными способами. Размер скопления в поперечнике достигает 10 миллионов световых лет; две сверхгигантские эллиптические галактики находятся в самой его сердцевине. Астрономы предполагают, что в этом скоплении содержатся десятки тысяч членов.
Все галактики удерживаются в скоплении силами тяготения. В таком случае скорости галактик внутри скопления указывают, что лишь несколько процентов общей массы заключено в звёздах, которые нам видны . Скопление в Волосах Вероники, как и другие крупные скопления такого типа, в основном состоит из тёмного вещества.
В центральных областях густо населённых скоплений, подобных тому, что находится в Волосах Вероники, вряд ли имеются спиральные галактики. Возможно, это связано с тем, что спиральные галактики, которые когда-то там существовали, слились вместе, образовав эллиптические галактики. Скопление Волос Вероники является сильным источником рентгеновского излучения, испускаемого очень горячим газом с температурой от 10 до 100 миллионов градусов. Этот газ обнаружен в центральной части скопления; по своему химическому составу он близок к материалу звёзд.
Возможно, что произошло следующее. Галактики, находящиеся в центральной части скопления, сталкивались друг с другом и, разлетаясь после удара, сбрасывали свои газовые облака. Газ разогревался трением, когда галактики проносились сквозь него со скоростями до тысяч километров в секунду. Поскольку галактики теряли свой газ, их спиральные рукава постепенно исчезли.
Сверхскопления и пустоты
Фотографирование глубокого космоса показывает, что по мере нашего продвижения во Вселенную, галактики всё появляются и появляются. Почти в любом направлении, куда бы мы ни посмотрели, обнаруживается россыпь слабых галактик, подобная пыли. Некоторые объекты обнаружены на расстоянии до 10 миллиардов световых лет . Каждая из этих бесчисленных галактик содержит миллиарды звёзд. Такие числа с трудом представляют себе даже профессиональные астрономы. Внегалактическая Вселенная больше всего, что можно вообразить.
Почти все галактики находятся в скоплениях, содержащих от нескольких штук до многих тысяч членов. Но что можно сказать о самих этих скоплениях: может быть, они тоже группируются в семьи? Да, это именно так!
Местное скопление скоплений, известное, как «Местное сверхскопление», представляет собой уплощённое образование, в которое входят, в частности, Местная группа и скопление Девы. Центр масс расположен в скоплении Девы, а мы находимся на окраине. Астрономы приложили усилия, чтобы составить трёхмерную карту «Местного сверхскопления» и выявить его структуру. Оказалось, что оно содержит около 400 отдельных скоплений галактик; эти скопления собраны в слои и полосы, разделённые промежутками .
Другое сверхскопление находится в созвездии Геркулеса. До него около 700 миллионов световых лет, причём на протяжении примерно 300 миллионов световых лет по дороге к нему галактики, видимо, не встречаются вовсе.
Таким образом, астрономы установили, что сверхскопления отделены друг от друга гигантскими пустыми пространствами. Внутри сверхскоплений тоже есть как бы «пузыри» размерами в миллионы световых лет, не содержащие галактик. Сверхскопления складываются в нити и ленты, придавая Вселенной в самом грандиозном масштабе губчатую структуру.
Закон Хаббла и красное смещение
Сейчас нам известно, что наша Вселенная всё время расширяется, становясь всё больше и больше. Решающую роль в открытии сыграл Хаббл. Используя звёзды-цефеиды, он определил расстояния до ближайших галактик, а по измерениям красного смещения установил их скорости. Открытие было сделано, когда он построил график, на котором скорости галактик были отложены, в зависимости от расстояний до них. Оказалось, что взаимосвязь этих двух величин выражается на графике прямой линией: чем дальше от нас галактика, тем больше её скорость. Закон Хаббла утверждает, что чем быстрее движется галактика, тем более она удалена . Хаббл нашёл связь между двумя величинами, которые можно было измерить для ближайших галактик: между расстоянием и красным смещением (которое и даёт скорость). А после того, как такая связь установлена, закон Хаббла может быть обращён и использован для обратной процедуры. Измеряя красное смещение для более далёких галактик, можно, используя закон Хаббла, вычислить и расстояние до них. Именно так астрономы узнают расстояния до далёких галактик нашей Вселенной.
