Сколько всего галактик во Вселенной: обзор, описание и интересные факты
Сколько галактик существует во Вселенной? Ответ на этот вопрос весьма непрост. Многие астрономы прошлого пытались понять, сколько всего галактик во Вселенной. Подсчет их кажется невозможной задачей. Когда счет идет на миллиарды, для сложения требуется некоторое время. Еще одной проблемой является ограниченное количество наших инструментов. Чтобы получить наилучшее изображение, телескоп должен иметь большую апертуру (диаметр главного зеркала или объектива) и располагаться над атмосферой, чтобы избежать искажения от воздуха Земли.
Поле «Хаббла»
Вам будет интересно: Что такое сафьян: из чего производится, для чего служит
Пожалуй, наиболее резонансным примером вышеупомянутого факта является экстремально глубокое поле «Хаббла» — изображение, полученное путем объединения фотографий, сделанных на протяжении десяти лет с одноименного телескопа. По данным НАСА, телескоп наблюдал за небольшим участком неба в течение 50 дней. Если вы держите большой палец на расстоянии вытянутой руки, чтобы покрыть Луну, область глубокого поля будет размером с головку булавки.
Собирая слабый свет за многие часы наблюдений, телескоп «Хаббл» обнаружил тысячи галактик, как близких, так и очень далеких, что делает снимки, сделанные с него, самым полным изображением Вселенной. Так что даже если в этом маленьком пятне на небосводе находятся тысячи галактик, представьте, сколько еще можно найти в других точках мироздания.
Вам будет интересно: Alcohol Denat — что это: формула, способ получения, применение, влияние на организм
Оценки экспертов
Хотя оценки разных экспертов различаются, ответы на вопросы вроде «Сколько всего галактик во Вселенной?» можно выразить астрономическими цифрами: от 100 до 200 миллиардов. Когда в 2020 году запустится космический телескоп Джеймса Вебба, ожидается, что НАСА раскроет еще больше информации о ранних галактиках во Вселенной.
Техника воистину творит чудеса. Насколько известно современным астрономам, телескоп «Хаббл» — лучший инструмент для подсчета и оценки того, сколько известно галактик во Вселенной. Телескоп, запущенный в 1990 году, изначально имел искажение на главном зеркале, которое было исправлено во время челночного визита к нему в 1993 году. «Хаббл» также подвергался нескольким обновлениям и служебным визитам вплоть до своей последней миссии в мае 2009 года. Бесконечна ли Вселенная, сколько галактик, сколько планет в ней? По всей видимости, нам еще предстоит узнать это в будущем.
Большая Медведица
Вам будет интересно: Культура ольмеков: исторические факты, повседневность, особенности
В 1995 году астрономы навели телескоп на то, что казалось пустым районом Большой Медведицы, и собрали наблюдения за десять дней. В результате в одном кадре было обнаружено около 3000 слабых галактик, которые стали тусклыми, подобно 30-й величине. Для сравнения: Полярная звезда имеет примерно вторую звездную величину. Эта составная часть изображения называлась глубоким полем «Хаббла» и была самой далекой из тех, что когда-либо видели во Вселенной.
Когда вышеупомянутый американский телескоп был основательно модернизирован, астрономы повторили эксперимент дважды. В 2003 и 2004 годах ученые обнаружили около 10 000 галактик в небольшом месте в созвездии Форнакс.
В 2012 году, снова с помощью модернизированных инструментов, ученые использовали телескоп, чтобы посмотреть на часть сверхглубокого поля. Даже в этом более узком поле зрения астрономы смогли обнаружить около 5500 галактик. Исследователи окрестили это «чрезвычайным глубоким полем».
Незримые миллиарды
Какой бы инструмент ни использовался, метод оценки того, сколько всего галактик во Вселенной, более-менее одинаков. Вы берете часть неба, снятую телескопом (в данном случае — «Хабблом»). Затем, используя отношение куска неба ко всей Вселенной, вы можете определить, сколько всего галактик во Вселенной.
