|
Реферат: Галактики (Астрономия)
В одном из выступлений А.Энштейн сказал (в 1929 г.): “Если говорить честно,
мы хотим не только узнать, как устроена,.. но и по возможности достичь цели
утопической и дерзкой на вид - понять, почему природа является именно
такой... В этом состоит прометеевский элемент научного творчества.”
?
алактики – гигантские (до сотен млрд. звезд) звездные системы. К ни
относится, в частности, наша Галактика. Галактика (от греч. galaktikos -
млечный), звездная система (спиральная галактика), к которой принадлежит
Солнце. Галактики стали предметом космогонических исследований с 20-х годов
нашего века, когда была надежно установлена их действительная природа и
оказалось, что это не туманности, т.е. не облака газа и пыли, находящиеся
неподалеку от нас, а огромные звездные миры, лежащие от нас на очень
больших расстояниях от нас. Открытия и исследования в области космологии
прояснили в последние десятилетия многое из того, что касается предыстории
галактик и звезд, физического состояния разряженного вещества, из которого
они формировались в очень далекие времена. В основе всей современной
космологии лежит одна фундаментальная идея - восходящая к Ньютону идея
гравитационной неустойчивости. Вещество не может оставаться однородно
рассеянным в пространстре, ибо взаимное притяжение всех частиц вещества
стремиться создать в нем сгущения тех или иных масштабов и масс. В ранней
Вселенной гравитационная неустойчивость усиливала первоначально очень
слабые нерегулярности в распределении и движении вещества и в определенную
эпоху привела к возникновению сильных неоднородностей: “блинов” -
протоскоплений. Границами этих слоев уплотнения служили ударные волны, на
фронтах которых первоначально невращательное, безвихревое движение вещества
приобретало завихренность. Распад слоев на отдельные сгущения тоже
происходил, по-видимому, из-за гравитационной неустойчивости, и это дало
начало протогалактикам. Многие из них оказывались быстро вращающимися
благодаря завихренному состоянию вещества, из которого они формировались.
Фрагментация протогалактических облаков в результате их гравитационной
неустойчивости вела к возникновению первых звезд, и облака превращались в
звездные системы - галактики. Те из них, которые обладали быстрым
вращением, приобретали из-за этого двухкомпонентную структуру - в них
формировались гало более или менее сферической формы и диск, в котором
возникали спиральные рукава, где и до сих пор продолжается рождение звезд
Протогалактики, у которых вращение было медленнее или вовсе отсутствовало,
превращались в эллиптические или неправильные галактики. Параллельно с этим
процессом происходило формирование крупномасштабной структуры Вселенной -
возникали сверхскопления галактик, которые, соединяясь своими краями,
образовывали подобие ячеек или пчелинных сот; их удалось распознать в
последние годы.
Галактика содержит не менее 1011 звезд (общей массой 1011 масс Солнца),
межзвездное вещество (газ и пыль, масса которых составляет несколько
процентов массы всех звезд), космические лучи, магнитные поля, излучение
(фотоны). Большинство звезд занимает объем линзообразной формы поперечником
ок. 30 тыс. пк (1 пк (парсек) = 3,26 светового года = 206265 а.е. = 3*1013
км.), концентрируясь к плоскости симметрии этого объема (галактической
плоскости) и к центру (т. н. плоская подсистема Галактики). Меньшая часть
звезд заполняет почти сферический объем радиусом ок. 15 тыс. пк (т. н.
сферическая подсистема Галактики), концентрируясь к центру (ядру)
Галактики, который находится от Земли в направлении созвездия Стрельца.
Солнце расположено вблизи галактической плоскости на расстоянии ок. 10 тыс.
пк от центра Галактики. Для земного наблюдателя звезды, концентрирующиеся к
галактической плоскости, сливаются в видимую картину Млечного Пути. Млечный
путь – светлая серебристая полоса звезд опоясывает всё небо, составляя
основную часть нашей Галактики. Млечный путь наиболее ярок в созвездии
Стрельца, где находятся самые мощные облака звезд. Наименее ярок он в
противоположной части неба. Из этого нетрудно вывести заключение, что
солнечная система не находится в центре Галактики, который от нас виден в
направлении созвездия Стрельца. Чем дальше от плоскости Млечного Пути, тем
меньше там слабых звезд и тем менее далеко в этих направлениях тянется
звездная система. Размеры Галактики были намечены по расположению звезд,
которые видны на больших расстояниях. Это цефиды и горячие гиганты. В
центре галактики расположено ядро диаметром 1000-2000 пк – гигантское
уплотненное скопление звезд. Оно находится от нас на расстоянии почти 10000
пк (30000 световых лет) в направлении созвездия Стрельца, но почти целиком
скрыто плотной завесой облаков, что препятствует визуальным и
фотографическим обычным наблюдениям этого интереснейшего объекта Галактики.
В состав ядра входит много красных гигантов и короткопериодических цефид.
Масса нашей галактики оценивается сейчас разными способами, равна
2*1011 масс Солнца (масса Солнца равна 2*1030 кг.) причем 1/1000 ее
заключена в межзвездном газе и пыли. Масса Галактики в Андромеде почти
такова же, а масса Галактики в Треугольнике оценивается в 20 раз мменьше.
Поперечник нашей галактики составляет 100000 световых лет. Путем
кропотливой работы московский астрономом В.В. Кукарин в 1944 г. нашел
указания на спиральную структуру галактики, причем оказалось, что мы живем
между двумя спиральными ветвями, бедном звездами.
Кроме звезд в состав Галктики входит еще рассеянная материя,
черезвычайно рассеянное вещество, состоящее из межзвездного газа и пыли.
Оно образует туманности. Туманности бывают диффузными и планетарными.
Светлые они от того, что их освещают близлежащие звезды. Пример:
газопылевая туманность в созвездии Ориона и темная пылевая туманность
Конская голова.
Звезды верхней части главной последовательности а особенно сверхгиганты
и классические цефиды, составляют более молодые население. Оно
располагается дальше от центра и образует сравнительно тонкий слой или
диск. Среди звезд этого диска находится пылевая материя и облака газа.
Субкарлики и гиганты образуют вокруг ядра и диска Галактики сферическую
систему.
В 20-30 гг. XX века Хаббл разработал основы структурной классификации
галактик - гигантских звездных систем, согласно которой различают три
класса галактик:
1. Спиральные галактики - характерны двумя сравнительно яркими ветвями,
расположенными по спирали. Ветви выходят либо из яркого ядра (такие
галактики обозначаются S(Spiral), либо из концов светлой перемычки,
пересекающей ядро (обозначаются – SB).
Представитель - галактика М82 в созвездии Б. Медведицы, не имеет четких
очертаний и состоят в основном из горячих голубых звезд и разогретых ими
газовых облаков. М82 находится от нас на расстоянии 6.5 миллионов световых
лет.Возможно, около миллиона лет тому назад в центральной ее части
произошел мощный взрыв, в результате которого она приобрела сегоднешнюю
форму.
Cпиральная галактика М51 в созвездии Гончих Псов - одна из самых
удивительных спиральных звездных систем. Расстояние до них составляет около
8 миллионов световых лет. Утолщение на конце спиральной ветви - это
самостоятельная неправильная галактика. Отдельные яркие звезды находятся в
нашей галактике.
