Галактика
Звёздное ночное небо притягивает взгляды и будоражит умы людей вот уже несколько сотен лет, заставляя астрономов и простых любителей прекрасного с замиранием сердца рассматривать его, восхищаться его красотой и великолепием. Особое притяжение вызывает сложная космическая система под названием галактика. Этих объектов во Вселенной великое множество и каждый обладает своей уникальностью и неповторимостью.
Происхождение термина
Слово «галактика» переводится как «молочное кольцо». Таким видели древние учёные явление в виде свечения на ночном небе. Рассматривая невооружённым глазом небо, они предположили, что на нём светятся туманности. Когда же было выдвинуто предположение, что это огромные скопления звёзд, их стали называть звёздными островами или островными вселенными. После выяснения факта, что спиралевидные небесные объекты похожи на нашу галактическую систему, они все стали именоваться галактиками, а другие термины используются крайне редко.
Немного из истории изучения звёздных систем
Изучением космических объектов занимались ещё древние греки. Началось всё с Млечного Пути, который так отчётливо выделяется на фоне ночного неба, что его можно было увидеть невооружённым глазом. Сначала люди не могли объяснить это красивое явление с точки зрения науки, они ещё не знали, как выглядит галактика. Тогда древние греки, как мастера создания красивых мифов, придумали сказку про Млечный Путь. И, конечно, связали её с именем Геракла. Якобы Зевс, чтобы наградить своего сына от земной женщины божественной силой, поднёс его к своей спящей супруге Геры, чтобы напоить его грудным молоком богини. Но та проснулась и оттолкнула ребёнка. Часть молока разлилась по небу в виде белой полосы, которая превратилась в звёздную дорогу.
У многих народов Млечный Путь имеет свои не менее прекрасные названия. Японцы называют его Серебряной рекой, индейцы Великим змеем, славяне Дорогой богов.
Постепенно звёздным объектом заинтересовались учёные. Ещё древнегреческий философ Демокрит размышлял, из чего состоит Млечный путь, и предположил, что это скопление тусклых звёзд. Но доказать этого он не смог из-за отсутствия в то время технических оптических приборов, и его верное предположение так и осталось гипотезой, пока в 1610 году Галилей не подтвердил её, рассмотрев Млечный Путь в телескоп. Ещё позже И. Кант предположил, что это огромная дисковидная система. В 18 веке У. Гершель при помощи мощного телескопа рассмотрел большое количество разных космических объектов. Он же предположил, что человечество живёт в одном из них. Гершель ввёл понятие светового года и предложил его в качестве единицы измерения расстояний в космическом пространстве.
В 19 веке астроном В. Струве установил, что Солнце значительно удалено от ядра Млечного Пути. Также ему принадлежит открытие звёздной пыли в межзвёздном пространстве и предположение, что она поглощает свет звёзд.
Позже в 20 веке учёные доказали, что все космические объекты вращаются вокруг ядра Млечного Пути.
Теория возникновения космических систем
Формирование галактических систем является естественным этапом развития Вселенной. Происходит этот процесс под воздействием гравитации. Примерно 14 млрд лет назад в первичном веществе началось образование протоскоплений. Постепенно под действием различных динамических процессов произошло выделение галактических групп. Разнообразные формы космических систем обусловлены различием первостепенных условий их формирования.
Галактика состоит из двух поколений звёзд. К первому относятся гелиево-водородные космические объекты, в составе которых в небольшом количестве присутствуют тяжёлые металлы. Это старые звёзды. Второе звёздное поколение формируется из первичного газа, обогащённого тяжёлыми металлами.
Звёзды образуются при сжатии галактики, которое происходит примерно за 3 млрд лет. В этот период облако газа превращается в звёздную систему. Гравитационная сила сжимает газовые облака и когда в их центре достигается определённая плотность и температура необходимая для термоядерного взрыва, образуется новая звезда.
