Как составить определение галактика

Галактика

  • Гала́ктика (др.-греч. γᾰλαξίας «Млечный Путь» от др.-греч. γάλα, γάλακτος «молоко») — гравитационно-связанная система из звёзд, звёздных скоплений, межзвёздного газа и пыли, тёмной материи, планет. Все объекты в составе галактики участвуют в движении относительно общего центра масс.

    Галактики (за исключением нашей Галактики) — чрезвычайно далёкие астрономические объекты. Расстояние до ближайших из них измеряют в мегапарсеках, а до далёких — в единицах красного смещения z . Самой удалённой из известных по состоянию на декабрь 2012 года является галактика UDFj-39546284. Разглядеть на небе невооружённым глазом можно всего лишь четыре галактики: галактика Андромеды (видна в северном полушарии), Большое и Малое Магеллановы Облака (видны в южном; являются спутниками нашей Галактики) и галактика М33 в созвездии Треугольника (из северного полушария, на незасвеченном небе).

    Точное количество галактик в наблюдаемой части Вселенной неизвестно, но, по всей видимости, их порядка двух триллионов. В пространстве галактики распределены неравномерно: в одной области можно обнаружить целую группу близких галактик, а можно не обнаружить ни одной (так называемые войды).

    Разрешить изображение галактик до отдельных звёзд не удавалось вплоть до начала XX века. К началу 1990-х годов насчитывалось не более 30 галактик, в которых удалось увидеть отдельные звёзды, и все они входили в Местную группу. После запуска космического телескопа «Хаббл» и ввода в строй 10-метровых наземных телескопов число разрешённых галактик резко возросло.

    Галактики отличаются большим разнообразием: среди них можно выделить сфероподобные эллиптические галактики, дисковые спиральные галактики, галактики с перемычкой (баром), линзовидные, карликовые, неправильные и т. д.. Если же говорить о числовых значениях, то, к примеру, их масса варьируется от 550000 (у галактики Segue 2) до 1012 масс Солнца, для сравнения — масса нашей галактики Млечный Путь равна 2⋅1011 масс Солнца.

    Диаметр галактик — от 5 до 250 килопарсек (16—800 тысяч световых лет), для сравнения — диаметр нашей галактики составляет около 30 килопарсек (100 тысяч световых лет). Самая большая известная (на 2012 год) галактика IC 1101 имеет диаметр более 600 килопарсек.

    Одной из нерешённых проблем строения галактик является тёмная материя, проявляющая себя только в гравитационном взаимодействии. Она может составлять до 90 % от общей массы галактики, а может и полностью отсутствовать, как в некоторых карликовых галактиках.

Источник: Википедия

Связанные понятия

Спира́льная гала́ктика (обозначается S) — один из основных типов галактик, разновидность галактик в последовательности Хаббла, которые характеризуются следующими физическими свойствами…

Эллиптическая галактика (обозначается Е) — класс галактик с чётко выраженной сферической (эллипсоидной) структурой и уменьшающейся к краям яркостью. Они построены из звёзд красных и жёлтых гигантов, красных и жёлтых карликов и некоторого количества белых звёзд не очень высокой светимости. Отсутствуют бело-голубые гиганты и сверхгиганты. Нет пылевой материи, которая в тех галактиках, в которых она имеется, видна как тёмные полосы на непрерывном фоне звёзд галактики. Поэтому внешне эллиптические галактики…

Де́ва (лат. Virgo) — экваториальное зодиакальное созвездие, лежащее между Львом и Весами. В созвездии Девы в современную эпоху расположена точка осеннего равноденствия.

Гидра (греч. ύδρα, лат. Hydra, по имени существа из древнегреческой мифологии) — созвездие южного полушария неба. Самая яркая звезда — Альфард, имеет визуальную звёздную величину 2,0. Наилучшие условия видимости в феврале — марте. Видно полностью в южных районах России и частично — на остальной её территории.

Но́вый о́бщий катало́г туманностей и звёздных скоплений (англ. New General Catalogue of Nebulae and Clusters of Stars или NGC) — наиболее известный в любительской астрономии каталог объектов далёкого космоса.

Упоминания в литературе

– Большинство туманностей на небе – это либо спиральные галактики из множества звезд, либо бесформенные газопылевые облака. То, что мы увидели, свидетельствует о высочайшей упорядоченности». «Туманность ДНК» имеет в длину около 80 световых лет и находится на расстоянии всего 300 световых лет от центра нашей Галактики, где, согласно современным научным теориям, должна находиться сверхмассивная черная дыра. Среди вероятных причин образования подобного в высшей степени неуместного в космосе объекта – сильное магнитное поле в центре Галактики. Оно примерно на три порядка сильнее магнитного поля Земли. Возможно, именно силовые линии магнитного поля, направленные по оси туманности, и стали причиной столь необычного ее закручивания. Образование подобной туманности – дело небыстрое. Диск вокруг черной дыры в центре Галактики совершает один оборот примерно за 10 тыс. лет. Любопытно, что наблюдаемый «шаг» двойной спирали ДНК соответствует именно такому соотношению скорости истечения вещества и скорости закручивания его вокруг общей оси.

Когда же происходил важнейший процесс превращения огромных сжимающихся облаков газа сначала в протогалактики, а затем в галактики? Несомненно, это было очень давно – даже по астрономическим масштабам. Возраст галактик (во всяком случае, их подавляющего большинства) практически равен возрасту Вселенной. Это означает, что галактики образовались тогда, когда Вселенная была совсем еще юной. Ниже мы увидим, что величина красного смещения для наиболее удаленных из наблюдаемых объектов λ/λ0 = 1 + z = 4,5 (λ – измеренная длина волны какой-нибудь спектральной линии, λ0 – ее лабораторное значение). С другой стороны, имеет место простое соотношение

Изучение скоплений и сверхскоплений галактик позволяет создать модель Вселенной в большом масштабе, то есть определить, как распределяется материя внутри очень большого пространства. В этом смысле самый значительный результат, полученный космологией за последние 50 лет, заключается в том, что Вселенная, похоже, состоит из больших полых пузырей, пересекающихся друг с другом, в результате чего они напоминают губку. В таком контексте скопления и сверхскопления галактик распределяются по стенкам пузырей, образуя волокнистые структуры длиной в десятки миллионов световых лет. Эти пузыри представляют собой полости, содержащие темную материю. Изучение динамики движения галактик (их взаимного удаления, вызванного расширением Вселенной) показало, что в направлении созвездия Стрельца, видимо, существует огромная концентрация материи, так называемая великая точка притяжения, которая своей гравитацией притягивает даже Местное сверхскопление галактик.

После того как Хаббл доказал существование других галактик, он занялся составлением каталога расстояний до них и наблюдением их спектров. В то время большинство ученых полагали, что галактики движутся достаточно хаотично, и поэтому надеялись найти примерно одинаковое число спектров, смещенных в синюю и красную область. Когда оказалось, что все галактики имеют красное смещение, это стало сенсацией. Получается, что все галактики удаляются от нас. Еще более удивительным был результат, опубликованный Хабблом в 1929 г.: даже величина красного смещения галактики не случайна, а прямо пропорциональна расстоянию до нее. Другими словами, чем дальше галактика, тем быстрее она удаляется от нас. А это означало, что Вселенная не может быть стационарной, как думали раньше. В действительности она расширяется. Расстояние между галактиками все время растет.

Какие же экспериментальные факты были положены в основу грандиозной картины Взрыва с расширением? Да почти ни какие. Факт был один-единственный: наличие космического красного смещения, т. е. некоторое преобладание красного света в спектре свечения галактик; точнее – смещение привычных спектральных полос различных атомов к «красному» краю оптической шкалы длин волн. Красное смещение было впервые обнаружено американским астрономом Слайфером (1912). Другой американец Хаббл (1929) установил, что для далёких галактик оно больше, чем для близких. Оказалось, что оно средне-статистически (т. е. далеко не всегда!) возрастает примерно пропорционально расстоянию (закон Хаббла).

Связанные понятия (продолжение)

Кит (лат. Cetus, Cet) — экваториальное созвездие, находящееся в «водном» регионе неба, недалеко от созвездий Водолея, Эридана и Рыб. Полностью наблюдается в центральных и южных районах России. Лучшие условия наблюдения — октябрь—ноябрь.

Цента́вр или Кента́вр (лат. Centaurus) — созвездие южного полушария неба. Оно расположено по линии Большая Медведица — Дева к югу от небесного экватора на 40—50°.

Звёздное скопление — гравитационно связанная группа звёзд, имеющая общее происхождение и движущаяся в гравитационном поле галактики как единое целое. Некоторые звёздные скопления также содержат, кроме звёзд, облака газа и/или пыли.

Ры́бы (лат. Pisces) — большое зодиакальное созвездие, лежащее между Водолеем и Овном. Обычно его делят на «северную Рыбу» (под Андромедой) и «западную Рыбу» (между Пегасом и Водолеем).

Печь (лат. Fornax) — тусклое созвездие южного полушария неба. Занимает на небе площадь в 397,5 квадратного градуса, содержит 57 звёзд, видимых невооружённым глазом.

Мле́чный Путь (также наша Галактика или просто Галактика с прописной буквы) — галактика, в которой находятся Земля, Солнечная система и все отдельные звёзды, видимые невооружённым глазом. Относится к спиральным галактикам с перемычкой.

Инде́ец (лат. Indus) — длинное, но тусклое созвездие южного полушария неба, расположенное к югу от Микроскопа и Журавля вплоть до Октанта. На западе граничит с Туканом, на востоке — с Телескопом, на юго-востоке — с Павлином. Занимает на небе площадь в 294 квадратных градуса, содержит 38 звёзд, видимых невооружённым глазом. На юге России (южнее широты 44° 30′) крайняя северная часть созвездия поднимается низко над горизонтом в конце лета и начала осени. На юге Дагестана при благоприятных условиях…

Эрида́н (лат. Eridanus, Eri) — созвездие южного полушария, шестое по площади среди современных созвездий. Вытянуто от небесного экватора на юг до склонения −58°. Занимает на небе площадь в 1137,9 квадратного градуса, содержит 187 звёзд, видимых невооружённым глазом.

Скопления галактик — гравитационно-связанные системы галактик, одни из самых больших структур во Вселенной.

Неправильные галактики — это галактики, не вписывающиеся в последовательность Хаббла. Они не обнаруживают ни спиральной, ни эллиптической структуры. Чаще всего такие галактики имеют хаотичную форму без ярко выраженного ядра и спиральных ветвей. В процентном отношении составляют одну четверть от всех галактик. Большинство неправильных галактик в прошлом являлись спиральными или эллиптическими, но были деформированы гравитационными силами.

Подробнее: Неправильная галактика

Пега́с (лат. Pegasus) — созвездие северного полушария звёздного неба. Расположен к юго-западу от Андромеды. Занимает на небе площадь в 1120,8 квадратного градуса и содержит 166 звёзд, видимых невооружённым глазом.

Геркулес (лат. Hercules) — созвездие северного полушария неба. Площадь в 1225,1 квадратного градуса, 235 звёзд, видимых невооружённым глазом. Видно на всей территории России. На юге России и бывшего СССР созвездие кульминирует в области зенита. Наиболее благоприятные условия видимости в июне.

Треуго́льник (лат. Triangulum, Tri) — созвездие северного полушария неба. Занимает на небе площадь 131,8 квадратных градуса, содержит 25 звёзд, видимых невооружённым глазом.

Ме́стная гру́ппа гала́ктик — гравитационно связанная группа галактик, включающая Млечный Путь, галактику Андромеды (M31) и галактику Треугольника (М33).

Телеско́п (лат. Telescopium, Tel) — тусклое созвездие южного полушария неба. Занимает на небе площадь в 251,5 квадратного градуса, содержит 50 звёзд, видимых невооружённым глазом.

Павли́н (лат. Pavo) — созвездие южного полушария небесной сферы, получившее название по птице павлин. Полностью видно во всём Южном полушарии и в части тропиков Северного полушария, с территории России нельзя увидеть никакую его часть. Это одно из 12 созвездий, введённых П. Планциусом при обработке наблюдений звёздного неба в Южном полушарии, выполненных П. Д. Кейзером. Павлин впервые появился на звёздном глобусе диаметром 14 дюймов, изготовленном в 1598 году в Амстердаме Планциусом и Й. Хондиусом…

Го́нчие Псы (лат. Canes Venatici) — созвездие северного полушария неба. Площадь 465,2 квадратного градуса, 57 звёзд, видимых невооружённым глазом. Наилучшие условия видимости в марте—апреле. Видно на всей территории России.

Взаимодействующие галактики — галактики, расположенные в пространстве достаточно близко, чтобы взаимная гравитация существенно влияла на форму, движение вещества и звёзд, на процессы звездообразования, а в некоторых случаях и на обмен веществом между галактиками. Для взаимодействующих галактик характерно наличие «хвостов», «мостов» и выбросов вещества.

Планета́рная тума́нность — астрономический объект, состоящий из ионизированной газовой оболочки и центральной звезды, белого карлика. Планетарные туманности образуются при сбросе внешних слоёв (оболочек) красных гигантов и сверхгигантов с массой от 0,8 до 8 солнечных на завершающей стадии их эволюции. Планетарная туманность — быстропротекающее (по астрономическим меркам) явление, длящееся всего несколько десятков тысяч лет, при продолжительности жизни звезды-предка в несколько миллиардов лет. В настоящее…

После́довательность Ха́ббла — классификация галактик, предложенная в 1936 Эдвином Хабблом. С тех пор предложены более подробные классификации, но классификация Хаббла всё ещё актуальна.

Драко́н (лат. Draco) — околополярное созвездие Северного полушария неба. Занимает на небе площадь в 1083 квадратных градуса. В Драконе находится северный полюс эклиптики с экваториальными координатами R.A.=18h00m, Dec=+66°33′.

А́тлас пекуля́рных гала́ктик (англ. Atlas of Peculiar Galaxies, ARP) — каталог пекулярных галактик, созданный Хэлтоном Арпом (англ. Halton Christian Arp). Атлас был опубликован в 1966 году Калифорнийским технологическим институтом. В него занесены 338 галактик.

Сейфертовская галактика — спиральная или неправильная галактика с активным ядром, спектр излучения которого содержит множество ярких широких полос, что указывает на мощные выбросы газа со скоростями до нескольких тысяч километров в секунду. Такие галактики впервые описаны в 1943 году Карлом Сейфертом. К числу сейфертовских галактик относится около 1 % наблюдаемых спиральных галактик.

Галактический рукав — структурный элемент спиральной галактики. В рукавах содержится значительная часть пыли и газа, молодых звёзд, а также множество звёздных скоплений.

Пекулярная галактика (от англ. peculiar — необычный, особенный) — это галактика, которую невозможно отнести к определенному классу в последовательности Хаббла, поскольку она обладает ярко выраженными индивидуальными особенностями. Для этого термина не существует однозначного определения, отнесение галактик к этому типу может оспариваться.

Ску́льптор (лат. Sculptor, Scl) — созвездие южного полушария неба. Занимает на небе площадь в 474,8 квадратного градуса, содержит 55 звёзд, видимых невооружённым глазом. В созвездии Скульптора лежит Южный полюс Галактики.