Космологический принцип и возраст Вселенной
Одним из примеров космологического принципа в изучении Вселенной является космический микроволновый фон — излучение, которое является остатком ранних стадий Вселенной после Большого взрыва.
Измерения расширения Вселенной благодаря наблюдению за галактиками, отдаляющимися от нас, показывают, что ей около 13,82 миллиардов лет. Однако по мере того, как Вселенная становится старше и больше, галактики будут удаляться все дальше и дальше от Земли. Это сделает их более трудноразличимыми.
Вселенная расширяется быстрее скорости света (что не нарушает ограничение скорости Эйнштейна, потому что расширение связано с самой Вселенной, а не с объектами, путешествующими через нее). Кроме того, Вселенная ускоряется в своем расширении.
Именно здесь в игру вступает понятие «наблюдаемая Вселенная» — Вселенная, которую мы можем видеть. По словам многих специалистов, через 1-2 триллиона лет это будет означать, что будут галактики, которые находятся за пределами тех пространств, которые мы можем видеть с Земли.
Изменение света
Мы можем видеть свет только от галактик, у которых было достаточно времени, чтобы добраться до нас — то есть приблизиться на достаточно близкое расстояние к Млечному Пути. Это не значит, что эти объекты — все, что есть в космосе. Отсюда и определение «наблюдаемая Вселенная».
Будущее Млечного Пути
Галактики также меняются со временем. Млечный Путь находится на пути столкновения с близлежащей галактикой Андромеды, и они обе сольются примерно через четыре миллиарда лет. Позже другие галактики в нашей местной группе в конечном итоге объединятся. Астрономы считают, что обитатели этих будущих галактик будут наблюдать более темную Вселенную.
Когда появились первые цивилизации, у них не было никаких доказательств существования Вселенной со ста миллиардами галактик. Поэтому наши потомки не увидят расширения Вселенной. Вероятно, они не смогут даже понять, что произошел Большой взрыв.
Если нам, простым обывателям, хочется знать, сколько во Вселенной галактик, планет, то астрономы больше интересуются тем, как образовался сам космос. Согласно информации НАСА, галактики дают представление о том, как организована материя во Вселенной — по крайней мере, в больших масштабах. Ученые также интересуются типами частиц и квантовой механикой на малой стороне наблюдаемых спектров.
Ранние галактики
Изучив некоторые из самых ранних галактик и сравнив их с сегодняшними, мы сможем понять их рост и развитие. Передовой телескоп под названием «Уэбб» позволит ученым собирать данные о типах звезд, которые существовали в самых первых галактиках. Последующие наблюдения с использованием спектроскопии сотен или тысяч галактик помогут исследователям понять, как элементы, более тяжелые, чем водород, образовывались и накапливались по мере образования звездных скоплений на протяжении веков. Эти исследования также позволят выявить детали их слияния и пролить свет на многие другие процессы.
Темная материя
Ученых также интересует роль, которую темная материя играет в зарождении галактик. Это весьма любопытный вопрос. В то время как часть Вселенной видна в таких объектах, как галактики или звезды, темная материя — то, что составляет большую часть космоса — невидима вовсе. Сколько галактик во Вселенной? Число этих объектов досконально не известно, но оно точно больше сотни миллиардов.
Заключение
Когда вы смотрите на ночное небо сквозь завесу звезд и плоскость Млечного Пути, вы не можете не чувствовать себя маленьким перед великой пропастью Вселенной, которая находится за пределами небосвода. Хотя почти все они невидимы для наших глаз, наблюдаемая Вселенная, простирающаяся на десятки миллиардов световых лет во всех направлениях, содержит в себе фантастически большое количество галактик.
