Мир Галактик (Галактики и звездные системы) (стр. 1 из 11)
П Л А Н :
1) Размеры и расстояния
2) Виды галактик
A) Эллиптические галактики
B) Спиральные галактики
C) Неправильные галактики
D) Иглообразные галактики
E) Радиогалактики
3) Причины различия галактик
4) Эволюция галактик
A) Неустойчивость
B) Возникновение чёрных дыр, спиральных и эллиптических галактик
C) Наблюдение эволюции галактик
5) Масса галактик
6) Строение нашей галактики
A) Как была открыта наша галактика
B) Форма галактики
C) Газовая материя в галактики
D) Вращение галактики
E) Пылевая материя в галактики
F) Ядро галактики
7) Состав нашей галактики
A) Двойные и кратный звезды
B) Рассеянные и шаровые звездные скопления
C) Звездные ассоциации
D) Подсистемы галактики
E) Спиральные ветви галактики
8) Метагалактика
A) Метагалактика
B) Распределение галактик на небе
C) Сверхсистема галактик
С древнейших времен людей интересовало, что же находится за горизонтом, и они отправлялись исследовать далекие и незнакомые земли. По мере того как Земля открывала человеку большинство своих белых пятен, астрономы стали выходить в область новых и не исследованных территорий за пределами нашей маленькой планеты. Сегодня исследователи Вселенной, используя современные телескопы и ЭВМ, продвигаются в направлении всё больших расстояний в поисках предела Космоса - последней его границы.
Столетия мы были узниками Солнечной системы, считая звезды просто украшениями сферы, расположенной за планетами. Потом человек признал в этих крошечных светящихся точках другие солнца, настолько далекие, что их свет идет до Земли многие годы. Казалось, что космос населен редкими одинокими звездами, и ученые спорили о том, простирается ли звездное население в пространстве неограниченно или же за некоторым пределом звезды кончаются и начинается пустота. Проникая все дальше и дальше, астрономы нашли такой предел, и оказалось, что наше Солнце - одна из огромного числа звезд, образующих систему под названием Галактика. За границей Галактики была тьма.
XX век принес новое открытие: наша Галактика-это еще не вся Вселенная. За самыми далекими звездами Млечного Пути находятся другие галактики, похожие на нашу и простирающиеся в пространстве до пределов видимости наших крупнейших телескопов. Грандиозные звездные системы - одни из самых потрясающих и наиболее изучаемых современной астрономией объектов, и именно о них пойдет речь далее.
| 1. Размеры и Расстояния |
Млечный Путь - весьма характерный представитель своего типа галактик - столь огромен, что свету требуется более 100 тысяч лет, чтобы со скоростью 300 000 километров в секунду чтобы пересечь Галактику от края до края. Земля и Солнце находятся на расстоянии около 30 тысяч световых лет от центра Млечного Пути. Если бы мы попытались послать сообщение гипотетическому существу, проживающему вблизи центра нашей Галактики, то ответ получили бы не раньше, чем через 60 тысяч лет. Сообщение же, посланное со скоростью самолета (600 миль или 1000 километров в час) в момент рождения Вселенной, к настоящему времени прошло бы лишь половину пути до центра Галактики, а время ожидания ответа составило бы 70 миллиардов лет.
Некоторые галактики гораздо крупнее нашей. Диаметры самых больших из них - обширных галактик, излучающих огромное количество энергии в виде радиоволн, как, например, известный объект южного неба - Центавр А, в сто раз превосходят диаметр Млечного Пути. С другой стороны, во Вселенной много сравнительно небольших галактик. Размеры карликовых эллиптических галактик (типичный представитель находится в созвездии Дракона) составляют всего около 10 тысяч световых лет. Разумеется, даже эти неприметные объекты почти невообразимо огромны: хотя галактику в созвездии Дракона можно назвать карликовой, ее диаметр превосходит 160 000 000 000 000 000 километров.
Хотя космос населяют миллиарды галактик, им совсем не тесно: Вселенная достаточно огромна, чтобы галактики могли удобно в ней разместиться, и при этом еще остается много свободного пространства. Типичное расстояние между яркими галактиками составляет около 5-10 миллионов световых лет; оставшийся объем занимают карликовые галактики. Однако если принять во внимание их размеры, то оказывается, что галактики относительно гораздо ближе друг к другу, чем, например, звезды в окрестности Солнца. Диаметр звезды пренебрежимо мал по сравнению с расстоянием до ближайшей соседней звезды. Диаметр Солнца всего около 1,5 миллиона километров, в то время как расстояние до ближайшей к нам звезды в 50 миллионов раз больше.