Конечно, при использовании закона Хаббла, существует некоторая неуверенность в правильности результата. Например, если при вычислении расстояний до ближайших галактик допущена неточность, график уже не будет абсолютно правильным: любая ошибка в нём продолжится в дальний космос, когда мы попытаемся узнать с его помощью расстояния до более удалённых галактик. Тем не менее, закон Хаббла является важнейшим методом исследования крупномасштабной структуры Вселенной.
Расширение Вселенной
Почему из закона Хаббла следует, что Вселенная расширяется? Все галактики разбегаются от нас. Значит, Млечный Путь находится в центре Вселенной? Ведь, когда мы видим взрыв - например, фейерверк, взорвавшийся в небе, - то всё разлетается во все стороны от места взрыва. Значит, если всё вокруг разлетается от нас, мы должны находиться в центре этого расширения?
Нет, это не так: мы не находимся в центре.
Когда во время взрыва отдельные части разлетаются в разные стороны, возрастают расстояния между всеми осколками. Это означает, что каждый обломок «видит», как все остальные улетают от него прочь. Чтобы понять, как это получается, возьми воздушный шарик и нарисуй на нём несколько галактик, используя спиральные и эллиптические значки. Теперь медленно надувай шарик. По мере его расширения галактики удаляются друг от друга. Какую бы галактику ты ни выбрал в качестве начала отсчета, все остальные, по мере надувания шарика, распыляются всё дальше и дальше.
Это можно обсудить и с точки зрения математики. Оболочка шарика это изогнутая поверхность, у неё почти нет толщины. Когда ты надуваешь шарик, эта сферическая поверхность, растягиваясь, охватывает всё большую часть пространства. Искривлённая оболочка, будучи сама двухмерной, расширяется в трёхмерном пространстве. И по мере того, как это происходит, то галактики, нарисованные на шарике, всё больше удаляются друг от друга.
Что же касается Вселенной, то три измерения обычного пространства расширяются в некоем особом четырёхмерном пространстве, которое называется пространство-время. Дополнительное измерение - это время. С течением времени три измерения космоса непрерывно увеличивают свою протяжённость. Скопления галактик, неразрывно скреплённые с расширяющимся пространством, всё время удаляются друг от друга.
Возраст Вселенной
Как астрономы могут определить возраст Вселенной? Возраст дерева мы узнаём, подсчитывая годовые кольца на срезе, - в год нарастает по одному кольцу. Геологи могут оцепить возраст горных пород, осевших в отложениях, по найденным в них окаменелостям. Возраст Луны удалось узнать с помощью измерений радиоактивности пород, содержащих радиоактивные элементы. Во всех этих методах, так или иначе, добывают нужные данные - число колец, пилы окаменелостей, интенсивность оставшихся излучений - и с их помощью вычисляют возраст.
Чтобы определить возраст расширяющейся Вселенной, мы изучаем удалённость и скорости большого количества галактик. Оказывается, что с удалением на каждый миллион световых лет скорость галактик возрастает примерно на 20 км/с (астрономы знают это число не вполне точно, с допуском в 2-3 км/с). Зная, как изменяется скорость с расстоянием, мы можем подсчитать, что 17 миллиардов лет назад вся материя находилась в одном и том же месте. Это и есть один из способов определения возраста Вселенной. Так как её возраст - это время, прошедшее после Большого взрыва, когда началось расширение…
Подробнее о настоящем строении Вселенной см. в книгах академика Н.В. Левашова «Последнее обращение к Человечеству» и «Неоднородная Вселенная» и других.
В удалённом скоплении галактик «живут» 800 триллионов Солнц
Иван Терехов, 17.10.2010
Бесконечный космос «подбрасывает» учёным всё новые, впечатляющие подробности существования на раннем этапе своего развития. На этот раз астрономы из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики, работающие с телескопом SPT (South Pole Telecope), обнаружили одно из самых массивных галактических скоплений, удалённое от нас на 7 миллиардов световых лет. Информация об общей массе скопления может вызывать приступы головокружения и тошноты при попытке оценить масштабы действа: по данным измерений звёздный кластер имеет массу, равную массе 800 триллионов Солнц .