Количество известных звездных скоплений возрастало по мере развития телескопических технологий — от тысяч до миллионов, от миллиардов до триллионов. Если бы мы провели самый простой анализ, используя лучшие на сегодняшний день технологии, мы бы заявили, что в нашей Вселенной 170 миллиардов галактик. Но мы откроем еще больше этих объектов, ведь уже сейчас считается, что их на самом деле не меньше, чем два триллиона.
Когда-нибудь мы просчитаем их всех. Мы направим наши телескопы на небо, соберем каждый испущенный звездами фотон и обнаружим каждый космический объект, независимо от того, насколько слабым является его свечение.
Но на практике это не сработает. Наши телескопы ограничены в размерах, что, в свою очередь, ограничивает количество фотонов, которые они могут собрать. Существует взаимосвязь между тем, насколько слабый объект вы можете увидеть, и тем, сколько неба вы можете «покрыть» с помощью оптического прибора. Некоторая часть Вселенной затемнена из-за находящейся в ее пределах темной материи. Чем отдаленнее объект, тем слабее он кажется.
Так что мы можем смотреть лишь на освещенную часть Вселенной, не вглядываясь в темную материю, звезды или галактики. Ученые собрали данные о сотнях тусклых, отдаленных космических объектах. Они все еще надеются узнать, как на самом деле выглядят далекие миры. И мы, простые наблюдатели, надеемся на это так же, как и они.
Источник
Истинные размеры космоса или сколько галактик во Вселенной
Окружающее нас космическое пространство – это не просто одинокие звезды, планеты, астероиды и кометы, сверкающие на ночном небосклоне. Космос представляет собой огромную систему, где все находится в тесном взаимодействии друг с другом. Планеты группируются вокруг звезд, которые в свою очередь собираются в скопление или в туманность. Эти образования могут быть представлены одиночными светилами, а могут и насчитывать сотни, тысячи звезд, формируя уже более масштабные вселенские образования – галактики. Наша звездная страна, галактика Млечный путь, является только малой частью бескрайней Вселенной, в которой помимо этого существуют и другие галактики.
Вселенная постоянно находится в движении. Любой объект в космосе входит в состав той или иной галактики. Следом за звездами перемещаются и галактики, каждая из которых имеет свои размеры, определенное место в плотном вселенском строю и свою траекторию движения.
Человек сумел подсчитать количество звезд на небосклоне, а вот определить, сколько галактик во Вселенной — задача архисложная, как технически, так и теоретически.
Какова реальная структура Вселенной?
Долгое время научные представления человечества о космосе строились вокруг планет Солнечной системы, звезд и черных дыр, населяющих наш звездный дом – галактику Млечный путь. Любой другой галактический объект, обнаруживаемый в космосе с помощью телескопов, автоматически вносился в структуру нашего галактического пространства. Соответственно отсутствовали представления о том, что Млечный Путь — не единственное вселенское образование.
Ограниченные технические возможности не позволяли заглянуть дальше, за пределы Млечного Пути, где по устоявшемуся мнению начинается пустота. Только в 1920 году американский астрофизик Эдвин Хаббл сумел найти доказательства того, что Вселенная значительно больше и наряду с нашей галактикой в этом огромном и бескрайнем мире существуют другие, большие и маленькие галактики. Реальной границы Вселенной не существует. Одни объекты расположены к нам достаточно близко, всего несколько миллионов световых лет от Земли. Другие наоборот, расположены в дальнем углу Вселенной, пребывая вне зоны видимости.
Прошло почти сто лет и количество галактик сегодня уже оценивается в сотни тысяч. На этом фоне наш Млечный путь выглядит совсем не таким огромным, если не сказать, совсем крохотным. Сегодня уже обнаружены галактики, размеры которых трудно поддаются даже математическому анализу. К примеру, самая большая галактика во Вселенной IC 1101 имеет диаметр 6 миллионов световых лет и состоит из более 100 триллионов звезд. Этот галактический монстр находится на расстоянии более миллиарда световых лет от нашей планеты.