Галактические скопления
Галактика – невероятно интересный, яркий и красивый объект Вселенной, таящий в себе невероятное количество загадок.
Сколько существует галактик? Сосчитать их количество просто невозможно. Астрономы предполагают, что их примерно 100 миллиардов или больше. Расположение их в пространстве неравномерное. В одной области их скапливается огромное количество, в другой могут быть единичные экземпляры.
Список галактик – одиночек очень мал. Почти 95% сливаются в группы. В них преобладает одна мощная спиралевидная или эллиптическая галактика. Она притягивает к себе своих спутников, разрушая их гравитационное поле. В результате образуется скопление с несколькими десятками или даже тысячи галактик (сверхскопление). Форма их может быть разнообразной. Это цепочки, стены. В сверхскоплениях звёздные островки вытягиваются в своеобразные нити. Они окружают войды (пустоты) и формируют плоские скопления.
Космические системы, постоянно перемещаясь, неизменно взаимодействуют между собой. Иногда они сталкиваются и сливаются. Во время столкновения часто происходит взрыв и в космос выбрасывается огромное количество энергии. Но в некоторых случаях звёздные галактики проходят мимо друг друга, только чуть затронув и изменив его структуру.
Звёздные островки по-разному откликаются на взаимодействие друг с другом. При среднем значении расстояний между космическими системами, превышающем их диаметр, наблюдаются приливные воздействия. Если расстояние большое, но и скорость пролёта галактик велика, то более массивное звёздное образование, пролетая мимо, перетягивает на себя межгалактический горячий газ, лишая источника питания и энергии более мелкое. В результате последняя теряет запасы межзвёздного газа необходимого для создания звёзд. Если расстояние станет меньше, то большой объект вообще перетянет к себе тёмное тело меньшего, оставив его без материи. При небольшом расстоянии и краткосрочном взаимодействии галактик внутри них формируются волны плотности газа, которые становятся причиной вспышки огромного количества звёзд и образованию спиральных ветвей.
Предельным случаем галактического взаимодействия является соединение звёздных островов. Астрономы установили, что процесс начинается со слияния тёмных галактических тел. Затем галактики, приближаются по спиралевидному пути друг к другу. Последними сливаются компоненты звёзд, вызывая вспышки звездообразования.
Строение галактики
Галактика – это система звёздных скоплений, планет, пыли, межзвёздных газов, тёмной материи, звёзд, связанных между собой силами гравитации. Всё в ней движется относительно общего центра масс – ядра.
Учёные до сих пор внимательно изучают строение звёздных систем. И выделяют несколько компонентов:
- Ядро.
Центром галактики считается ядро (сосредоточение массы). Оно является точкой гравитационного притяжения остальных её объектов. Это небольшая частичка звездообразования и звёздного скопления. Ядром может быть чёрная дыра или скопление пыли, групп звёзд, нескольких чёрных дыр или других обитателей галактического центра. Ядром Млечного Пути является массивная чёрная дыра. - Диск.
Следующим компонентом является диск. Это тонкий, плоский галактический слой, где находится большинство космических объектов. Диск занимает большую часть площади галактической системы, разделяется он на звёздную и газопылевую составляющие. В этом слое расположены галактические рукава – неплотные спиральные ответвления с большим количеством новообразованных звёзд.
К размышлению! Существуют галактические системы сразу с 2 дисками. Дополнительный элемент астрономы называют полярным кольцом. Он образуется при слиянии галактик. Замечено, что это происходит внезапно, когда просто появляется полярное кольцо. Последний механизм ещё практически не изучен.
Виды и классификация
Галактика не имеет чётких границ, поэтому точно понять, где они заканчиваются, и начинается межгалактическое пространство невозможно. В самой космической системе имеются планеты, туманности, звёзды, звёздные скопления. Но они есть и вокруг систем. Учёные различают следующие формы космических систем:
- Эллиптическая.