Науго́льник (лат. Norma) — созвездие южного полушария неба, лежит к юго-западу от Скорпиона, севернее Южного Треугольника, в контакте с Циркулем. Через него проходят обе ветви Млечного Пути, но эта область неба бедна яркими звёздами. Созвездие не содержит звёзд ярче 4,0 визуальной звёздной величины, 42 звезды, видимые невооружённым глазом, площадь на небе 165,3 квадратного градуса. Наилучшие условия для наблюдений в мае — июне, частично наблюдается в южных районах России (к югу от 48 С.Ш). В созвездии…

Тума́нность — участок межзвёздной среды, выделяющийся своим излучением или поглощением излучения на общем фоне неба. Ранее туманностями называли всякий неподвижный на небе протяжённый объект. В 1920-е годы выяснилось, что среди туманностей много галактик (например, Туманность Андромеды). После этого термин «туманность» стал пониматься более узко, в указанном выше смысле.Туманности состоят из пыли, газа и плазмы.

Галактика низкой поверхностной яркости (англ. low-surface-brightness galaxy, LSB galaxy) — это диффузная галактика, обладающая такой поверхностной яркостью, что для наблюдателя на Земле галактика имеет видимую звёздную величину по крайней мере на единицу слабее, чем у окружающего фона неба.

Ка́рликовая гала́ктика — небольшая галактика, состоящая из нескольких миллиардов звёзд (что очень мало по сравнению, например, с нашей галактикой, насчитывающей около 200—400 миллиардов звёзд). К карликовым относят галактики со светимостью меньше 109 L☉ (примерно в 100 раз меньше светимости Млечного Пути), что примерно соответствует −16m абсолютной звёздной величине. Большое Магелланово Облако, включающее 30 млрд звёзд, иногда классифицируется как карликовая галактика, в то время как другие рассматривают…

Рассеянное звёздное скопление (англ. open cluster) представляет собой группу звёзд (числом вплоть до нескольких тысяч), образованных из одного гигантского молекулярного облака и имеющих примерно одинаковый возраст. В нашей Галактике открыто более чем 1100 рассеянных скоплений, но предполагается, что их гораздо больше. Звёзды в таких скоплениях связаны друг с другом относительно слабыми гравитационными силами, поэтому по мере обращения вокруг галактического центра скопления могут быть разрушены из-за…

Лев (лат. Leo) — зодиакальное созвездие северного полушария неба, лежащее между Раком и Девой.

Жура́вль (лат. Grus) — созвездие южного полушария неба, в России наблюдается частично, в южных районах (к югу от 53° с. ш.). Его ярчайшая звезда Альнаир 1,7 звёздной величины находится на расстоянии 100 световых лет и является одной из звёзд, использующихся в астронавигации. Журавль расположен между Южной рыбой на севере и Туканом на юге. Занимает на небе площадь в 365,5 квадратного градуса и содержит 53 звезды, видимые невооружённым глазом.

Плане́тная систе́ма — система звёзд и различных незвёздообразных астрономических объектов: планет и их спутников, карликовых планет и их спутников, астероидов, метеороидов, комет и космической пыли, которые обращаются вокруг общего центра масс. Несколько гравитационно связанных звёзд с замкнутыми орбитами и их планетные системы образуют звёздную систему. Планетная система, в которую входит Земля, вместе с Солнцем образует Солнечную систему.

Шарово́е звёздное скопле́ние (англ. globular cluster) — звёздное скопление, содержащее большое число звёзд, тесно связанное гравитацией и обращающееся вокруг галактического центра в качестве спутника. В отличие от рассеянных звёздных скоплений, которые располагаются в галактическом диске, шаровые находятся в гало; они значительно старше, содержат гораздо больше звёзд, обладают симметричной сферической формой и характеризуются увеличением концентрации звёзд к центру скопления. Пространственные концентрации…

Насо́с (лат. Antlia) — созвездие Южного полушария неба. Площадь созвездия 238,9 квадратного градуса, содержит 42 звезды, видимые невооружённым глазом, из них — 20 звёзд ярче 6m.

Секста́нт (лат. Sextans, Sex) — маленькое тусклое экваториальное созвездие. Занимает на небе площадь в 313,5 квадратного градуса, содержит 34 звезды, видимые невооружённым глазом.

Жира́ф (лат. Camelopardalis, Cam) — большое, но тусклое околополюсное созвездие северного полушария. Самая яркая звезда, β Жирафа, имеет звёздную величину +4,03m. На территории России созвездие можно наблюдать круглый год, но лучшие условия наблюдения в январе — феврале.

Эмиссионная туманность — облако ионизированного газа (плазмы), излучающее в видимом цветовом диапазоне спектра. Ионизация происходит за счёт высокоэнергетических фотонов, излучаемых ближайшей горячей звездой. Различают несколько видов эмиссионных туманностей. Среди них — области H II, в которых происходит формирование новых звёзд, и источниками ионизирующих фотонов являются молодые, массивные звезды, а также планетарные туманности, в которых умирающая звезда отбросила свои верхние слои, и обнажившееся…

Сверхскопление галактик — многочисленные группы галактик и скоплений галактик в составе крупномасштабной структуры Вселенной.

Гало́ гала́ктики (также звёздное гало́) — невидимый компонент галактики, основная часть её сферической подсистемы. Гало имеет сферическую форму и простирается за видимую часть галактики. В основном состоит из разрежённого горячего газа, звёзд и тёмной материи, составляющей основную массу галактики.

Рысь (лат. Lynx, Lyn) — созвездие северного полушария неба. Занимает на небе площадь в 545,4 квадратного градуса, содержит 92 звезды, видимые невооружённым глазом. Ярких звёзд не содержит.

Персе́й (лат. Perseus) — созвездие северной части неба, названное в честь греческого героя, убившего Горгону Медузу. Оно является одним из 48 созвездий Птолемея и было принято Международным астрономическим союзом как одно из 88 современных созвездий. В нём находится знаменитая переменная звезда Алголь (β Per), а также радиант ежегодного метеорного потока Персеиды.

Звезда́ — массивный газовый шар, излучающий свет и удерживаемый в состоянии равновесия силами собственной гравитации и внутренним давлением, в недрах которого происходят (или происходили ранее) реакции термоядерного синтеза. Ближайшей к Земле звездой является Солнце — типичный представитель спектрального класса G.

Ящерица (лат. Lacerta) — созвездие северного полушария неба. Расположено между Лебедем и Андромедой. Ярких звёзд не имеет, несмотря на то, что его северная половина лежит в Млечном Пути. Наиболее яркая звезда 3,8 визуальной звёздной величины. Занимает на небе площадь в 200,7 квадратного градуса, содержит 63 звезды, видимые невооружённым глазом.

Упоминания в литературе (продолжение)

Считается, что эта особенность космической архитектуры является следствием процессов, протекающих на поздних стадиях эволюции протопланетного облака. Но если взять структуру более высокого порядка – нашу галактику, – то и там мы можем наблюдать аналогичное явление: галактический диск, вращающийся вокруг своего центра. И даже более того: известны некоторые скопления галактик, вероятно устроенные по тому же принципу.

Однако найти жизнь за пределами Солнечной системы – дальше, чем позволяет наша нынешняя технология, – шансы как будто выше. На сегодняшний день очевидно, что вокруг большинства звезд вращаются планеты, как это виделось Джордано Бруно еще в XVI в. Уже с 1940-х гг. астрономы полагают, что он мог быть прав. Более ранняя теория о возникновении нашей системы из протуберанца, оторванного от Солнца приливными силами прошедшей поблизости звезды (предполагавшая, что планетарные системы – редкость), была опровергнута. Но лишь в конце 1990-х гг. начали появляться свидетельства существования экзопланет. Планетарные системы отличаются огромным разнообразием, однако в одной только нашей галактике Млечный Путь предположительно около миллиарда планет являются «землеподобными» – т. е. имеют сопоставимые с Землей размеры и находятся на соответствующем расстоянии от своей звезды, соответственно, там может существовать вода, которая не выкипает и не остается вечно замерзшей.

На сегодня ученым известны тысячи различных экзопланет, и можно попытаться сравнить их с планетами Солнечной системы и оценить, насколько устройство нашей системы типично в галактике. Большинство открытых на сегодня экзопланет обнаружены либо методом лучевых скоростей, либо методом транзитов. Чем ближе планета к звезде, тем больше шансов ее обнаружения этими методами, потому что и затмение, и изменение скорости звезды происходит с периодичностью в один оборот планеты.

Но Вселенная есть и мы являемся ее частью. Из чего состоит Вселенная? Из планет, звезд, других небесных (астрономических) тел, пустых зон, межзвездного газа и пыли, темной материи и темной энергии. Вся материя собрана в гравитационно связанные системы (галактики), участвующие в движении относительно общего центра масс. Точное количество галактик неизвестно, в настоящее время считается, что их свыше 100 миллиардов. Мы живем в галактике Млечный Путь, в которой, по современным оценкам, от 200 до 400 миллиардов звезд. Все звезды в галактике удерживаются силами гравитации темной материи. Одиночных галактик мало, около 95 % всех галактик образуют скопления, в которых также присутствуют темная материя и темная энергия (от 70 до 90 %), межгалактический газ и пыль (от 10 до 30 %) и собственно звезды (около 1 % от массы группы).

Важно следующее: звезды, как правило, рождаются не поодиночке, а кратными системами, чаще всего в составе молодого рассеянного скопления, которое, в свою очередь, входит в состав звездной ассоциации, содержащей сотни тысяч, если не миллионы звезд, а та, в свою очередь, нередко является частью звездного комплекса с характерным поперечником 600 пк. Почему мы говорим о рассеянных скоплениях вроде показанного на рис. 12 (см. цветную вклейку)? Потому что в наше время в Галактике уже давно не образуются шаровые скопления, содержащие сотни тысяч звезд. Все шаровые скопления Галактики (рис. 13), а их известно более 130, – старые объекты, содержащие старые звезды. Шаровые скопления рождались на самых ранних этапах жизни Галактики, когда диффузная материя для их создания имелась в избытке. Теперь же в Галактике содержится слишком мало газа (не более 10 % от массы Галактики[11]). Сравнительно молодые шаровые скопления попадаются лишь в небольших неправильных галактиках, где скорость звездообразования вообще замедлена, но не у нас. В нашей Галактике в современную эпоху рождаются лишь рассеянные скопления, содержащие обычно несколько десятков или сотен звезд.

Не так давно астрономы с изумлением обнаружили явление, которое они назвали «Крест Эйнштейна». Очень далекий квазар, расположенный за массивной галактикой, был виден сразу четыре раза, напоминая лист клевера. Гравитационное влияние галактики на изображение квазара похоже на оптический эффект при прохождении света через стакан воды. Этот эффект называется гравитационным линзированием, а гравитационное поле передней галактики – гравитационной линзой. Удивительнее всего то, что яркость отдельных изображений в Кресте Эйнштейна все время меняется в результате гравитационного микролинзирования, вызванного звездами расположенной между нами и квазаром.

Этот странный объект, и в самом деле похожий издали, с космических расстояний, на лоскутик бликующей в свете близких звёзд мыльной плёнки, отталкивал всё, что к нему приближалось, в том числе галактики, звёздные скопления и пылевые ассоциации, движущиеся под влиянием тёмной энергии «к границам» Вселенной. Именно по эффекту отталкивания Аттрактор Крестовского и был открыт. По расчётам земных астрофизиков, Аттрактор появился шесть миллиардов лет назад, приблизительно в то же время, когда началась эпоха ускоренного расширения Вселенной, и отшвырнул от себя не одну галактику, а по крайней мере две сотни. Со времени его открытия многие учёные пытались дать объяснение этому феномену, предлагая десятки идей и гипотез, зачастую весьма экзотических. Не в последнюю очередь из-за них такие объекты в научной среде не зря назывались экзотами.

В современной науке любое исследование физических свойств времени все чаще связывается с принципами квантовой механики. Так, в картине мироздания физики вполне определенно выделяют минимальные размеры ячеек пространства, называя их «фундаментальной длиной» – квантами пространства. Предполагаемая величина этих гипотетических «атомов пространства» реально совершенно невообразима, она представляет собой дробь с 33 нулями в знаменателе. Если бы мы увеличили размер таких клеток пространства до одного сантиметра, то диаметр атома возрос бы до 30 миллиардов световых лет, в два раза превзойдя размер Метагалактики. Атом – это минимальный реально наблюдаемый в электронный микроскоп объект, следующий за ним на пути в глубины материи – атомное ядро. Если повторить увеличение, ядро атома превратится в галактику, свет по которой будет путешествовать 300 000 лет.

В то же время самая скромная галактика так огромна, что свету потребуется более 50000 лет, чтобы пройти ее насквозь в наиболее широком месте. Чтобы пересечь нашу галактику, потребуется 100000 световых лет. Имеются галактики в сотни раз больше нашей. Существуют скопления галактик, содержащие сотни и тысячи отдельных галактик. Скопления галактик объединяются в сверхскопления, содержащие десятки тысяч галактик. Вся охваченная современными методами астрономических наблюдений часть вселенной называется метагалактикой. Возможно, со временем будут найдены границы метагалактики или нашей вселенной. Но нет никаких оснований отождествлять эту нашу вселенную со всей Большой вселенной, или метавселенной. В принципе возможно существование других, пока неизвестных нам вселенных, которые могут образовывать более крупные системы, например скопления и сверхскопления вселенных, и так далее до бесконечности.

Мы видим вращение планеты вокруг солнца, вращение солнечной системы вокруг галактики и вращение галактики вокруг вселенной. Вполне возможно, что заданный алгоритм повторяет движение импульса, который сформировался в результате взаимодействия двух видов энергии и действует на границе физической оболочки каждого химического элемента, который находится в поле действия нашей земной культуры. Это взаимодействие может быть ключевым элементом построения пространства и действия времени.

Спиральная галактика Млечный Путь представляет собой тело в форме плоского диска диаметром более 100 000 световых лет и относительно небольшой «толщины», всего несколько тысяч световых лет. Диск имеет некомпактное строение; его неровные структуры начинаются от ядра и распространяются к периферии галактики. Это так называемые «спиральные рукава» нашей галактики – ветви областей наибольшей плотности материи, в которых происходит процесс образования новых молодых и самых ярких звезд, начинающийся в межзвездных газопылевых облаках [1].

Если составить подробную карту фонового космического микроволнового излучения, окажется, что она не совсем ровная. Там есть участки чуть теплее и чуть холоднее среднего. Если изучить эти отклонения температуры фонового космического излучения, то есть поискать закономерности на поверхности последнего рассеяния, можно сделать выводы о структуре и составе вещества в ранней Вселенной. Чтобы определить, как возникали галактики, скопления и сверхскопления, мы опираемся на самые точные данные о фоновом излучении, мощную капсулу времени, которая дает астрофизикам возможность реконструировать историю Вселенной. Изучение его закономерностей – это что-то вроде космической френологии: мы ощупываем шишки на черепе новорожденной Вселенной.

По современным представлениям мощь невидимой темной энергии многократно превосходит мощь наблюдаемой материи. Считается, что темная энергия оказывает решающее влияние на судьбу Вселенной в целом, так как она отвечает за ее расширение, которое (как сейчас представляется астрофизикам) набирает ускорение. При этом можно сказать, что в некотором смысле Вселенная все еще остается довольно плотной. Если рассматривать Вселенную как газ галактик, то это будет чрезвычайно плотный и вязкий газ, так как среднее соотношение расстояний между галактиками и их размерами намного меньше, чем это же соотношение для молекул обычного воздуха.

С точки зрения некоторых исследователей, все сферические объекты космоса: Вселенная, галактика, Солнечная система, звезда, планета, человек (как двойная космическая система), живая клетка, молекула, атом, полевые образования обладают свойством естественного излучения. Излучение в данном случае – результат вибрации.

