Какие галактики существуют во вселенной: Другие галактики: виды, столкновения и поразительные фотографии

Содержание

15 самых необычных галактик во Вселенной

Наука
Космос
Вселенная
Галактики

15 самых необычных галактик во Вселенной

Егор Морозов

—
23 октября 2019, 16:42

В видимой части нашей бесконечной Вселенной содержится, по самым скромным подсчетам, около 200 миллиардов галактик. С учетом такого огромного их числа, среди них хватает необычных: тут и галактики-зомби, и галактики-медузы, и даже галактики без темной материи. И сегодня мы поговорим про 15 самых необычных галактик в нашей необъятной Вселенной.

Космическая медуза

Галактика ESO 137-001, расположенная в созвездии Южный треугольник, удивительно похожа на медузу, плавающую среди моря звезд. По своему типу это спиральная галактика, однако на ее фото отчетливо видны яркие синие «щупальца».

По данным НАСА, они состоят из ярких молодых синих звезд, которые образуются внутри хвоста пыли и газа (невидимого невооруженным глазом), который вытекает из ESO 137-001. Этот процесс звездообразования немного загадочен, так как газ в хвосте должен быть слишком горячим для этого.

Галактика без темной материи?

В 2018 году космический телескоп Хаббла обнаружил нечто необычное: галактику почти без темной материи. Это открытие сразу же породило массу споров. Темная материя — это таинственная форма вещества, которая взаимодействует с гравитацией, но не со светом. Она составляет большую часть всей материи во Вселенной, поэтому нахождение галактики без нее было, по меньшей мере, странно.

Год спустя исследователи раскрыли тайну: галактика NGC 1052-DF2, оказывается, не была на расстоянии 65 миллионов световых лет от нас, как первоначально предполагалось. Реальное расстояние до нее составляет всего около 42 миллионов световых лет. Это изменение расстояния полностью меняет первоначальные расчеты массы галактики. А по новым оказывается, это все-таки довольно типичная галактика, в которой темная материя все же есть.

Галактика-зомби

Массивная дискообразная галактика MACS2129-1 (на картинке справа) вращается в два раза быстрее, чем Млечный Путь, но она далеко не так активна. Наблюдения телескопа Хаббла показывают, что она не создавала звезд уже около 10 миллиардов лет.

MACS2129-1 — это тот объект, который называют «мертвой галактикой», потому что там больше не формируются звезды. Открытие этой галактики создало множество вопросов. Ученые полагали, что галактики такого рода образуются в результате слияния небольших галактик с течением времени, но звезды MACS 2129-1 не образовались в такого рода взрывных слияниях: они образовались на ранней стадии развития самой галактики, в ее исходном диске. Результаты, опубликованные в журнале Nature в 2017 году, предполагают, что мертвые галактики каким-то образом внутренне перестраивают свою структуру по мере старения, а не меняют форму в процессе объединения с другими галактиками.

Галактика-каннибал

Вселенная — страшная штука, так что путешествуя по ней автостопом, на забудьте свое полотенце. Кроме галактики-зомби в ней есть и галактики-каннибалы. Согласно исследованию 2019 года, галактика Андромеды, крупнейший сосед Млечного пути, пожирает более мелкие галактики в течение по меньшей мере 10 миллиардов лет. Еще через 4.5 миллиарда лет наша галактика столкнется с этим вселенским каннибалом, хотя еще не ясно, кто кого поглотит в этом жестоком акте.

К сожалению (или к счастью, тут уж как посмотреть), земляне вряд ли смогут увидеть, как будет происходить это столкновение, поскольку наше собственное Солнце постоянно нагревается и, вероятно, сделает жизнь на Земле невозможной примерно через 1–5 миллиардов лет.

Головастик в космическом пространстве

На слегка психоделической фотографии выше вы можете наблюдать космического «головастика», плавающего в 300 миллионах световых лет от нас. Эта необычная галактика имеет хвост длиной в целых 500 000 световых лет — в 10 раз больше диаметра Млечного пути.

Что же придало ей такую необычную форму? Две дисковые галактики потянули за собой меньшую карликовую галактику, сгруппировав звезды на одном конце в «голову», а остальные оставив в длинном «хвосте». Но такая конструкция не вечна. Через несколько миллиардов лет галактики сольются вместе с некоторыми другими в ближайших окрестностях, чтобы создать единую гигантскую галактику.