2. Эллиптические галактики (обозначаются Е(elliptical)) - имеющие форму
эллипсоидов. Представитель - кольцевая туманность в созвездии Лиры
находится на расстоянии 2100 световых лет от нас и состоит из светящегося
газа, окружающего центральную звезду. Эта оболочка образовалась, когда
состарившаяся звезда сбросила газовые покровы и они устремились в
пространство. Звезда сжалась и перешла в состояние белого карлика, по массе
сравнимого с нашим солнцем, а по размеру с Землей. Эллиптические галактики
внешне невыразительные. Они имеют вид гладких эллипсов или кругов с
постепенным круговым уменьшением яркости от центра к периферии. Ни каких
дополнительных частей у них нет, потому что Эллиптические галактики состоят
из второго типа звездного населения. Они построены из звезд красных и
желтых гигантов, красных и желтых карликов и некоторого количества белых
звезд не очень высокой светлости. Отсутствуют бело-голубые сверхгиганты и
гиганты, группировки которых можно наблюдать в виде ярких сгустков,
придающих структурность системе, нет пылевой материи которая, в тех
галактиках где она имеется, создаёт темные полосы, оттеняющие форму
звездной системы. Внешне эллиптические галактики отличаются друг от друга в
основном одной чертой – большим или меньшим сжатием (NGG и 636, NGC 4406,
NGC 3115 и др.)
3. Иррегулярные (неправильные) галактики (обозначаются Ir (irregular))
- обладающие неправильными формами. Представители - Большое Магелланово
Облако находится на расстоянии 165000 световых лет и, таким образом,
является ближайшей к нам галактикой сравнительно небольшого размера Рядом с
ней расположена галактика поменьше - Малое Магелланово Облако. Обе они -
спутники нашей галактики.
По степени клочковатости ветвей спиральные галактики разделяются на
подтипы а, b, с. У первых из них - ветви аморфны, у вторых - несколько
клочковаты, у третьих - очень клочковаты, а ядро всегда неярко и мало.
Во второй половине 40-х годов ХХ века У. Бааде (США) установил, что
клочковатость спиральных ветвей и их голубизна растут с повышением
содержания в них горячих голубых звезд, их скоплений и диффузных
туманностей. Центральные части спиральных галактик желтее, чем ветви и
содержит старые звезды (население второго типа, по Бааде, или население
сферической составляющей), тогда как плоские спиральные ветви состоят из
молодых звезд (население первого типа, или население плоской составляющей).
Плотность распределения звезд в пространстве растет с приближением к
экваториальной плоскости спиральных галактик. Эта плоскость является
плоскостью симметрии системы, и большинство звезд при своем вращении вокруг
центра галактики остается вблизи нее; периоды обращения составляют 107 –
109 лет. При этом внутренние части вращаются как твердое тело, а на
периферии угловая и линейная скорости обращения убывают с удалением от
центра. Однако в некоторых случаях находящееся внутри ядра еще меньшее
ядрышко («керн») вращается быстрее всего. Аналогично вращаются и
неправильные галактики, являющиеся также плоскими звездными системами.
Эллиптические галактики состоят из звезд второго типа населения.
Вращение обнаружено лишь у наиболее сжатых из них. Космической пыли в них,
как правило, нет, чем они отличаются от неправильных и особенно спиральных
галактик, в которых поглощающее свет пылевое вещество имеется в большом
количестве.
В спиральных галактиках поглощающее свет пылевое вещество имеется в
большем количестве. Оно составляет от нескольких тысячных до сотой доли
полной их массы. Вследствие концентрации пылевого вещества к экваториальной
плоскости, оно образует темную полосу у галактик, повернутых к нам ребром и
имеющих вид веретена.
Радиоастрономические наблюдения позволили обнаружить в галактиках
скопления нейтрального водорода. Масса его относительно мала в спиральных
галактиках типа Sа, достигает нескольких процентов в Sв и доходит до 10% от
массы звезд в галактиках Sc, а также в неправильных галактиках.
В основном, нейтральный водород - главная часть газовой составляющей
галактик - расположен в узком экваториальном слое, но отдельные облака
наблюдаются и далеко от него, где нет весьма горячих звезд, способных
ионизировать его и привести в состояние свечения.
Последующие наблюдения показали, что описанная классификация
недостаточна, чтобы систематизировать все многообразие форм и свойств
галактик. Так, были обнаружены галактики, занимающие в некотором смысле
промежуточное положение между спиральными и эллиптическими галактиками
(обозначаются Sо). Эти галактики имеют огромное центральное сгущение и
окружающий его плоский диск, но спиральные ветви отсутствуют. В 60-х годах
ХХ века были открыты многочисленные пальцеобразные и дисковидные галактики
со всеми градациями обилия горячих звезд и пыли. Еще в 30-х годах ХХ века
были открыты эллиптические карликовые галактики в созвездиях Печи и
Скульптора с крайне низкой поверхностной яркостью, настолько малой, что
эти, одни из ближайших к нам, галактик даже в центральной своей части с
трудом видны на фоне неба. С другой стороны, в начале 60-х годов ХХ века
было открыто множество далеких компактных галактик, из которых наиболее
далекие по своему виду не отличимы от звезд даже в сильнейшие телескопы. От
звезд они отличаются спектром, в котором видны яркие линии излучения с
огромными красными смещениями, соответствующими таким большим расстояниям,
на которых даже самые яркие одиночные звезды не могут быть видны. В отличие
от обычных далеких галактик в которые, из-за сочетания истинного
распределения энергии в их спектре и красного смещения выглядят
красноватыми, наиболее компактные галактики (называющиеся также
квазозвездными галактиками) имеют голубоватый цвет. Как правило, эти
объекты в сотни раз ярче обычных сверхгиганских галактик, но есть и более
слабые. У многих галактик обнаружено радиоизлучение нетепловой природы,
возникающее, согласно теории руссого астронома И.С.Шкловского, при
торможении в магнитном поле электронов и более тяжелых заряженных частиц,
движущихся со скоростями, близкими к скорости света (так называемое
синхотронное излучение). Такие скорости частицы получают в результате
грандиозных взрывов внутри галактик.
Компактные далекие галактики, обладающие мощным нетепловым
радиоизлучением, называются N-галактиками.
Звездообразные источники с таким радиоизлучением, называются квазарами
(квазозвездными радиоисточниками), а галактики обладающие мощным
радиоизлучением и имеющие заметные угловые размеры, - радиогалактиками. Все
эти объекты чрезвычайно далеки от нас, что затрудняет их изучение.
Радиогалактики, имеющие особенно мощное нетепловое радиоизлучение, обладают
преимущественно эллиптической формой, встречаются и спиральные.
Большой интерес представляют так называемые галактики Сейферта. В
спектрах их небольших ядер имеется много очень широких ярких полос,
свидетельствующих о мощных выбросах газа из их центра со скоростями,
достигающими несколько тысяч км/сек. У некоторых галактиках Сейферта
обнаружено очень слабое нетепловое радиоизлучение. Не исключено, что и
оптическое излучение таких ядер, как и в квазарах, обусловлено не звездами,
а также имеет нетепловую природу. Возможно, что мощное нетепловое
радиоизлучение - временный этап в развитии квазозвездных галактик.
