Различные типы галактик во Вселенной
Что такое галактика? Проще говоря, галактика — это система звезд, звездных остатков и других небесных объектов, связанных гравитационной силой. Галактики могут отличаться по форме, размеру, и каждый из них вращается вокруг своего центра масс.
Наши знания о галактиках (в том числе о Млечном Пути) эволюционировали от философского мышления Аристотеля в 5-м веке до нашей эры до революционных открытий Эдвина Хаббла в начале 1920-х годов до крупных научных открытий в конце 20-го и 21-го века.
В наблюдаемой вселенной насчитывается около двух триллионов галактик или более. Большинство обнаруженных галактик на сегодняшний день имеют отличительные особенности и различаются по форме и размерам.
Чтобы классифицировать различные галактики, астрономы и исследователи используют морфологическую классификацию, известную как последовательность Хаббла (разработанная Эдвином Хабблом), которая помогает им точно изучать отдельные галактики.
Метод Хаббла был позже изменен французским астрономом Жераром де Вокулером в 1959 году. На основе этих классификаций и нескольких других характеристик мы обсудили различные типы галактик ниже.
Последовательность Хаббла
Схема классификации галактик по Хабблу
В 1926 году Эдвин Хаббл выдвинул первую в мире морфологическую схему классификации галактик; классификация Хаббла. Он распознает три основных типа галактик; Эллиптические, спиральные и линзовидные. Эти широкие категории галактик подразделяются на систему, называемую диаграммой камертона.
Эллиптические галактики
Эллиптические галактики, как правило, гладкие и безликие. Схема классификации Хаббла, разделить эти галактики на основе их скорости эллиптичности, E0, будучи почти сферической к E7, высоко вытянутой галактики.
Одной из наиболее примечательных особенностей эллиптических галактик является то, что они имеют очень небольшое количество открытых скоплений (группа из нескольких тысяч звезд) и низкий уровень звездообразования. Эти галактики обычно состоят из более старых, более развитых звезд.
Самые большие галактики в наблюдаемой Вселенной — эллиптические. Многие из них имеют более чем 700 000 световых лет в поперечнике и имеют массу около 100000000000000 солнечных масс, то есть 10^13 солнечных масс.
Примеры эллиптических галактик: Messier 87, IC 1101 и Maffei 1 (ближайшая эллиптическая галактика).
Спиральные галактики
Спиральные галактики узнаваемы по их ярким спиральным рукавам (в основном два) и центральному выпуклому, населенному преимущественно старыми звездами. В классификации Хаббла спиральные галактики обозначаются английской буквой «S», за которой следует буква «a», «b» или «c», обозначающая протяженность спиральных рукавов («a» — близко друг к другу).
Рукава спиральной галактики отчетливо видны из-за присутствия в изобилии молодых, все еще формирующихся звезд.
Спиральная галактика с перемычкой
Спиральная галактика с перемычками — это, по сути, спиральная галактика со структурой в виде стержней в центре, которая простирается наружу с обеих сторон. Более половины всех наблюдаемых к настоящему времени спиральных галактик на самом деле являются спиральными галактиками с перемычками. Хаббл обозначает их как SB, за которыми следуют маленькие английские буквы a, b и c, похожие на те, что встречаются в обычных спиральных галактиках.
Предполагается, что эти галактические бары являются временными (они распадаются со временем) и вызваны либо выбросом энергии из ядра наружу, либо мощным приливным взаимодействием с соседней галактикой.
Млечный Путь, содержащий два миллиарда звезд (одна из которых — Солнце), когда-то классифицировался как спиральная галактика, но сейчас подтверждено, что это спиральная галактика с перемычкой.
Примеры спиральных галактик с перемычкой: Млечный Путь, Галактика Андромеды и Галактика Водоворот.
Линзовидная (линзообразная) галактика
В самом центре системы Хаббла, где раздваиваются две ветви спиральных галактик, можно увидеть промежуточные галактики, обозначенные символом S0.
Эти типы галактик известны как линзовидные галактики. Они имеют яркую выпуклость в своей основе и имеют эллиптическую форму. Однако, в отличие от спиральных галактик, у них нет спиральных рукавов и они не производят новых звезд со значительной скоростью.