Галактика-вампир

Как вы уже, наверное, поняли выше, галактики часто взаимодействуют друг с другом, сжимая и растягивая своих соседей в самых непредсказуемых направлениях, к тому же втихую «высасывая» из них звезды. Одна из самых ярких галактик во Вселенной — такой вампир. На фото выше изображена W2246-0526, поглощающая около половины массы трех соседних галактик.

Астрономы смогли наблюдать потоки звезд, соединяющие галактики — по крайней мере в том виде, как это было более 12 миллиардов лет назад, когда свет от них начал свое путешествие к Земле. Это наблюдение является самым отдаленным прямым снимком галактического каннибализма и единственным известным примером того, как галактика «высасывает» более одного соседа одновременно.

Обреченный «Маленький детеныш»

Эта галактика (на фото справа) могла бы выиграть конкурс на самое милое имя, вот только она обречена. Она поглощается своим более крупным соседом, галактикой NGC 3359, похожей на Млечный Путь. Однако сам «детеныш» интересен не этим — в нем почти не шли процессы звездообразования с момента появления нашей Вселенной 13.7 миллиардов лет назад. И возможность наблюдать, как NGC 3359 удаляет из нее звездообразующий газ, дает ученым шанс изучить его, тем самым заглянув в самое начало развития Вселенной.

Галактика в цвету

Галактика ESO 381-12, кажется, расцветает на фотографии выше. Она удалена от Земли на расстояние 270 миллионов световых лет, и находится в созвездии Центавра. Это линзовидная галактика: гибрид спиральной галактики, такой как Млечный Путь, и вытянутой эллиптической галактики.

Однако то, что делает ESO 381-12 действительно странной — это неровные «лепестки», которые выходят из ее основного диска. Астрономы не совсем уверены, что вызывает эти структуры, являющиеся на деле скоплениями звезд, которые вращаются по краям галактики. Вполне возможно, что эти «лепестки» — это ударные волны от относительно недавнего столкновения галактик, которые также обеспечили ESO 381-12 новым материалом для звездообразования.

Галактика со взрывным нравом

Мессье 83 — это большая фотогеничная спиральная галактика, похожая на Млечный путь. Она находится на расстоянии 15 миллионов световых лет от нас в созвездии Гидры. Мессье 83 необычна сразу в двух отношениях. Во-первых, в ее центре, по-видимому, имеется двойное ядро — возможно, это знак двух сверхмассивных черных дыр, удерживающих галактику вместе, или, возможно, это эффект от изогнутого диска звезд, вращающегося вокруг одной центральной черной дыры. Во-вторых, Мессье 83 — клондайк сверхновых. Астрономы непосредственно наблюдали шесть этих звездных взрывов в этой галактике, а также остатки еще 300. Это ставит Мессье 83 на второе место по наблюдаемым сверхновым, так как только галактика NGC 6946 более активна — целых 9 взорвавшихся звезд.

Космические паразиты

Изображение выше — это фото звезды, снятое телескопом Хаббла, а не психоделический одуванчик. То, что вы видите — это галактика (яркое пятно в углу), начинающая проходить за звездой (тот самый одуванчик). Такую галактику некоторые ученые называют «паразитной»: дескать, ее свет мешает изучению звезды. В 2020 году звезда полностью затмит собой галактику, но до этого момента астрономы могут изучать их совместные спектры, собирая некоторую информацию об области вокруг звезды, в которой могут скрываться экзопланеты.

Око Саурона

Вы когда-нибудь чувствовали, что за вами наблюдают? Диск спиральной галактики IC 2207 кажется огромным глазом в космосе. Эта особенность в форме глаза на самом деле представляет собой огромный сгусток из звезд и пыли, возникший, когда IC 2163 (справа на изображении) стала взаимодействовать с другой спиральной галактикой, NGC 2207 (слева). Эти «глаза» сохраняются всего несколько десятков миллионов лет, сказал астроном Микеле Кауфман, который сообщил об открытии в 2016 году. Это «мгновение ока» в сравнении с продолжительностью жизни галактики, так что обнаружить такое — уникальная возможность.

Исследователи обнаружили, что газ и пыль движутся к центру IC 2207 со скоростью 100 километров в секунду, а затем разбиваются, как волны на берегу, становясь все более хаотичными и замедляясь по мере движения к центру галактики. Замедление приводит к тому, что газ накапливается и сжимается, что может подготовить почву для формирования новых звезд.