Эллиптический звёздный остров относятся к первому классу. Его особенностью является отсутствие рукавов, диска, центрального ядра. По большому счёту он является балджем огромного размера, состоящим из галактической сферы неправильной (вытянутой) или идеально круглой, шарообразной формы. Звёздный состав эллиптических систем включает старых красных гигантов или красных, жёлтых карликов. Массивных, активных светил в них нет или они крайне редки. В список галактик эллипсоидной формы входит М87, расположенная на расстоянии в 53,5 млн световых лет от Земли. - Линзовидная.
Является промежуточным звеном между спиральными и эллиптическими звёздными островами. У астрономов существует версия, что линзовидная галактика образовалась из спиральной, у которой слились рукава, а потенциал звездообразования закончился. У неё имеется массивное ядро, распластанные газовый и звёздный диски. Внешне напоминает двояковыпуклую линзу из-за контраста плоских дисков и объёмного, выступающего балджа. Состоит из старых звёзд, чёрных дыр, маленьких зрелых светил остатков сверхновых звёзд, галактической пыли. Одна из подобных космических систем под названием Веретено располагается от Земли на расстоянии в 45 млн световых лет. - С перемычкой.
Система округлой формы, которую посередине пересекает яркая перемычка, состоящая из звёзд и межзвёздного газа. Рукава идут от краёв этой перемычки (бара). Галактика с перемычкой очень схожа со спиральной. Основное их отличие в том, что спирали начинаются от бара, а не от ядра. Примером является NGC 1300, расположенная в 60 млн световых лет от нашей планеты. - Спиральная.
В классическом варианте спиральная галактика – это активно вращающийся звёздный остров в виде эллипса, в котором от балджа отходят рукава в виде закрученных спиралей. У большинства таких космических объектов есть перемычки. В рукавах активно образуются молодые звёзды из-за большого содержания там свободной видимой материи. Список галактик в виде спирали обширен. Такие системы составляют 55% от всего количества звёздных островов во Вселенной.
Интересным фактом является то, что у них немного рукавов. Спираль закручивается не очень туго, звёзды свободно перемещаются из одной её части в другую. Почему рукава не закручиваются больше ещё не известно. Одной из версий является то, что спираль закручивается под влиянием волн плотности, сжимающие пылевые и газовые облака, попадающие в галактические рукава. В результате активируется образование звёзд, в основном массивных и ярких, жизненный срок которых составляет несколько миллионов лет. При этом они находятся практически всегда в фиксированном положении, что обеспечивает стабильность спиралей.
Но эта гипотеза так и остаётся предположением без доказательств, потому что длительное изучение развития галактических систем невозможно из-за их сложной структуры. Самая известная галактика, относящаяся к этому типу – Млечный Путь. - Неправильная.
Очень редкая разновидность звёздных островков. Состоит из газа, пыли, звёздных скоплений, но в них отсутствуют основные структурные элементы, такие как балдж, рукава. По структуре и внешнему виду неправильная галактика похожа на рваные облака. Такой формой она часто обязана воздействию гравитационных полей. Но иногда приобретает рваный вид сама по себе.
Интересными, с точки зрения, астрономии является карликовая неправильная галактика. Она наполнена газом – необходимым элементом для образования новых звёзд. В ней мало металлов и они очень компактные по размеру. Всё это в совокупности создаёт оптимальные условия для зарождения ярких, огромных звёзд, которые очень быстро гаснут. К неправильной системе относится NGC 4449, располагающаяся 12 млн световых лет от Земли.
Бар (перемычка) проходит от внутренних концов спиральных ветвей (голубые) к центру галактики. NGC 1300.
Планета Земля входит в Млечный Путь, это спиральная галактика с перемычкой. Включает более 150 млрд звёзд, световой луч с одной стороны Млечного Пути до другого проходит за сотню тысяч лет. Солнечная система располагается на краю нашей галактики. Расстояние от Солнца до ядра Млечного Пути составляет 30 000 световых лет.