Примеры линзовидных галактик: Колесо Телеги , NGC 2787
Система классификации галактик де Вокулера
Основываясь на последовательности Хаббла, французский астроном де Вокулер разработал расширение морфологической классификации галактики. Он утверждал, что классификация Хаббла неполна и не описывает их в полной мере.
В то время как система де Вокулер сохраняет первичную классификацию галактик, эллиптических, спиралевидных, линзовидных и неправильных, она вводит более детальную классификацию галактик, которая фокусируется на их кольцах, барах и спиральных рукавах.
Некоторые другие типы галактик основаны на их морфологии
Пекулярная галактика
Пекулярная галактика: Пекулярная галактика, как следует из названия, представляет собой галактику странной формы, размера и неизвестного состава. Только небольшой процент всех обнаруженных галактик относится к категории особых галактик. AGN (активные галактические ядра) и взаимодействующие галактики в настоящее время представляют собой два типа пекулярных галактик, идентифицированных астрономами.
Считается, что эти типы галактик являются результатом гравитационного перетягивания каната между двумя галактиками, когда они находятся очень близко друг к другу. Две пострадавшие стороны развивают своеобразные визуальные свойства из-за массового приливного взаимодействия.
Снимок объекта Хога, сделанный телескопом Хаббл. Предоставлен NASA/ESA.
Кольцевая Галактика: Кольцевая галактика содержит множество массивных, молодых и ярких звезд, окружающих относительно менее яркое ядро. Объект Хога является прекрасным примером кольцевых галактик, расположенных на расстоянии около 600 млн световых лет в созвездии Змеи.
Одной из ведущих теорий относительно их образования является гравитационное разрушение, вызванное близким проходом меньшей галактики вблизи ядра большей.
Неправильные галактики: те галактики, которые нельзя отнести ни к эллиптическим, ни к спиральным, известны как Нерегулярные галактики. Они имеют хаотичный вид и не имеют ни спиральной руки, ни центральной выпуклости. Нерегулярные галактики можно разделить на три подкатегории: галактики Irr-I, lrr-II и dI-галактики, ни одна из которых не совпадает со схемой Хаббла.
Активные галактики
В приведенном выше разделе мы рассмотрели галактики, основанные на их морфологии или их внешнем виде. Но если галактика, независимо от ее формы, содержит активное галактическое ядро, то она также может быть классифицирована как активная галактика.
Что такое активное галактическое ядро, спросите вы, ну, это компактная область вблизи центра галактики, которая имеет большую, чем обычно, светимость почти по всему электромагнитному спектру.
Активные галактики делятся на две категории; радио-тихие AGN и радио-громкие AGN. В радиомолчании AGN, таких, как галактики Сейферта, наблюдаются узкие, а иногда и широкие линии излучения, нечастое сильное рентгеновское излучение и слабая радиоструя. Другими типами радио-тихих AGN являются LINER, Quasar 2 и радио-тихие квазары.
Изображение, полученное телескопом Хаббла, показывает выброшенную струю материи из Мессье 87, активной галактики, движущейся почти со скоростью света.
С другой стороны, «Блазары», разновидность радиогромких AG, отличаются высоким рентгеновским и радиоэмиссионным излучением, струями и сильно отличаются друг от друга. Другие типы радиогромких AGN — оптически сильные переменные квазарные и радиогалактики.
Галактика со вспышкой звездообразования
Известно, что галактики со вспышками звезд генерируют новые звезды с исключительно высокой скоростью. Эта скорость настолько высока, что эти галактики обязаны использовать весь свой звездообразующий газовый резервуар намного быстрее, чем любые другие типы галактик. Большинство наблюдаемых галактик со звездными всплесками либо проходят через галактическое слияние, либо вот-вот столкнутся с ним.
На протяжении многих лет астрономы незначительно классифицировали галактики звездообразования на основе их отчетливых видимых характеристик. Это голубые компактные галактики, светящиеся инфракрасные галактики и галактики Вольфа-Райе. Один из них описан ниже.