Скопление, получившее название SPT-CL J0546-5345 , расположено в созвездии Живописца. Его красное смещение z составляет 1,07, то есть сейчас астрономы наблюдают кластер в том состоянии, в котором он находился семь миллиардов лет назад. Причём, уже тогда эта структура была почти такой же крупной, как скопление Волос Вероники, являющееся одним из самых плотных скоплений, известных науке. Исследователи считают, что за прошедшее время SPT-CL J0546-5345 могло увеличиться в четыре раза.
«Это скопление галактик выигрывает титул тяжеловеса. Это одно из самых массивных скоплений, когда-либо найденных на таком расстоянии», - сказал сотрудник центра Марк Бродуин (Mark Brodwin) , один из авторов статьи, опубликованной в «Astrophysical Journal» . Как отметил Бродуин, в SPT-CL J0546-5345 много достаточно старых галактик. Это означает, что скопление возникло в «детстве» Вселенной, в первые два миллиарда лет её существования. Возраст Вселенной, по данным зонда WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) , оценивается в 13,73 миллиарда лет. Такие скопления могут быть полезны в изучении влияния тёмной материи и тёмной энергии на формирование различных структур в космосе.
Группа обнаружила скопление, работая с первыми данными телескопа SPT, установленного на станции Амундсена-Скотта в Антарктиде. 10-метровый телескоп, работающий в частотном диапазоне 70-300 ГГц, начал работу в 2007 году. Поиск скоплений галактик - его основная задача, с помощью данных SPT учёные надеются приблизиться к получению уравнения состояния для тёмной энергии, на которую, по представлениям астрономов, приходится около 74% массы Вселенной. Найденное скопление астрономы изучили с помощью инструментов космического телескопа Спитцер (Spitzer Space Telescope) , а также группы телескопов чилийской обсерватории Лас-Кампанас. Это позволило выделить отдельные галактики в скоплении и оценить скорость их движения.
SPT-CL J0546-5345 удалось обнаружить, благодаря так называемому эффекту Сюняева-Зельдовича - незначительным искажениям в реликтовом излучении, «эхе» Большого взрыва, которые возникают, когда излучение проходит через крупное скопление. Этот метод поиска одинаково хорошо выявляет и близкие, и удалённые скопления, а также позволяет достаточно точно оценить их массу.
Подпишитесь на нас
Мы живем в галактике под названием «Млечный путь»империи состоящей из сотен миллиардов заезд.
Как мы сюда попали? Что нас ждет в будущем? Эти вопросы неотделимы от понятия
галактики.Наша вселенная насчитывает
двести миллиардов галактик, все они уникальны, огромныи постоянно меняются. Откуда галактики берут
свое начало? Как они устроены? Каково их будущее? И как они погибнут?
Это наша галактика «Млечный путь» ей примерно двенадцать миллиардов лет. Галактика представляет собой гигантский диск с огромными спиральными рукавами и свечением в центре, в космосе таких галактик несчетное множество.Галактика представляет собой крупное скопление звезд, в среднем она насчитывает сотню миллиардов звезд. Это настоящий звездный инкубатор, место где звезды рождаются и где они умирают. Звезды в галактике появляются из облаков пыли и газа, так называемых туманностях. Наша галактика содержит миллиарды звезд, многие из которых окружены планетами и лунами. Долгое время мы знали о галактиках совсем немного, еще сотню лет назад человечество считало, что «млечный путь»единственная галактика, ученные называли ее нашим островом во вселенной, другие галактики для нихне существовали. Но в 1924 году астроном Эдвин Хаббл изменил общее представление, Хаббл наблюдал космос с помощью самого совершенного телескопа своего времени с диаметром линзы 254 сантиметра. В ночном небе он разглядел неясные клубы света, которые находилисьочень далеко от нас, ученный пришёл к выводу что это не единичные звезды а целые звездные города, галактики далеко за пределами млечного пути.