Близкие к нам радиогалактики изучены полнее, в частности методами
оптической астрономии. В некоторых из них обнаружены пока еще не
объясненные до конца особенности. Так, в эллиптической галактике Цента А
обнаружена необычайно мощная темная полоса вдоль ее диаметра. Еще одна
радиогалактика состоит из двух эллиптических галактик, близких друг к другу
и соединенных перемычкой, состоящей из звезд.
При изучении неправильной галактики М82 в созвездии Большой Медведицы
американские астрономы А.Сандж и Ц.Линдс в 1963 году пришли к заключению,
что в ее центре около 1,5 миллионов лет назад произошел грандиозный взрыв,
в результате которого во все стороны со скоростью около 1000 км/сек были
выброшены струи горячего водорода.
Сопротивление межзвездной среды помешало распространению струй газа в
экваториальной плоскости, и они потекли преимущественно в двух
противоположенных направлениях вдоль оси вращения галактики. Этот взрыв, по-
видимому, породил и множество электронов со скоростями, близкими к скорости
света, которые явились причиной нетеплового радиоизлучения.
Задолго до обнаружения взрыва в М82 для объяснения других
многочисленных фактов советский астроном В.А. Амбарцумян выдвинул гипотизу
о возможности взрывов в ядрах галактик. По его мнению, такое вещество и
сейчас находится в центре некоторых галактик и оно может делиться на части
при взрывах, которые сопровождаются сильным радиоизлучением.
Таким образом, радиогалактики - это галактики, у которых ядра находятся
в процессе распада. Выброшенные плотные части, продолжают дробиться,
возможно, образуют новые галактики - сестры, или спутники галактик меньшей
массы. При этом скорости разлета осколков могут достигать огромных
значений. Исследования показали, что многие группы и даже скопления
галактик распадаются: их члены неограниченно удаляются друг от друга, как
если бы они все были пораждены взрывом.
Не объяснены еще также причины образования так называемых
взаимодействующих галактик, обнаруженных в 1957-58 годах советским
астрономом Б.А.Воронцовым - Вильяминовым. Это пары или тесные группы
галактик, в которых один или несколько членов имеют явные искажения формы,
придатки; иногда они погружены в общий светящийся туман. Наблюдаются такие
тонкие перемычки, соединяющие пару галактик, и «хвосты», направленные прочь
от соседней галактики, как бы отталкиваемые ею. Перемычки иногда бывают
двойными, что свидетельствуют о том, что искажения форм взаимодействующих
галактик не могут быть объяснены приливными явлениями. Часто большая
галактика одной из своих ветвей, иногда деформированной, соединяется со
спутником. Все эти детали, подобно самим галактикам, состоят из звезд и
иногда диффузной материи.
Часто галактики встречаются в пространстве парами и более крупными
группами, иногда в виде скоплений, содержащих сотни галактик.
Наша галактика с Магелановыми Облаками и с другими ближайшими
галактиками составляют вероятно, также отдельное местное скопление
галактик. Магелановы облака и наша галактика, по-видимому, погружены в
общее для них водородное облако. Группы и скопления разнообразны по типам
входящих в них галактик. Иногда в них входят только спиральные и
неправильные, иногда - только эллиптические галактики, иногда же - и те, и
другие. Ближайшими к нам являются разряженное облако галактик в Большой
Медведице и неправильные скопления в созвездии Девы. Оба содержат галактики
всех типов. Очень богатое и компактное скопление галактик Е и So,
находящиеся в созвездии Волос Вероники, насчитывает тысячи членов.
Светимости и размеры галактик весьма разнообразны.
Галактики – сверхгиганты, имеют светимости, в 10 раз превышающие
светимость Солнца, квазары в среднем еше в 100 раз ярче; слабейшая же из
известных галактик - карликов сравнимы с обычными шаровыми звездными
скоплениями в нашей галактике. Их светимость составляет около 10 светимости
солнца. Размеры галактик весьма разнообразны и колеблются от десятков
парсек до десятков тысяч парсек.
Пространство между галактиками, особенно внутри скоплений галактик, по-
видимому, содержит иногда космическую пыль. Радиотелескопы не обнаруживают
в них ощутимого количества нейтрального водорода, но космические лучи,
пронизывают его насквозь так же, как и в электромагнитное излучение.
Известно около 1.5 тысяч ярких галактик (до 13-ой звездной величины). В
«Морфологическом каталоге галактик» (который состоит из четырех томов),
составленном еще в СССР (публикация окончена в 1968 году), содержатся
сведения о 30 тысячах галактик ярче 15 звездной величины. Они охватывают ѕ
всего неба. 5 - метровому телескопу доступно несколько миллиардов галактик
до 21 - звездной величины. Такие галактики отличаются от слабейших звезд
лишь легкой размытостью изображения.
Галактика состоит из множества звезд различных типов, а также звездных
скоплений и ассоциаций, газовых и пылевых туманностей и отдельных атомов и
частиц, рассеянных в межзвездном пространстве. Большая часть их занимает
объем линзообразной формы поперечником около 30 и толщиной около 4
килопарсек (соответственно около 100 тысяч и 12 тысяч световых лет).
Меньшая часть заполняет почти сферический объем с радиусом около 15
килопарсек (около 50 тысяч световых лет).
Все компоненты галактики cвязаны в единую динамическую систему,
вращающуюся вокруг малой оси симметрии. Земному наблюдателю, находящемуся
внутри галактики, она представляется в виде Млечного Пути (отсюда и ее
название - «Галактика») и всего множества отдельных звезд, видимых на небе.
Звезды и межзвездная газопылевая материя заполняют объем галактики
неравномерно: наиболее сосредоточены они около плоскости, перпендикулярной
оси вращения галактики и составляющейся плоскостью ее симметрии (так
называемой галактической плоскостью). Вблизи линии пересечения этой
плоскости с небесной сферой (галактического экватора) и виден Млечный Путь,
средняя линия которого представляет собой почти большой круг, так как
Солнечная система находится недалеко от этой плоскости. Млечный Путь
представляет собой скопление огромного количества звезд, сливающихся в
широкую белесую полосу; одноко звезды, проектирующиеся на небе рядом,
удалены друг от друга в пространстве на огромные расстояния, исключающие их
столкновения, несмотря на то, что они движутся с большими скоростями
(десятки и сотни км/сек) в направлении полюсов галактики (ее северный полюс
находится в созвездии Волос Вероники). Общее количество звезд в галактике
оценивается в 100 миллиардов.
Межзвездное вещество рассеяно в пространстве также не равномерно,
концентрируясь преимущественно вблизи галактической плоскости в виде
глобул, отдельных облаков и туманностей (от 5 до 20 - 30 парсек в
поперечнике), их комплексов или аморфных диффузных образований. Особенно
мощные, относительно близкие к нам темные туманности представляются
невооруженному глазу в виде темных прогалин неправильных форм на фоне
полосы Млечного Пути; дефицит звезд в них является результатом поглащения
света этими несветящимися пылевыми облаками. Многие межзвездые облака
освещены близкими к ним звездами большой светимости и представляются в виде
светлых туманностей, так как светятся либо отраженным светом (если состоят
из космических пылинок) либо в результате возбуждения атомов и последующего
испускания ими энергии (если туманности газовые).