Светящиеся инфракрасные галактики: инфракрасные галактики, скорее всего, представляют собой одиночные газообразные спирали, которые получают свою инфракрасную светимость либо от большого числа звезд, упакованных в компактную область, либо от активного галактического ядра. Считается, что светящаяся инфракрасная галактика имеют яркость более чем в 100 миллиардов раз больше, чем Солнце.
Обычно считается, что некоторые светящиеся инфракрасные галактики создают почти 100 новых звезд по сравнению только с 7 звездами Млечного Пути каждый год, таким образом, они поддерживают свои чрезвычайно высокие уровни яркости.
Галактики с низкой активностью
Ультрадиффузная галактика (UDG): Ультрадиффузные галактики — это галактики чрезвычайно низкой плотности, обнаруженные в разных скоплениях галактик. Большинство Ультрадиффузных галактик имеют примерно тот же размер, что и Млечный Путь, но имеют всего 1% видимого количества звезд. Ультрадиффузные галактики в основном населены более старыми звездами из-за отсутствия звездообразующего газа.
Галактика низкой поверхностной яркости: галактики этого типа в основном карликовые, и большая часть их вещества находится в газообразной водородной форме, а не в звездах. Они очень слабые из-за отсутствия звездообразования.
Источник
15 самых необычных галактик во Вселенной
В видимой части нашей бесконечной Вселенной содержится, по самым скромным подсчетам, около 200 миллиардов галактик. С учетом такого огромного их числа, среди них хватает необычных: тут и галактики-зомби, и галактики-медузы, и даже галактики без темной материи. И сегодня мы поговорим про 15 самых необычных галактик в нашей необъятной Вселенной.
Космическая медуза
Галактика ESO 137-001, расположенная в созвездии Южный треугольник, удивительно похожа на медузу, плавающую среди моря звезд. По своему типу это спиральная галактика, однако на ее фото отчетливо видны яркие синие «щупальца».
По данным НАСА, они состоят из ярких молодых синих звезд, которые образуются внутри хвоста пыли и газа (невидимого невооруженным глазом), который вытекает из ESO 137-001. Этот процесс звездообразования немного загадочен, так как газ в хвосте должен быть слишком горячим для этого.
Галактика без темной материи?
В 2018 году космический телескоп Хаббла обнаружил нечто необычное: галактику почти без темной материи. Это открытие сразу же породило массу споров. Темная материя — это таинственная форма вещества, которая взаимодействует с гравитацией, но не со светом. Она составляет большую часть всей материи во Вселенной, поэтому нахождение галактики без нее было, по меньшей мере, странно.
Год спустя исследователи раскрыли тайну: галактика NGC 1052-DF2, оказывается, не была на расстоянии 65 миллионов световых лет от нас, как первоначально предполагалось. Реальное расстояние до нее составляет всего около 42 миллионов световых лет. Это изменение расстояния полностью меняет первоначальные расчеты массы галактики. А по новым оказывается, это все-таки довольно типичная галактика, в которой темная материя все же есть.
Массивная дискообразная галактика MACS2129-1 (на картинке справа) вращается в два раза быстрее, чем Млечный Путь, но она далеко не так активна. Наблюдения телескопа Хаббла показывают, что она не создавала звезд уже около 10 миллиардов лет.
MACS2129-1 — это тот объект, который называют «мертвой галактикой», потому что там больше не формируются звезды. Открытие этой галактики создало множество вопросов. Ученые полагали, что галактики такого рода образуются в результате слияния небольших галактик с течением времени, но звезды MACS 2129-1 не образовались в такого рода взрывных слияниях: они образовались на ранней стадии развития самой галактики, в ее исходном диске. Результаты, опубликованные в журнале Nature в 2017 году, предполагают, что мертвые галактики каким-то образом внутренне перестраивают свою структуру по мере старения, а не меняют форму в процессе объединения с другими галактиками.