Два сердца

Большинство галактик, вероятно, имеют в центре сверхмассивную черную дыру. Однако в редчайших случаях их может быть две. Одной из них является NGC 7674 (на фото вверху), спиральная галактика, в центр которой находится парочка черных дыр на расстоянии всего лишь светового года. Сама галактика, расположенная в 600 миллионов световых лет от Земли, вероятно, заполучила еще одну черную дыру во время столкновения и слияния с другой галактикой. Единственная другая галактика, имеющая в своем сердце две черные дыры — это сверхмассивная галактика под названием 0402+379.

Самая быстрая галактика в дикой Вселенной

Если вы — галактика, то у вас есть только два пути: или поглотить другие галактики, или умереть. Галактика NGC 1277 выбрала последнее. О ней впервые узнали в 2018 году, и находится она в 240 миллионах световых лет от Земли. Она не образовывала звезды около 10 миллиардов лет, что делает ее мертвой галактикой.

Астрономы считают, что NGC 1277 обречена на одинокую смерть, потому что она движется слишком быстро, чтобы взаимодействовать с другими галактики при помощи гравитации (ее скорость составляет порядка 3.2 миллиона км/ч). Без газа и пыли от других галактик NGC 1277 больше не может образовывать звезды. Некоторые астрономы считают, что большинство галактик начали свою жизнь как NGC 1277, создавая спираль и другие формы только в результате более поздних слияний друг с другом.

Навстречу Млечному пути

Наша Вселенная постоянно расширяется — об этом недвусмысленно говорят галактики, цвет которых смещен в красную область спектра, что по эффекту Доплера означает, что они улетают от нас. Но только не Мессье 90, свет от которой наоборот смещен к синей части спектра, то есть она летит к нам.

Мессье 90 является частью большой группы галактик, называемой скоплением Девы. По данным НАСА, ее можно увидеть в мае в северном полушарии с помощью телескопа или бинокля, если навести его на область между созвездиями Девы и Льва.

Дом, милый дом

Млечный путь — наш галактический дом, что уже делает его необычным. При этом он живет достаточно бурной жизнью. В недавнем исследовании астрономы выяснили, что Млечный путь отобрал у Большого Магелланова Облака — галактики, расположенной в 163 000 световых лет от нашей — целых 6 галактик, две из которых достаточно крупные (Корина и Форнакс). В качестве бонуса исследование также показало, что Большое Магелланово Облако является более странным, чем считалось ранее. В нем находится множество крошечных карликовых галактик, некоторые из которых настолько слабы, что у них даже нет звезд, только темная материя.

iGuides в Яндекс. Дзен — zen.yandex.ru/iguides.ru

iGuides в Telegram — t.me/igmedia

Источник:

The 15 Weirdest Galaxies in Our Universe

Купить рекламу

Галактики Вселенной — что это такое

Галактики Вселенной

В прошлый раз мы говорили о том, что галактики Вселенной еще в начале прошлого столетия были неизвестны людям. Но сейчас мы знаем богатство их форм и устройства, длинную историю и причудливый нрав — острова звезд мигрируют по космосу, танцуют друг с другом и сливаются вместе. О разнообразии галактик и пойдет сегодня речь.

Содержание:

1 Что такое галактика
2 Разнообразие галактик
- 2.1 Структурные компоненты галактики
- 2.2 Классы галактик
3 Материалы по теме

Что такое галактика

Галактика часто воображается нами такой, какой традиционно показывается в энциклопедиях и документальных фильмах — громадной спиралью из голубоватого дыма, в котором прячутся гроздья звезд, посередине которой ярко светит ядро. Однако такой «звездный остров» — всего лишь одна разновидность правильных структур. Ведь бывают и неправильные галактики, лишенные выраженных ядер и рукавов — они бултыхаются в космическом пространстве подобно яйцу, разбитому в невесомости. Издали они мало чем отличаются от хаотичных туманностей: разница состоит в размерах и концентрации звезд.

Галактика Андромеды — ближайшая к нам крупная галактика

Итак, что нужно, чтобы назвать объект галактикой?

Во-первых, это наличие в ней звезд и звездных скоплений — они составляют львиную долю видимой нам материи галактики. Но только видимой: большую часть массы любой галактики составляют прослойки газа и пыли, молекулярные облака и темная материя.
Во-вторых, все это богатство должно быть связано в гравитационной системе и вращаться вокруг общего центра масс. Обычно им выступает галактический центр, о котором речь пойдет дальше — но его отсутствие не препятствие.
Кроме внутреннего гравитационного взаимодействия, галактики взаимодействуют между собой. Меньшие «звездные острова» вращаются вокруг больших — а те выстраивают связи с другими гигантами, включаясь в крупномасштабную структуру Вселенной. Но в отличие от планет и их спутников, галактики славятся «хищными» нравами. Наш Млечный путь близок к тому, чтобы через пару миллиардов лет поглотить своих спутников, Большое и Малое Магеллановы Облака — а после этого его «слопает» галактика Андромеды.