Эйнштейн со своим Е = мс2 действительно кое-что понимал. Нет, за исходную единицу времени можно брать частоту колебания атомов в решетке или элементарных частиц – но это только для удобства. А так, в общем – все вселенские циклы, периоды обращения планет, звезд, скоплений и галактик – они вариабельны; зависят от масс, расположений, локальных скоростей.

Есть исследование ближних планет, а есть космические объекты, которые удалены на многие миллионы световых лет. В разном диапазоне длин волн это позволяет получать данные, которые дают возможность ученым их интерпретировать и говорить о скоплениях планет и галактик.

Насколько их много, дает некоторое представление следующее фото. Мы смотрим из плоскости Млечного Пути в направлении скопления галактик в Геркулесе и видим еще большее их число за пределами Млечного Пути. (На самом деле галактик во Вселенной больше, чем звезд в Млечном Пути.) Как и на предыдущих изображениях, на переднем плане звезды, но в основном здесь представлены галактики – развернутые ребром спиральные, эллиптические и другие. За пределами Млечного Пути насчитывается по меньшей мере тысячи миллионов, а возможно, и сотни тысяч миллионов галактик, каждая из которых состоит приблизительно из такого же количества звезд, что и наша. Так что если все это перемножить, число получится внушительное, сейчас посчитаем: десять в степени… Единица с двадцатью тремя нолями – и Солнце лишь одна из этих звезд. Очень полезный подсчет для определения нашего места во Вселенной. И вот, на мой взгляд, это огромное число миров, огромные размеры Вселенной не учитывает, даже формально, ни одна религия, особенно западная.

Возможно, катастрофы удастся избежать – недавно были представлены новые расчеты движения нашей галактики относительно Великого Аттрактора. Мы притормозили! Скорость не 600 километров в секунду, как полагали ранее, а на треть меньше. Что же происходит? Как выяснилось, галактику Млечный Путь и соседние оттягивает другая мощная сила, ученые назвали ее темной энергией – она вызывает ускоренное расширение Вселенной, то есть галактики не притягиваются, а удаляются.

Следует упомянуть и довольно спорную гипотезу панспермии, в основе которой лежат известные факты обмена веществом между небесными телами. Так, при столкновении планеты с крупным астероидом из ее поверхности выбиваются фрагменты породы, которые могут улететь в космос и попасть на другие планеты. К примеру, на поверхность Земли часто прилетают метеоры с Марса. Благодаря такому обмену возникшие в ходе химической эволюции на одной из планет вещества и катализаторы могут попасть на соседние тела и даже в другие звездные системы. Так за несколько сотен миллионов лет распространение «кирпичиков» жизни может охватить всю нашу Галактику. Подобным образом масштаб химической кухни, готовящей молекулярные блюда для будущей жизни, может расшириться от планетарного до галактического.

Мощнейшим источником колебаний пространства–времени могли бы быть множественные системы из сверхмассивных черных дыр, скапливающихся в ядрах сильно взаимодействующих галактик. Когда-нибудь и наш Млечный Путь столкнется с соседней туманностью Андромеды. Тогда центральные черные дыры образуют единую систему и начнут сближаться, расходуя энергию на гравитационное излучение.

Нечто подобное происходит и с переменной воззрений на форму Вселенной. Наблюдая за окружающими галактиками, астрономы пришли к выводу, что многие из них плоские, словно блин. А точнее, представляют собой спираль, закрученную в одной плоскости. Во всяком случае, именно такую форму имеет наша галактика, Млечный Путь и многие ее соседи.

Дарвиновское “выживание наиболее приспособленных” – это на самом деле частный случай более общего закона выживания стабильного. Мир населен стабильными объектами. Стабильный объект – это совокупность атомов, которая достаточно стабильна или обыкновенна, чтобы заслуживать собственного имени. Это может быть единственное в своем роде собрание атомов, как, например, Маттерхорн, существующий достаточно давно, чтобы имело смысл дать ему название. Или это может быть некий класс объектов, таких как капли дождя, возникающие с достаточно высокой скоростью, чтобы заслуживать общего названия, несмотря на то, что каждая отдельная капля живет очень недолго. Все объекты, которые мы видим вокруг себя и сущность которых нам хотелось бы объяснить (горы, галактики, морские волны), представляют собой в большей или меньшей степени стабильные атомные структуры. Мыльные пузыри стремятся принять сферическую форму: это стабильная конфигурация для тонких пленок, наполненных газом. В космическом корабле стабильное состояние воды – это также сферические капли, но на Земле под действием гравитации вода в стабильном состоянии образует плоскую горизонтальную поверхность. Кристаллы поваренной соли стремятся принять кубическую форму, потому что при этом достигается стабильная упаковка ионов натрия вместе с ионами хлора. На Солнце самые простые атомы – атомы водорода – сливаются, образуя атомы гелия, потому что в преобладающих там условиях гелий более стабилен. Другие, еще более сложные атомы постоянно образуются в звездах по всей Вселенной. Их образование происходило и в момент Большого взрыва, который, согласно господствующей теории, положил начало возникновению Вселенной. Именно таков изначальный источник элементов, из которых построен наш мир.

Одним из первых спектроскопистов, изучившим спектры многих небесных объектов, стал английский астроном Уильям Хаггинс. Он наблюдал небо на своей частной обсерватории в Лондоне и обнаружил, что галактика Туманность Андромеды даёт сплошной радужный спектр, похожий на спектры звёзд. Когда в 1864 году Хаггинс навёл свой телескоп с присоединённым к нему спектроскопом на красивую туманность Кошачий Глаз в созвездии Дракона, к своему удивлению, получил на выходе не типичную светящуюся радугу, а тёмный фон с тремя яркими линиями. Это означало, что, в отличие от плотных звёзд, дающих сплошной спектр, туманности состоят из разреженного газа, который светится в отдельных линиях.

Русский астроном Иосиф Шкловский, который провел блестящее исследование нашей Галактики, предполагает, что если расстояние между двумя цивилизациями составляет около десяти световых лет, то лишь три звезды – эпсилон Эридана, тау Кита и эпсилон Индуса, – вероятно, могут быть населены разумными существами, способными вступить с нами в контакт. Американцы, слушающие частоту водородной линии 1420 МГц, утверждают, что получали сильные сигналы с этих звезд. Американский профессор Роберт Н. Брейсвел поддержал Шкловского и представил диаграмму, показывающую, что если технологическая цивилизация сохраняется 10 000 лет, то в радиусе тысячи световых лет существует около 50 000 цивилизаций. На таком расстоянии радиосигналы были бы слишком слабыми, чтобы быть обнаруженными. Высказано предположение, что ракеты с радиозондами, летящие со скоростью 100 000 миль в секунду, могли бы через несколько веков приблизиться к далеким цивилизациям, излучить сигналы, записать и возвратить полученные сигналы и, возможно, передать с помощью телевидения другим мирам карту неба, откуда прилетели зонды.

Все объекты (исключение составляет Полярная звезда, которая сохраняет свое положение по отношению к горизонту), составляющие Галактику, обращаются вокруг ее центра. Это относится и к Солнечной системе, скорость движения которой равна примерно 250 км/с, то есть для полного оборота вокруг центра Галактики ей требуется 180 млн лет.

Звезда HZW-1020-3964-2904-3845 (QSL) оставалась прямо по курсу, и от нее продолжали поступать эти непонятные радиосигналы. На стажировке Наблюдателю говорили, что по всей вероятности они идут от некой молодой цивилизации, которая использует их для собственных нужд с целью беспроводной передачи информации в пределах своей планеты или планетной системы. Весь предыдущий опыт говорил о том, что только молодые цивилизации первичной формы жизни открытым образом используют радиосвязь, нисколько не беспокоясь о том, что радиоволны уходят в дальний космос. Их не беспокоит, что скоро их родная планета может быть обнаружена из лежащей вокруг огромной сферической области галактики, причем границы этой сферы непрерывно расширяются со скоростью света! Конечно, радиосигнал слабеет с расстоянием и, в конце концов, теряется в космических шумах, но, как правило, радиус сферы обнаружения составляет не менее нескольких световых лет.

Для решения вопроса мне надо было локализовать источник, а также определить параметры первичных акустических волн: их мощность, амплитуду, частоту и всё остальное, что возможно. Задача передо мной стояла труднейшая, но кое-какие пути к решению наметились; методом ретроспективного анализа, по сегодняшнему видимому расположению галактик, по всем имеющимся фотографиям прошлых лет, скорости разлёта, по строению и размерам, взаимному расположению – мне предстояло вернуть галактики к началу движения, в то время, когда они были просто неоднородностями в среде первичного газа – иначе бы я не смог определить характеристики акустических волн.

Галактика — это совокупность всех звёзд, звёздной пыли, газов, космических лучей, тёмной материи.

Галактики находятся во Вселенной.

Наша галактика — Млечный путь. Мы называем её нашей, потому что планета Земля находится именно там.

Галактики, в свою очередь, состоят из систем. В галактике Млечный путь размещена Солнечная система.

Солнечная система состоит из 8 планет (Земля — одна из них), которые вращаются вокруг Солнца. Помимо планет и Солнца, она включает в себя ещё и спутники и различные малые тела (кометы, космическую пыль, метеорные тела).

Во Вселенной много миллиардов галактик. Посмотрев на небо, мы можем увидеть только четыре из них: Млечный путь, Туманность Андромеды, Большое Магелланово облако и Малое Магелланово облако.

туманность андромеды галактика
Одна из галактик, которую можно увидеть с Земли собственными глазами, — Туманность Андромеды.

Млечный путь называют также просто Галактикой. Для отличия от других галактик во Вселенной, когда речь идёт о Млечном пути, мы употребляем слово с заглавной буквы — Галактика.

Виды галактик

Американский астроном Эдвин Хаббл изучал Вселенную. Именно он предложил разделить галактики по видам в зависимости от их формы.

  • эллиптические,
  • спиральные (обычные и пересечённые),
  • неправильные,
  • линзообразные.
эдвин хаббл
Астроном и космолог Эдвин Хаббл (1889–1953). Помимо классификации галактик, он открыл также, что Вселенная расширяется.

Галактика Млечный путь

Млечный путь галактика
Галактика Млечный путь, в которой находятся Солнце и Земля.

Млечный путь — спиральная галактика.

В этой галактике находится Солнце, наша планета Земля и другие планеты. Они вращаются вокруг Солнца и образуют Солнечную систему.

Помимо Солнечной системы, в галактике есть более 200 миллионов звёзд, межзвёздных пыли и газа.

Размеры и строение галактики

Строение Млечного пути сравнивают с диском.

Галактика состоит из гало сферической формы (а это тёмная материя, звёзды и газ вместе). В центре находится чёрная дыра. Она растянулась на 100 000 световых лет (диаметр).

Как увидеть?

Млечный путь можно увидеть невооружённым глазом. Лучше всего его видно ночью, когда на небе нет облаков.

Особенно повезло жителям Южной части Земного шара. Галактику можно рассмотреть, находясь в Бразилии, Парагвае, на севере Аргентины, в ЮАР, Намибии, на юге Мадагаскара, а также в Центральной и Южной Австралии.

Узнайте про каждое Созвездие нашей Галактики.

Кто открыл Млечный путь?

Млечный путь наблюдали и использовали для навигации ещё древние греки и римляне.

Первым учёным, который представил доказательства строения нашей галактики, был итальянский астроном Галилео Галилей. В 1610 году с помощью телескопа он доказал, что Млечный путь состоит из множества звёзд.

А Эдвин Хаббл намного позже (в начале 20 века) открыл, что Млечный путь — это целая галактика.

Почему так называется?

По легенде смертная женщина Алкмена родила сына от Зевса, которого назвали Гераклом.

Богиню и жену Зевса Геру обуяла ревность, и она невзлюбила ребёнка.

С помощью хитрости богиня Афина (а по другой версии Гермес) заставили Геру накормить Геркулеса своим молоком.

Но Гера, узнав, что это за ребёнок, оттолкнула его. Пролитое молоко богини и образовало Млечный путь.

Узнайте больше про нашу Солнечную систему.

Чем галактика отличается от Вселенной?

Вселенная состоит из галактик.

Тех, которые мы можем увидеть своими глазами, — четыре: Млечный путь, Туманность Андромеды, Большое Магелланово облако и Малое Магелланово облако.

Но учёные насчитывают около 100 миллионов галактик. Но так как нам видна не вся Вселенная, то их может быть гораздо больше.

К тому же галактики не считали вручную. Эта цифра примерная.

Учёные определили количество галактик в одной части Вселенной. А потом вывели их среднее число во всей Вселенной.

Читайте подробнее про Космологию и Астрономию.

        обширная звёздная система, к которой принадлежит Солнце, а следовательно, и вся наша планетная система вместе с Землёй. Г. состоит из множества звёзд различных типов, а также звёздных скоплений и ассоциаций, газовых и пылевых туманностей и отдельных атомов и частиц, рассеянных в межзвёздном пространстве. Большая часть их занимает объём линзообразной формы поперечником около 30 и толщиной около 4 килоПарсек (соответственно около 100 тыс. и 12 тыс. световых лет). Меньшая часть заполняет почти сферический объём с радиусом около 15 килоПарсек (около 50 тыс. световых лет). Все компоненты Г. связаны в единую динамическую систему, вращающуюся вокруг малой оси симметрии. Земному наблюдателю, находящемуся внутри Г., она представляется в виде Млечного Пути (отсюда и её название — «Г.») и всего множества отдельных звёзд, видимых на небе. В связи с этим Г. называется также системой Млечного Пути. В отличие от всех др. галактик (См. Галактики), ту, к которой принадлежит Солнце, иногда называют «нашей Галактикой» (термин пишут всегда с прописной буквы).

         Звёзды и межзвёздная газопылевая материя заполняют объём Г. неравномерно: наиболее сосредоточены они около плоскости, перпендикулярной оси вращения Г. и являющейся плоскостью её симметрии (т. н. галактической плоскостью). Вблизи линии пересечения этой плоскости с небесной сферой (галактического экватора (См. Галактический экватор)) и виден Млечный Путь, средняя линия которого представляет собой почти большой круг, т. к. Солнечная система находится недалеко от этой плоскости. Млечный Путь представляет собой скопление огромного количества звёзд, сливающихся в широкую белёсую полосу; однако звёзды, 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 разных направлениях. Наименьшая плотность распределения звёзд в пространстве (пространственная плотность) наблюдается в направлении полюсов Г. (её северный полюс находится в созвездии Волос Вероники). Общее количество звёзд в Г. оценивается в 100 млрд.

         Межзвёздное вещество рассеяно в пространстве также неравномерно, концентрируясь преимущественно вблизи галактической плоскости в виде глобул (См. Глобулы), отдельных облаков и туманностей (от 5 до 20—30 Парсек в поперечнике), их комплексов или аморфных диффузных образований. Особенно мощные, относительно близкие к нам тёмные туманности представляются невооруженному глазу в виде тёмных прогалин неправильных форм на фоне полосы Млечного Пути; дефицит звёзд в них является результатом поглощения света этими несветящимися пылевыми облаками. Многие межзвёздные облака освещены близкими к ним звёздами большой светимости и представляются в виде светлых туманностей, т. к. светятся либо отражённым светом (если состоят из космических пылинок), либо в результате возбуждения атомов и последующего испускания ими энергии (если туманности газовые).

         Полная масса Г., включая все звёзды и межзвёздное вещество, оценивается в 1011 масс Солнца, т. е. около 1044 г. Как показывают результаты детальных исследований, строение Г. схоже со строением большой галактики в созвездии Андромеды, галактики в созвездии Волос Вероники и др. Однако, находясь внутри Г., мы не можем видеть всю её структуру в целом, что затрудняет её изучение.