Хаббл совершил одно из величайших открытий в астрономии: в космосе существует не одна галактика, а великое множество галактик. Нашагалактика имеет вихревую структуру у нее есть два спиральных рукава и она насчитывает около ста шестидесяти миллионов звезд. ГалактикаМ-87 представляет собой гигантский эллипс это одна из старейших галактик во вселенной и звезды в ней излучают золотистый свет.
Галактики огромны, настоящие гиганты, на земле расстояние меряют в километрах, в космосе астрономы используют единицу длинны, световой годрасстояние проходимое светом за один год, они примерно равно девяти с половиной триллионам километров.
Галактика млечный путь кажется нам огромной, но по сравнению с другими галактиками вселенной она достаточно мала. Наш ближайший галактический сосед «Туманность Андромеды»достигает в диаметре 200 000 световых лет, в два раза больше нашего «млечного пути»М 87 самая крупная галактика в ближайшем пространстве, она намного крупнее «андромеды»но по сравнению с гигантом АС 1011 она кажется совсем крохотной. АС 1011 в ширину составляет 6 000 000 световых лет, это самая крупная из известных галактик она в 60 раз крупнее млечного пути.
Итак, мы знаем что галактики огромны и они по всюду, но откуда они взялись?. Что бы создать звезды нужна гравитация, что бы объединить звезды в галактики ее нужно еще больше. Первые звезды появились спустя всего 200 000 000 лет после большого взрыва, затем гравитация стянула их вместе, так появились первые галактики
Галактики существуют более двенадцати миллиардов лет, нам известно что эти обширные империи звезд принимают самые разные формы от вихревых спиралей до громадных шаров из звезд но все же многое в галактиках остается для нас загадкой.
Молодые галактики бесформенноескопление звезд газа и пыли лишь спустя миллиарды лет они превращаются в такие структуры как вихревая галактика. Сила притяжения постепенно стягивает звезды вместе, они вращаются все быстрее и быстрее пока не принимают форму диска, затем звезды и газ образуют гигантские спиральные рукава, этот процесс повторялся на просторах космоса миллиарды раз. Каждая галактика неповторима, но всех объединяет одно, они все вращаются вокруг своего центра. Годами ученные гадали, что обладает достаточной силой способной изменитьповедение галактики и наконец, ответ был найден: черная дыра и не просто черна дыра, а сверх массивная черная дыра. Пищей для сверх массивных черных дыр служат газ и звезды иногда черная дыра поглощает их слишком жадно и пища выбрасывается обратно в космосв виде луча чистой энергии. Черная дыра в центре млечного пути имеет гигантские размеры, ее ширина 24 000 000 километров. Планета земля находится на расстоянии двадцати пяти тысяч световых лет от центра млечного путиэто многие миллиарды километров. Сверх массивные черные дыры могут быть источником мощно гравитации но у них не хватит сил чтоб удержать связь между телами галактик. По всем законам физики галактики должны распадаться, почему это не происходит? В космосе существует сила более мощная чем сверх массивная черная дыра ее нельзя увидеть и практически невозможно вычислить но она существует она называется темной материей и она повсюду. Кажется что галактики существуют отдельно, между ними триллионы километров но на самом деле галактики объединеныв группы, скопление галактик. Скопления галактик образуют сверх скопления в которые входят десятки тысяч галактик. Галактики не только меняются, но и передвигаются случается что галактики сталкиваются друг с другом и тогда одна поглощает другую столкновение галактик длится миллионы лет и в конечномитоге две галактики сливаются в одну. Подобные столкновения происходят в космосе повсеместно, и наша галактика не исключение. Наша галактика двигается к другой галактике«туманность андромеды» и нашей галактике это не сулит ничего хорошего. Млечный путь приближается к андромеде со скоростью 250 000 миль в час а это значитчто через пять-шесть миллиардов лет нашей галактики не станет. Как не странно при столкновении галактик звезды не столкнутся между собой, они по прежнему слишком далеко друг от друга они просто перемешаются. Однако пыль и газ между звездами начнут разогреваться, в какой-то момент они воспламенятся, две сталкивающиеся галактики раскалятся до бела.Жителям планеты «земля»несказанно повезло, жизнь зародилась на нашей планете только благодаря тому что наша солнечная система находится в нужной части галактики, расположись мы чуть ближе к центру, мы бы не выжили.