Большое Магелланово облако — галактика-спутник Млечного пути

Видной характеристикой галактики является размер — как и содержание звезд, так и размах. Однако тут как раз точности и нет. Существуют галактики, которые в радиусе сотни–второй световых лет вмещают сотни миллионов звезд. Но бывают и другие, в которых на ту же сотню световых лет рассыпаны считаные тысячи звезд. Поэтому единственный четкий критерий тут — это гравитационная отделенность от близлежащих «островов» и наличие собственного центра массы. Так, во Вселенной одновременно существуют галактики с несколькими тысячами светил, и с сотнями триллионов звезд.

Как видите, нет четких рамок или определения для понятия что такое галактика. Поэтому они такие разнообразные, часто совсем невообразимые. Это и сверхяркие мощные квазары, и Великий Аттрактор, и громадные звездные поля протяженностью в миллионы световых лет. Но даже у самых обычных галактик есть чем удивить. Об этом дальше.

Разнообразие галактик

Э. П. Хаббл со снимком галактики Андромеда в руках

Первое, что бросается в глаза при изучении галактик — их форма и узор. Одни выглядят как спирали циклонов в земной атмосфере, другие напоминают садовые оросители, с которых вырываются струи воды, а третьи представляют собой равномерные, плоские звездные диски. На этих характерных деталях строится современная классификация галактик, которая еще называется морфологической (морфология — наука о строении и форме чего-либо).

С самого начала изучения галактик Эдвином Хабблом, появилась теория о зависимости ее внешнего вида от возраста. Начав с небольшого и плотного скопления газа и звезд, галактики постепенно раскручивают спирали или же просто разрастаются вширь, после чего сжимаются обратно. Поэтому внешний вид «звездного острова» может рассказать нам многое о ее истории.

Структурные компоненты галактики

Эдвин Хаббл, пионер и новатор исследования «звездных островов» за пределами Млечного пути, выделил сначала 3, а потом 4 основных вида галактик, изучение и детализация которых продолжается до сих пор. Но даже сегодняшняя типология «звездных островов» базируется на морфологических составляющих галактики. Как в конструкторе, из этих деталей можно «построить» любую галактику. Астрономы выделяют следующие компоненты:

Ядро — это центральная часть галактики, сосредоточение ее массы. Именно ядро служит гравитационным якорем для всех остальных компонентов галактики. Это может быть как и один космический объект, вроде черной дыры, так и целая группа звезд, туч пыли, черных дыр и прочих «жителей» галактического центра. Обычно имеется в виду последний вариант, именуемый также активным ядром галактики — таким, процессы и излучение которого не исчерпываются «жизнедеятельностью» одних только звезд.

Черная дыра в ядре галактики

Диск — тонкий и плоский слой галактики, в котором вращается большинство ее содержимого. Принцип его расположения аналогичен плоскости эклиптики Солнечной системы, где лежат орбиты самых массивных планет. Также это самая заметная часть галактики, поскольку занимает больше всего площади. Единый галактический диск делится на две составляющие — газопылевой и звездный.
В диске могут проступать спиральные ветви, известные также как галактические рукава. Рукава не столь плотны, как другие элементы галактики, и в них много молодых звезд.

Интересный факт — некоторые галактики обладают сразу двумя дисками; второй называется полярным кольцом. Причем «лишний» диск со звездами и туманностями не всегда имеет общий центр массы с основным. Полярные галактические кольца чаще всего возникают во время слияния галактик или спонтанного образования второго галактического центра, хотя точный механизм пока неизвестен.

Сфероидальный компонент — та часть звезд и галактического газа, которые находятся вне галактического диска и размещаются по сфере притяжения вокруг ядра. Его доля в общей массе галактики может колебаться.
Центр, балдж и гало

Балдж (от англ. «вздутие, выпуклость») — сферическая объемная оболочка центра галактики. Его составляют крупные звезды-гиганты, старые светила и шаровые звездные скопления. Балдж — самая концентрированная и наиболее яркая часть любой галактики. Его наличие является индикатором сверхмассивной черной дыры. Рядом с балджем может находиться бар (от англ. «перемычка») — вытянутый «мостик» между балджем и галактическими рукавами.
Когда балдж принадлежит к центру сфероидальной составляющей галактики, то гало заполняет всю внешнюю часть «звездного острова». Это самая большая часть галактики, поскольку распространяется далеко за пределы диска, и самая массивная, поскольку состоит большей частью из темной материи.