Для того чтобы представить огромные расстояния между галактиками, мысленно уменьшим их размеры до роста среднего человека. Тогда в типичной области Вселенной "взрослые" (яркие) галактики будут находиться в среднем на расстоянии 100 метров друг от друга, а между ними расположится небольшое число детей. Вселенная напоминала бы обширное поле для игры в бейсбол с большим свободным пространством между игроками. Лишь в некоторых местах, где галактики собираются в тесные скопления. наша масштабная модель Вселенной похожа на городской тротуар, и уж нигде не было бы ничего общего с вечеринкой или вагоном метро в час пик. Если же до масштабов человеческого роста уменьшить звезды типичной галактики, то местность получилась бы чрезвычайно малонаселенная: ближайший сосед проживал бы на расстоянии 100 тысяч километров - около четверти расстояния от Земли до Луны.
Из этих примеров должно стать ясно, что галактики довольно редко разбросаны во Вселенной и состоят, в основном, из пустого пространства. Даже если учесть разреженный газ, заполняющий пространство между звездами, то все равно средняя плотность вещества оказывается чрезвычайно малой. Мир галактик огромен и почти пуст.
| 2. Виды галактик |
Галактики во Вселенной не похожи друг на друга. Некоторые из них ровные и круглые, другие имеют форму уплощенных разметавшихся спиралей, а у некоторых не наблюдается почти никакой структуры. Астрономы, следуя пионерской работе Эдвина Хаббла, опубликованной в 20-х годах, подразделяют галактики по их форме на три основных типа: эллиптические, спиральные и неправильные, обозначаемые соответственно Е, S и Irr.
Эллиптические галактики характеризуются в целом эллиптической формой и не имеют никакой другой структуры, кроме общего падения яркости по мере удаления от центра. Падение яркости описывается простым математическим законом, который открыл Хаббл. На языке астрономов это звучит так: эллиптические галактики имеют концентрические эллиптические изофоты, т. е. если соединить одной линией все точки изображения галактики с одинаковой яркостью и построить такие линии для разных значений яркости (аналогично линиям постоянной высоты на топографических картах), то мы получим ряд вложенных друг в друга эллипсов примерно одинаковой формы и с общим центром.
Подтипы эллиптических галактик обозначаются буквой Е, за которой следует число n, определяемое по формуле
, где а и b - это соответственно большая и малая полуоси какой-либо изофоты галактики. Таким образом, эллиптическая галактика круглой формы будет отнесена к типу Е0, а сильно сплюснутая может быть классифицирована как Е6Проще всего выглядят эллиптические галактики: они ровные, однородные по цвету и симметричные. Их почти совершенное строение наводит на мысль об их существенной простоте. И действительно, параметры эллиптических галактик оказалось легче измерить и подыскать под них теоретические модели, чем сделать это для более сложных родственников этих объектов.
Рассмотрим, для примера, строение типичной эллиптической галактики M87. В ее центре находится яркое ядро. окруженное размытым сиянием, яркость которого падает по мере удаления от центра. Как и у всех эллиптических галактик, падение яркости описывается простой математической формулой. Форма контура галактики тоже остается почти одинаковой на всех уровнях яркости. Все изофоты представляют собой почти идеальные эллипсы, центрированные в точности на ядро галактики. Направления больших осей и отношения большой оси к малой почти одинаковы у всех эллипсов.Фундаментальная простота эллиптических галактик согласуется с предположением о том, что они управляются небольшим числом сил. Орбиты звезд гладкие и хорошо перемешаны и ничто, кроме гравитации, не влияет на их расположение, и никакое непрерывное звездообразование не разрушило их правильности. Когда Хаббл впервые обратил внимание на эти факты, он показал, что строение эллиптической галактики мало отличается от строения простой газовой среды, формируемой лишь гравитационными силами и состоящей из одинаковых частиц примерно одинаковой температуры. Чтобы построить такой объект из звезд, надо лишь взять много похожих звезд, расположить их рядом друг с другом в пространстве, позволить тяготению поработать с ними и долго-долго подождать, пока движения всех звезд не станут похожими. Не следует придавать звездам систематических движений вроде общего вращения, но надо удостовериться в том, что звезды выбраны тихие и благонравные, которые не будут извергаться, выбрасывать вещество или иным способом нарушать скучную монотонность неизменного звездного царства. Но нет необходимости с самого начала распределять их в идеальном шаровом объеме. Можно, например, "сделать" из них ящик прямоугольной формы и просто подождать некоторое время. Звезды сами в конце концов расположатся в виде сфероида. Тяготение действует сферически симметричным образом и, если ваша галактика управляется только гравитацией, то она выровняется, потеряет острые углы и станет симпатичной эллиптической галактикой.