Структура такого огромного образования, каковым является Вселенная в глобальном масштабе, представлена пустотой и межзвездными образованиям — волокнами. Последние в свою очередь делятся на сверхскопления, межгалактические скопления и галактические группы. Самым малым звеном этого огромного механизма является галактика, представленная многочисленными звездными скоплениями — рукавами и газовыми туманностями. Предполагается, что Вселенная постоянно расширяется, заставляя тем самым двигаться галактики с огромной скоростью по направлению от центра Вселенной к периферии.
Если представить, что мы наблюдаем за космосом из нашей галактики Млечный Путь, которая якобы находится в центре мироздания, то крупномасштабная модель структуры Вселенной будет иметь следующий вид.
Темная материя — она же пустота, сверхскопления, скопления галактик и туманности — это все последствия Большого взрыва, который положил начало образованию Вселенной. В течение миллиарда лет происходит трансформация ее структуры, меняется форма галактик, так как одни звезды исчезают, поглощенные черными дырами, а другие наоборот, трансформируются в сверхновые, становясь новыми галактическими объектами. Миллиарды лет назад в расположение галактик было совсем другое, чем мы наблюдаем сейчас. Так или иначе, на фоне постоянных астрофизических процессов, происходящих в космосе, можно сделать определенные выводы о том, что наша Вселенная имеет не постоянную структуру. Все космические объекты находятся в постоянном движении, меняя свое положение, размеры и возраст.
На сегодняшний день благодаря телескопу Хаббл удалось обнаружить месторасположение наиболее близких к нам галактик, установить их размеры и определить местоположение относительного нашего мира. Стараниями астрономов, математиков и астрофизиков составлена карта Вселенной. Выявлены одиночные галактики, однако в большинстве своем, такие крупные вселенские объекты группируются по несколько десятков в группе. Средний размер галактик в такой группе составляет 1-3 млн. световых лет. Группа, к которой относится наш Млечный Путь, насчитывает 40 галактик. Помимо групп в межгалактическом пространстве имеется огромное количество карликовых галактик. Как правило, такие образования являются спутниками более крупных галактик, как наш Млечный путь, Треугольник или Андромеда.
До недавнего времени самой маленькой галактикой во Вселенной считалась карликовая галактика «Segue 2», находящаяся в 35 килопарсеках от нашей звезды. Однако в 2020 году японскими учеными-астрофизиками была выявлена еще меньшая по размеру галактика — Virgo I, которая является спутником Млечного Пути и находится на расстоянии 280 тыс. световых лет от Земли. Однако ученые считают, что это не предел. Высокая вероятность того, что существуют галактики куда более скромных размеров.
За группами галактик идут скопления, области космического пространства в которых существует до сотни галактик различных видов, форм и размеров. Скопления имеют колоссальные размеры. Как правило, диаметр такого вселенского образования составляет несколько мегапарсек.
Отличительной чертой структуры Вселенной является ее слабая изменчивость. Несмотря на громадные скорости, с которыми движутся галактики во Вселенной, все они остаются в составе одного скопления. Здесь действует принцип сохранения положение частиц в пространстве, на которые действует темная материя, образовавшаяся в результате большого взрыва. Предполагается, что находясь под воздействием этих пустот, заполненных темной материей, скопления и группы галактик продолжают миллиарды лет двигаться в одном направлении, соседствуя друг с другом.
Самые крупные образования во Вселенной — галактические сверхскопления, которые объединяют группы галактик. Самое известное сверхскопление — Великая Стена Клоуна, объект вселенского масштаба, растянувшийся в длину на 500 млн. световых лет. Толщина этого сверхскопления составляет 15 млн. световых лет.
В нынешних условиях космические аппараты и техника не позволяют нам рассмотреть Вселенную на всю ее глубину. Нам под силу обнаружить только сверхскопления, скопления и группы. Помимо этого наш космос имеет гигантские пустоты, пузыри темной материи.