Классы галактик

Теперь, когда вы знаете основные составляющие любой галактики, определить ее класс очень легко. Надо только оценить выраженность главных элементов — звездного и газопылевого дисков, ядра и сфероидальной составляющей.

Эллиптические галактики (E)

Эллиптические галактики — первый класс «звездных островов», который служит опорной точкой для других типов. Их особенность заключается в том, что у них нет ни диска, ни рукавов — грубо говоря, они являются одним большим балджем и состоят из галактической сферы. Что правда, сфера не совсем правильная: эллиптические галактики всегда в большей или меньшей степени вытянуты, благодаря чему и получили свое название.

Гигантская эллиптическая галактика ESO 325-G004

Звездный состав эллиптических галактик примечателен своей умеренностью. Большинство их звезд — либо старые красные гиганты, либо умеренные красные и желтые карлики. Есть и яркие, но они редко поднимаются высоко по диаграмме Герцшпрунга–Рассела — светимость белых звезд в эллиптических галактиках не очень сильная. А голубые гиганты, звезды Вольфа–Райе и прочие массивные и активные светила попросту отсутствуют или же крайне редки.

Хотя образование и развитие галактик пока что покрыто пеленой тайны для астрономов, есть некоторые предположения относительно эллиптических галактик. У них мало газа и пыли, новые звезды формируются редко, а существующие светила немолоды — следовательно, до их нынешнего состояния прошло немало лет. А эллиптическую форму не так просто получить. Самый вероятный вариант — это столкновение и взаимопоглощение двух спиральных или линзовидных галактик воедино.

Материалы по теме

В пользу теории свидетельствует также то, что самая крупная галактика в наблюдаемой Вселенной, IC 110, тоже принадлежит к эллиптическим. Если это так, то после столкновения с галактикой Андромеда наш Млечный путь тоже превратится в гигантскую эллиптическую галактику.

Линзовидные галактики(S0)

Линзовидные галактики — это промежуточное звено по форме между эллиптическими и спиральными галактиками. У них сохраняется массивный центр, но при этом существуют вполне сформированные диски: звездный и газовый. Из-за контраста выпуклого балджа и распластанного диска эти галактики похожи на двояковыпуклые линзы, из-за чего и получили свое название.

«Население» линзовидных галактик сродни наполнению эллиптических — все те же старые звезды, небольшие зрелые светила и звездные останки вроде сверхновых, черных дыр и подобных им объектов. Как и у предыдущего класса галактик, у них не так много свободного газа, но зато достаточно галактической пыли. Это наталкивает астрономов на мысль о том, что линзовидные «звездные острова» являются «истаявшими» наследниками спиральных галактик, в которых звездообразовательный потенциал исчерпался, а рукава слились.

Линзовидные и эллиптические галактике составляют 40% от всей галактической популяции Вселенной — каждая по половине общего числа. И хотя даже вместе они не такие распространенные, как спиральные, линзовидные и эллиптические часто встречаются на снимках телескопов.

Линзовидная галактика Веретено или NGC 5866

Спиральные галактики (S)

Классическая спиральная галактика в общих чертах представляет собой эллиптическую галактику, от центра-балджа которой отходят спиральные рукава. Также она активно вращается (на что указывает спиральная форма) и обладает выраженными газовыми и пылевыми составляющими. Рукава спиральных галактик разительно отличаются по составу от центра: они богаты на свободную видимую материю, из-за чего активно образуются звезды. Ещё преобладающее число спиральных галактик имеет бар-перемычку. Галактики этого класса являются наиболее распространенными во Вселенной: на них приходится 55% от всего числа «звездных островов».

Как правило, рукавов у таких галактик немного, и спираль закручена лишь на несколько витков. Точной причины того, почему галактики не закручиваются «туже», неизвестно. Да, звезды движутся вокруг центра галактики очень быстро, ускоряясь ближе к центру, и свободно мигрируют с одной части спирали в другую. Но этого недостаточно для «заморозки» галактических рукавов в пространстве.