Характерные особенности звёздных островов
Галактика в воображении людей часто представляется огромной дымной спиралью голубоватого цвета с ярко светящимся ядром посредине и гроздьями красивых звёзд. Но это лишь одна из правильных структур. А ведь Вселенная преподносит немало сюрпризов. Существуют неправильные галактики без рукавов и ядер. Они похожи на сырое яйцо, желток и белок которого бултыхаются в условиях невесомости. От хаотичных туманностей они отличаются размерами и концентрацией звёзд.
Большинство космических объектов относится к кластеру (определённая группа). Например, наша галактика Млечный Путь является частью кластера, состоящего из 40 известных астрономам галактик. Большинство этих кластеров входят в ещё большую группировку под названием сверхскопления. Кластер Млечного Пути относится к части сверхскопления Девы. Он состоит из более 2000 галактических систем.
Галактики Вселенной имеют отличительные характеристики. В них обязательно имеются звёздные скопления и звёзды, составляющие большую часть видимой материи. В качестве невидимой материи присутствуют молекулярные облака, газово-пыльные прослойки и тёмная материя. Все эти галактические объекты связаны и взаимодействуют благодаря гравитации. Помимо всеобщего взаимодействия галактические системы сообщаются между собой. Маленькие вращаются вокруг больших, которые в свою очередь выстраивают связи с прочими гигантскими галактиками. Так образуется структура Вселенной. В далёкой перспективе Млечный Путь притянет к себе Большое и Малое Магеллановы Облака, а затем его самого ждёт такая же участь, его поглотит Андромеда.
Важной характеристикой является размер галактики и количество звёзд, входящих в галактическую систему. Однако тут не всё однозначно. Во Вселенной существуют небольшие галактики, вмещающие миллионы звёзд, а есть галактики огромных размеров с несколькими тысячами звёзд. Поэтому основным критерием определения считается наличие у космических систем собственного центра массы и гравитационная отдалённость от соседей. Именно благодаря нечёткости определения сущности галактик они такие загадочные, разнообразные и потрясающие. Есть огромные звёздные поля с протяжённостью в миллиарды световых лет и супер яркие мощные квазары.
При изучении галактик взгляд останавливается первоначально на их узорах и форме. Они просто невероятны. Часть звёздных островков выглядят как спирали, другие похожи на плоские диски, третьи на распускающиеся цветы. По этим отличительным морфологическим особенностям учёные классифицируют объекты.
ИНТЕРЕСНО! Астрономы с начала изучения галактик выдвинули теорию об изменении их внешнего вида с возрастом. Предположительно сначала эти космические объекты представляют собой небольшое скопление звёзд и газа. Постепенно разрастаясь, они либо расширяются, а затем сжимаются, либо раскручиваются по спирали. По тому, как выглядит галактика можно узнать приблизительно её возраст.
Самые необычные и завораживающие галактики
Потрясающий мир Вселенной до сих пор окончательно не изучен. Он хранит в себе множество тайн. Загадкой остаётся и вопрос о количестве галактик во Вселенной. Их может быть миллион, миллиард или триллион. При этом в каждой системе имеется невероятное множество планетарных систем. Космос полон тайн, изучать которые человеку придётся не одно столетие.
Во Вселенной за пределами Млечного Пути существуют медузоподобные галактические системы, галактики поглощающие другие галактики, системы без тёмной материи. Учёные изучили лишь мизерную часть этих космических объектов. Среди них интерес представляют следующие.
Галактика медузы ESO 137-001
Получила своё название за удивительную схожесть с морской обитательницей, только плавает она по звёздному морю. Это спиральная галактика, однако, часть её звёзд дрейфует отдельно и по форме они напоминают щупальца медузы. Именно «щупальца» представляют загадку для астрономов. Предположительно они формируются в хвосте галактики, который она оставляет позади себя. Он состоит из пыли и газа. Но газы там слишком горячие для образования звёзд.
