Содержание
Что это — галактики, и какие они бывают?
Те, кто любит смотреть на ночное звездное небо, наверняка замечали широкую полосу, плотно усыпанную самыми разными (яркими, чуть заметными, голубыми, белыми и т.д.) звездами. Это скопление и есть галактика.
Что такое галактики? Одна из самых величайших тайн Вселенной заключается в том, что бесчисленное множество звезд не разбросано хаотично в космическом пространстве, а сгруппировано в галактики. Практически так же, как люди заселяют города, оставляя пространство между населенными пунктами пустым.
Наша планета входит в галактику Млечный Путь. Некоторые названия галактик нам хорошо известны: Большое и Малое Магеллановы облака, Туманность Андромеды. Их мы можем рассмотреть невооружённым глазом, другие же очень сильно отдалены от Земли.Довольно долгое время не удавалось рассмотреть в них отдельные звезды, это получилось сделать лишь в 20 веке.
«Что такое галактики?» — этот вопрос интересовал ученых уже давно. Но настоящий прорыв в этой области произошел в конце двадцатого столетия, когда был создан и запущен в космос телескоп «Хаббл».
Размеры нашей галактики настолько огромны, что это невозможно даже вообразить. Сто тысяч земных лет понадобится световому лучу, чтобы добраться с одного ее края до другого. В ее центре расположено ядро, от которого ответвляется несколько спиралевидных линий, заполненных звездами. «Густота» эта лишь кажущаяся, на самом деле расположены они довольно редко.
Известны разные виды галактик. Они различаются по форме, массе, размеру, а также по содержащимся в них веществам. Все они содержат газ и звездную пыль. Бывают спиральные, эллиптические, неправильные, сфероподобные и другие формы галактик.
Что такое галактики? Каков их возраст? Как они устроены? Какие процессы в них происходят? Возраст их примерно равен возрасту Вселенной. Для ученых до сих пор остается загадкой, что представляет из себя ядро галактики. Было обнаружено, что некоторые ядра довольно активны. Это было неожиданностью, ведь до этого открытия считалось, что ядро является плотным скоплением сотен миллионов звезд. Излучение (и оптическое, и радио) может меняться у некоторых галактических ядер за несколько месяцев. Это значит, что они освобождают колоссальное количество энергии (гораздо больше, чем при вспышке сверхновой) за короткое время.
В 1963 году были выявлены совершенно новые объекты, имеющие звездообразный вид Их назвали квазарами. Светимость их, как выяснилось позднее, намного превосходит светимость галактик. Удивительно, что яркость квазаров может меняться.
Образование галактик – это естественный процесс эволюции Вселенной, протекающий под действием гравитационных сил. Многообразие видов и форм галактик объясняется разнообразием условий, в которых они зарождались. Сжатие галактики может продолжаться 3 млрд. лет. В это время происходит трансформация газа в звездную систему. Именно путем сжатия газового облака и образуются звезды (при достижении определенной плотности и температуры, достаточной для термоядерных процессов).
Постепенно запасы межзвёздного газа истощаются, и образование звезд становится менее интенсивным. Когда все ресурсы будут исчерпаны, спиральная галактика преобразуется в линзовидную, состоящую полностью из красных звезд. Эту стадию проходят эллиптические галактики, чьи газовые ресурсы были израсходованы еще 15-20 млрд. лет назад.
У многих людей представление о том, что такое галактики, формируется из многочисленных фантастических фильмов, герои которых обожают путешествовать по космическим просторам, посещать неизвестные планеты и галактики. На самом деле, такого в обозримом будущем не намечается. Если даже двигаться со скоростью света (что пока тоже невозможно), то до Туманности Андромеды (ближайшей к нам галактики) мы доберемся лишь через 2,5 миллиона лет. Хотя (по расчетам астрономов) она к нам приближается и через 4-5 млрд лет столкнется с нашим Млечным Путем, что приведет к образованию новой эллиптической галактики.
Галактики — О’Пять пО физике!