NGC 1097 — спиральная галактика с перемычкой в созвездии Печь

Одной из наиболее вероятных теорий является то, что спираль формируется под влиянием волн плотности. Они сжимают облака газа и пыли, попадающие в рукава, «фиксируя» их и активируя звездорождение. Там образуются в основном массивные и яркие голубые звезды, которые существуют всего несколько миллионов лет, и потому практически не изменяют свое положение. Все это способствует стабильности рукавов.

Это, однако, лишь теория. Какое-либо длительное наблюдения развития галактик невозможно, да и их структура слишком сложна, дабы утверждать что-то точно. Однако факт остается фактом: массивных и ярких звезд в рукавах очень много, из-за чего они отсвечивают голубым.

Неправильные галактики(Irr)

Неправильная галактика NGC 5477

Неправильные галактики — самые редкостные из «звездных островов». Они похожи на рваные тучи, да и повторяют их строением. В них много газов, пыли и скоплений звезд, но нет главных структурных элементов — спиралей, балджа и т.д. Некоторые из них напоминают эллиптические или спиральные галактики. Многие неправильные галактики стали такими из-за гравитационного влияния со стороны, исказившего их форму. Но есть «звездные острова», которые приобрели такой вид сами по себе.

Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!

Просмотров записи: 23308

Запись опубликована: 03.04.2016
Автор: Виталий Патинскас

Сколько существует галактик?

(Изображение предоставлено: ЕКА/Хаббл и НАСА, Ф. Пако, Д. Коу)

Галактики — это огромные скопления звезд, населяющих нашу Вселенную. Но сколько там галактик? Сосчитать их кажется невыполнимой задачей. Одной из проблем являются чистые числа — как только счет достигает миллиардов, требуется время, чтобы выполнить сложение. Другая проблема заключается в ограниченности наших инструментов. Чтобы получить наилучший обзор, телескоп должен иметь большую апертуру (диаметр главного зеркала или линзы) и располагаться над атмосферой, чтобы избежать искажений от земного воздуха.

Возможно, наиболее резонансным примером этого факта является экстремальное глубокое поле Хаббла (XDF), изображение, полученное путем объединения фотографий, полученных за 10 лет с космического телескопа Хаббла. По данным НАСА, телескоп наблюдал за небольшим участком неба при повторных посещениях в общей сложности 50 дней. Если вы держите большой палец на расстоянии вытянутой руки, чтобы закрыть луну, область XDF будет размером с булавочную головку. Собирая слабый свет в течение многих часов наблюдений, XDF выявил тысячи галактик, как близких, так и очень далеких, что сделало его самым глубоким изображением Вселенной, когда-либо сделанным в то время. Итак, если это единственное маленькое пятно содержит тысячи, представьте, сколько еще галактик можно найти в других пятнах.

Хотя оценки разных экспертов различаются, приемлемый диапазон составляет от 100 до 200 миллиардов галактик, сказал Марио Ливио, астрофизик из Научного института космического телескопа в Балтиморе, штат Мэриленд. Ожидается, что космический телескоп Джеймса Уэбба предоставит еще больше информации о ранних галактиках во Вселенной, сообщает The Astrophysical Journal.

Вглубь

Космический телескоп Хаббл использовался для изучения галактик и их количества. (Изображение предоставлено Getty Images)

По словам Ливио, космический телескоп Хаббл успешно подсчитывает и оценивает галактики. Телескоп, запущенный в 1990 году, изначально имел искажение на своем главном зеркале, которое было исправлено во время посещения шаттла в 1993 году. Хаббл также прошел несколько модернизаций и сервисных визитов до последней миссии шаттла в мае 2009 года.

Статьи по теме

В 1995 году астрономы направили телескоп на пустую область Большой Медведицы и собрали 10-дневные наблюдения. По данным Государственного университета Вебера, в результате на одном кадре было примерно 3000 тусклых галактик с 30-й звездной величиной . (Для сравнения, Полярная звезда или Полярная звезда имеет примерно 2-ю звездную величину.) Это составное изображение называлось «Глубокое поле Хаббла» и было самым дальним из всех, что кто-либо видел во Вселенной в то время.

Поскольку телескоп Хаббл обновил свои инструменты, астрономы дважды повторили эксперимент. В 2003 и 2004 годах ученые создали сверхглубокое поле Хаббла, которое за миллион секунд экспозиции выявило около 10 000 галактик в небольшом пятне в созвездии Форнакс.