Наши дни с полным основанием называют золотым веком астрофизики -
замечательные и чаще всего неожиданные открытия в мире звезд следуют сейчас
одно за другим. Солнечная система стала последнее время предметом прямых
экспериментальных, а не только наблюдательных исследований. Полеты
межпланетных космических станций, орбитальных лабораторий, экспедиции на
Луну принесли множество новых конкретных знаний о Земле, околоземном
пространстве, планетах, Солнце. Мы живем в эпоху поразительных научных
открытий и великих свершений. Самые невероятные фантазии неожиданно быстро
реализуются. С давних пор люди мечтали разгадать тайны Галактик,
разбросанных в беспредельных просторах Вселенной. Приходится только
поражаться, как быстро наука выдвигает различные гипотезы и тут же их
опровергает. Однако астрономия не стоит на месте: появляются новые способы
наблюдения, модернизируются старые. С изобретением радиотелескопов,
например, астрономы могут “заглянуть” на расстояния, которые еще в 40-x
годах ХХ столетия казались недоступными. Однако надо себе ясно представить
огромную величину этого пути и те колоссальные трудности, с которыми еще
предстоит встретится на пути к звездам.
Литература использованная в написании реферата:
1. Воронцов-Вельяминов Б.А. “Очерки о вселенной”. // ”Наука”– Москва –
Вып.7 –1976г.
2. Воронцов-Вельяминов Б.А. «Вселенная» Государственное изд-во технико-
теоритической литературы.
3. Новиков И.Д. «Эволюция Вселенной», М. 1983 г.
4. “Большая Советская Энциклопедия”. 5т.,
5. Комаров В.Н. “Увлекательная астрономия”. // “Наука” – Москва – 1968 г.
6. Климишин И.А. “Астрономия вчера и сегодня”. //”Наукова думка” – Киев
–1977г.
Реферат на тему: Галактики
П Л А Н :
1. Строение нашей Галактики.
А) как была открыта наша Галактика;
Б) форма Галактики;
В) газовая материя в Галактики;
Г) вращение Галактики;
Д) пылевая материя в Галактики;
Е) ядро Галактики.
2. Состав нашей Галактики.
А) двойные и кратные звезды;
Б) рассеянные и шаровые звездные скопления;
В) молодые образования Галактики- звездные ассоциации;
Г) подсистемы Галактики;
Д) спиральные ветви Галактики;
3. Виды Галактик.
А) эллиптические галактики;
Б) спиральные Галактики;
В) неправильные Галактики;
Г) иглообразные Галактики;
4. Метагалактика.
А) метагалактика;
Б) распределение галактик на небе;
В) сверхсистема галактик;
5. Возможны ли полеты человека к другим звездам и другим галактикам?
Важнейшей особенностью небесных тел является их свойство объединяться в
системы. Земля и её спутник Луна образуют систему из двух тел. Так как
размеры Луны не так уж малы в сравнении с размерами Земли, то некоторые
астрономы склонны рассматривать Землю и Луну как двойную систему Юпитер и
Сатурн со своими спутниками- примеры более богатых систем. Солнце, девять
планет с их спутниками, множество малых планет, комет и метеоров образуют
систему более высокого порядка- Солнечную систему.
Не образуют ли систем и звезды?
Первое систематическое исследование этого вопроса выполнил во второй
половине 18 века английский астроном Вильям Гершель. Он производил в разных
областях неба подсчеты звёзд, наблюдаемых в поле зрения его телескопа.
Оказалось, что на небе можно наметить большой круг, рассекающий все небо на
две части и обладающий тем свойством, что при приближении к нему с любой
стороны число звезд, видимых в поле зрения телескопа, неуклонно возрастает
и на самом круге становится небольшим. Как раз вдоль этого круга,
получившего название галактического экватора, стелется Млечный Путь,
опоясывающая небо чуть светящаяся полоса, образованная сиянием слабых
дальних звезд. Гершель правильно объяснил обнаруженное им явление тем, что
наблюдаемые нами звезды образуют гигантскую звездную систему, которая
сплюснута к галактическому экватору.
И все же, хотя вслед за Гершелем исследованием строения нашей звездной
системы- Галактики занимались известные астрономы- В. Струве, Каптейн и
другие, само представление л существовании Галактики как обособленной
звездной системы являлось до тех пор, пока не были обнаружены объекты,
находящиеся вне Галактики. Это произошло только в 20 годы нашего века,
когда выяснилось, что спиралеобразные и некоторые другие туманности
являются гигантскими звездными системами, находящимися на огромных
расстояниях от нас и сравнимыми по строению и размерам с нашей Галактикой.
Выяснилось, что существует множество других звездных систем- галактик,
весьма разнообразных по форме и по составу, причем среди них имеются
галактики, очень похожие на нашу. Это обстоятельство оказалось очень
важным. Наше положение внутри Галактики, с одной стороны, облегчает её
исследование, а с другой- затрудняет, так как для изучения строения системы
выгоднее её рассматривать не изнутри, а со стороны.
Форма Галактики напоминает круглый сильно сжатый диск. Как и диск,
Галактика имеет плоскость симметрии, разделяющую её на две равные части и
ось симметрии, проходящую через центр системы и перпендикулярную к
плоскостям симметрии. Но у всякого диска есть точно обрисованная
поверхность- граница. У нашей звездной системы такой чётко очерченной
границы нет, также как нет чёткой верхней границы у атмосферы Земли. В
Галактике звёзды располагаются тем теснее, чем ближе данное место к
плоскости симметрии Галактики и чем ближе оно к её плоскости симметрии.
Наибольшая звёздная плотность в самом центре Галактики. Здесь на каждый
кубический парсек приходится несколько тысяч звёзд, т.е. в центральных
областях Галактики звёздная плотность во много раз больше, чем в
окрестностях Солнца. При удалении от плоскости и оси симметрии звёздная
плотность убывает, при чём при удалении от плоскости симметрии она убывает
значительно быстрее. По этому если бы мы условились считать границей
Галактики те места, где звёздная плотность уже очень мала и составляет одну
звезду на 100 пс, то очерченное этой границей тело было бы сильно сжатым
круглым диском. Если границей считать область, где звёздная плотность ещё
меньше и составляет одну звезду на 10 000 пс, то снова очерченной границей
тело будет диском примерно той же формы, но только больших размеров. По
этому нельзя вполне определённо говорить о размерах Галактики. Если всё-
таки границами нашей звёздной системы считать места, где одна звезда
приходится на 1 000 пс пространства, то диаметр Галактики приблизительно
равен 30 000 пс, а её толщена 2 500 пс. Таким образом, Галактика-
действительно сильно сжатая система: её диаметр в 12 раз больше толщины.
Количество звёзд в Галактике огромно. По современным данным оно
превосходит сто миллиардов, т.е. примерно в 25 раз превосходит число
жителей нашей планеты.
Существование газа в пространстве между звёздами впервые было
обнаружено по присутствию в спектрах звёзд линий поглощения, вызываемых
межзвёздным кальцием и межзвёздным натрием. Эти кальций и натрий заполняют
всё пространство между наблюдателем и звездой и со звездой непосредственно
не связаны.
После кальция и натрия было установлено присутствие кислорода,
калия,титана и других элементов, а также некоторых молекулярных соединений:
циана, углеводорода и др.