         Впервые звёздную природу Млечного Пути обнаружил Г. Галилей в 1610, но последовательное изучение строения Г. началось лишь в конце 18 в., когда В. Гершель, применив свой «метод черпков», подсчитал числа звёзд, видимых в его телескоп в различных направлениях. На основании результатов этих наблюдений он высказал предположение, что наблюдаемые звёзды образуют гигантскую систему сплюснутой формы. В. Я. Струве обнаружил (1847), что число звёзд в единице объёма увеличивается с приближением к галактической плоскости, что межзвёздное пространство не идеально прозрачно, а Солнце не расположено в центре Г. В 1859 М. А. Ковальский указал на вероятное осевое вращение всей системы Г. Первые более или менее обоснованные оценки размеров Г. выполнили немецким астроном X. Зелигер и голландским астроном Я. Каптейн в 1-й четверти 20 в. Зелигер, допуская неравномерное распределение звёзд в пространстве и различную их светимость, заключил, что поверхности одинаковой звёздной плотности являются эллипсоидами вращения со сжатием 1:5. Однако из-за неучёта искажающего влияния межзвёздного поглощения света звёзд многие из первых выводов были ошибочными; в частности, оказались преувеличенными размеры Г. При определениях положения Солнца (Земли) в Г. большинство исследователей относило его к центру Г., главной причиной чего было также игнорирование влияния поглощения света. Такой взгляд поддерживался также и живучестью геоцентрического и антропоцентрического миропредставления. В 20-х гг. 20 в. американский астроном Х. Шепли окончательно доказал нецентральное положение Солнца в Г., определив при этом направление на центр Г. (в созвездии Стрельца).

         В середине 20-х гг. 20 в. Г. Стрёмберг (США), изучая закономерности движения Солнца относительно различных групп звёзд, обнаружил т. н. асимметрию звёздных движений, которая дала фактический материал для обоснования многих выводов о сложности строения Г. Швед. астроном Б. Линдблад (20-е гг. 20 в.), изучая динамику и строение Г. на основе анализа скоростей звёзд, обнаружил сложность строения Г. и принципиальное различие пространственных скоростей звёзд, населяющих разные части Г., хотя все они и связаны в единую систему, симметричную относительно галактической плоскости. Голландским астроном Я. Оорт в 1927 на основе статистического изучения лучевых скоростей и собственных движений звёзд доказал существование вращения Г. вокруг собственной малой оси. При этом оказалось, что внутренние, более близкие к центру, части Г. вращаются быстрее, чем внешние. На расстоянии Солнца от центра Г. (10 килопарсек) эта скорость около 250 км/сек; период полного оборота — около 180 млн. лет.

         Доказательство межзвёздного поглощения света звёзд (1930, сов. астроном Б. А. Воронцов-Вельяминов, американский астроном Р. Трамплер), его количественные оценки и учёт позволили уточнить расстояния до отдельных галактических объектов и размеры Г., положили начало выявлению деталей её структуры. Многочисленные исследования пространственного распределения звёзд различных типов (советский астроном П. П. Паренаго и др.), собственных движений звёзд (ранние работы С. К. Костинского на Пулковской обсерватории, американского астронома В. Боса и др.), движения Солнца в пространстве, а также и движений звёздных потоков (советским астроном В. Г. Фесенков, голландским астроном А. Блау и др.), изучение галактического гравитационного поля и др. позволили открыть, с одной стороны, много общих закономерностей, а с другой — большое разнообразие в кинематических, физических и структурных характеристиках отдельных составляющих Г.

         В 30-е и последующие годы 20 в. значительных успехов в области исследований Г. достигли советские астрономические обсерватории, Важные результаты получены: в области динамики звёздных систем; в наблюдениях и составлении многочисленных каталогов параметров звёзд и др. галактических объектов; в развитии новых взглядов на природу межзвёздной среды; в разработке новых теорий и методов, позволивших выполнить количественные оценки параметров, характеризующих поглощение в галактическом пространстве; в выяснении связей между звёздами и межзвёздным веществом. В избранных областях Млечного Пути проведены по плану Г. А. Шайна (СССР) и по комплексному плану П. П. Паренаго фотометрия и спектральная классификация десятков тысяч звёзд. Огромное значение для понимания процессов развития Г. имело открытие звёздных ассоциаций (См. Звёздные ассоциации). Большую роль в изучении Г. сыграли успехи советской науки о переменных звёздах. Сопоставление их физических особенностей и морфологических характеристик с возрастными и пространственными параметрами позволило решить ряд задач структуры и природы Г. Исследования советских и американских астрономов сделали очевидным сложное строение Г. Оказалось, что различным частям Г. соответствуют различные, вполне определенные элементы их состава. В 1948 советские исследователи в результате наблюдений в инфракрасных лучах впервые получили изображение ядра Г. Наблюдения 50-х гг. 20 в. показали наличие у нашей Г. спиральных рукавов. Изучение Г., её строения и развития — предмет, в первую очередь, трёх разделов астрономии: звёздной астрономии, астрометрии и астрофизики. Все эти разделы сыграли большую роль в уточнении и детализации наших представлений о Г. Большое значение для исследования Г. имело развитие радиоастрономии, получившей много новых сведений о Г. Радиоастрономические наблюдения позволили обнаружить большое количество источников излучения в радиодиапазоне в межзвёздных пространствах Г., массы нейтрального водорода, изучить их движения, выяснить общие черты внутреннего строения Г.

         К началу 70-х гг. 20 в. в результате исследований, выполненных в СССР и за рубежом, сложилось следующее представление о Г. Степень общей сплюснутости Г., т. е. отношение толщины Г. к её экваториальному диаметру, составляет примерно 1:10, хотя резко очерченных границ Г. не имеет, Толщина расположенного вдоль плоскости галактического экватора слоя, внутри которого находится большинство звёзд и основной массы межзвёздного вещества, равна 400—500 парсек. Пространственная плотность звёзд в нём такова, что одна звезда приходится на объём, равный кубу с ребром в 2 парсека. В окрестностях Солнца плотность несколько меньше. Она значительно возрастает по мере приближения к центру Г., который при наблюдении с Земли виден в созвездии Стрельца. Следовательно, распределение звёзд характеризуется концентрацией как к плоскости Г., так и к её центру. Общая масса межзвёздного газа в Г. составляет около 0,05 массы всех звёзд, и его средня плотность близ плоскости экватора не превосходит 10-25 или 10-24 г/см3. Межзвёздная пыль, состоящая из твёрдых частичек, радиусы которых порядка 10-4—10-5 см, в своей массе примерно в 100 раз меньше массы газа. Не влияя из-за ничтожной массы на динамику Г., пыль тем не менее заметно влияет на видимую структуру Г., рассеивая свет звёзд, проходящий через её среду. Ядро Г., будучи погружено в относительно плотные массы межзвёздного вещества, мало доступно оптическим наблюдениям, но радиоастрономические наблюдения указывают на активность ядра, присутствие в нём больших масс вещества и источников энергии.

         Г. имеет резко выраженное подсистемное строение; различают три подсистемы: плоскую, промежуточную и сферическую. Плоская подсистема характеризуется наличием молодых горячих звёзд, переменных звёзд типа долгопериодических цефеид, звёздных ассоциаций, рассеянных звёздных скоплений и газо-пылевого вещества. Все они сосредоточены у галактической плоскости в форме экваториального диска (толщиной 1/20 поперечника Г.). Средний возраст звёздного населения диска около 3 млрд. лет. Слабее концентрируются к плоскости Г. жёлтые и красные звёзды-карлики и звёзды-гиганты, занимающие объём в виде сильно сплюснутого эллипсоида. Все субкарлики, жёлтые и красные гиганты, переменные звёзды типа короткопериодических цефеид и шаровые звёздные скопления образуют сферическую составляющую (иногда называется гало), заполняя сферический объём (со средним диаметром, превышающим 30 тыс. парсек, т. е. 100 тыс. световых лет) с резким падением плотности в направлении от центральных областей к периферии. Её возраст более 5 млрд. лет. Объекты различных составляющих отличаются друг от друга также и скоростями движения, и химическим составом. Звёзды плоской составляющей имеют большие скорости движения относительно центра Г. и они богаче металлами. Это указывает на то, что звёзды разных типов, относящиеся к разным подсистемам, формировались при различных начальных условиях и в различных областях пространства, занимаемого галактическим веществом. Вся галактическая система погружена в обширную газовую массу, которую иногда называют галактической короной (См. Галактическая корона). Из центральной области Г. распространяются вдоль галактической плоскости спиральные ветви, которые, огибая ядро и разветвляясь, постепенно расширяются, теряя яркость. Спиральной структурой, оказавшейся весьма характерным свойством галактик на некотором этапе их эволюции, Г. сходна с множеством др. звёздных систем того же типа, что и она, имеющих такой же звёздный состав. В развитии спиральной структуры, по-видимому, играют роль гравитационные силы и магнитогидродинамические явления, при этом на неё влияют и особенности вращения Г. Вдоль спиральных ветвей происходит звездообразование и они населены наиболее молодыми галактическими объектами.

         Вопросы эволюции Г. в целом или отдельных её составных элементов имеют большое мировоззренческое значение. В течение долгого времени господствовал взгляд об одновременном образовании всех звёзд и др. объектов Г. Такой взгляд связывался с признанием единовременного происхождения всех галактик в одной точке Вселенной и их последующего «разбегания» в разные стороны от неё. Однако детальные исследования, основанные на многочисленных наблюдениях, привели к заключению (советским астроном В. А. Амбарцумян), что процесс звёздообразования продолжается и в настоящую эпоху.

         Проблема происхождения и развития звёзд в Г. является фундаментальной проблемой. Существуют две главные, но противоположные точки зрения на формирование звёзд. Согласно первой из них, звёзды образуются из газовой материи, в значительном количестве рассеянной в Г. и наблюдаемой оптическими и радиоастрономическими методами. Газовое вещество там, где его масса и плотность достигают достаточно большой величины, сжимается и уплотняется под действием собственного притяжения, образуя холодный шар. В процессе дальнейшего сжатия температура внутри него, однако, повышается до нескольких млн. градусов; этого достаточно для возникновения термоядерных реакций, которые вместе с процессами излучения и обусловливают дальнейшую эволюцию этого шара —звезды. Согласно второй точке зрения, звёзды образуются из некоторого сверхплотного вещества. Сверхплотное вещество такого рода ещё не обнаружено и его свойства неизвестны, но то обстоятельство, что в наблюдаемой Вселенной процессы истечения масс из звёзд, деления и распада систем наблюдаются во многих случаях, процессы же образования звёзд из межзвёздного вещества не наблюдаются, говорит в пользу второй точки зрения.

         Предполагается, что Г. в целом развилась в процессе конденсации первичного газового облака, богатого водородом; образовавшиеся при этом звёзды в нашу эпоху наблюдаются как звёзды сферической составляющей, бедные металлами и имеющие наибольший возраст. Первичное газовое облако, продолжая сжиматься под действием гравитационных сил, обогащалось металлами за счёт выбрасывания вещества из недр ранее образовавшихся звёзд, в которых уже в течение многих сотен млн. лет шли внутриядерные реакции и водород превращался в более тяжёлые элементы. Поэтому более позднее «поколение» звёзд, образовавшее диск Г., оказалось более богатым металлами. Эта концепция объясняет наблюдаемое распределение скоростей звёзд и расслоение последних по подсистемам. Тем не менее в изложенной картине остаётся немало противоречий. Развиваемое рядом советских астрономов представление о роли в эволюции галактик мощных взрывных отталкивательных сил, таящихся в недрах галактик, может пролить новый свет на проблему развития Г.

         См. илл.

Лит.: Паренаго П. П., Курс звёздной астрономии, 3 изд., М., 1954; Бок Б. Дж. и Бок П. Ф., Млечный путь, пер. с англ., М., 1959; Курс астрофизики и звездной астрономии, т. 2, М., 1962; Бакулин П. И., Кононович Э. В., Мороз В. И., Курс общей астрономии, М., 1966.

Е. К. Харадзе.

Галактика в созвездии Волос Вероники.

        Галактика в созвездии Волос Вероники.

Галактика в созвездии Андромеды.

        Галактика в созвездии Андромеды.

Часть Млечного Пути в созвездиях Орла и Лебедя. Видны тёмные и светлые участки («туманности» и «облака»).

        Часть Млечного Пути в созвездиях Орла и Лебедя. Видны тёмные и светлые участки («туманности» и «облака»).

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия.
1969—1978.

Гала́ктика (др.-греч. γᾰλαξίας «Млечный Путь» от др.-греч. γάλα, γάλακτος «молоко») — гравитационно-связанная система из звёзд, звёздных скоплений, межзвёздного газа и пыли, тёмной материи, планет.

NGC 4414

NGC 4414, спиральная галактика из созвездия Волосы Вероники, диаметром около 17 кило­парсек, расположенная на расстоянии около 20 мега­парсек от Земли

Все объекты в составе галактики участвуют в движении относительно общего центра масс.

Все галактики (за исключением нашей) — чрезвычайно далёкие астрономические объекты. Расстояние до ближайших из них измеряют в мегапарсеках, а до далёких — в единицах красного смещения z . Самой удалённой из известных по состоянию на 2021 год является галактика UDFj-39546284. Разглядеть на небе невооружённым глазом можно всего лишь четыре галактики: галактика Андромеды (видна в северном полушарии), Большое и Малое Магеллановы Облака (видны в южном; являются спутниками нашей Галактики) и галактика М33 в созвездии Треугольника (из северного полушария, на незасвеченном небе).

Общее количество галактик в наблюдаемой части Вселенной пока точно неизвестно. В 1990-х годах основываясь на наблюдениях космического телескопа «Хаббл» считали что, всего существует порядка 100 миллиардов галактик. В 2016 году эту оценку пересмотрели и увеличили число галактик до двух триллионов. В 2021 году по новым данным, полученных космическим аппаратом New Horizons оценка числа галактик была вновь уменьшена, и теперь составляет всего несколько сотен миллиардов.

В пространстве галактики распределены неравномерно: в одной области можно обнаружить целую группу близких галактик, а можно не обнаружить ни одной (так называемые войды).

Разрешить изображение галактик до отдельных звёзд не удавалось вплоть до начала XX века. К началу 1990-х годов насчитывалось не более 30 галактик, в которых удалось увидеть отдельные звёзды, и все они входили в Местную группу. После запуска космического телескопа «Хаббл» и ввода в строй 10-метровых наземных телескопов число разрешённых галактик резко возросло.

Галактики отличаются большим разнообразием: среди них можно выделить сфероподобные эллиптические галактики, дисковые спиральные галактики, галактики с перемычкой (баром), линзовидные, карликовые, неправильные и т. д.. Если же говорить о числовых значениях, то, к примеру, их масса варьируется от 0.5 ⋅106 масс Солнца у карликовых галактик (таких как Segue 2) до 2.5⋅1015 масс Солнца у сверхгигантских галактик (таких как IC 1101), для сравнения — масса нашей галактики Млечный Путь равна 2⋅1011 масс Солнца.

Диаметр галактик — от 5 до 250 килопарсек (16—800 тысяч световых лет), для сравнения — диаметр нашей галактики составляет около 30 килопарсек (100 тысяч световых лет). Самая большая известная (на 2021 год) галактика IC 1101 имеет диаметр более 600 килопарсек.

Одной из нерешённых проблем строения галактик является тёмная материя, проявляющая себя только в гравитационном взаимодействии. Она может составлять до 90 % от общей массы галактики, а может и полностью отсутствовать, как в некоторых карликовых галактиках.

