Астрономия 10 класс Воронцов-Вельяминов (стр. 26 из 31)

это туманное пятно состоит из множества звезд (рис. 100). Он обна-
ружил в туманности вспышки новых звезд, рассеянные и шаровые
скопления и цефеиды. Определив периоды переменности и видимую
звездную величину этих цефеид, Хаббл установил, что все они
находятся очень далеко за пределами нашей Галактики. Таким обра-

118

Рис. 101. Спиральная галактика МЗЗ в созвездии Треугольника, видимая почти
плашмя. Ее ярчайшие звезды в спиральных ветвях расположены менее
тесно, чем в М31, и поэтому заметнее.

зом, вся спиральная туманность в созвездии Андромеды находится
вне пределов нашей Галактики и уже этим отличается от газовых и
пылевых туманностей нашей звездной системы. Зная расстояние
до этой туманности и ее угловой диаметр, легко вычислить его в
линейных единицах (см. § 12, рис. 38).

Оказалось, что спиральная туманность в созвездии Андромеды —
огромная звездная система, примерно такая же, как и наша Галакти-
ка. Мы знаем теперь, что расстояние до нее 2 млн. световых лет.
В ней есть газовые и пылевые туманности, как и в нашей Галактике.
Вследствие того что галактику в созвездии Андромеды мы видим под
некоторым углом к ее оси, она имеет продолговатую форму. Галак-
тика в созвездии Треугольника тоже спиральная, менее
наклонена к лучу зрения и имеет поэтому иной вид (рис. 101).

Астрономы нашли великое множество гигантских звездных систем
за пределами нашей Галактики, им дали нарицательное название
галактик в отличие от нашей Галактики.

Хаббл выяснил, что в спектрах галактик, расстояния до ко-
торых были оценены по видимой яркости их ярчайших звезд, линии
смещены к красному концу спектра. Это красное смещение возрас-
тает пропорционально расстоянию до галактики (рис. 102). В соот-
ветствии с эффектом Доплера — Физо (см. § 13), красное смещение
означает удаление источника от наблюдателя. Скорость удаления
пропорциональна величине смещения, поэтому красное смещение

119

можно выразить в единицах скорости (км/с). Наблюдаемая пропор-
циональность между расстоянием D до галактик и скоростью v
носит название закона Хаббла:

v = HD.

Коэффициент пропорциональности Н называют постоянной
Хаббла. Установлено, что величина постоянной Хаббла1 Н со-
ставляет примерно 100——— , т. е. на каждый миллион парсеков

с • Мпк

скорость удаления возрастает на 100 км/с. Поэтому расстояние
до далекой галактики можно определить по величине красного
смещения линий в ее спектре:

где v — скорость, определенная по красному смещению. Если,
например, сдвиг линии спектра соответствует 10 000 км/с, то до
галактики 100 Мпк, т. е. 100 млн. пк. Этот способ используется
в тех случаях, когда в далеких галактиках цефеиды или даже яр-
чайшие сверхгиганты не видны.

По своему внешнему виду галактики делятся на спираль-
ные, неправильные и эллиптические Большинство
наблюдаемых галактик — спиральные. Наша Галактика и галактика
в созвездии Андромеды относятся к числу спиральных галактик
очень большого размера. Все спиральные галактики вращаются с
периодами в несколько сот миллионов лет. Массы их составляют
10 — 10й масс Солнца.

Ветви спиральных галактик, как и у нашей Галактики, состоят
из горячих звезд, цефеид, сверхгигантов, рассеянных звездных скоп-
лений и газовых туманностей. Радиотелескопы обнаруживают в спи-
ральных галактиках нейтральный водород в количестве до 10% от
массы галактики. Есть в галактиках и пыль. Ее присутствие осо-
бенно хорошо заметно в тех из них, которые повернуты к нам
ребром, поэтому похожи на веретено или чечевицу (рис. 103).
Вдоль них проходит темная полоса — скопление пылевых туманнос-
тей — в экваториальной плоскости.

Во время экспедиции Магеллана в XVI в. наблюдаемые в
южном полушарии неба два больших звездных облака назвали Боль-
шим и Малым Магеллановыми Облаками (рис. 104). Эти галактики
по их бесформенному виду относят к типу неправильных. Они
являются спутниками нашей Галактики. Расстояние до них около
150 000 световых лет. Их звездный состав такой же, как и у
ветвей спиральных галактик, а ядра нет. Неправильные галактики
(рис. 105, а) значительно меньше спиральных и встречаются
редко.

Эллиптические галактики наблюдаются часто. По виду они
похожи на шаровые звездные скопления (рис. 105, б), но гораздо

1 Значение этой величины все уточняется.

120

Рис. 102. Красное смещение в спектрах галактик возрастает с расстоянием до
них (на фотографии спектра заметнее всего две главные линии погло-
щения ионизованного кальция). Ширина спектра зависит от видимого
размера и яркости галактики. Яркие линии — спектр земного источника
света.