Плотность межзвёздного газа можно определить по интенсивности его
линий. Как и следовало ожидать, она оказалось очень малой. Плотность
межзвёздного натрия, например, близ плоскости Галактики, где он наиболее
плотен, соответствует одному атому на 10 000 см пространства. Долгое время
не удавалось обнаружить межзвёздный водород, хотя в звёздах он самый
обильный газ. Это объясняется особенностями физического строения атома
водорода и характером поля излучения Галактики. Близ плоскости Галактики
один атом водорода приходится на 2-3 см пространства. Это значит, что
плоскость всей газовой материи около плоскости Галактики составляет 5-8 10
/ 25 см, масса газа и других элементов ничтожно мала.
Распределён межзвёздный газ неравномерно, местами образуя облака с
плотностью в десятки раз выше средней, а местами создавая разряжения. При
удалении от плоскости Галактики средняя плотность межзвёздного газа быстро
падает. Общая его масса в Галактике составляет 0,01-0,02 общей массы всех
звёзд.
Звёзды- горячие гиганты, излучающие большое количество
ультрафиолетовых квантов, ионизируют вокруг себя межзвёздный водород в
значительной области. Размер зоны ионизации в очень большой степени
зависит от температуры и светимости звезды. Вне зон ионизации почти весь
водород находится в нейтральном состоянии.
Таким образом, все пространство Галактики можно разделить на зоны
ионизированного водорода и где водорода неионизирован. Датский астроном
Стремгрен теоретически показал, что постепенного перехода от области , где
водород практически весь ионизирован, к области, где он нейтрален, нет.
В настоящее время разработан метод определения закона вращения всей
массы нейтрального водорода Галактики по совокупности профилей его
эмиссионной линии 21 см. Можно полагать, что нейтральный водород в
Галактике вращается так же или почти так же, как и сама Галактика. Тогда
становится известным и закон вращения Галактики.
Этот метод в настоящее время дает наиболее надежные данные о законе
вращения нашей звездной системы, т.е. данные о том, как изменяется угловая
скорость вращения системы по мере удаления от центра Галактики к её
окраинным областям.
Для центральных областей угловую скорость вращения пока определить не
удается. Как видно, угловая скорость вращения Галактики убывает по мере
удаления её от центра сначала быстро, а затем медленнее . На расстоянии 8
кпс. от центра угловая скорость равна 0, 0061 в год. Это соответствует
периоду обращения 212 млн. лет. В районе Солнца( 10 кпс. от центра
Галактики) угловая скорость равна 0, 0047 в год, причем период обращения
275 млн. лет. Обычно именно эту величину- период обращения Солнца вместе с
окрестными звездами около центра нашей звездной системы- считают периодом
вращения Галактики и называют галактическим годом. Но нужно понимать, что
общего периода для Галактики нет, она вращается не как твердое тело. В
районе Солнца скорость равна 220 кмс. Это значит, что в своём движении
вокруг центра Галактики Солнце и окрестные звёзды пролетают в секунду 220
км.
Период вращения Галактики в районе Солнца равен приблизительно 275
млн. лет , а области , расположенные от центра Галактики дальше Солнца,
совершают оборот медленнее: период вращения растет на 1 млн. лет при
увеличении расстояния от центра Галактики приблизительно на 30 пс.
Кроме газа в пространстве между звездами имеются пылинки. Размеры их
очень малы и располагаются они на значительных расстояниях друг от друга;
среднее расстояние между пылинками- соседями составляет около ста метров.
Поэтому средняя плотность пылевой материи Галактики примерно в 100 раз
меньше общей массы газа и в 5000- 10 000 раз меньше общей массы всех
звезд. Поэтому динамическая роль пыли в Галактике весьма незначительна. В
Галактике пылевая материя сильнее поглощает голубые и синие лучи, чем
желтые и красные.
В некотором отношении туман, в который погружена Галактика ,
существенно отличается от тумана, который мы наблюдаем на Земле. Отличие
состоит в том, что вся масса пылевой материи имеет крайне неоднородную
структуру. Она не распределена гладким слоем, а собрана в отдельные облака
различной формы и размеров. Поэтому поглощение света в Галактике носит
пятнистый характер.
Пылевая и газовая материи в Галактике обычно перемешаны, но пропорции
их в различных местах различны. Встречаются газовые облака, в которых пыль
преобладает. Для обозначения рассеянной в Галактике материи газа, пыли и
смеси газа и пыли- употребляется общий термин « диффузная материя» .
Форма Галактики несколько отличается от диска тем, что в центральной
части её имеется утолщение, ядро. Это ядро, хотя в нём сосредоточено
большое число звёзд, долгое время не удавалось наблюдать, потому, что около
плоскости симметрии Галактики наряду со светящейся материей звёзд имеются
огромные темные облака пыли, поглощающие свет летящих за ними звёзд. Между
Солнцем и центром Галактики расположено большое количество таких темных
пылевых облаков различной формы и толщины, и они закрывают от нас ядро
Галактики . Однако разглядеть ядро Галактики все- таки удалось.
В 1947 году американские астрономы Стеббинс и Уитфорд использовали
совместно с телескопом фотоэлемент, чувствительный к инфракрасным лучам, и
сумели обрисовать контуры ядра Галактики. В 1951 году советские астрономы
В.И. Красовский и В.Б.Никонов получили фотографии ядра Галактики в
инфракрасных лучах. Ядро Галактики оказалось не очень большим, его диаметр
составлял около 1300пс. Но все-таки присутствие ядра в центральной области
Галактики утолщает эту область, форму Галактики теперь можно сравнивать не
просто с диском, а с дискообразным колесом, имеющим в центральной части
утолщение- втулку.
Центр ядра Галактики- это центр всей нашей звездной системы. Материя в
центре Галактики имеет высокую температуру и находится в состоянии бурного
движения.
[pic]
Внутри огромной звёздной системы- Галактики многие звёзды объединены в
системы меньшей численности. Каждая из этих систем может рассматриваться
как коллективный член Галактики.
Самые маленькие коллективные члены Галактики- это двойные и кратные
звёзды. Так называются группы из двух , трех, четырех и т. д. До десяти
звёзд, в которых звёзд удерживаются близко друг к другу благодаря взаимному
притяжению согласно закона всемирного тяготения. В двойных и кратных
звёздах таких огромных тел- звёзд(солнц) два или несколько. Они притягивают
друг друга, удерживают друг друга и, возможно, другие тела меньших масс
внутри сравнительного небольшого объёма.
Расстояние, разделяющее компоненты двойных звезд, могут быть весьма
различны. У тесных двойных они так близки друг друга, что происходят
сложные физические процессы взаимодействия, связанные с явлениями приливов.
В широких парах расстояние между компонентами составляет десятки тысяч
астрономических единиц, периоды обращений столь велики, что измеряются
тысячелетиями и орбитальное движение при наблюдениях не удаётся обнаружить.
Связуемость компонентов в таких системах определяют по их относительной
близости на небе и по общности собственного движения.
Среди 30 ближайших к нам звёзд 13 входят в состав двойных и тройных
систем. Измерение скорости движения звёзд по их орбитам позволило оценить
массу звёзд, входящих в двойные системы. Оказалось, что и в этом отношении
звёзды различны. Некоторые из них по массе уступают Солнцу, а другие
превосходят его. При этом для всех звезд, в том числе и для Солнца,
выполняется условие- чем больше светимость звезды, тем больше и её масса.
Вдвое большей массе соответствуют приблизительно вдесятеро большая
светимость, так что различие в светимостях у звезд гораздо большее, чем
различие в массах.