Этимология

[1]
Слово «гала́ктика» (др.-греч. γαλαξίας) происходит от греческого названия нашей Галактики (κύκλος γαλαξίας означает «молочное кольцо» — как описание наблюдаемого явления на ночном небе). Когда астрономы предположили, что различные небесные объекты, считавшиеся спиральными туманностями, могут быть огромными скоплениями звёзд, эти объекты стали называть «островными вселенными» или «звёздными островами». Но позже, когда стало понятно, что эти объекты похожи на нашу Галактику, оба термина перестали использоваться и были заменены на термин «галактика».

Наблюдения

Важнейшие интегральные характеристики галактик (экстремальные значения опущены):

Расстояние

Расстояние от наблюдателя до галактики как физическая характеристика не входит ни в один процесс, происходящий с галактикой. Необходимость в информации о расстоянии до галактики возникает при: отождествлении малоизученных событий, например, гамма-всплесков; изучении Вселенной как целого, изучении эволюции самих галактик, определении массы галактик и их размеров и т. п.

Все более-менее моделенезависимые способы определения расстояния до галактики можно разделить на два типа: измерение по объекту внутри галактики, расстояние до которого на пренебрежимо малую величину отличается от расстояния до самой галактики, и по красному смещению.

Первый способ — фотометрический способ, с использованием так называемых стандартных свеч, светимость которых считается известной. На современном этапе в качестве таких стандартных свеч используют:

  • Цефеиды, зная период пульсаций которых, можно узнать их светимость. Первый объект, по которому измерили расстояние до других галактик.
  • Сверхновые типа Ia. Именно с помощью них в 90-х годах XX века открыли ускоренное расширение Вселенной.
  • Красные гиганты.
  • Сверхгиганты.

Второй способ основан на эмпирическом законе Хаббла и более зависим от выбранной модели, чем предыдущий.

Если же взять ныне распространённую ΛCDM-модель (с той же постоянной Хаббла), то сколько-нибудь существенное расхождение будет на z~10, что позволяет его причислить к относительно моделенезависимым.

Существует также ряд сильно моделезависимых способов:

  • по эффекту Сюняева — Зельдовича,
  • по шаровым скоплениям,
  • по зависимости Талли — Фишера,
  • по зависимости Фабер — Джексона.

Основные наблюдаемые составляющие галактик

Основные наблюдаемые составляющие галактик включают:

  1. Нормальные звёзды различных масс и возрастов, часть которых заключена в скоплениях.
  2. Компактные остатки проэволюционировавших звёзд.
  3. Холодная газопылевая среда.
  4. Наиболее разрежённый горячий газ с температурой 105—106 К.

Двойные звёзды в соседних галактиках не наблюдаются, но, судя по окрестностям Солнца, кратных звёзд должно быть достаточно много. Газопылевая среда и звёзды состоят из атомов, и их совокупность называют барионной материей галактики. В небарионную включается масса тёмной материи и масса чёрных дыр.

Скорость вращения галактик

Под скоростью вращения галактики подразумевается скорость вращения различных компонентов галактики вокруг её центра. Данная скорость — это суммарная скорость, приобретённая в ходе различных процессов. Скорость вращения галактики следует отличать от круговой скорости Vc, которая обусловлена только силой гравитации и равна, по определению, необходимой скорости тела, движущегося по кругу под действием силы притяжения к центру. Скорость же вращения в общем случае обусловлена также радиальным градиентом давления P межзвёздного газа.

Для разных компонентов галактики скорость вращения оценивается по-разному. Для газа — по доплеровскому смещению эмиссионных линий. Для звёзд — по доплеровскому смещению абсорбционных линий звёзд. Схема получения скорости вращения следующая.

Непосредственно получаемая из наблюдений скорость — это сумма скорости движения галактики как целого и скорости внутреннего движения. Обычно скорость галактики в целом (V0) отождествляется со скоростью движения центральной области. Для далёких галактик эта скорость обусловлена хаббловским расширением Вселенной, собственная скорость пренебрежимо мала.

Скорость, получившаяся после учёта скорости движения галактики как целого, — скорость по лучу зрения (Vr), и чтобы вычислить скорость вращения галактики на данном расстоянии, необходимо учесть эффекты проекции. Для этого необходимо знать угол наклона оси галактики к лучу зрения i, а также угол φ между большой осью галактики и прямой, проходящей через центр галактики и наблюдаемую точку. Таким образом, чтобы перейти от Vr к Vφ, необходимо знать пять параметров: скорость движения галактики V0, углы i и φ, две координаты центра галактики (относительно любой точки изображения).

Если галактика выглядит осесимметричной, то задача упрощается, так как углы ориентации и положения центра можно вычислить по распределению яркости диска. Однако наиболее полную информацию о движении в галактике даёт анализ поля скоростей — совокупности измерений лучевых скоростей для большого числа точек по диску галактики. Для получения поля скоростей применяют двумерную спектроскопию. Обычно применяется либо многоканальный приёмник, либо интерферометр Фабри — Перо. Радионаблюдения газа в линиях H I также позволяют получить двумерную картину распределения скоростей в галактике.

В марте 2018 года астрономы из Международного центра радиоастрономических исследований (ICRAR) выяснили, что все галактики, независимо от своего размера или типа, вращаются с одинаковой скоростью и совершают полный оборот вокруг своей оси за 1 млрд земных лет.

Масса и размер

Галактики не имеют чётких границ. Нельзя точно сказать, где кончается галактика и начинается межгалактическое пространство. К примеру, если в оптическом диапазоне галактика имеет один размер, то определяемый по радионаблюдениям межзвёздного газа радиус галактики может оказаться в десятки раз больше. От размера зависит и измеряемая масса галактики. Обычно под размером галактики понимают фотометрический размер изофоты 25-й звёздной величины с квадратной угловой секунды в фильтре B. Стандартное обозначение такого размера — D25.

Масса дисковых галактик оценивается по кривой вращения в рамках некой модели. Выбор оптимальной модели галактики опирается как на форму кривой вращения, так и на общие представления о структуре галактики. Для грубых оценок массы эллиптических галактик необходимо знать дисперсию скоростей звёзд в зависимости от расстояния от центра и радиальное распределение плотности.

Масса холодного газа в галактике определяется по интенсивности линии H I. Если регистрируемая плотность потока излучения от галактики или какой-либо её части равны Fν.

Оценка массы молекулярного газа весьма сложна, так как спектр самой распространённой молекулы H2 не имеет линий, возбуждаемых в холодном газе. Поэтому исходными данными являются интенсивности спектральных линий молекулы CO (ICO). Коэффициент пропорциональности между интенсивностью излучения CO и его массой зависит от металличности газа. Но самая большая неопределённость связана с малопрозрачностью облака, из-за неё основная доля света, излучаемая внутренними областями, поглощается самим же облаком, таким образом, до наблюдателя доходит свет только от поверхности облаков.

Спектр галактики

Спектр галактик складывается из излучения всех составляющих её объектов. Спектр среднестатистической галактики имеет два локальных максимума. Основной источник излучения — это звёзды, максимум интенсивности излучения большинства из них находится в оптическом диапазоне (первый максимум). Обычно в галактике много пыли, которая поглощает излучение в оптическом диапазоне и переизлучает его в инфракрасном диапазоне. Отсюда второй максимум — в инфракрасной области. Если светимость в оптическом диапазоне принять за единицу, то наблюдается следующая зависимость между источниками и типами излучения.

Проблема тёмного гало

Если вся масса галактик заключена в звёздах, то, зная соотношение масса-светимость и предполагая, что оно не сильно меняется с радиусом, плотность вещества в галактике можно оценить по яркости звёздного населения. Ближе к своему краю галактика тускнеет, значит, и средняя плотность звёзд падает, а вместе с ней должна упасть и скорость вращения звёзд. Однако наблюдаемые кривые вращения галактик свидетельствуют о кардинально иной картине: начиная с какого-то момента скорости вращения звёзд аномально высоки для плотности, получаемой из зависимости масса-светимость.

Объяснить высокую скорость звёзд у края диска можно, предположив, что на больших расстояниях от центра галактики основную роль играет масса, проявляющая себя исключительно через гравитационное взаимодействие. Независимым образом можно прийти к выводу о наличии скрытой массы, если оценивать общую массу исходя из условия устойчивости звёздного диска. Измерения скоростей движений спутников массивных галактик заставляют предполагать, что размер тёмного гало в несколько раз больше, чем оптический диаметр галактики.

Присутствие массивных тёмных гало было обнаружено в галактиках всех типов, но в различных пропорциях по отношению к светящемуся веществу.

Морфология

Ядро — крайне малая область в центре галактики. Когда речь заходит о ядрах галактик, то чаще всего говорят об активных ядрах галактик, где процессы нельзя объяснить свойствами сконцентрированных в них звёзд.

Диск — относительно тонкий слой, в котором сконцентрировано большинство объектов галактики. Подразделяется на газопылевой диск и звёздный диск.

Полярное кольцо — редкий компонент. В классическом случае галактика с полярным кольцом имеет два диска, вращающихся в перпендикулярных плоскостях. Центры этих дисков в классическом случае совпадают. Причина возникновения полярных колец до конца не ясна.

Сфероидальный компонент — сфероподобное распределение звёзд.

Балдж (англ. bulge «вздутие») — наиболее яркая внутренняя часть сфероидального компонента.

Гало — внешний сфероидальный компонент; граница между балджем и гало размыта и достаточно условна.

Спиральная ветвь (спиральный рукав) — уплотнение из межзвёздного газа и преимущественно молодых звёзд в виде спирали. Скорее всего, являются волнами плотности, вызванными различными причинами, однако вопрос об их происхождении до сих пор окончательно не решён.

NGC 1300

Бар (перемычка) проходит от внутренних концов спиральных ветвей (голубые) к центру галактики. NGC 1300.

Бар (перемычка) — выглядит как плотное вытянутое образование, состоящее из звёзд и межзвёздного газа. По расчётам, главный поставщик межзвёздного газа к центру галактики. Однако почти все теоретические построения основываются на факте, что толщина диска много меньше его размеров, иными словами, диск плоский, и почти все модели — упрощённые двумерные модели, расчётов трёхмерных моделей дисков крайне мало. А трёхмерный расчёт галактики с баром и газом в известной литературе всего один. По данным автора данного расчёта, газ не попадает в центр галактики, а проходит довольно далеко.

Важнейшими компонентами являются газопылевой диск, звёздный диск и сфероидальный компонент. Существует четыре основных вида галактик:

  1. Эллиптические галактики (E) — галактики, у которых дисковой составляющей нет, либо она слабоконтрастна. Все остальные галактики дисковые.
  2. Спиральные галактики (S) — галактики, обладающие спиральными ветвями. Иногда ветви могут вырождаться в кольца.
  3. Линзовидные галактики (S0) — галактики, по своей структуре не отличающиеся от спиральных, за исключением отсутствия чёткого спирального узора. Объясняется это низким содержанием межзвёздного газа, а значит, и низким темпом звездообразования.
  4. Неправильные галактики (Irr) — для них характерна неправильная клочковатая структура. Как правило, в них очень много межзвёздного газа, до 50 % от массы галактики.
Таблица характеристик основных видов галактик

E S0 S Irr
Сфероидальный компонент Галактика целиком Есть Есть Очень слаб
Звёздный диск Нет или слабо выражен Есть Основной компонент Основной компонент
Газопылевой диск Нет Нет или очень разрежен Есть Есть
Спиральные ветви Нет или только вблизи ядра Нет или слабо выражены Есть Нет
Активные ядра Встречаются Встречаются Встречаются Нет
Процент от общего числа галактик 20 % 20 % 55 % 5 %

Во многих случаях очень удобной оказывается несколько более подробная Хаббловская классификация галактик по подвидам. Хаббловское деление (или камертон Хаббла), охватывающее все галактики, основывается на их визуально воспринимаемом строении. И если эллиптические она описывает вполне точно, то одна и та же спиральная галактика может классифицироваться по-разному.

В 2003 году Майклом Дринкуотером (Michael Drinkwater) из университета Квинсленда был открыт новый вид галактик, классифицируемый как ультракомпактные карликовые галактики.

  • E0: M89
  • E1: M105
  • E2: M60
  • E3: M86
  • E4: M49
  • E6: M110
  • S0: NGC 1316
  • Sa: NGC 92
  • Sc: M51
  • Sd: NGC 7793
  • Irr:NGC 1427А

Крупномасштабные объединения галактик

Секстет Сейферта

Секстет Сейферта как пример группы галактик

На снимках галактик видно, что действительно одиноких галактик немного (так называемые галактики поля). Около 95 % галактик образуют группы галактик. В них, как и в обычных галактиках, предполагается присутствие тёмной материи, составляющей бо́льшую часть массы группы, 10—30 % — это межгалактический газ, а порядка 1 % составляет масса самих звёзд.

Самым маленьким по размеру и самым распространённым во Вселенной скоплением, включающим несколько десятков галактик, является группа галактик. Зачастую в них доминирует одна массивная эллиптическая или спиральная галактика, которая за счёт приливных сил со временем разрушает галактики-спутники и увеличивает свою массу, поглощая их. В таких скоплениях скорости разбегания галактик друг от друга, вызванные хаббловским расширением Вселенной, слабы и доминируют случайные пекулярные скорости. Из анализа этих случайных скоростей и теоремы вириала можно получить массу таких групп. Наша Галактика является одной из галактик Местной группы, доминируя в ней вместе с Андромедой. В Местной группе поперечником около 1 мегапарсека находятся более 40 галактик. Сама Местная группа является частью сверхскопления Девы, главную роль в котором играет скопление Девы, в которое наша Галактика не входит.

Скоплением галактик называют объединения в несколько сотен галактик, которые могут содержать как отдельные галактики, так и группы галактик. Обычно при наблюдении в таком масштабе можно выделить несколько очень ярких сверхмассивных эллиптических галактик. Такие галактики должны непосредственно влиять на процесс образования и формирования структуры скопления.

Сверхскопление — самый большой тип объединения галактик, включает в себя тысячи галактик.. Форма таких скоплений может быть различна: от цепочки, такой как цепочка Маркаряна, до стен, как великая стена Слоуна. В больших масштабах Вселенная предстаёт изотропной и однородной.

В масштабах сверхскоплений галактики выстраиваются в нити, окружающие обширные разрежённые пустоты (войды), и образующие плоские скопления (стены).

Процессы

Столкновение

Антенны

Антенны — пара взаимодействующих галактик

Если среднее значение расстояния между галактиками не более чем на порядок больше их диаметра, то существенными становятся приливные воздействия галактик. На эти воздействия каждый компонент галактики в разных условиях откликается по-разному. Если расстояние относительно велико, но также велико и время пролёта двух галактик друг относительно друга, то более массивная галактика может перетянуть межгалактический горячий газ, окружающий соседнюю галактику, тем самым лишив её источника, пополняющего внутренние запасы межзвёздного газа, расходующегося при формировании звёзд.

Если дополнительно уменьшить расстояние, то возможно, что более массивный компонент вместе с межгалактическим газом перетянет на себя и тёмное гало галактики, оставив её фактически без тёмной материи. Особенно часто такое встречается при сильном различии в массах галактик. Также если расстояние невелико, как невелико и время взаимодействия, то в галактиках возникнут волны плотности газа, что может послужить причиной массированной вспышки звездообразования и появлению спиральных ветвей.

Предельный случай взаимодействия — это слияние галактик. По современным представлениям, сначала сливаются тёмные гало галактик. Потом галактики начинают приближаться друг к другу по спирали. И только потом начинают сливаться звёздные компоненты, вызывая в окружающем газе волны плотности и вспышки звездообразования.