Наша галактика и множество других галактик вовселенной ставят перед нами кучу вопросов требующие ответов и тайны еще никем не открытые. Именно в галактиках лежит ключ к пониманию вселенной.
Галактики рождаются, разбиваются, сталкиваются и погибают галактики это сверх звезды для мира науки.
» Галактики и Вселенная
Как при наблюдении отличить комету без хвоста от обычной туманности?
Комета перемещается относительно звезд. Это перемещение можно заметить за несколько часов или даже за несколько десятков минут.
Каких звезд больше всего в галактиках?
Звезд с малыми массами существенно больше, чем звезд с большими массами. Основная часть звезд с малыми массами - это красные карлики.
Почему старые звезды спиральных галактик образовывают сферическую подсистему, а молодые - тонкий вращающийся диск?
Самые старые звезды в таких галактиках занимают область пространства примерно такую же, какое занимало протогалактическое облако, из которого они сформировались. Оставшемуся газу сжаться в галактической плоскости мешали центробежные силы, отбрасывая его от центра. В результате в плоскости вращения спиральных галактик возник тонкий вращающийся газовый диск, в котором и образуются самые молодые звездные объекты галактики.
Какое самое древнее космическое тело попадало в руки человека?
Возраст одного из образцов лунной породы, привезенного на Землю экспедицией «Аполлон-15», оценен в 4 млрд 150 млн лет.
Какие галактики видны невооруженным глазом?
Одна из таких галактик - это наша галактика Млечный Путь. Мы рассматриваем ее изнутри, поэтому она представляется в виде светлой полосы на ночном небе. Следующая галактика - это знаменитая туманность Андромеды. Она видна невооруженным глазом в виде светящегося пятнышка. Кроме этих галактик на южном небе хорошо видны спутники нашей галактики - Большое и Малое Магеллановы Облака.
Почему в веществе самых старых звезд галактики очень мало тяжелых элементов, а в веществе самых молодых, наоборот, повышенное их содержание?
Самые старые звезды образовались из бедного тяжелыми элементами протогалактического газового облака. Массивные звезды, быстро эволюционируя, взрывались и обогащали газ протогалактики образовавшимися в них тяжелыми элементами. Поздние поколения звезд образовались из веществ с большим содержанием металлов.
Какие космические объекты напоминают гигантские атомные ядра? Могут ли они состоять из протонов?
Нейтронные звезды в основном состоят из плотно упакованных нейтронов. В таком состоянии нейтронную звезду можно рассматривать как гигантское атомное ядро. Космическое тело не может состоять из одних протонов, так как между ними возникнут гигантские силы отталкивания и тело разрушится.
Каким образом на звездах может возникнуть сильное рентгеновское излучение?
В двойной звездной системе одним из компонентов может быть нейтронная звезда. Вещество, засасываемое этой звездой, в ее окрестностях разгоняется до очень высоких скоростей. При соударении вещества с поверхностью выделяется энергия в виде рентгеновского излучения. Такое излучение может возникнуть и при столкновении между собой падающих на черную дыру частиц.
Какие космические тела не могут быть разделены, в то время как их слияние возможно?
Такими свойствами обладают только черные дыры.
Где в космосе образовались химические элементы, из которых состоит тело человека?
Человеческое тело на 65% состоит из кислорода, на 18% из углерода, а также азота, магния, фосфора и многих других элементов. Всего в живых организмах установлено 70 химических элементов. Все элементы, более тяжелые, чем водород и гелий, включая железо, синтезировались при термоядерных реакциях в недрах звезд. Химические элементы, более тяжелые, чем железо, образовались во время вспышек сверхновых звезд.
Как доказать, что Солнце расположено и всегда находилось близко к галактической плоскости?