Рис. 103. Спиральная галактика, видимая с ребра, с темными пылевыми туман-
ностями, скрывающими от нас ее ядро.

Рис. 104. Большое Магелланово Облако — ближайшая к нам галактика. Относится
к типу неправильных галактик.

больше их по размерам. Они вращаются крайне медленно и потому
почти не сплюснуты в отличие от быстро вращающихся спиральных
галактик (рис. 105, в). Эллиптические галактики не содержат ни
звезд-сверхгигантов, ни темных, или светлых диффузных туман-
ностей.

Разнообразны светимости галактик.

У гигантских галактик абсолютная звездная величина около
—21. Существуют галактики-карлики, в тысячи раз более слабые,
с абсолютной звездной величиной около —13.

Академик В. А. Амбарцумян первым показал, что в центральных
областях многих спиральных и эллиптических галактик — их яд-
рах — происходят взрывоподобные явления, сопровождающиеся вы-
делением очень большого количества энергии.

Мир галактик так же разнообразен, как и мир звезд.

30 1. Линии спектра далекой галактики оказались сдвинуты на величи у, соответ-
ствующую скорости удаления от нас в 15 000 км/с Каково расстояние до нее?
Каков ее размер, если она видна как пятнышко 20" в диаметре?

В галактике, у которой красное смещение линий в спектре соответствует
2000 км/с, вспыхнула сверхновая звезда. Ее яркость в максимуме соответ-
ствовала 18-й видимой звездной величине. Каковы ее абсолютная звездная
величина и светимость?

По фотографии (рис. 100) оцените угол наклона спиральной галактики к
лучу зрения.

На каком расстоянии (в парсеках) от центра галактики (рис. 85) находится
в проекции на небо сверхновая звезда, если красное смещение в их спектрах
10 000 км/с, а видимый диаметр галактики 2'?

2. Радиогалактики и квазары. Галактики излучают радиоволны.
Радиоизлучение исходит от нейтрального водорода на длине вол-
ны 21 см, а также от ионизованного горячего водорода в свет-

122

лых туманностях. Кроме того, га-
лактики служат источниками не-
теплового (синхротронного) радио-
излучения, происходящего от тормо-
жения очень быстрых электронов
магнитным полем галактик. Радио-
галактики отличаются очень мощ-
ным синхротронным излучением. За-
мечательно, что чаще всего радио-
галактика имеет два очага радио-
излучения, расположенные по обе
стороны от оптически видимой га-
лактики.

На месте некоторых радиоисточ-
ников нашли объекты, неотличимые
на фотографиях от очень слабых
звезд. В их спектре имеются яркие
линии со значительным красным сме-
щением. В некоторых случаях это
линии, обычно наблюдаемые в ультра-
фиолетовой области спектра, сме-
щенные в его видимую часть.
Красное смещение их так велико,
что ему соответствуют расстояния
в миллиарды световых лет. Эти объ-
екты, названные квазизвездны-
м и (звездоподобными) источниками
радиоизлучения или квазарами,
являются самыми далекими небесны-
ми телами, расстояние до которых
удалось определить. Ярчайший из
квазаров выглядит как звезда 13-й
звездной величины, но по светимо-
сти квазары оказываются в сотни
раз ярче, чем гигантские галактики.
Остается неясным происхождение
колоссальных потоков энергии, из-
лучаемой ими в виде света и в виде
радиоволн. Наблюдения свидетельст-
вуют, что квазары сходны по своей
природе с активными ядрами галак-
тик и, вероятно, являются ядрами
очень далеких звездных систем.

Рис. 105. Основные типы галактик (масштабы
фотографий различны):
а — неправильная; 6 — эллипти-
ческая; в — спиральная.

123

3. Метагалактика и космология. Галактики, подобно звездам, быва-
ют двойными, кратными, образуют группы и скопления. Большинство
галактик сосредоточено в скоплениях (рис. 106). Скопления галак-
тик, как и скопления звезд, бывают рассеянными и шарообразными и
содержат десятки, иногда тысячи членов. Ближайшее к нам скопле-
ние галактик находится в созвездии Девы на расстоянии около
20 млн. пк (20 Мпк).

Наблюдениям доступно гигантское количество галактик.

Самый большой каталог (составленный в СССР) содержит
30000 галактик ярче 15-й звездной величины.

При помощи сильного телескопа можно сфотографировать много
миллионов галактик до 22—23-й звездной величины, из которых са-
мые далекие с трудом отличимы от слабых звезд и отстоят от нас
на несколько миллиардов световых лет. Распределение скоплений
галактик в пространстве, по-видимому, равномерно, и нет приз-
наков уменьшения плотности распределения скоплений на больших
расстояниях.

Вся наблюдаемая система галактик и их скоплений называется
Метагалактикой. Чтобы яснее представить себе масштабы Вселенной,
рассмотрите внимательно рисунок 107.