Орбитальный телескоп «Хаббл» в 2006 году сфотографировал взаимодействующие галактики, две из которых разрывают третью на части, действуя на неё своей гравитацией (в созвездии Южной Рыбы, удалены от Земли на расстояние в 100 миллионов световых лет).

Столкновения галактик являются весьма распространённым явлением во Вселенной. В результате анализа 21 902 галактик (сообщение начала 2009 года) было выяснено, что практически все они в прошлом встречались с другими галактиками. Также подтверждается предположение, что около 2 миллиардов лет назад произошло столкновение Млечного Пути с другой галактикой.

Процессы в активных ядрах

Галактические ядра имеют признаки активности, если:

  1. спектр электромагнитного излучения объекта гораздо шире спектра обычных галактик, иногда простираясь от радио- до жёсткого гамма-излучения;
  2. наблюдается «переменность» — изменение «мощности» источника излучения в точке наблюдения (как правило, это происходит с периодом от 10 минут в рентгеновском диапазоне до 10 лет в оптическом и радио диапазонах);
  3. имеются особенности спектра излучения, по которым можно судить о перемещении горячего газа с большими скоростями;
  4. есть видимые морфологические особенности, в том числе выбросы и «горячие пятна»;
  5. имеются особенности спектра излучения и его поляризации, по которым можно предположить, в том числе, о наличии магнитного поля.

Messier 87

Активная гигантская эллиптическая галактика M87. Из центра галактики вырывается релятивистская струя (джет).

Галактики с активными ядрами подразделяются на сейфертовские галактики, квазары, лацертиды, радиогалактики.

По современным представлениям, активность ядер галактик объясняется присутствием в их ядрах сверхмассивных чёрных дыр, на которые происходит аккреция галактического газа. А различие типов галактик с активными ядрами объясняется различием в угле наклона плоскости галактики по отношению к наблюдателю.

Движение газа и звёзд

Так как звёзды расположены далеко друг от друга и вероятность их столкновения мала, звёзды, как в галактиках, так и в скоплениях, представляют собой бесстолкновительную среду. Это легко показать. Будем называть столкновением двух звёзд случай, когда две звезды при сближении под действием силы гравитации изменят направление движения, сохранив при этом полную энергию. Тогда рассмотрим это сближение относительно центра масс звёзд. Для упрощения расчётов будем считать, что массы звёзд равны, и их скорости на начало сближения (формально на бесконечно большом расстоянии) тоже. Для первой оценки это вполне допустимое приближение. Будем считать, что звёзды испытали столкновение, если в момент их сближения кинетическая энергия удвоилась.

Полученное время больше времени жизни Вселенной на три порядка. И даже в звёздных скоплениях, где концентрация звёзд на три порядка больше, ситуация не улучшается. Заметим, что можно было бы провести более точный расчёт, с учётом закона сохранения импульса и т. д., но результаты получились бы схожими. Из бесстолкновительности среды напрашивается вывод о неравновесности системы и распределении случайных скоростей звёзд не максвелловским образом. Характерное время его установления должно быть много большим времени свободного пробега звезды. Однако в действительности всё оказалось гораздо сложнее.

Измерения показали, что звёзды, за исключением самых молодых, представляют собой частично «прорелаксировавшую» систему: распределение случайных скоростей звёзд максвелловское, но с различными дисперсиями по различным осям. Более того, в одном и том же объёме пространства наблюдается систематический, хотя и замедляющийся, рост случайных скоростей для старых звёзд. Таким образом, можно утверждать, что звёздный диск со временем нагревается.

Данная проблема не решена окончательно, по-видимому, решающую роль играют всё же столкновения, но не со звёздами, а с массивными газовыми облаками.

Явление гравитационного линзирования

Проходя около массивного тела, луч света отклоняется. Таким образом, массивное тело способно собирать параллельный пучок света в некотором фокусе, формируя изображение. Кроме этого, повышается яркость источника вследствие изменения его углового размера.

MACS J0025

MACS J0025.4-1222, распределения газа и тёмной материи

В 1937 году Фриц Цвикки предсказал возможность гравитационного линзирования для галактик. И хотя до сих пор не построена общепризнанная модель этого явления для галактик, уже сейчас этот эффект становится важным с точки зрения наблюдательной астрономии. Его применяют для:

  • проверки ΛCDM-модели Вселенной,
  • поиска тёмной материи внутри скоплений галактик,
  • поиска далёких галактик.

На данный момент в базе данных внегалактических объектов NASA/IPAC (NED)[en] свыше 700 линзированных галактик и квазаров.

Определение расстояния по гравитационным линзам

Как было сказано выше, гравитационная линза строит сразу несколько изображений, время запаздывания между изображениями в первом приближении равно , где d — расстояние между изображениями, а с — скорость света.

Зная угловое расстояние между изображениями и применяя законы геометрии, можно вычислить расстояние до линзы. Однако минус этого метода в том, что априори неизвестны гравитационный потенциал линзы и его структура. Связанная с этим ошибка может быть значительна для точных измерений.

Поиск тёмной материи в скоплениях галактик

Наблюдая дисперсию скоростей галактик в скоплениях, Ф. Цвикки совместно с С. Смитом обнаружил, что получаемая из теоремы вириала масса гораздо больше, чем суммарная масса галактик. Было выдвинуто предположение, что внутри скоплений галактик, как и в самой галактике, есть некая скрытая масса, проявляющая себя только гравитационным образом.

Опровергнуть или подтвердить это можно, зная гравитационный потенциал в каждой точке и основываясь на законе всемирного тяготения Ньютона. Гравитационный потенциал можно узнать, исследуя эффект гравитационного линзирования. На основании полученных данных учёными было сделано два вывода. С одной стороны, было подтверждено наличие тёмной материи. С другой, было обнаружено необычное поведение газа и тёмной материи. Раньше считалось, что во всех процессах тёмная материя должна увлекать за собой газ (это предположение легло в основу теории иерархической эволюции галактик). Однако в MACS J0025.4-1222, являющимся столкновением двух массивных скоплений галактик, поведение газа и тёмной материи диаметрально противоположны.

Поиск далёких галактик

Поиск далёких галактик сопряжён со следующими проблемами:

  1. значительно хуже чувствительность приёмников в инфракрасном диапазоне, куда из-за космологического красного смещения перемещается всё видимое излучение, вплоть до линии Lα (Лайман-альфа) и лаймановского скачка;
  2. излучение далёких галактик ослаблено как из-за космологических эффектов, так и из-за того, что молодые галактики, по современным представлениям, на больших единицах красного смещения z (а значит, на более ранних этапах своей жизни) гораздо меньше Млечного Пути и сходны с Магеллановыми Облаками.

Многократное усиление пучка света, вызванное гравитационным линзированием, помогает в решении обеих проблем, позволяя наблюдать галактики на z > 7. Исходя из этих теоретических представлений, группа астрономов провела наблюдения, в результате которых был составлен список объектов-кандидатов в сверхдалёкие галактики.

Далёкие галактики наблюдаются с помощью телескопов «Хаббл» и «Спитцер».

Звездообразование

M82

M82, галактика с активным звездообразованием

Звездообразование — крупномасштабный процесс в галактике, при котором из межзвёздного газа массово начинают формироваться звёзды. Спиральные ветви, общая структура галактики, звёздное население, светимость и химический состав межзвёздной среды — результаты этого процесса. Размер области, охваченной звездообразованием, как правило, не превышает 100 пк. Однако встречаются комплексы со вспышкой звездообразования, называемые сверхассоциациями, размерами сопоставимые с неправильной галактикой.

В нашей и нескольких ближайших галактиках возможно непосредственное наблюдение процесса. В таком случае признаками происходящего звездообразования являются:

  1. наличие звёзд спектральных классов O-B-A и связанных с ними объектов (области HII, вспышки новых и сверхновых звёзд);
  2. инфракрасное излучение, как от нагретой пыли, так и от самих молодых звёзд;
  3. радиоизлучение газопылевых дисков вокруг формирующихся и новорождённых звёзд;
  4. доплеровское расщепление молекулярных линий во вращающемся диске вокруг звёзд;
  5. доплеровское расщепление молекулярных линий тонких быстрых струй (джетов), вырывающихся из этих дисков (с их полюсов) со скоростью примерно 100 км/с;
  6. наличие ассоциаций, скоплений и звёздных комплексов с массивными звёздами (массивные звёзды почти всегда рождаются большими группами);
  7. наличие глобул.

С увеличением расстояния уменьшается и видимый угловой размер объекта, и, начиная с некоторого момента, разглядеть отдельные объекты внутри галактики не представляется возможным. Тогда критериями протекающего в далёких галактиках звездообразования служат:

  1. высокая светимость в эмиссионных линиях, в частности, в Hα;
  2. повышенная мощность в ультрафиолетовой и голубой части спектра, за которую непосредственно отвечает излучение массивных звёзд;
  3. повышенное излучение на длинах волн вблизи 8 мкм (ИК диапазон);
  4. повышенная мощность теплового и синхротронного излучения в радиодиапазоне;
  5. повышенная мощность рентгеновского излучения, связанная с горячим газом.

В общем виде процесс звездообразования можно разделить на несколько этапов: формирование крупных газовых комплексов (с массой 107 М), появление в них гравитационно связанных молекулярных облаков, гравитационное сжатие наиболее плотных их частей до возникновения звёзд, нагрев газа излучением молодых звёзд и вспышки новых и сверхновых, уход газа.

Чаще всего области звездообразования можно найти:

  • в ядрах крупных галактик,
  • на концах спиральных рукавов,
  • на периферии неправильных галактик,
  • в наиболее яркой части карликовой галактики.

Звездообразование является саморегулирующимся процессом: после формирования массивных звёзд и их короткой жизни происходит ряд мощных вспышек, уплотняющих и нагревающих газ. С одной стороны, уплотнение приводит к ускорению сжатия сравнительно густых облачков внутри комплекса, но с другой стороны нагретый газ начинает покидать область звездообразования, и чем больше его нагревают, тем быстрее он уходит.

Эволюционные процессы

Эволюцией галактики называется изменение её интегральных характеристик со временем: спектра, цвета, химического состава, поля скоростей. Описать жизнь галактики непросто: на эволюцию галактики влияют не только эволюция отдельных её частей, но также и её внешнее окружение. Вкратце процессы, влияющие на эволюцию галактики, можно представить следующей схемой:

В центре указаны процессы, связанные с отдельными объектами внутри галактики. Процессы, масштаб которых сравним с масштабом галактики, делятся на внешние и внутренние, с одной стороны, и быстрые (характерное время которых сравнимо со временем свободного сжатия) и медленные (чаще связанные с обращением звёзд вокруг центра галактики), с другой.

Малое слияние галактик отличается от большого тем, что в большом участвуют равные по массе галактики, а в малом одна галактика значительно превосходит вторую.

До сих пор нет единой теории о том, как все эти процессы согласуются между собой, но будущая теория образования и эволюции галактик должна объяснять следующие наблюдения:

  • В момент окончания тёмных веков вещество было крайне однородным. Флуктуации температуры реликтового фона в различных участках пространства не превышают 0,01 %.
  • Первичными элементами, полученными в ходе первичного нуклеосинтеза, были водород, дейтерий, гелий, литий и немного бериллия.
  • Процесс первичного звездообразования закончился к z~7, а возможно и к z~10. На это чётко указывают линия Lα в спектре самой далёкой галактики.
  • Количество сверхмассивных эллиптических галактик в единице объёма почти не меняется за последние 8 млрд лет.
  • Структуры эллиптических и спиральных галактик динамически сильно отличаются друг от друга.

Млечный Путь

Основная статья: Млечный Путь

Млечный Путь

Панорамный вид Млечного Пути в направлении созвездия Лебедя

Наша галактика Млечный Путь, называемая также просто Галактикой, является большой спиральной галактикой с перемычкой, диаметром около 30 килопарсек (или 100 тыс. световых лет) и толщиной 1000 световых лет (до 3000 в районе балджа). Солнце с Солнечной системой находятся внутри галактического диска, наполненного пылью, поглощающей свет. Поэтому на небе мы видим полосу звёзд, но клочковатую, напоминающую сгустки молока. Из-за поглощения света Млечный Путь как галактика изучен не до конца: не построена кривая вращения, до конца не выяснен морфологический тип, неизвестно число спиралей и т. д. Галактика содержит около 3⋅1011 звёзд, а её общая масса составляет около 3⋅1012 масс Солнца.

Большую роль в изучении Млечного Пути играют исследования скоплений звёзд — относительно небольших гравитационно связанных объектов, содержащих от сотен до сотен тысяч звёзд. Их гравитационная связанность, вероятно, вызвана единством происхождения. Поэтому, исходя из теории эволюции звёзд и зная расположение звёзд скопления на диаграмме Герцшпрунга — Рассела, можно рассчитать возраст скопления. Скопления делятся на рассеянные и шаровые.

  • Шаровые — старые звёздные скопления, имеющие шаровидную форму, концентрирующиеся к центру Галактики. Отдельные шаровые скопления могут иметь возраст свыше 12 млрд лет.
  • Рассеянные — относительно молодые скопления, имеют возраст до 2 млрд лет, в некоторых ещё идут процессы звездообразования. Самые яркие звёзды рассеянных скоплений — молодые звёзды спектральных классов B или A, а в самых молодых скоплениях ещё есть голубые сверхгиганты (класс O).

Вследствие своих небольших (относительно космологических масштабов) размеров, звёздные скопления напрямую могут наблюдаться только в Галактике и её ближайших соседях.

Ещё один тип объектов, доступный для наблюдения только в окрестностях Солнца, — двойные звёзды. Значимость двойных звёзд для исследования различных процессов, происходящих в галактике, объясняется тем, что благодаря им возможно определить массу звезды, именно в них можно изучить процессы аккреции. Новые и сверхновые типа Ia — это тоже результат взаимодействия звёзд в тесных двойных системах.

История изучения галактик

В 1610 году Галилео Галилей с помощью телескопа обнаружил, что Млечный Путь состоит из огромного числа слабых звёзд. В трактате 1755 года, основанном на работах Томаса Райта, Иммануил Кант предположил, что Галактика может быть вращающимся телом, которое состоит из огромного количества звёзд, удерживаемых гравитационными силами, сходными с теми, что действуют в Солнечной системе, но в бо́льших масштабах. С точки наблюдения, расположенной внутри Галактики (в частности, в нашей Солнечной системе), получившийся диск будет виден на ночном небе как светлая полоса. Кант высказал и предположение, что некоторые из туманностей, видимых на ночном небе, могут быть отдельными галактиками.

К концу XVIII столетия Шарль Мессье составил каталог, содержащий 109 ярких туманностей. С момента публикации каталога до 1924 года продолжались споры о природе этих туманностей.

Уильям Гершель высказал предположение, что туманности могут быть далёкими звёздными системами, аналогичными системе Млечного Пути. В 1785 году он попытался определить форму и размеры Млечного Пути и положения в нём Солнца, используя метод «черпаков» — подсчёта звёзд по разным направлениям. В 1795 году, наблюдая планетарную туманность NGC 1514, он отчётливо увидел в её центре одиночную звезду, окружённую туманным веществом. Существование подлинных туманностей, таким образом, не подлежало сомнению, и не было необходимости думать, что все туманные пятна — далёкие звёздные системы.

В XIX веке считалось, что неразрешимые на звёзды туманности являются формирующимися планетными системами. А NGC 1514 была примером поздней стадии эволюции, где из первичной туманности уже сконденсировалась центральная звезда.