Двойные и кратные звёзды часто состоят из звёзд различных типов,
например, звезда белый гигант может комбинироваться с красным карликом, или
желтая звезда средней светимости- с красным гигантом.
Более крупными коллективными членами Галактики, чем двойные и кратные
звёзды, являются рассеянные звёздные скопления. Эти скопления содержат от
нескольких десятков до нескольких соте звёзд, самые крупные- до двух тысяч
звёзд. Термин «рассеянное» скопление вызван тем, что сравнительно небольшая
численность звезд в таких скоплениях не позволяет уверенно очертить форму
скопления.
У рассеянных скоплений характерный состав. В них редко встречаются
красные и желтые гиганты и совершенно нет красных и желтых сверхгигантов. В
то же время белые и голубые гиганты- непременные члены рассеянных
скоплений. Здесь чаще, чем в других местах Галактики, можно встретить и
очень редкие звезды- белые и голубые сверхгиганты, т.е. звёзды высокой
температуры и чрезвычайно высокой светимости, излучающие, каждая в сотни
тысяч и даже миллионы раз больше, чем наше Солнце.
[pic]
Рассеянные скопления располагаются очень близко к плоскости симметрии
Галактики. Большинство из них лежит почти точно в этой плоскости. Число
занесённых в каталоги рассеянных звёздных скоплений превышает в настоящее
время тысячи. Далекие рассеянные скопления неразличимы, они недостаточно
для этого богаты звёздами. Но при помощи телескопов можно отличить
относительно близкие рассеянные скопления. Поэтому число имеющихся
рассеянных скоплений в Галактике на самом деле на много больше тысячи и
оценивается приблизительно в 30 тысяч. Если среднее число звёзд в одном
рассеянном скоплении составляет 300 или несколько больше, то общее число
звезд, входящих во все рассеянные скопления Галактики, равно приблизительно
десяти миллионам.
Ещё более крупными коллективными членами Галактики являются шаровые
звёздные скопления. Это очень богатые звёздные скопления, насчитывающие
сотни тысяч, иногда свыше миллиона звёзд.
В центральных областях шарового скопления звёзды расположены очень
тесно друг к другу. Из-за этого их изображения сливаются и определенные
звёзды различить нельзя. Это не значит, что звёзды соприкасаются друг с
другом. На самом деле даже в центральных областях шаровых скоплений
расстояния между звёздами огромны по сравнению с размерами самих звёзд.
Состав шаровых скоплений существенно отличается от состава рассеянных
скоплений. В шаровых скоплениях очень много звёзд красных и желтых
гигантов, много красных и желтых сверхгигантов, но очень мало бело-голубых
звёзд гигантов и совершенно отсутствуют бело –голубые сверхгиганты.
Шаровые скопления- это плотные системы. Состоящие из большого числа
звёзд, поэтому они резко выделяются среди других объектов Галактики. К
настоящему времени открыто 132 шаровых скопления, входящих в состав нашей
Галактики. Предполагается, что будет открыто ещё некоторое их количество.
Вся совокупность шаровых скоплений образует как бы сферическую систему
окружающую Галактику и в то же время проникающую в Галактику.
В следствии того, что шаровые скопления располагаются симметрично по
отношению к центру Галактики, а Солнце находится далеко от него, почти все
шаровые скопления должны наблюдаться в одной половине неба, в той, в
которой находится галактический центр.
Если в каждом из известных шаровых скоплений в среднем имеется немного
менее миллиона звёзд, то общее число звёзд в шаровых скоплениях составит
около 100 миллионов. Это только одна тысячная доля всех звёзд Галактики.
Имеется ещё один тип членов Галактики- так называемые звёздные
ассоциации. Они были открыты академиком В.А. Амбарцумяном, который
обнаружил, что наиболее горячие звёзды- гиганты, расположены на небе как бы
отдельными гнёздами. Обычно в таком гнезде два- три десятка звёзд- горячих
гигантов спектральных классов. Ассоциация занимает большой объем, размером
в несколько десятков или сотен парсек, в который обычно порядком, как и в
другие места Галактики, входят в большом количестве звезды- карлики и
звёзды средней светимости.
Звёзды горячие гиганты движутся со скоростью 5-10 кмс, и им требуется
всего несколько сотен тысяч лет или, самое большее, несколько миллионов
лет, чтобы уйти из ассоциации. Поэтому факт существования горячих гигантов
в звёздных ассоциациях указывает на то, что эти звёзды недавно
сформировались в ассоциациях и не успели ещё из них уйти.
Именно открытие звёздных ассоциаций привело к утверждению, что наряду
со старыми звёздами, есть и молодые и очень молодые звёзды, что
звёздообразование в Галактике было длительным процессом и продолжается в
наши дни.
По расположению в Галактике все звёзды и все другие объекты можно
разделить на три группы.
Объекты первой группы сосредоточены в галактической плоскости, т.е.
образуют плоские подсистемы. К этим объектам относятся звёзды горячие
сверхгиганты и гиганты, пылевая материя, газовые облака и рассеянные
звёздные скопления. Характерно, что в состав рассеянных скоплений в
основном входят именно те объекты, которые сами по себе тоже образуют
плоские подсистемы.
Вторую группу образуют объекты, располагающиеся одинаково часто у
плоскости симметрии Галактики и на значительном расстоянии от неё. Они
образуют сферические подсистемы. В числе таких объектов желтые и красные
субкарлики, желтые и красные гиганты, шаровые скопления.
Третью группу составляют промежуточные подсистемы. В них объекты
сосредоточены к плоскости Галактики, но не так сильно, как у плоских
подсистем. Промежуточные подсистемы составляют красные и желтые звёзды-
гиганты, желтые и красные звёзды-карлики, а также особые переменные звёзды,
называемые звёздами типа Мира Кита, очень сильно и неправильным образом
изменяющие свой блеск.
Оказалось, что объекты различных подсистем отличаются друг от друга не
только расположением в Галактике, но и своими скоростями. Объекты
сферических подсистем имеют наибольшую скорость движения в направлении.
Перпендикулярном к плоскости Галактики, а у объектов плоских подсистем эта
скорость наименьшая.
Удалось также установить, что объекты различных подсистем отличаются и
химическим составом: звёзды плоских подсистем богаче металлами, чем звёзды
сферических подсистем.
Открытие существование объектов различных подсистем в Галактике имеет
большое значение. Оно показывает, что звёзды разных типов формировались в
разных местах Галактики и при различных условиях.
Из ядра до должны выходить спиральные ветви. Эти ветви, огибая ядро
постепенно расширяясь и разветвляясь теряют яркость и на некотором
расстоянии их след пропадает.
Спиральные ветви других Галактик состоят из звёзд- горячих гигантов и
сверхгигантов, а также из пыли и газа-водорода.
Чтобы обнаружить спиральные ветви нашей Галактики, нужно проследить
расположение в ней звёзд- горячих гигантов, а так же пыли и газа. Эта
задача оказалась очень сложной из- за того, что спиральную структуру нашей
Галактики мы наблюдаем изнутри и различные части спиральных ветвей
проецируются друг на друга.