Необычная космическая система Мессье-83 (Южная Вертушка)
Огромная спиралевидная галактика, напоминающая Млечный Путь. Была обнаружена в далёком 1752 году астрономом из Франции Н. Лакайлем. Немного позже Шарль Мессье включил её в свой каталог, присвоив номер 83. Мессье-83 отличается следующей странностью. В её центре расположено двойное ядро, что обозначает либо наличие пары сверхмассивных чёрных дыр, притягивающих все галактические объекты вместе, появившихся в результате слияния с другой галактикой, либо наличие орбитального звёздного диска, вращающегося вокруг одной чёрной дыры и создающий обманный эффект двойственности.
Галактика NGC 1052-DF2
Эту интересная, с точки зрения, науки звёздная система удивительна тем, что в ней практически отсутствует тёмная материя, взаимодействующая с гравитационной силой (всего 1/400 часть от той, которую предполагали увидеть астрономы при исследовании). Тёмная материя находится практически во всех объектах Вселенной, и найти галактику без неё ранее представлялось невозможным. NGC 1052-DF2 такая же большая, как и Млечный путь, но при этом в ней содержится в 200 раз меньше звёзд. Космический объект отнесли к сверхрассеянным галактикам. Но даже среди них она считается странной, так как до её обнаружения в сверхрассеянных звёздных системах (которые во Вселенной достаточно распространены), не было обнаружено недостатка тёмной материи.
Мёртвая звёздная система MACS 2129-1
Названия галактик могут быть устрашающими. Космический объект MACS 2129-1 получил его за то, что в нём больше не образуются звёзды. Этот процесс «законсервирован» уже более 10 млрд лет. NGC 1052-DF2 – это массивная галактика, вращается она в 2 раза быстрей Млечного пути, однако до сих пор остаётся неактивной.
NGC 1277
Это космическая красавица была обнаружена учёными только в 1875 году британским учёным Л. Парсонсом. Расположилась она довольно близко к нашей планете, в 220 миллионах световых лет. Относится к мёртвым галактическим системам, так как в её недрах новые звёзды не образовывались 10 миллиардов лет. Астрономы предположили, что она замедлилась в своём развитии, потому что путешествует по просторам космоса очень быстро (3,2 миллиона км/ч). С такой скоростью просто невозможно притянуть к себе другие пролетающие мимо звёздные островки силой гравитации. А без звёздной пыли и газа, получаемых за счёт других галактических объектов, невозможно звездообразование.
NGC 3314B и NGC 3314A
Космические объекты спиралевидного типа из созвездия Гидры. Интерес представляет их визуальное наложение друг на друга, хотя они не связаны между собой и расположены на разном расстоянии от нашей планеты.
Это новое изображение с космического телескопа Хаббла и его широкой полевой и планетарной камеры 2 (WFPC2) показывает уникальную пару галактик под названием NGC 3314
Каннибалы
Во Вселенной существуют галактические системы, готовые «съесть» другие галактики. Так Андромеда, являющаяся самым большим по размеру соседом нашей планеты, в течение последних 10 млрд лет поглощает своих спутников. Предположительно через 4,5 миллиарда лет Млечный Путь и Андромеда столкнуться и одна из них поглотит другую, причём неизвестно какая.
Галактическое образование Мессье 90
Этот космический объект относится к скоплению Девы. В то время как большинство звёздных островков, за которыми астрономы наблюдают с Земли, двигаются прочь от нашей планеты, Мессье 90 приближается к Млечному Пути. Учёные предполагают, что спиральная галактика находится от нас в 60 млн. световых лет и обнаруживают её движение по излучаемому синеватому цвету. Объекты, устраняющиеся от Земли, излучают красноватый цвет.