К середине XIX века Джон Гершель, сын Уильяма Гершеля, открыл ещё 5000 туманных объектов. Построенное на их основе распределение стало главным аргументом против предположения, что они являются далёкими «островными вселенными», подобными нашей системе Млечного Пути. Было обнаружено, что существует «зона избегания» — область, в которой нет или почти нет подобных туманностей. Эта зона находилась близ плоскости Млечного Пути и была проинтерпретирована как связь туманностей с системой Млечного Пути. Поглощение света, наиболее сильное в плоскости Галактики, было ещё неизвестно.

После постройки своего телескопа в 1845 году лорд Росс смог увидеть различия между эллиптическими и спиральными туманностями. В некоторых из этих туманностей он смог выделить и отдельные источники света.

Вращение Галактики вокруг ядра предсказано Марианом Ковальским, который в 1860 году в «Учёных записках Казанского университета» опубликовал статью с его математическим обоснованием, издание было переведено и на французский язык.

В 1865 году Уильям Хаггинс впервые получил спектр туманностей. Характер эмиссионных линии туманности Ориона явно говорил о её газовом составе, но спектр туманности Андромеды (M31 по каталогу Мессье) был непрерывный, как и у звёзд. Хаггинс заключил, что такой вид спектра M31 вызван высокой плотностью и непрозрачностью составляющего её газа.

В 1890 году Агнесса Клерк (англ. Agnes Mary Clerke) в книге о развитии астрономии в XIX веке писала: «Вопрос о том, являются ли туманности внешними галактиками, вряд ли заслуживает теперь обсуждения. Прогресс исследований ответил на него. Можно с уверенностью сказать, что ни один компетентный мыслитель перед лицом существующих фактов не будет утверждать, что хотя бы одна туманность может быть звёздной системой, сравнимой по размерам с Млечным Путём».

В начале XX века Весто Слайфер объяснил спектр туманности Андромеды отражением света центральной звезды (за которую он принял ядро галактики). Такой вывод был сделан на основе фотографий, полученных Джеймсом Килером на 36-дюймовом рефлекторе. Было обнаружено 120 000 слабых туманностей. Спектр там, где его можно получить, был отражательным. Как известно сейчас, это были спектры отражательных (в основном пылевых) туманностей вокруг звёзд Плеяд.

В 1910 году Джордж Ричи на 60-дюймовом телескопе обсерватории Маунт-Вилсон получил снимки, на которых было видно, что спиральные ветви больших туманностей усыпаны звездообразными объектами, но изображения многих из них были нерезкие, туманные. Это могли быть и компактные туманности, и звёздные скопления, и несколько слившихся изображений звёзд.

В 1912—1913 была открыта зависимость «период — светимость» для цефеид.

В 1918 году Эрнст Эпик определил расстояние до туманности Андромеды и обнаружил, что она не может быть частью Млечного Пути. Хотя полученная им величина составляла 0,6 от современного значения, стало понятно, что Млечный Путь не является всей Вселенной.

В 1920 году состоялся «Великий спор» между Харлоу Шепли и Гебером Кертисом. Суть спора заключалась в измерении расстояния по цефеидам до Магеллановых Облаков и оценке размера Млечного Пути. Используя усовершенствованный вариант метода черпаков, Кертис сделал вывод о маленькой (диаметром в 15 килопарсек) сплюснутой галактике с Солнцем вблизи центра. И также небольшом расстоянии до Магеллановых Облаков. Шепли, основываясь на подсчёте шаровых скоплений, дал совсем другую картину — плоский диск диаметром около 70 килопарсек с Солнцем, находящимся далеко от центра. Расстояние до Магеллановых Облаков было того же порядка. Итогом спора стал вывод о необходимости ещё одного независимого измерения.

В 1924 году на 100-дюймовом телескопе Эдвин Хаббл нашёл в туманности Андромеды 36 цефеид и измерил расстояния до неё, оно оказалось огромным (хотя его оценка и была в 3 раза меньше современной). Это подтвердило, что туманность Андромеды — не часть Млечного Пути. Существование галактик было доказано, и «Великий спор» завершён.

Современная картина нашей Галактики появилась в 1930 году, когда Роберт Джулиус Трюмплер измерил эффект поглощения света, изучая распределение рассеянных звёздных скоплений, концентрирующихся в плоскости Галактики.

В 1936 году Хаббл построил классификацию галактик, которая используется по сей день и называется последовательностью Хаббла.

В 1944 году Хендрик Ван де Хюлст предсказал существование радиоизлучения с длиной волны 21 см, излучаемого межзвёздным атомарным водородом, которое было обнаружено в 1951 году. Данное излучение, не поглощаемое пылью, позволило дополнительно изучить Галактику благодаря доплеровскому смещению. Эти наблюдения привели к созданию модели с перемычкой в центре Галактики. Впоследствии прогресс радиотелескопов позволил отслеживать водород и в других галактиках. В 1970-х годах стало понятно, что общая видимая масса галактик (состоящая из массы звёзд и межзвёздного газа), не объясняет скорости вращения газа. Это привело к выводу о существовании тёмной материи.

В конце 1940-х гг. А. А. Калиняк, В. И. Красовский и В. Б. Никонов получили первое изображение центра Галактики в инфракрасном диапазоне спектра.

Новые наблюдения, произведённые в начале 1990-х годов на космическом телескопе «Хаббл», показали, что тёмная материя в нашей Галактике не может состоять только из очень слабых и малых звёзд. На нём также были получены изображения далёкого космоса, получившие названия Hubble Deep Field, Hubble Ultra Deep Field и Hubble Extreme Deep Field, показавшие, что в нашей Вселенной существуют сотни миллиардов галактик.

Изображение ядра активной галактики с рекордно высоким за всю историю астрономии угловым разрешением получила Российская космическая обсерватория «Радиоастрон», о чём объявила в 2016 году. Благодаря серии наблюдений, проведённых при участии обсерватории и полутора десятков наземных радиотелескопов, учёным удалось получить рекордное угловое разрешение — 21 микросекунда дуги. Объектом наблюдения астрономов была BL Ящерицы. Это сверхмассивная чёрная дыра, находящаяся в центре галактики. Её окружает диск плазмы температурой в миллиарды градусов. Массивные магнитные поля и высочайшие температуры создают джеты — газовые струи, длина которых до нескольких световых лет. Гипотезы и теоретическое моделирование показали, что благодаря вращению чёрной дыры и аккреционного диска линии магнитного поля должны создать спиральные структуры, а они ускоряют движение потока вещества в джетах. Все это удалось увидеть с помощью снимков орбитального телескопа «Радиоастрона».

См. также

  • Возникновение и эволюция галактик
  • Функция светимости

Примечания

  1. ↑ Древнегреческо-русский словарь Дворецкого «γᾰλαξίας»
  2. Sparke L. S., Gallagher III J. S. [1] = Galaxies in the Universe: An Introduction. — 2. — Cambridge University Press, 2007. — 442 с. — ISBN 0521671868. (Дата обращения: 30 ноября 2011)
  3. ↑ Засов и Постнов, 2006, с. 290.
  4. Кононович Э. В., Мороз В. И. 11.1. Объекты, принадлежащие нашей Галактике // Общий курс астрономии / В. В. Иванов. — 2. — М.: Едиториал УРСС, 2004. — С. 433. — 544 с. — 3000 экз. — ISBN 5-354-00866-2. (Дата обращения: 30 ноября 2011)
  5. ↑ Галактики, видимые невооруженным глазом в северных широтах. Hypernova.ru (октябрь 1997). Дата обращения: 12 декабря 2017.
  6. ↑ Перейти обратно:1 2 Mackie, Glen. To see the Universe in a Grain of Taranaki Sand. Swinburne University (1 февраля 2002). Дата обращения: 20 декабря 2006. Архивировано 11 августа 2011 года.
  7. Кристина Уласович. Астрономы «увеличили» число наблюдаемых галактик в десять раз. N + 1 (17 января 2017). Дата обращения: 29 января 2021.
  8. ↑ Количество галактик во Вселенной «сократили» с двух триллионов до сотен миллиардов, National Geographic Россия (14 января 2021). Дата обращения 29 января 2021.
  9. ↑ Перейти обратно:1 2 Засов и Постнов, 2006, с. 299.
  10. Clarke, T. E.; Blanton, Elizabeth L.; Sarazin, Craig L. The Complex Cooling Core of A2029: Radio and X-Ray Interactions (англ.). — 2004. — Vol. 616, iss. 1. — P. 178—191. — doi:10.1086/424911. — Bibcode: 2004ApJ…616..178C. (недоступная ссылка)
  11. ↑ Рождение карлика: Галактика без темноты.Популярная механика (11 марта 2009). Дата обращения: 26 июля 2009.
  12. Сучков Л. А. Галактика. Астронет. Астронет.
  13. ↑ Перейти обратно:1 2 Игорь Дроздовский. Методы определения расстояний до галактик. Дата обращения: 21 сентября 2009.
  14. ↑ Перейти обратно:1 2 Засов и Постнов, 2006, с. 295—296.
  15. ↑ Засов и Постнов, 2006, с. 312—317.
  16. А. Евглевский. Астрономы выяснили, что все галактики совершают один оборот за одинаковое время | Naked Science. Naked Science. naked-science.ru (14 марта 2018). Дата обращения: 16 марта 2018. Архивировано 16 марта 2018 года.
  17. International Centre for Radio Astronomy Research. Astronomers discover galaxies spin like clockwork, PHYS.org (13 марта 2018). Архивировано 16 марта 2018 года. Дата обращения 16 марта 2018.
  18. ↑ Засов и Постнов, 2006, с. 298.
  19. ↑ Засов и Постнов, 2006, с. 318—335.
  20. ↑ Засов и Постнов, 2006, с. 344—345.
  21. ↑ Засов и Постнов, 2006, с. 297.
  22. А. В. Засов, К. А. Постнов. Галактики и скопления галактик // Общая астрофизика. — Фрязино: Век 2, 2006. — С. 323. — ISBN 5-85099-169-7.
  23. В. П. Решетников. Эти странные галактики с полярными кольцами (недоступная ссылка). Дата обращения: 18 сентября 2009. Архивировано 18 августа 2011 года.
  24. R. Fux. 3D self-consistent N-body barred models of the Milky Way: II. Gas dynamics (англ.). arXiv.org (10 March 1999). Дата обращения: 26 июля 2009.
  25. А. В. Засов, К. А. Постнов. Галактики и скопления галактик // Общая астрофизика. — Фрязино: Век 2, 2006. — С. 301—302. — ISBN 5-85099-169-7.
  26. Phillipps, S.; Drinkwater, M. J.; Gregg, M. D.; Jones, J. B.Ultracompact Dwarf Galaxies in the Fornax Cluster (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 2001. — Vol. 560, no. 1. — P. 201—206. — doi:10.1086/322517. (англ.)
  27. McKee, Maggie. Galactic loners produce more stars. New Scientist (7 июня 2005). Дата обращения: 4 августа 2009.Архивировано 11 августа 2011 года.
  28. Ricker, Paul. When Galaxy Clusters Collide. San Diego Supercomputer Center. Дата обращения: 4 августа 2009.Архивировано 11 августа 2011 года.
  29. А. В. Засов, К. А. Постнов. Галактики и скопления галактик // Общая астрофизика. — Фрязино: Век 2, 2006. — С. 335. — ISBN 5-85099-169-7.
  30. А. В. Засов, К. А. Постнов. Галактики и скопления галактик // Общая астрофизика. — Фрязино: Век 2, 2006. — С. 385. — ISBN 5-85099-169-7.
  31. Dubinski, John. The Origin of the Brightest Cluster Galaxies (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 1998. — Vol. 502, no. 2. — P. 141—149. — doi:10.1086/305901. (англ.)
  32. Bahcall, Neta A. Large-scale structure in the universe indicated by galaxy clusters (англ.) // Annual review of astronomy and astrophysics : journal. — 1988. — Vol. 26. — P. 631—686. — doi:10.1146/annurev.aa.26.090188.003215. (англ.)
  33. А. В. Засов, К. А. Постнов. Галактики и скопления галактик // Общая астрофизика. — Фрязино: Век 2, 2006. — С. 401. — ISBN 5-85099-169-7.
  34. ↑ Перейти обратно:1 2 Mihos, Chris. Interactions and Mergers of Cluster Galaxies (5 января 2003). Дата обращения: 29 сентября 2017.Архивировано 11 августа 2011 года.
  35. ↑ «Хаббл» сфотографировал галактическое «перетягивание каната». Lenta.ru (4 марта 2009). Дата обращения: 26 июля 2009.
  36. ↑ В прошлом почти все галактики сталкивались с соседями. Lenta.ru (5 января 2009). Дата обращения: 26 июля 2009.
  37. ↑ Астрономы столкнули Млечный Путь с другой галактикой. Lenta.ru (23 февраля 2009). Дата обращения: 26 июля 2009.
  38. С. Б. Попов (ГАИШ). Активные ядра галактик (недоступная ссылка). Научная сеть Nature Web.ru (9 декабря 2000). Дата обращения: 26 июля 2009.Архивировано 20 марта 2008 года.
  39. ↑ Данные по состоянию на 2006 год.
  40. Antonucci, R. Unified Models for Active Galactic Nuclei and Quasars (англ.) // Annual Reviews in Astronomy and Astrophysics : journal. — 1993. — Vol. 31, no. 1. — P. 473—521. — doi:10.1146/annurev.aa.31.090193.002353. (англ.)
  41. ↑ Перейти обратно:1 2 А. В. Засов, К. А. Постнов. Галактики и скопления галактик // Общая астрофизика. — Фрязино: Век 2, 2006. — С. 305—307. — ISBN 5-85099-169-7.
  42. А. В. Засов, К. А. Постнов. Галактики и скопления галактик // Общая астрофизика. — Фрязино: Век 2, 2006. — С. 308. — ISBN 5-85099-169-7.
  43. А. В. Засов, К. А. Постнов. Галактики и скопления галактик // Общая астрофизика. — Фрязино: Век 2, 2006. — С. 309. — ISBN 5-85099-169-7.
  44. Захаров А. Ф. Гравитационные линзы и микролинзы. — Янус-К, 1997. — 328 с. — ISBN 5-88929-037-1.
  45. Vakif K. Onemli. Gravitational Lensing by Dark Matter Caustics (англ.). arXiv.org (1 January 2004). Дата обращения: 1 сентября 2009.
  46. ↑ NASA/IPAC Extragalactic Database (англ.). IPAC. Дата обращения: 26 июля 2009. Архивировано 11 августа 2011 года.
  47. В. Жаров, М. Сажин. Гравитационное линзирование в астрономии. Дата обращения: 1 октября 2009.
  48. ↑ Перейти обратно:1 2 Сказание о тёмной материи. Астронет. Дата обращения: 14 августа 2009.
  49. ↑ Revealing the properties of dark matter in the merging cluster MACSJ0025.4-1222
  50. ↑ Перейти обратно:1 2 D. Schaerer, R. Pello, E. Egami, A. Hempel, J. Richard, J.-F. Le Borgne, J.-P. Kneib, M. Wise, F. Boone, F. Combes.News from z~6—10 galaxy candidates found behind gravitational lensing clusters. Galaxy Evolution Across the Hubble Time (8 января 2007). doi:10.1017/S1743921306010520. Дата обращения: 6 апреля 2018.
  51. Дэн Коу. Назад во времени // В мире науки. — 2019. — № 1/2. — С. 64—73.
  52. ↑ Перейти обратно:1 2 А. В. Засов, К. А. Постнов. Галактики и скопления галактик // Общая астрофизика. — Фрязино: Век 2, 2006. — С. 356—359. — ISBN 5-85099-169-7.
  53. ↑ Перейти обратно:1 2 Ю. А. Насимович. Звёзды/Как рождаются звёзды (недоступная ссылка). Астронет. Дата обращения: 30 сентября 2009. Архивировано 17 декабря 2011 года.
  54. John Kormendy, Kennicutt, Robert C., Jr. Secular Evolution and the Formation of Pseudobulges in Disk Galaxies. Annual Review of Astronomy and Astrophysics (7 июня 2005). doi:10.1146/annurev.astro.42.053102.134024. Дата обращения: 31 июля 2009. Архивировано 11 августа 2011 года.
  55. Ignacio Ferreras, Thorsten Lisker, Anna Pasquali, Sadegh Khochfar, Sugata Kaviraj. On the formation of massive galaxies: A simultaneous study of number density, size and intrinsic colour evolution in GOODS (англ.). MNRAS (7 January 2009). Дата обращения: 1 сентября 2009.
  56. Thanu Padmanabhan. After the first three minutes: the story of our universe. — Cambridge University Press, 1998. — P. 87. — 215 p. — ISBN 0-521-62039-2.
  57. Frommert, H.; Kronberg, C. The Milky Way Galaxy. SEDS (25 августа 2005). Дата обращения: 9 мая 2007.Архивировано 11 августа 2011 года.
  58. ↑ Перейти обратно:1 2 3 4 5 Ю. Н. Ефремов. Постоянная Хаббла.Астронет. Дата обращения: 31 июля 2009.
  59. ↑ Перейти обратно:1 2 Цесевич В.П. § 80. Млечный Путь и строение Галактики // Что и как наблюдать на небе. — 4-е изд. — М.: Наука, 1973. — 384 с.
  60. Kowalski M. A. Sur les lois du mouvement propre des étoiles du catalogue de Bradley // Recherches astronomiques de l’Observatoire de Kasan. No. 1. — Казань: Imprimerie de l`Université, 1859.
  61. ↑ Astrophysical Journal, 55, 406—410 (1922)
  62. Г. Колчинский, А. А. Корсунь, М. Р. Родригес. Трюмплер Роберт Джулиус // Астрономы. — 2-е изд. — Киев: Наукова Думка, 1977.
  63. Hubble, E. P. Realm of the Nebulae. — New Haven: Yale University Press, 1936.
  64. А. А. Калиняк, В. И. Красовский, В. Б. Никонов.Наблюдение области галактического центра в инфракрасных лучах // Доклады Академии наук СССР. — 1949. — Т. 66, вып. 1.
  65. ↑ ТАСС: Наука — «РадиоАстрон» получил самые детальные снимки чёрной дыры в созвездии Ящерицы