В 2012 году, снова используя модернизированные инструменты, ученые использовали телескоп, чтобы изучить часть сверхглубокого поля. Даже в этом более узком поле зрения астрономы смогли обнаружить около 5500 галактик. Исследователи назвали это чрезвычайно глубоким полем.

В целом, Хаббл показывает примерно 100 миллиардов галактик во Вселенной или около того, но это число, вероятно, увеличится примерно до 200 миллиардов по мере совершенствования технологии телескопов в космосе, сказал Ливио Space. com.

Подсчет звезд

Космический телескоп Хаббл сделал это изображение звезд в галактике NGC 5023. (Изображение предоставлено ESA/NASA)

Какой бы инструмент ни использовался, метод оценки количества галактик один и тот же. Вы берете часть неба, запечатленную телескопом (в данном случае Хабблом). Затем — используя отношение кусочка неба ко всей Вселенной — вы можете определить количество галактик во Вселенной.

«Это предполагает, что не существует большой космической дисперсии, что вселенная однородна», сказал Ливио. «У нас есть веские основания подозревать, что это так. Это космологический принцип».

Принцип восходит к общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Эйнштейн говорил, что гравитация — это искажение пространства и времени. Имея в руках это понимание, несколько ученых (включая Эйнштейна) попытались понять, как гравитация влияет на всю Вселенную.

«Самое простое предположение состоит в том, что если вы посмотрите на содержимое Вселенной с достаточно плохим зрением, оно будет выглядеть примерно одинаково везде и во всех направлениях», — заявило НАСА . «То есть материя во Вселенной однородна и изотропна при усреднении в очень больших масштабах. Это называется космологическим принципом».

Одним из примеров действия космологического принципа является космический микроволновый фон (CMB), излучение, оставшееся от ранних стадий развития Вселенной после Большого взрыва. Используя такие инструменты, как микроволновый зонд анизотропии Уилкинсона НАСА, астрономы обнаружили, что реликтовое излучение практически одинаково, куда бы вы ни посмотрели.

Изменится ли число галактик?

По мере расширения Вселенной галактики удаляются от Земли. (Изображение предоставлено: MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRARY через Getty Images)

Измерения расширения Вселенной — путем наблюдения за галактиками, удаляющимися от нас — показывают, что ей около 13,82 миллиарда лет. Однако по мере того, как Вселенная становится старше и больше, галактики будут удаляться все дальше и дальше от Земли. Это затруднит их наблюдение в телескопы.

Вселенная расширяется быстрее скорости света (что не нарушает ограничение скорости Эйнштейна, поскольку расширение происходит за счет самой Вселенной, а не за счет объектов, путешествующих по ней). Кроме того, Вселенная ускоряется в своем расширении.

Здесь вступает в игру концепция «наблюдаемой вселенной» — вселенной, которую мы можем видеть. По словам Ливио, через 1–2 триллиона лет появятся галактики, которые мы не сможем увидеть с Земли.

«Мы можем видеть только свет от галактик, у которых было достаточно времени, чтобы достичь нас», — сказал Ливио. «Это не значит, что это все, что есть во Вселенной. Отсюда и определение наблюдаемой Вселенной».

Галактики также меняются со временем. Млечный Путь находится на пути к столкновению с соседней галактикой Андромеды, и обе сольются примерно через 4 миллиарда лет. Позже другие галактики в нашей Местной группе — ближайшие к нам галактики — в конечном итоге объединятся. По словам Ливио, жителям этой будущей галактики предстоит наблюдать гораздо более темную вселенную.

«Цивилизации зародились тогда, у них не было доказательств того, что существует Вселенная со 100 миллиардами галактик», — сказал он. «Они не увидят расширения. Вероятно, они не смогут сказать, что был Большой Взрыв».

А как насчет других вселенных?

Ученые предполагают, что наша Вселенная не единственная. (Изображение предоставлено Getty Images)

По мере того, как ранняя Вселенная раздувалась, существуют некоторые теории, говорящие о том, что разные «карманы» отделились и сформировали разные вселенные. Эти разные места могут расширяться с разной скоростью, включать в себя другие типы материи и иметь другие физические законы, чем наша собственная Вселенная.

Ливио указал, что в этих других вселенных могут быть галактики — если они существуют — но сейчас у нас нет возможности узнать наверняка. Таким образом, число галактик может быть даже больше 200 миллиардов, если рассматривать другие вселенные.