Теория > Элементы астрономии > w3.org/1999/xhtml» align=»left»>Галактики
|
Изучение галактик | Спросите ученого о Земле и космосе
показать/скрыть слова, чтобы узнать
Классификация: процесс группировки объектов или присвоения им имен на основе их сходства или идентификации. … далее
Эллиптическая галактика: галактика небольшой формы; похоже на облако звезд… подробнее
Галактика: группа звезд, которые удерживаются вместе под действием гравитации… подробнее
Неправильная галактика: галактика, не имеющая типичной формы… подробнее
Спиральная галактика: галактика, в которой звезды, газ и пыль сгруппированы в рукава, закрученные вокруг центра… подробнее
Звезда: шар горячего, плотного материала, удерживаемый собственной гравитацией… подробнее
Если бы у вас был ракетный корабль, куда бы вы отправились? Мимо луны? Мимо всех планет нашей Солнечной системы? Может быть, даже за пределами нашей галактики Млечный Путь? Что бы вы там узнали?
Оказывается, вы найдете еще миллионы галактик, подобных нашему Млечному Пути. Не все они похожи на милую галактику, которую мы называем домом, на самом деле они бывают самых разных форм и размеров.
Гравитация галактик
Вам, наверное, говорили: «То, что поднимается, должно опускаться». Когда вы подбрасываете мяч в воздух, он снова падает. Это потому, что гравитация Земли притягивает мяч к земле. Галактики имеют свою собственную гравитацию, которая действует таким же образом.
Галактики — это огромные скопления звезд, которые притягиваются друг к другу под действием гравитации. Эта гравитация удерживает вместе звезды, газ и пыль. Точно так же, как гравитация на Земле притягивает мяч, звезды постоянно притягиваются к центру галактики.
Мы можем видеть эти галактики с Земли. Когда вы выходите на улицу и смотрите на небо в ясную ночь, вы, вероятно, можете увидеть сотни или тысячи маленьких точек света. Большинство из них — звезды, такие же, как наше Солнце, некоторые — планеты, а другие — галактики, содержащие миллиарды звезд. Астрономы использовали телескопы, чтобы рассмотреть эти галактики поближе, и обнаружили, что не все галактики выглядят одинаково. Чтобы иметь возможность сравнивать новые галактики со старыми, они начали классифицировать их по разным группам.
Трудолюбивый Хаббл
Эдвин Хаббл (1889-1953) начал организовывать галактики в так называемую «последовательность Хаббла». Эдвин был одним из первых, кто заметил, что некоторые светящиеся точки, которые мы видим на небе, на самом деле являются далекими галактиками. После изучения изображений этих галактик он начал видеть закономерности. Он сформировал три группы галактик: эллиптические, спиральные и неправильные.
Точно так же, как вы можете выделить ряд цветов между красным и синим, Эдвин заметил ряд галактик, которые были связаны по форме. Взгляните на диаграмму ниже, похоже ли, что одна галактика смещается в другую?
Слева эллиптические галактики; их можно узнать по тому факту, что они представляют собой круглые капли звезд. Двигаясь вправо, капли начинают приобретать форму, пока вы не увидите форму вертушки. Эта форма образовалась из спиральных рукавов, поэтому мы называем эти галактики спиральными галактиками. Что, если галактика не похожа ни на одну из этих? Их называют неправильными галактиками.
Существуют и другие формы, такие как кольцевая и двояковыпуклая. Есть еще более мелкие галактики, известные как карликовые галактики. Однако наиболее распространены эллиптические, спиральные и неправильные формы.
Группировка и перегруппировка галактик
Какое-то время астрономы думали, что между формами может быть связь. Возможно, с возрастом галактики превращаются из одной формы в другую, двигаясь по последовательности. Возможно ли, чтобы одна галактика выглядела как каждая форма на протяжении всей своей жизни?
Оказывается, это может быть правдой. Глядя на цвет галактик, астрономы могут оценить их возраст. Похоже, что спиральные галактики молодые, в них много горячих голубых звезд, а эллиптические галактики старые и полны старых красных звезд.