Космический головастик
Очень интересная галактика необычной формы, летящая во Вселенной в 300 млн световых лет от планеты Земля. Хвост космического Головастика в 10 раз длинней Млечного Пути. Странный космический объект создался при лобовом столкновении с другим аналогичным объектом небольшого размера. В результате аварии и выброса звёздной пыли, газа и звёзд образовался красивый, яркий хвост. Астрономы предполагают, что постепенно Головастик будет расти, а из его хвостовой части сформируются карликовые звёздные островки, которые будут сопровождать большой космический объект.
Спиральная галактика NGC 7674
Чёрная дыра в центре галактического образования удерживает все его объекты за счёт силы гравитации. И у большинства планетарных систем она одна. Исключением из правил является NGC 7674, которой имеется сразу пара близко расположенных дыр. Предположительно дополнительную дыру она приобрела в результате слияния или столкновения с соседней звёздной космической системой. Это случай довольно редкий. Учёным известна ещё только одна подобная галактика – сверхмассивная 0402+379.
NGC 7674 (видимая чуть выше центра), также известная как Markarian 533, является самым ярким и крупным членом так называемой компактной группы галактик Хиксона 96, состоящей из четырех галактик.
Светящийся вор W2246-0526
Яркая система W2246-0526 является представителем так называемых воров, которые при взаимодействии с другими галактиками, сжимают или растягивают своих соседей, подворовывая у них звёзды. Светящийся вор к 2018 году поглотил уже 50% массы трёх своих соседей. Он единственный, способный опустошить более одного соседа одновременно. Потоки массы от Светящегося вора, которые соединяли галактики, продолжались более 12 млрд лет.
Маленький детёныш – компаньон NGC 3359
Карликовая галактика, расположенная в созвездии Большая Медведица. С момента Большого Взрыва (13,7 млрд лет назад) Маленький детёныш является спящей галактикой. Находящаяся рядом соседка NGC 3359 постепенно забирает у «детёныша» звездообразующие газы и в скором времени полностью поглотит его.
Галактика NGC 3359
Всевидящее чарующее око NGC 2207
Многие люди иногда ощущают на себе пристальный, настойчивый посторонний взгляд, даже находясь в одиночестве. Вполне возможно, что так магически действует гравитационное поле космического глаза. Это особенная структура образовалась, когда IC 2163 зацепили приливные силы NGC 2207, исказив её форму, выбросив газ и звёздные потоки в её сторону. Потоки протянулись на 100 000 световых лет. В результате образовался космический объект, похожий на глаз.
NGC 2207 и IC 2163
Цветущая галактика ESO 381-12
Располагается эта линзовидная гибридная галактика в 270 млн световых лет от нашей планеты. У цветущей системы есть неровные края, напоминающие цветочные лепестки. Они выходят из галактического тела, и создаётся видимость, как будто ESO 381-12 распускается. За это она и получила своё название.
Все галактики Вселенной чрезвычайно далеко располагаются от Земли. Исключение составляет Млечный Путь, к которому и относится наша планета. Невооружённым глазом можно увидеть лишь Магеллановы Облака (Большое и Малое), галактику Андромеды, М33 в созвездии Треугольника.
Изучение космических систем всегда будет вызывать интерес у людей. И дело не только в любопытстве. Изучив закономерности возникновения и развития космических объектов, появляется возможность спрогнозировать будущее Млечного Пути – галактики, в которую входит планета Земля.
Астрономам ещё длительное время придётся разгадывать космические загадки, пополняя список галактик, ведь отделить изображения отдельных звёзд от космических систем удалось относительно недавно, лишь в 1990 году, когда был совершён прорыв в космической науке и наземную орбиту запустили телескоп Хаббла. Только с помощью этой техники удалось приоткрыть таинственный занавес великой Вселенной.
Современные мощные телескопы, запускаемые в космос, позволяют получать все новые знания о галактиках и возможно, в скором времени будет открыто ещё немало интересных фактов об этих звёздных объектах Вселенной.
Источник