Надежды подает излучение нейтрального водорода по длине волны 21 см. В
двух небольших спектрах. направленных на центр и антицентр Галактики,
исследования пока провести не удаётся, поэтому картина не полная, но, хотя
и неуверенно, начинает намечаться расположение спиральных ветвей, потому,
что водород обычно соседствует со звёздами- горячими гигантами,
определяющими форму спиральных ветвей.
Места уплотнения водорода должны повторять рисунок спиральной
структуры Галактики.
Большое преимущество использования излучения нейтрального водорода
состоит в том, что оно длинноволновое, находится в радиодиапазоне и для
него межзвёздная материя практически совершенно прозрачна – 21
сантиметровое излучение без каких- либо искажений доходит до нас из самых
далёких областей Галактики.
В безлунные осенние вечера вдали от ярко освещенных домов и улиц,
любуясь звёздным небом, можно увидеть беленоватую полосу, протянувшуюся
через все небо. Это Млечный Путь.
Согласно одному из древних мифов, Млечный Путь – это дорога с Олимпа
на Землю. Согласно другому – это пролитое Герой молоко.
Млечный Путь опоясывает небесную сферу по большому кругу. Жителям
северного полушария Земли, в осенние вечера удается увидеть ту часть
Млечного Пути, которая проходит через Кассиопею, Цефей, лебедь, Орел и
Стрельца, а под утро появляются другие созвездия. В южном полушарии Земли
Млечный Путь простирается от Стрельца к созвездиям Скорпион, Циркуль,
Центавр, Южный Крест, Киль, Стрела.
Млечный Путь, проходящий через звездную россыпь южного полушария,
удивительно красив и ярок. В созвездиях Стрельца, Скорпиона, Щита много
ярко светящихся звездных облаков. Именно в этом направлении находится центр
нашей Галактики. В этой же части Млечного Пути особенно четко выделяются
темные облака космической пыли- темные туманности. Если бы не было этих
темных, непрозрачных туманностей, то Млечный Путь в направлении к центру
Галактики был бы ярче в тысячу раз.
Глядя на Млечный путь, нелегко вообразить, что он состоит из множества
неразличимых невооруженным глазом звёзд. Но люди догадались об этом давно.
Одну из таких догадок приписывают ученому и философу Древней Греции-
Демокриту. Он жил почти на две тысячи лет раньше, чем Галилей, который
впервые доказал на основе наблюдений с помощью телескопа звездную природу
Млечного Пути. В своём знаменитом «Звездном вестнике» в 1609 году Галилей
писал: «Я обратился к наблюдению сущности или вещества Млечного Пути, и с
помощью телескопа оказалось возможным сделать её настолько доступной нашему
зрению, что все споры умолкли сами собой благодаря наглядности и
очевидности, которые и меня освобождают от многословного диспута. В самом
деле Млечный Путь представляет собой не что иное, как бессчетное множество
звёзд, как бы расположенных в кучах, в какую бы область не направлять
телескоп, сейчас же становится видимым огромное число звёзд, из которых
весьма многие достаточно ярки и вполне различимы, количество же звёзд более
слабых не допускает вообще никакого подсчета».
Какое же отношение звёзды Млечного Пути имеют к единственной звезде
Солнечной системы, к нашему Солнцу? Ответ сегодня общеизвестен. Солнце-
одна из звёзд нашей Галактики, Галактики – Млечный Путь. Какое же место
занимает Солнце в Млечном Пути? Уже из того факта, что Млечный Путь
опоясывает наше небо по большому кругу, ученые сделали вывод, что Солнце
находится вблизи главной плоскости Млечного Пути.
Чтобы получит более точное представление о положении Солнца в Млечном
Пути, а затем и представить себе, какова в пространстве форма нашей
Галактики, астрономы( В.Гершель, В.Я.Струве и др.)использовали метод
звездных подсчетов. Суть в том, что в различных участках неба подсчитывают
число звёзд в последовательном интервале звёздных величин. Если допустить,
что светимости звёзд одинаковы, то по наблюдаемому блеску можно судить о
расстояниях до звезд, далее, предполагая, что звёзды в пространстве
расположены равномерно, рассматривают число звёзд, оказавшихся в
сферических объёмах, с центром в Солнце.
На основе этих подсчетов уже в 18 веке был сделан вывод о
«сплюснутости» нашей Галактики.
В состав Галактики входят не менее 150 млд. Звёзд, подобных нашему
Солнцу. В близи центральной области Галактики звёздная плотность в миллионы
раз больше, чем вблизи Солнца. Участвуя во вращении Галактики, наше Солнце
мчится со скоростью более 220 кмс, совершая один оборот за 200- 250
миллионов лет. Галактика имеет сложное строение и сложный состав.
Современные исследования Галактики требуют технических средств 20 века, но
началось исследование Галактики с пытливого вглядывания в простирающийся
над нашими головами Млечный Путь.
Помимо нашей Галактики, во Вселенной существует множество других
Галактик. Внешний вид их чрезвычайно разнообразен и некоторые из них очень
живописны. Для каждой Галактики, как бы ни был сложен её внешний рисунок,
можно разыскать другую Галактику , очень на неё похожую, на первый взгляд
двойника. Однако более внимательное рассмотрение всегда обнаружит заметные
различия в любой паре Галактик, а большинство Галактик очень сильно
отличаются друг от друга своим внешним видом.
Все Галактики делятся на три основных вида:
1) эллиптические, обозначаемые Е;
2) спиральные, обозначаемые S;
3) неправильные, обозначаемые J
Эллиптические Галактики внешне самый невыразительный тип Галактик. Они
имеют вид гладких эллипсов или кругов с постепенным уменьшением яркости от
центра к периферии. Эллиптические Галактики состоят из второго типа
населения. Они построены из звёзд красных и желтых гигантов, красных и
желтых карликов и некоторого количества белых звёзд не очень высокой
светимости. Отсутствуют бело- голубые сверхгиганты и гиганты, группировки
которых можно было бы наблюдать в виде ярких сгустков, придающих
структуристость системе. Нет пылевой материи, которая в тех Галактиках, где
она имеется, создает тёмные полосы, оттеняющие форму звёздной системы.
Поэтому внешне эллиптические Галактики отличаются друг от друга в основном
одной чертой- большим или меньшим сжатием.
Как выяснилось, очень сильно сжатых эллиптических галактик нет,
показателем сжатия 8, 9 и 10 не встречаются. Наиболее сжатые эллиптические
галактики – это- Е 7. У некоторых показатели сжатия 0. Такие галактики
практически не сжаты.
Эллиптические галактики в скоплениях галактик- это гигантские
галактики, в то время как эллиптические галактики вне скоплений- это
карлики в мире галактик.
Спиральные галактики- один из самых живописных видов галактик во
Вселенной. Спиральные галактики являют собой пример динамичности формы. Их
красивые ветви, выходящие из центрального ядра и как бы теряющие очертания
за пределами галактики , указывают на мощное, стремительное движение.
Поражает так же многообразие форм и рисунков спиральных ветвей.
Ядра у таких галактик всегда большие, обычно составляют около половины
наблюдаемого размера самой галактики.
Как правило, у галактики имеются две спиральные ветви, берущие начало
в противоположных точках ядра, развивающиеся сходным симметричным образом и
теряющиеся в противоположных областях периферии галактики.