Так как же определить тип галактики? Так же, как Эдвин Хаббл. Астрономы смотрят на изображения галактик и ищут особые черты, такие как спиральные рукава, чтобы классифицировать новые галактики. Однако иногда галактикам можно дать неправильную маркировку. По мере того, как наши изображения улучшаются и мы узнаем больше о каждом типе галактик, астрономы могут переклассифицировать галактики, если они больше не соответствуют формам, которые впервые заметил Эдвин Хаббл.
Дополнительные изображения из Викисклада. Изображение телескопа Хаббл, сделанное НАСА.
Небесные объекты на море и небе
Оазис в космосе
Галактики определяются как большие группы звезд, пыли и газа, удерживаемые вместе гравитацией. Они сильно различаются по размеру и форме. Большинство известных нам космических объектов содержится внутри галактик. Они содержат звезды, планеты, луны, кометы, астероиды, туманности, пыль, нейтронные звезды и черные дыры. Многие, вероятно, даже содержат большое количество невидимой темной материи. Поскольку считается, что большая часть пространства между галактиками пуста, галактика, по сути, является оазисом в космосе. Наша собственная солнечная система расположена внутри галактики. Наше Солнце — лишь одна из более чем 100 миллиардов звезд в галактике под названием Млечный Путь. Млечный Путь представляет собой гигантский спиральный диск с яркой центральной выпуклостью. Наша Солнечная система расположена примерно на 3/4 пути от центра в одном из спиральных рукавов галактики. Все звезды, которые мы видим на ночном небе, являются частью Млечного Пути. И так же, как наша Солнечная система, наша галактика находится в движении. Звезды Млечного Пути вращаются вокруг центрального ядра. Сам Млечный Путь тоже движется. На самом деле кажется, что все галактики во Вселенной удаляются друг от друга с огромной скоростью. Изучая галактики в течение многих лет, астроном Эдвин Хаббл решил классифицировать галактики в соответствии с их формой. Эта система классификации известна как последовательность Хаббла. Он делит галактики на три основных класса с некоторыми вариациями. Сегодня галактики делятся на четыре основные группы: спиральные, спиральные с перемычкой, эллиптические и неправильные.
Типы галактик
Спиральная галактика. Спиральные галактики характеризуются отчетливым уплощенным спиральным диском с ярким центром, называемым ядром. Наш Млечный Путь представляет собой спиральную галактику. Спиральные галактики обозначаются буквой S и делятся на четыре подгруппы. Это S0, Sa, Sb и Sc. Галактики S0 имеют яркое ядро, но не имеют спиральных рукавов. Галактики Sa имеют спиральные рукава, которые плотно закручены вокруг ядра, в то время как рукава галактик Sc закручены гораздо слабее. | |
Спиральная галактика с перемычкой. Спиральная галактика с перемычкой очень похожа на спираль с одним важным отличием. Руки выходят по спирали из прямой полосы звезд, а не из центра. Около трети всех спиральных галактик имеют форму спирали с перемычкой. Спиральные галактики с перемычкой обозначаются буквами SB и делятся на три подгруппы в зависимости от открытости рукавов. Эти подгруппы обозначены как SBa, SBb и SBc. Галактики SBa имеют короткую полосу звезд, простирающуюся от центра, в то время как галактики SBc имеют длинную, четко очерченную полосу. Наша собственная галактика Млечный Путь теперь считается спиральной галактикой с перемычкой. | |
Эллиптическая галактика. Эллиптические галактики различаются по форме от полностью круглых до чрезвычайно вытянутых овалов. В отличие от спиральных галактик, у них нет яркого ядра в центре. Эллиптические галактики обозначаются буквой E и делятся на семь подгрупп в зависимости от их формы. Эти подгруппы обозначены от E0 до E7. Галактики E0 имеют почти круглую форму, в то время как галактики E7 чрезвычайно вытянуты или вытянуты. | |