Шаги на пути изучения Вселенной
Современная карта Вселенной позволяет нам не только определить свое местоположение в космосе. Сегодня, благодаря наличию мощных радиотелескопов и техническим возможностям телескопа Хаббл, человек сумел не только приблизительно подсчитать количество галактик во Вселенной, но и определить их типы и разновидности. Еще в 1845 году британский астроном Уильям Парсонс, с помощью телескопа исследуя облака газа, сумел выявить спиралевидную природу строения галактических объектов, акцентируя внимания на том, что в разных областях яркость звездных скоплений может быть большей или меньшей.
Сто лет назад Млечный Путь считался единственной известной галактикой, хотя математически было доказано наличие других межгалактических объектов. Свое название наш космический двор получил еще в глубокой древности. Древние астрономы глядя на мириады звезд на ночном небе, заметили характерную особенность их расположения. Основное скопление звезд было сосредоточено вдоль мнимой линии, напоминающей дорожку из разбрызганного молока. Галактика Млечный Путь, небесные светила другой хорошо знакомой галактики Андромеда являются самыми первыми вселенскими объектами, с которых началось изучение космического пространства.
Наш Млечный Путь имеет полный набор всех галактических объектов, который должна иметь нормальная галактика. Здесь присутствуют скопления и группы звезд, общее число которых примерно составляет 250-400 млрд. Имеются в нашей галактике облака газа, образующего рукава, присутствуют свои черные дыры и солнечные системы, подобные нашей.
Вместе с тем, Млечный Путь, как и Андромеда с Треугольником, являются только малой частью Вселенной, входящей в местную группу сверхскопления под названием Дева. Наша галактика имеет форму спирали, где основная масса звездных скоплений, облака газа и другие космические объекты двигаются вокруг центра. Диаметр внешней спирали составляет 100 тыс. световых лет. Млечный Путь — по космическим меркам не большая галактика, масса которой составляет 4,8х1011 Mʘ. В одном из рукавов Ориона Лебедя находится и наше Солнце. Расстояние от нашей звезды до центра Млечного Пути составляет 26 000 ± 1 400 св. лет.
Долгое время считалось, что одна из самых популярных среди астрономов туманность Андромеды является частью нашей галактики. Последующие исследования этой части космоса дали неопровержимые доказательства того, что Андромеда является самостоятельной галактикой, причем значительно крупнее, чем Млечный Путь. Полученные с помощью телескопов снимки показали, что Андромеда имеет собственное ядро. Здесь также присутствуют скопления звезд и имеются свои туманности, двигающиеся по спирали. Каждый раз астрономы пытались все глубже и глубже заглянуть внутрь Вселенной, исследуя обширные области космического пространства. Количество звезд в этом вселенском гиганте оценивается в 1 триллион.
Стараниями Эдвина Хаббла удалось установить примерное расстояние до Андромеды, которая никак не могла быть частью нашей галактики. Эта была первая галактика, которая подверглась такому пристальному изучению. Последующие годы дали новые открытия в области исследования межгалактического пространства. Более тщательно изучалась та часть галактики Млечный Путь, в которой находится наша Солнечная система. С середины XX века стало ясно, что помимо нашего Млечного Пути и хорошо известной Андромеды, в космосе имеется огромное количество других образований вселенского масштаба. Однако для порядка требовалось упорядочить космическое пространство. Если звезды, планеты и другие космические объекты поддавались классификации, то с галактиками дело обстояло сложнее. Сказывались огромные размеры исследуемых областей космического пространства, которые не только было трудно изучить визуально, но и оценить на уровне человеческой природы.
Типы галактик в соответствии с принятой классификацией
Хаббл первый решился на такой шаг, сделав в 1962 году попытку логическим путем классифицировать известные на тот момент галактики. Классификация осуществлялась на основании формы исследуемых объектов. В результате Хабблу удалось расставить все галактики по четырем группам:
- наиболее распространенным типом являются спиральные галактики;
- далее следуют эллиптические спиральные галактики;
- с перемычкой (бар) галактики;
- неправильные галактики.