Доказано, что сильно сжатая звёздная система в ходе эволюции не может
стать слабо сжатой. Невозможен и противоположный переход. Значит,
эллиптические галактики не могут превращаться в спиральные, а спиральные в
эллиптические. Эти два типа представляют собой различные эволюционные пути,
вызываемые различным сжатием систем. А различное сжатие обусловлено
различным количеством вращения систем. Те галактики, которые при
формировании получили достаточное количество вращения, приняли сильно
сжатую форму, в них развились спиральные ветви. Галактики, материя которых
после формирования имела меньшее количество вращения, оказались менее
сжатыми и эволюционируют в виде эллиптических галактик.
Встречается большое число галактик неправильной формы, без какой либо
общей закономерности структурного строения.
Неправильная форма у галактики может быть в следствии того, что она не
успела принять правильной формы из- за малой плотности в ней материи или из-
за молодого возраста. Есть и другая версия: галактика может стать
неправильной в следствии искажения формы в результате взаимодействия с
другой галактикой.
Оба таких случая встречаются среди неправильных галактик, может быть,
с этим связано разделение неправильных галактик на два подтипа.
Подтип J1 характеризуется сравнительно высокой поверхностной яркостью
и сложностью неправильной структуры. Французский астроном Вокулер в
некоторых галактиках этого подтипа обнаружил признаки разрушенной
спиральной структуры. Кроме того, Вокулер заметил, что галактики этого
подтипа часто встречаются парами. Существование одиночных галактик так же
возможно. Объясняется это тем, что встреча с другой галактикой могла иметь
место в прошлом, теперь галактики разошлись, но для того, чтобы принять
снова правильную форму им требуется длительное время.
Другой подтип J 2 отличается очень низкой поверхностной яркостью. Эта
черта выделяет их среди галактик всех других типов. Галактики этого подтипа
отличаются так же отсутствием ярко выраженной структурности.
Если галактика имеет очень низкую поверхностную яркость при обычных
линейных размерах, то это означает, что в ней очень мала звёздная
плотность, и , следовательно, очень малая плотность материи.
Вращающееся жидкое тело под действием внутренних сил в равновесном
состоянии принимает форму эллипсоида. В общей теории этой задачи
доказывается, что при определённых состояниях между плотностью жидкости и
угловой скоростью вращения эллипсоид может быть и сжатым эллипсоидом
вращения и вытянутым трехосным эллипсоидом, напоминающим сигару или даже
иглу.
Долгое время исследователи галактик предполагали, что вращающиеся
звёздные системы, придя в равновесие, должны обязательно принять форму
сжатого эллипсоида вращения. Однако в 1956 г. К.Ф. Огородников, специально
рассмотрев вопрос о применяемости теории фигур равновесия жидких тел к
звёздным системам , пришел к выводу, что среди звёздных систем могут быть и
такие, которые приняли форму вытянутого трехосного эллипсоида.
Также Огородников приводит примеры галактик, которые, вероятно имеют
форму вытянутых трехосных эллипсоидов- сигар, а не являются дисками,
наблюдаемыми с ребра.
Для таких галактик характерно отсутствие ядра- утолщения, наблюдаемого
в центральной части.
Именно Огородников назвал эти галактики иглообразными.
Галактики довольно часто встречаются в виде пар, но гораздо труднее
выяснить, является ли наблюдаемая пара физически двойной галактикой или это
только оптическая пара. У двойной галактики движение одного компонента по
орбите вокруг другого настолько медленно, что его невозможно заметить даже
после многолетних наблюдений.
Каталог двойных галактик был составлен шведским астрономом Хольмбером.
Он выделил все пары галактик, у которых взаимное расстояние компонентов не
более , чем в два раза превосходит сумму их диаметров.
В каталоге оказалось 695 двойных галактик. Подавляющее большинство из
них физически двойные галактики. Но о каждой паре отдельно можно сказать:
вероятно, что это физически двойная галактика.
Пару галактик можно назвать физически двойной в трех случаях:
1) Если компоненты имеют общее происхождение;
2) Если компоненты динамически связаны, т. е. Сумма кинетической и
потенциальной энергии компонентов отрицательна;
3) Если компоненты расположены в пространстве близко друг к другу.
Компоненты физически двойной галактики находятся практически на одинаковом
от нас расстоянии. Поэтому лучевые скорости, вызванные расширением
пространства, у них одинаковы.
Понятие « Метагалактика» не является вполне ясным. Оно сформировалось
на основании аналогии со звёздами. Наблюдения показывают, что галактики,
подобно звёздам, группирующимся в рассеянные и шаровые скопления, также
объединяются в группы- скопления различной численности.
Однако для звёзд известны объединения более высокого порядка- звёздные
системы( галактики), характерные большей автономностью, т. е.
Независимостью от влияния других тел, и большей замкнутостью, чем у
звёздных скоплений. В частности, все звёзды, которые могут наблюдаться
простым глазом в телескопы, образуют звёздную систему- нашу Галактику,
насчитывающую около 100млд. Членов. В случае галактик аналогичные системы
более высокого порядка непосредственно не наблюдаются.
Тем не менее имеются некоторые основания предполагать, что такая
система, Метагалактика, существует, что она относительно автономна и
является объединением галактик примерно такого порядка, каким для звёзд
нашей системы является Галактика.
Следует предположить существование и других метагалактик.
Реальность метагалактики будет доказана, если удается как-то
определить её границы и выделить наблюдаемые объекты, не принадлежащие ей.
В связи с гипотетичностью представлений о Метагалактики как об
автономной гигантской системе галактик, включающей все наблюдаемые
галактики, и их скопления, термин « метагалактика» стал чаще применяться
для облегчения обозреваемой ( при помощи всех существующих средств
наблюдения) части Вселенной.
Распределение звезд на небе стал впервые изучать В. Гершель в конце 18
века. Результатом было фундаментальное открытие- явление концентрации звёзд
и галактической плоскости.
Приблизительно через полтора столетия наступило время изучить
распределение по небу галактик. Сделал это Хабл.
Галактики по блеску в среднем значительно уступают звездам. Звёзды до
6-й видимой величины на всем небе несколько тысяч, а галактики до 6- ти
только четыре. Звёзд до 13 около трех млн., а галактики около семисот.
Только тогда, когда рассматриваются очень слабые объекты, число галактик
становится большим и начинает приближаться к числу звёзд той же величины.
Чтобы иметь достаточное количество подсчитываемых галактик, нужно
использовать большие инструменты способные уловить блеск слабых объектов.
Но при этом возникает дополнительная сложность, связанная с тем, что слабые
галактики и слабые звёзды не так заметно отличаются друг от друга, как
яркие звёзды от ярких галактик. Слабые галактики имеют очень маленькие
видимые размеры и их легко при подсчётах принять за звёзды.
Хабл использовал 2,5- метровый телескоп обсерватории Маунт Вилсон в
Калифорнии, вступивший в 20- е годы ХХ века в строй, и выполнил подсчеты
галактик до 20- й видимой звёздной величины в 1283 маленьких площадках,
распределённых по всему небу. В результате, число галактик в площадках
Хабла оказывалось тем меньше, чем ближе была расположена площадка к
Млечному Пути. Около самого галактического экватора в полосе толщиной в 20,
галактики, за отдельными исключениями, вовсе не наблюдается. Можно
сказать, что плоскость Галактики является для галактики плоскостью
деконцентрации, а зона у галактического экватора зоной избегания.
Совершенно очевидно, что другие звёздные системы, а их миллионы | |