В нашем собственном космосе, сказал Ливио, астрономы смогут лучше уточнить число с запуском космического телескопа Джеймса Уэбба (для которого его институт будет управлять операциями миссии и наукой). Хаббл может заглянуть в галактики, которые образовались примерно через 450 миллионов лет после Большого взрыва. Используя телескоп Джеймса Уэбба, астрономы ожидают, что смогут заглянуть на 200 миллионов лет назад после Большого взрыва.

«Цифры не сильно изменятся», — добавил Ливио, указывая на то, что первые галактики, вероятно, образовались незадолго до этого. «Таким образом, число вроде 200 миллиардов [галактик], вероятно, соответствует нашей наблюдаемой Вселенной».

Вклад Уэбба

Хотя интересно подсчитать количество галактик в нашей Вселенной, астрономов больше интересует, как галактики показывают, как образовалась Вселенная. Согласно НАСА, галактики представляют собой представление того, как была организована материя во Вселенной — по крайней мере, в крупном масштабе. (Ученых также интересуют типы частиц и квантовая механика, а именно меньшая часть спектра.) Поскольку Уэбб может оглянуться на ранние дни Вселенной, его информация поможет ученым лучше понять структуру галактик вокруг нас сегодня.

Космический телескоп Джеймса Уэбба был запущен 25 декабря 2021 года. (Изображение предоставлено Getty Images)

«Изучая некоторые из самых ранних галактик и сравнивая их с сегодняшними галактиками, мы можем понять их рост и эволюцию. Уэбб также позволит ученым собрать данные о типах звезд, существовавших в этих очень ранних галактиках», — говорится в сообщении НАСА о миссии Уэбба.

«Последующие наблюдения с использованием спектроскопии сотен или тысяч галактик помогут исследователям понять, как элементы тяжелее водорода формировались и накапливались по мере формирования галактик на протяжении веков. Эти исследования также раскроют подробности слияния галактик и прольют свет на сам процесс формирования галактик».

Согласно НАСА, вот некоторые из ключевых вопросов, на которые Уэбб ответит о галактиках:

Как формируются галактики?
Что придает им форму?
Как химические элементы распределяются по галактикам?
Как центральные черные дыры в галактиках влияют на галактики-хозяева?
Что происходит, когда маленькие и большие галактики сталкиваются или объединяются?

Ученых также интересует роль темной материи в скоплении галактик. В то время как часть Вселенной видна в таких формах, как галактики или звезды, темная материя составляет большую часть Вселенной — около 80 процентов. В то время как темная материя невидима в длинах волн света или из-за излучения энергии, исследования галактик, начиная с 1950-е указывало на то, что в них было гораздо больше массы, чем было видно невооруженным глазом.

«Компьютерные модели, созданные учеными для понимания формирования галактик, показывают, что галактики создаются, когда темная материя сливается и слипается», — сообщает НАСА.

«О ней [темной материи] можно думать как о строительных лесах Вселенной. Видимая материя, которую мы видим, собирается внутри этих строительных лесов в форме звезд и галактик. , и сближаются, образуя более крупные».

Мощные зеркала Уэбба позволят ученым наблюдать за формированием галактик, включая роль темной материи, с близкого расстояния. Хотя это исследование не дает прямого ответа на вопрос, сколько галактик во Вселенной, оно помогает ученым лучше понять процессы, лежащие в основе галактик, которые мы видим, что, в свою очередь, лучше информирует модели о галактическом населении.

Дополнительные ресурсы

На этом снимке, сделанном космическим телескопом НАСА «Хаббл», вы можете увидеть тысячи галактик на одной фотографии. Чтобы узнать больше о различных типах галактик, посетите сайт NASA Hubblesite.

Библиография

«Оазисы во тьме: галактики как зонды космоса». Общество астрофизики и астрономии (2007 г.). http://sciencejedi.com/professional/talks/ynp_galaxies.pdf

«Подсчеты числа галактик — V. Сверхглубокие подсчеты: Глубокие поля Гершеля и Хаббла». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества, том 323, выпуск 4 (2001 г.). https://academic.oup.com/mnras/article/323/4/795/1102609?login=true

«Поиск галактик с большим красным смещением с помощью JWST». Астрофизический журнал (2021). https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ac2a2f/meta

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: community@space. com.

Айлса — штатный автор журнала How It Works, где она пишет о науке, технологиях, космосе, истории и окружающей среде. Проживая в Великобритании, она окончила Стерлингский университет со степенью бакалавра журналистики (с отличием). Ранее Айлса писала для журнала Cardiff Times, Psychology Now и многочисленных научных журналов.