Свидетельством того, что Солнце находится близко к середине галактического диска, является то, что середина Млечного Пути почти совпадает с большим кругом небесной сферы. Вектор скорости Солнца относительно центра галактики тоже лежит в галактической плоскости. Это указывает на то, что Солнце всегда двигалось в этой плоскости.
Влияет ли расширение Вселенной на расстояние Земли:
1) до Луны;
2) до центра Млечного Пути;
3) до галактики М 31 в созвездии Андромеды;
4) до центра местного сверхскопления галактик?
В космологическом расширении не участвуют гравитационно связанные системы (Солнечная система, галактика, скопления галактик). Поэтому в первых трех случаях космологическое расширение не влияет на расстояния между Землей и указанными объектами, а в последнем, четвертом, - влияет.
Можно ли увидеть прошлое Вселенной?
Это может сделать любой человек, наблюдая звездное небо. Чем дальше от нас расположены звезды или галактики, тем дольше от них идет свет и в тем более далекое прошлое можно заглянуть. Например, самую близкую к нам звездную группу альфу Центавра мы видим такой, какой она была 4,3 года назад. А туманность Андромеды имеет вид, какой был у нее 2,5 млн лет назад.
Почему в различных космических объектах почти одинаковое относительное содержание гелия, но разное содержание более тяжелых элементов?
Конечна или бесконечна звездная Вселенная?
Граница наблюдаемой звездной Вселенной находится от Земли на расстоянии порядка 13,4 млрд световых лет. Такое расстояние пройдет свет за время с момента образования первых звезд. На более далеких от нас расстояниях звезд пока не обнаружено.
Вглядевшись в ночное звездное небо, мы можем увидеть широкую полосу, сплошь усыпанную звездами: яркими и едва заметными, белыми и голубыми, красноватыми и зелеными. Это скопление звезд древние греки назвали Галактикой , что на русском языке означает .
Млечный Путь на ночном небе
Если взглянуть на эту звездную систему откуда-нибудь со стороны, из мирового пространства, то можно было бы заметить, что она напоминает сплюснутый шар, заполненный 150 миллиардами звезд. Размеры нашей Галактики столь велики, что их трудно представить. От одного ее края до другого световой луч путешествует около 100 тысяч земных лет!
Так выглядит наша Галактика
В центре нашей Галактики находится ядро, от которого отходит несколько огромных спиральных ветвей, заполненных звездами. Наше Солнце находится на расстоянии 30 тысяч световых лет от ядра Галактики, в одном из ее спиральных рукавов. То есть оно расположено на окраине Галактики.
Положение Солнца в Галактике
Звезды в Галактике, несмотря на кажущуюся «густоту», расположены довольно редко. Например, в окрестностях Солнца среднее расстояние между ближайшими звездами примерно в 10 миллионов раз превосходит их собственные поперечники.
Таким образом, звезды во Вселенной не разбросаны беспорядочно. Они группируются в упорядоченные системы, в которых связаны друг с другом силой гравитации (притяжения). Такие звездные системы и называют галактиками. Кроме звезд, в состав галактик входит межзвездная пыль и газ.
Во Вселенной есть и другие галактики. Самые близкие к нашей звездной системе удалены от нас на расстояние около 150 тысяч световых лет. На небе Южного полушария они видны как маленькие туманные пятнышки.
Впервые эти звездные скопления были подробно описаны спутником Магеллана Пигафеттой во время знаменитого кругосветного путешествия. Они вошли в астрономию под названием Магеллановых Облаков - Большого и Малого.
Одна из ближайших к нам галактик - Туманность Андромеды . Она одна из самых больших звездных систем в нашей области Вселенной. Ее можно наблюдать даже в обычный бинокль, а при хорошей погоде - и невооруженным глазом.
Галактики имеют самую разнообразную форму и строение. Различают шаровые и эллиптические, в форме диска, спиралеобразные, подобно нашей, и галактики неправильной формы.
В части Вселенной, доступной современным средствам астрономических исследований, насчитываются миллиарды галактик. Их совокупность астрономы назвали Метагалактикой .