Неправильная галактика. Четвертый тип галактик известен как неправильная галактика. Эти галактики не имеют различимой формы или структуры. Неправильные галактики делятся на два класса Im и IO. Галактики класса Im являются наиболее распространенными и демонстрируют лишь намек на структуру. Иногда можно увидеть слабые остатки спиральных рукавов. Галактики класса IO имеют совершенно хаотичную форму. Большие и малые Магеллановы Облака являются примерами неправильных галактик класса Im. |
Общая картина
Астрономы недавно работали над масштабным проектом по определению местоположения миллионов галактик во Вселенной. Они надеются получить более полное представление об общей форме и структуре Вселенной в крупном масштабе. Огромный размер Вселенной трудно понять большинству людей. Только наша галактика состоит из более чем 100 миллиардов звезд. А во Вселенной миллиарды галактик. Самые далекие обнаруженные галактики находятся так далеко, что их свету требуется почти десять миллиардов лет, чтобы достичь Земли. Мы обнаружили, что большинство галактик являются частью группы, называемой скоплением. Наш Млечный Путь является частью группы из примерно 40 галактик, известной как Местная группа. Большинство кластеров, как правило, являются частью более крупной группы, называемой суперкластером. Локальная группа является частью более крупного сверхскопления, называемого скоплением Девы. Это массивное скопление содержит более 2000 галактик-членов. По мере того, как астрономы начинают наносить на карту расположение этих галактик, начинает обретать форму грандиозная структура. То, что когда-то казалось случайным распределением галактик, теперь оказалось сложным замыслом. Галактики, кажется, сгруппированы в очень сложную структуру, похожую на губку. Большие галактические сверхскопления собраны вокруг того, что кажется гигантскими пустотами или пузырями. Никто не знает, почему существует эта структура. Мы также не знаем, что может существовать внутри этих пустот. Они могут состоять в основном из пустого пространства или могут быть заполнены какой-то экзотической темной материей. Может пройти какое-то время, прежде чем мы сможем полностью понять механику этого великого замысла.
Галактические исследования
Эдвин Хаббл был первым человеком, который понял, как определить расстояние до галактики. Он использовал пульсирующую звезду, известную как переменная цефеида, в качестве своего рода галактического критерия. Хаббл заметил корреляцию между периодом, необходимым для завершения одной пульсации яркости, и количеством энергии, которую испускает звезда. Это был первый крупный прорыв в галактических исследованиях. Хаббл также обнаружил, что существует корреляция между красным смещением галактики и расстоянием до нее. Это известно сегодня как постоянная Хаббла. Сегодня астрономы могут измерить скорость и расстояние до галактики, измерив величину красного смещения в ее спектре. Мы знаем, что все галактики удаляются друг от друга. Чем дальше от нас галактика, тем быстрее она движется. Чтобы визуализировать эту идею, представьте, что вы едете по шоссе со скоростью 50 миль в час. Автомобиль впереди вас удаляется от вас со скоростью 50 миль в час, что означает, что он движется со скоростью 100 миль в час. Другой автомобиль впереди первого автомобиля удаляется от него со скоростью 50 миль в час. Хотя все три автомобиля удаляются друг от друга со скоростью 50 миль в час, передний автомобиль на самом деле удаляется от вас со скоростью 100 миль в час. Поскольку красное смещение показывает скорость, с которой галактика удаляется от нас, чем больше красное смещение, тем быстрее движется галактика и тем дальше она от нас. Теперь у нас есть новые инструменты, которые помогают астрономам в поисках новых галактик. Космический телескоп «Хаббл» открыл нам глаза на то, чего раньше не видел человеческий глаз. Чрезвычайная четкость изображения Хаббла позволяет астрономам видеть мелкие детали в близлежащих галактиках и обнаруживать отдаленные галактики, которые ранее были неизвестны. Новые инструменты, разрабатываемые в настоящее время, помогут нам лучше понять общую структуру Вселенной.