Литература

  • Засов А. В., Постнов К. А. Общая астрофизика. — Фрязино: Век 2, 2006. — 496 с. — 3000 экз. — ISBN 5-85099-169-7, УДК 52, ББК 22.6. (Дата обращения: 27 января 2012)
  • Ю. Н. Ефремов. Постоянная Хаббла. Астронет. Дата обращения: 31 июля 2009.
  • James Binney. Galactic Astronomy. — Princeton University Press, 1998.
  • Terence Dickinson. The Universe and Beyond. — Fourth Edition. — Firefly Books Ltd., 2004.
  • Марочник, Л.С.; Сучков, А.А. Галактика. — Москва: Наука, 1984. — 392 с.

Гала́ктики (внегалактические туманности, внешние галактики), гигантские звёздные системы, находящиеся за пределами нашей Галактики. Исследование галактик – одна из основных задач внегалактической астрономии.

Невооружённым глазом на небе видно всего три галактики, представляющиеся туманными пятнами: Туманность Андромеды в Северном полушарии и Большое и Малое Магеллановы Облака – в Южном. Телескопические наблюдения привели в 18 в. к созданию первых каталогов туманных объектов, среди которых были и внегалактические туманности (Ш. Мессье, Италия, и У. Гершель, Англия). Современные каталоги галактик содержат сотни тысяч объектов. В середине 19 в. у нескольких туманностей была открыта спиральная структура (У. Парсонс, Ирландия). Существенный прогресс в изучении галактик связан с использованием с конца 19 в. крупных телескопов и фотографических методов наблюдений.

Классификация и структура галактик

Многообразие наблюдаемых форм галактик потребовало разработки их классификации. Гигантская эллиптическая галактика NGC 1316Рис. 1. Гигантская эллиптическая галактика NGC 1316 (тип E, по классификации Хаббла), расположенная на расстоянии 60 млн световых лет от Земли в созвездии Печь. Некоторые из звездоподобных объектов на снимке – это шаровые звёздные скопления, принадлежащие данной галактике. Фото: телескоп VLT (Европейская южная обсерватория).Первая классификация галактик, данная в 1920-х гг. Э. Хабблом, оказалась настолько удачной, что с небольшими модификациями используется до настоящего времени. Все галактики были разделены на три типа: эллиптические, спиральные и неправильные (иррегулярные). Эллиптические галактики (рис. 1) лишены структурных деталей и подразделяются на подтипы от E0 до E7 по степени сжатия. Спиральные галактики, обладающие дисками (как это видно у галактик, наблюдаемых «с ребра»), составляют две последовательности – нормальных (S; рис. 2, 3) и пересечённых (SB; рис. 4) спиральных галактик. У первых спиральные ветви начинаются от яркого центрального сгущения (балджа), у вторых в центре, помимо центрального сгущения, имеется бар (перемычка), из концов которого и начинаются спиральные ветви. По степени закрученности спиральных ветвей, различимости в них деталей и относительной яркости центрального сгущения и спиралей обе последовательности подразделяются на ряд подтипов (Sa, Sb и т. д.). Спиральная галактика NGC 1376Рис. 2. Спиральная галактика NGC 1376, расположенная в созвездии Эридан на расстоянии более 180 млн световых лет от Земли. Фото: космический телескоп «Хаббл». NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI / AURA). Acknowledgment: R. Thompson (University of Arizona). CC BY 4.0Неправильные галактики (рис. 5) характеризуются отсутствием центрального сгущения и неправильной формой. Модификация хаббловской классификации свелась к введению промежуточного между эллиптическими и спиральными галактиками класса S0 (линзовидные галактики, имеющие диск, но без спиральных ветвей), подразделению неправильных галактик на два подтипа (Irr I и Irr II; различие между ними в том, что у первых наблюдается большое число структурных деталей, а вторые аморфны) и введению параметра rr, характеризующего наличие в центральной части кольцевых структур. Небольшое число галактик, не укладывающихся в эту классификацию, называют пекулярными (особенными). Пример пекулярной галактики приведён на рис. 6 (галактика с полярным кольцом). Структурные особенности часто связаны с гравитационным взаимодействием между близкими галактиками (взаимодействующие галактики) либо со следствиями взаимодействия в прошлом. Вообще взаимодействие, а иногда и поглощение галактик более массивным партнёром, является важным фактором в эволюции галактик. В частности, эллиптические галактики большой массы и светимости (гигантские эллиптические галактики), по-видимому, представляют собой результат поглощения массивной галактикой своих более мелких соседей.

Состав галактик

Помимо звёзд, галактики содержат межзвёздную среду, включающую в себя межзвёздный газ и межзвёздную пыль, туманности и межзвёздные облака, частицы высоких энергий (космические лучи) и магнитные поля. Спиральная галактика NGC 4565Рис. 3. Спиральная галактика NGC 4565, видимая «с ребра». Расположена в созвездии Волосы Вероники на расстоянии около 30 млн световых лет от Земли. DESI LIS, Giuseppe Donatiello / flickr.comНаселение галактик, физические процессы в них и структурные особенности галактик разных типов существенно различны. Эллиптические галактики бедны холодным газом и пылью (но горячий газ, согласно рентгеновским наблюдениям, в гигантских галактиках присутствует); в них нет очень ярких (в абсолютной мере) звёзд, относящихся к населению I. Основной вклад в освещённость от них дают звёзды населения II – красные гиганты. Отсутствие звёзд высокой светимости указывает на отсутствие в них интенсивного процесса звездообразования. В спиральных и неправильных галактиках, напротив, много газа и пыли, концентрирующихся в дисках и особенно в спиральных рукавах галактик. Пыль хорошо видна в галактиках, наблюдаемых «с ребра», в виде тёмной полосы, тянущейся вдоль галактики (рис. 3). Наличие молодых горячих звёзд высокой светимости говорит об интенсивных процессах звездообразования в спиральных рукавах и обширных областях звездообразования в неправильных галактиках. Разложение на звёзды спиральных рукавов и выявление в них звёзд с известной из других соображений абсолютной звёздной величиной (цефеид и ярчайших голубых звёзд) позволило Э. Хабблу в 1920-х гг. определить расстояния до ближайших туманностей и установить их внегалактическую природу.

Основные характеристики галактик

Для определения фундаментальных параметров галактики (линейного размера, светимости и массы) необходимо знать расстояние до неё. Для близких галактик, в которых удаётся выделить отдельные объекты (индикаторы расстояний, или стандартные свечи), расстояние определяется сравнением видимых звёздных величин или угловых размеров этих объектов с абсолютными звёздными величинами или линейными размерами, известными для индикаторов заранее. Пересечённая спиральная галактика NGC 1300Рис. 4. Пересечённая спиральная галактика NGC 1300 (тип SBbс по классификации Хаббла), расположенная в созвездии Эридан на расстоянии 60 млн световых лет от Земли. Фото: космический телескоп «Хаббл». NASA, ESA, and The Hubble Heritage Team (STScI / AURA). CC BY 4.0Для далёких галактик, в которых индикаторы выделить не удаётся, расстояние определяется по вызванному эффектом Доплера красному смещению линий в спектрах галактик, обнаруженному в 1910-х гг. В. Слайфером. Как показал Э. Хаббл, существует прямая пропорциональность между найденными по красному смещению лучевыми скоростями галактик и расстояниями до них (закон Хаббла). Коэффициент пропорциональности в этой зависимости (параметр Хаббла), по современным данным, равен 65 км/(с·Мпк), с точностью до 10–15 %. Разброс светимостей галактик, установленных по их интегральным видимым звёздным величинам и расстояниям, составляет примерно от −10-й абсолютной звёздной величины у карликовых галактик до −23-й звёздной величины у гигантских галактик. Линейные размеры находятся в пределах примерно от 1 кпк до нескольких десятков килопарсек.

Как показывают спектральные наблюдения, спиральные галактики вращаются вокруг оси, перпендикулярной плоскости их дисков. Зависимость линейной скорости вращения галактик, определяемой по эффекту Доплера, от расстояния до центра галактики называется кривой вращения. Построение кривой вращения для галактик с известным расстоянием используется для определения масс галактик. Поведение кривых вращения на далёкой периферии галактик заставляет предполагать, что в гало галактик помимо светящейся материи имеется тёмное гало, содержащее заметную часть общей массы. Природа этой тёмной материи неизвестна. Массы эллиптических галактик, не обладающих заметным вращением, определяются с применением теоремы вириала по ширине линий поглощения в их спектрах. Массы галактик заключены в пределах от 105 до 1012 масс Солнца. Эти числа определяют и примерное число звёзд в галактиках.

Спиральная структура и ядра галактик

Неправильная галактика NGC 4449Рис. 5. Неправильная галактика NGC 4449 (тип Irr I по классификации Хаббла), расположенная в созвездии Гончие Псы на расстоянии 12–13 млн световых лет от Земли. Фото: космический телескоп «Хаббл». NASA, ESA, A. Aloisi (STScI / ESA), and The Hubble Heritage (STScI / AURA) – ESA / Hubble Collaboration. CC BY 4.0.Важнейшими структурными деталями галактик являются их центральные сгущения (ядра галактик) и спиральные ветви (в случае спиральных галактик). Во 2-й половине 20 в. природа спиральных ветвей и эволюция спиральной структуры галактик были в основном выяснены. Считается, что спиральные ветви представляют собой волны плотности, перемещающиеся по вращающемуся диску галактик. Их устойчивость поддерживается магнитными полями, направленными вдоль рукавов. Что касается областей ядер галактик, то распределение плотности в них, определяемое по распределению яркости, в ряде случаев указывает на наличие в ядре сверхмассивного (от 106 до 109 масс Солнца) компактного объекта, по всей вероятности сверхмассивной чёрной дыры (в ядре нашей Галактики существование такого объекта массой около 4·106 масс Солнца установлено вполне определённо по движениям звёзд в его окрестностях). Захват чёрной дырой окружающей материи (звёзд и газа) сопровождается мощным всплеском гравитационного излучения.

Пекулярная галактика с полярным кольцом NGC 4650AРис. 6. Пекулярная галактика с полярным кольцом NGC 4650A, расположенная в созвездии Кентавр на расстоянии 130–165 млн световых лет от Земли. Фото: космический телескоп «Хаббл». The Hubble Heritage Team (AURA / STScI / NASA / ESA). CC BY 4.0В непосредственной близости от чёрной дыры образуется аккреционный диск, горячие центральные части которого излучают в рентгеновском диапазоне. В направлениях, перпендикулярных плоскости диска, выбрасываются с релятивистскими скоростями узкие струи плазмы (релятивистские джеты), протяжённость которых, как это следует из наблюдений в радиодиапазоне, обычно превосходит размеры галактики, иногда достигая гигантских размеров в несколько мегапарсек. Радиоинтерферометрические исследования со сверхдлинными базами позволяют изучить области в основании джета, неразрешаемые при оптических наблюдениях, и проследить за изменением их структуры. Излучение во всех диапазонах электромагнитного спектра, исходящее из небольших объёмов пространства, оказывается переменным с малыми характерными временами переменности (минуты и даже секунды); вместе с тем отмечается переменность и на промежуточных и длинных временны́х шкалах (порядка дней – месяцев и лет – десятков лет). Степенное распределение энергии в спектре переменных компонентов и высокая степень поляризации их излучения указывают на синхротронный механизм излучения (излучение релятивистских электронов в магнитном поле). Переменность в радиодиапазоне хорошо объясняется прохождением по джету ударных волн. В зависимости от степени энерговыделения активных ядер галактик объекты подразделяют на квазары (ядро излучает энергию на 2–3 порядка бо́льшую, чем вся галактика) и активные галактики того или иного типа, например сейфертовские галактики, радиогалактики.

Системы галактик

Распределение галактик в пространстве крайне неоднородно. Существуют области большой протяжённости, в которых их вообще нет (войды), и области повышенной плотности галактик. Изолированные галактики встречаются редко. Чаще встречаются двойные и кратные системы, а также группы галактик. Наша Галактика окружена системой небольших спутников, из которых самыми крупными являются Большое и Малое Магеллановы Облака. У Туманности Андромеды тоже есть спутники. Все эти объекты, в свою очередь, входят в Местную группу галактик, насчитывающую несколько десятков галактик (в основном карликовых), причём наша Галактика и Туманность Андромеды являются самыми яркими и массивными членами этой группы. В пределах 30 млн световых лет от Местной группы галактик обнаружено более десятка подобных групп. Наблюдаются ещё более крупные объединения галактик – скопления и сверхскопления, насчитывающие сотни и тысячи галактик.

Дата публикации:  17 июня 2022 г. в 10:31 (GMT+3)

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Как найти организацию республики мордовия
  • Как исправить ошибку в посте инстаграме
  • Как найти игру на свой вкус
  • Как найти должника беларусь
  • Как составить претензию по нарушению прав потребителей