Вселенная — страшная штука, так что путешествуя по ней автостопом, на забудьте свое полотенце. Кроме галактики-зомби в ней есть и галактики-каннибалы. Согласно исследованию 2019 года, галактика Андромеды, крупнейший сосед Млечного пути, пожирает более мелкие галактики в течение по меньшей мере 10 миллиардов лет. Еще через 4.5 миллиарда лет наша галактика столкнется с этим вселенским каннибалом, хотя еще не ясно, кто кого поглотит в этом жестоком акте.
К сожалению (или к счастью, тут уж как посмотреть), земляне вряд ли смогут увидеть, как будет происходить это столкновение, поскольку наше собственное Солнце постоянно нагревается и, вероятно, сделает жизнь на Земле невозможной примерно через 1–5 миллиардов лет.
Головастик в космическом пространстве
На слегка психоделической фотографии выше вы можете наблюдать космического «головастика», плавающего в 300 миллионах световых лет от нас. Эта необычная галактика имеет хвост длиной в целых 500 000 световых лет — в 10 раз больше диаметра Млечного пути.
Что же придало ей такую необычную форму? Две дисковые галактики потянули за собой меньшую карликовую галактику, сгруппировав звезды на одном конце в «голову», а остальные оставив в длинном «хвосте». Но такая конструкция не вечна. Через несколько миллиардов лет галактики сольются вместе с некоторыми другими в ближайших окрестностях, чтобы создать единую гигантскую галактику.
Как вы уже, наверное, поняли выше, галактики часто взаимодействуют друг с другом, сжимая и растягивая своих соседей в самых непредсказуемых направлениях, к тому же втихую «высасывая» из них звезды. Одна из самых ярких галактик во Вселенной — такой вампир. На фото выше изображена W2246-0526, поглощающая около половины массы трех соседних галактик.
Астрономы смогли наблюдать потоки звезд, соединяющие галактики — по крайней мере в том виде, как это было более 12 миллиардов лет назад, когда свет от них начал свое путешествие к Земле. Это наблюдение является самым отдаленным прямым снимком галактического каннибализма и единственным известным примером того, как галактика «высасывает» более одного соседа одновременно.
Обреченный «Маленький детеныш»
Эта галактика (на фото справа) могла бы выиграть конкурс на самое милое имя, вот только она обречена. Она поглощается своим более крупным соседом, галактикой NGC 3359, похожей на Млечный Путь. Однако сам «детеныш» интересен не этим — в нем почти не шли процессы звездообразования с момента появления нашей Вселенной 13.7 миллиардов лет назад. И возможность наблюдать, как NGC 3359 удаляет из нее звездообразующий газ, дает ученым шанс изучить его, тем самым заглянув в самое начало развития Вселенной.
Галактика в цвету
Галактика ESO 381-12, кажется, расцветает на фотографии выше. Она удалена от Земли на расстояние 270 миллионов световых лет, и находится в созвездии Центавра. Это линзовидная галактика: гибрид спиральной галактики, такой как Млечный Путь, и вытянутой эллиптической галактики.
Однако то, что делает ESO 381-12 действительно странной — это неровные «лепестки», которые выходят из ее основного диска. Астрономы не совсем уверены, что вызывает эти структуры, являющиеся на деле скоплениями звезд, которые вращаются по краям галактики. Вполне возможно, что эти «лепестки» — это ударные волны от относительно недавнего столкновения галактик, которые также обеспечили ESO 381-12 новым материалом для звездообразования.
Галактика со взрывным нравом
Мессье 83 — это большая фотогеничная спиральная галактика, похожая на Млечный путь. Она находится на расстоянии 15 миллионов световых лет от нас в созвездии Гидры. Мессье 83 необычна сразу в двух отношениях. Во-первых, в ее центре, по-видимому, имеется двойное ядро — возможно, это знак двух сверхмассивных черных дыр, удерживающих галактику вместе, или, возможно, это эффект от изогнутого диска звезд, вращающегося вокруг одной центральной черной дыры. Во-вторых, Мессье 83 — клондайк сверхновых. Астрономы непосредственно наблюдали шесть этих звездных взрывов в этой галактике, а также остатки еще 300. Это ставит Мессье 83 на второе место по наблюдаемым сверхновым, так как только галактика NGC 6946 более активна — целых 9 взорвавшихся звезд.