Следует отметить, что наш Млечный Путь относится к типичным спиральным галактикам, однако есть одно «но». С недавнего времени выявлено наличие перемычки — бара, который присутствует в центральной части образования. Другими словами наша галактика берет свое начало не с галактического ядра, а вытекает из перемычки.
Традиционно спиральная галактика выглядит в форме диска спиралевидной плоской формы, в котором обязательно присутствует яркий центр – ядро галактики. Таких галактик больше всего во Вселенной и обозначаются они латинской буквой S. Помимо этого существуют разделение спиральных галактик на четыре подгруппы – So, Sa, Sb и Sc. Маленькие буквы обозначают наличие яркого ядра, отсутствие рукавов или наоборот, наличие плотных рукавов, охватывающих центральную часть галактики. В таких рукавах располагаются скопления звезд, группы звезд, в состав которых входит наша Солнечная система, прочие космические объекты.
Главной особенностью этого типа является медленное вращение вокруг центра. Млечный Путь совершает полный оборот вокруг своего центра за 250 млн. лет. Спирали, расположенные ближе к центру состоят в основном из скоплений старых звезд. Центр нашей галактики – это черная дыра, вокруг которой и происходит все основное движение. Протяженность пути по современным оценкам составляет по направлению к центру 1,5-25 тыс. световых лет. В процессе своего существования спиральные галактики могут сливаться с другими вселенскими образованиями меньших размеров. Свидетельством таких столкновений в более ранние периоды является наличие гало звезд и гало скоплений. Подобная теория лежит в основе теории образования спиральных галактик, которые стали результатом столкновения двух галактик, расположенных по соседству. Столкновение не могло пройти бесследно, придав общий вращательный импульс новому образованию. Рядом со спиральной галактикой находится карликовая галактика, одна, две или сразу несколько, являющиеся спутниками более крупного образования.
Близким по своей структуре и составу к спиральным галактикам являются эллиптические спиральные галактики. Это огромные, самые крупные вселенские объекты, включающие большое количество сверхскоплений, скоплений и групп звезд. В самых больших галактиках количество звезд превышает десятки триллионов. Основное отличие таких образований — сильно растянутая в пространстве форма. Спирали расположены в форме эллипса. Эллиптическая спиральная галактика М87 является одной из самых крупных во Вселенной.
С перемычкой галактики встречаются значительно реже. На них приходится примерно половины всех спиральных галактик. В отличие от спиральных образований, в таких галактиках начало берется из перемычки, называемой баром, вытекающей из двух самых ярких звезд, расположенных в центре. Ярким примером такого образования является наш Млечный Путь и галактика Большое Магелланово Облако. Ранее это образование относили к неправильным галактикам. Появление перемычки является на данный момент одной из основных областей исследования в современной астрофизике. По одной из версий, близко расположенная черная дыра высасывает и поглощает газ из соседних звезд.
Самые красивые галактики во Вселенной относятся к типу спиральных и неправильных галактик. Одной из самых красивых является галактика Водоворот, расположенная в небесном созвездии Гончие Псы. В данном случае отчетливо видны центр галактики и спирали, вращающиеся в одном направлении. Неправильные галактики представляют собой хаотически расположенные сверхскопления звезд, не имеющие четкой структуры. Ярким примером такого образования является галактика под номером NGC 4038, расположенная в созвездии Ворон. Здесь наряду с огромными газовыми облаками и туманностями можно увидеть полное отсутствие порядка в расположении космических объектов.
Выводы
Изучать Вселенную можно бесконечно. Каждый раз, с появлением новых технических средств, человек приоткрывает завесу космоса. Галактики являются самыми непостижимыми для человеческого разума объектами в космическом пространстве, как с психологической точки зрения, так и оглядываясь на науку.
Источник