Изображение выше — это фото звезды, снятое телескопом Хаббла, а не психоделический одуванчик. То, что вы видите — это галактика (яркое пятно в углу), начинающая проходить за звездой (тот самый одуванчик). Такую галактику некоторые ученые называют «паразитной»: дескать, ее свет мешает изучению звезды. В 2020 году звезда полностью затмит собой галактику, но до этого момента астрономы могут изучать их совместные спектры, собирая некоторую информацию об области вокруг звезды, в которой могут скрываться экзопланеты.
Вы когда-нибудь чувствовали, что за вами наблюдают? Диск спиральной галактики IC 2207 кажется огромным глазом в космосе. Эта особенность в форме глаза на самом деле представляет собой огромный сгусток из звезд и пыли, возникший, когда IC 2163 (справа на изображении) стала взаимодействовать с другой спиральной галактикой, NGC 2207 (слева). Эти «глаза» сохраняются всего несколько десятков миллионов лет, сказал астроном Микеле Кауфман, который сообщил об открытии в 2016 году. Это «мгновение ока» в сравнении с продолжительностью жизни галактики, так что обнаружить такое — уникальная возможность.
Исследователи обнаружили, что газ и пыль движутся к центру IC 2207 со скоростью 100 километров в секунду, а затем разбиваются, как волны на берегу, становясь все более хаотичными и замедляясь по мере движения к центру галактики. Замедление приводит к тому, что газ накапливается и сжимается, что может подготовить почву для формирования новых звезд.
Большинство галактик, вероятно, имеют в центре сверхмассивную черную дыру. Однако в редчайших случаях их может быть две. Одной из них является NGC 7674 (на фото вверху), спиральная галактика, в центр которой находится парочка черных дыр на расстоянии всего лишь светового года. Сама галактика, расположенная в 600 миллионов световых лет от Земли, вероятно, заполучила еще одну черную дыру во время столкновения и слияния с другой галактикой. Единственная другая галактика, имеющая в своем сердце две черные дыры — это сверхмассивная галактика под названием 0402+379.
Самая быстрая галактика в дикой Вселенной
Если вы — галактика, то у вас есть только два пути: или поглотить другие галактики, или умереть. Галактика NGC 1277 выбрала последнее. О ней впервые узнали в 2018 году, и находится она в 240 миллионах световых лет от Земли. Она не образовывала звезды около 10 миллиардов лет, что делает ее мертвой галактикой.
Астрономы считают, что NGC 1277 обречена на одинокую смерть, потому что она движется слишком быстро, чтобы взаимодействовать с другими галактики при помощи гравитации (ее скорость составляет порядка 3.2 миллиона км/ч). Без газа и пыли от других галактик NGC 1277 больше не может образовывать звезды. Некоторые астрономы считают, что большинство галактик начали свою жизнь как NGC 1277, создавая спираль и другие формы только в результате более поздних слияний друг с другом.
Навстречу Млечному пути
Наша Вселенная постоянно расширяется — об этом недвусмысленно говорят галактики, цвет которых смещен в красную область спектра, что по эффекту Доплера означает, что они улетают от нас. Но только не Мессье 90, свет от которой наоборот смещен к синей части спектра, то есть она летит к нам.
Мессье 90 является частью большой группы галактик, называемой скоплением Девы. По данным НАСА, ее можно увидеть в мае в северном полушарии с помощью телескопа или бинокля, если навести его на область между созвездиями Девы и Льва.
Млечный путь — наш галактический дом, что уже делает его необычным. При этом он живет достаточно бурной жизнью. В недавнем исследовании астрономы выяснили, что Млечный путь отобрал у Большого Магелланова Облака — галактики, расположенной в 163 000 световых лет от нашей — целых 6 галактик, две из которых достаточно крупные (Корина и Форнакс). В качестве бонуса исследование также показало, что Большое Магелланово Облако является более странным, чем считалось ранее. В нем находится множество крошечных карликовых галактик, некоторые из которых настолько слабы, что у них даже нет звезд, только темная материя.
Источник