Галактики

Галактики стали предметом космогонічних досліджень з 20-х років нашого століття, коли була надійно встановлена їхня дійсна природа і виявилося, що це не туманності, тобто НЕ хмари газу і пилу, що знаходяться неподалік від нас, а величезні зоряні світи, що лежать від нас на дуже великих відстанях від нас. Відкриття і дослідження в галузі космології прояснили в останні десятиліття багато чого з того, що стосується передісторії галактик і зірок, фізичного стану розрядженого речовини, з якої вони формувалися в дуже далекі часи. В основі всієї сучасної космології лежить одна фундаментальна ідея -- висхідна до Ньютона ідея гравітаційної нестійкості. Речовина не може залишатися однорідно Розпорошення пространстре, бо взаємне притягання всіх частинок речовини прагнути створити в ньому згущення тих чи інших масштабів і мас. У ранньому Всесвіті гравітаційна нестійкість посилювала спочатку дуже слабкі нерегулярності в розподілі і русі речовини і в певну епоху призвела до виникнення сильних неоднорідностей: "млинців" - протоскопленій. Межами цих верств ущільнення служили ударні хвилі, на фронтах яких спочатку невращательное, безвіхревое рух речовини набував завихрень. Розпад шарів на окремі згущення теж походив, мабуть, через гравітаційної нестійкості, і це дало початок протогалактікам.

Багато хто з них виявлялися швидко обертаються завдяки завихреному станом речовини, з якого вони формувалися. Фрагментація протогалактіческіх хмар в результаті їхньої гравітаційної нестійкості вела до виникнення перших зірок, і хмари перетворювалися на зоряні системи - галактики. Ті з них, які володіли швидким обертанням, набували через це двохкомпонентну структуру - В них формувалися гало більш-менш сферичної форми і диск, в якому виникали спіральні рукави, де й досі триває народження зірок Протогалактікі, у яких обертання було повільніше або зовсім було відсутнє, перетворювалися на еліптичні або неправильні галактики.

Паралельно з цим процесом відбувалося формування великомасштабної структури Всесвіту -- виникали сверхскопленія галактик, які, поєднуючись своїми краями, утворювали подоба осередків або бджолиних стільників; їх вдалося розпізнати в останні роки.

У 20-30 рр.. XX століття Хаббл розробив основи структурної класифікації галактик - гігантських зоряних систем, відповідно до якої розрізняють три класи галактик: I. Галактики - характерні двома порівняно яскравими гілками, розташованими по спіралі. Гілки виходять або з яскравого ядра (такі галактики позначаються S), або з кінців світлої перемички, що перетинає ядро (позначаються - SB).

Представник -- галактика М82 в сузір'ї Б. Ведмедиці, не має чітких обрисів і полягають у основному з гарячих блакитних зірок і розігрітих ними газових хмар. М82 знаходиться від нас на відстані 6.5 мільйонів світлових лет.Возможно, близько мільйони років тому в центральній її частині стався потужний вибух, в результаті якого вона набула сьогоднішній форму.

Cпіральная галактика М51 в сузір'ї Гончих Псів - один з найдивовижніших спіральних зоряних систем. Відстань до них становить близько 8 мільйонів світлових років. Потовщення на кінці спіральної гілки - це самостійна неправильна галактика. Окремі яскраві зірки перебувають у нашій галактиці.

II. Еліптичні галактики (позначаються Е) - мають форму еліпсоїдів.

Представник -- кільцева туманність в сузір'ї Ліри знаходиться на відстані 2100 світлових років від нас і складається з світиться газу, що оточує центральну зірку. Ця оболонка утворилася, коли постаріла зірка скинула газові покриви і вони кинулися в простір. Зірка стиснулася і перейшла у стан білого карлика, по масі можна порівняти з нашим сонцем, а за розміром із Землею.

III. Іррегулярні (неправильні) галактики (позначаються I) - володіють неправильними формами.

Представники -- Велика Магелланова Хмара знаходиться на відстані 165000 світлових років і, таким чином, є найближчою до нас галактикою порівняно невеликого розміру Поруч із нею розташована галактика трохи менше - Мала Магелланова Хмара. Обидві вони - Супутники нашої галактики.

За ступенем клочковатості гілок спіральні галактики поділяються на підтипи а, в, с. У перша з них - гілки аморфні, у другому - декілька клочковати, у третьому -- дуже клочковати, а ядро завжди неяскраво і мало.

У другій половині 40-х років ХХ століття У. Бааде (США) встановив, що клочковатость спіральних гілок і їх блакить зростають з підвищенням вмісту в них гарячих блакитних зірок, їхніх скупчень і дифузних туманностей. Центральні частини спіральних галактик жовтіше, ніж гілки і містить старі зірки (населення другого типу, за Бааде, або населення сферичної складової), тоді як плоскі спіральні гілки складаються з молодих зірок (населення першого типу, або населення плоскої складової).

Щільність розподілу зірок у просторі зростає з наближенням до екваторіальної площині спіральних галактик. Ця площина є площиною симетрії системи, і більшість зір при своєму обертанні навколо центру галактики залишається поблизу неї; періоди обертання складають 10 ^ 7 - 10 ^ 9 років. При цьому внутрішні частини обертаються як тверде тіло, а на периферії кутова та лінійна швидкості обертання зменшуються з віддаленням від центру. Однак у деяких випадках знаходиться усередині ядра ще менше ядерце ( "керн"), обертається найшвидше.

Аналогічно обертаються і неправильні галактики, які є також плоскими зоряними системами.

Еліптичні галактики складаються з зірок другого типу населення.

Обертання виявлене лише в найбільш стислих з них. Космічної пилу в них, як правило, ні, чим вони відрізняються від неправильних і особливо спіральних галактик, в яких поглинає світло пилової речовини є у великій кількості.

У спіральних галактиках поглинає світло пилової речовини є в більшій кількості. Воно складає від декількох тисячних до сотої частки повної їх маси. Внаслідок концентрації пилової речовини до екваторіальній площини, вона утворює темну смугу в галактик, повернутих до нас ребром і мають вигляд веретена.

Радіоастрономічні спостереження дозволили знайти в галактиках скупчення нейтрального водню. Маса його відносно мала в спіральних галактиках типу SА, досягає декількох відсотків у Sв і доходить до 10% від маси зірок у галактиках Sc, а також у неправильних галактиках.

В основному, нейтральний водень - головна частина газової складової галактик - розташований у вузькому екваторіальному шарі, але окремі хмари спостерігаються і далеко від нього, де немає досить гарячих зірок, здатних іонізувати його і привести в стан світіння.

Наступні спостереження показали, що описана класифікація недостатня, щоб систематизувати все різноманіття форм і властивостей галактик. Так, були виявлені галактики, що займають в деякому розумінні проміжне положення між спіральними і еліптичними галактиками (позначаються Sо). Ці галактики мають величезне центральне згущення й оточуючий його плаский диск, але спіральні гілки відсутні. У 60-х роках ХХ століття було відкрито численні пальцеобразние і дисковидні галактики з усіма градаціями великої кількості гарячих зірок і пилу. Ще в 30-х роках ХХ століття було відкрито еліптичні карликові галактики в сузір'ях Печі й Скульптора з украй низькою поверхневою яскравістю, настільки малою, що ці, одні з найближчих до нас, галактик навіть у центральній своїй частині насилу видно на фоні неба. З іншого боку, на початку 60-х років ХХ століття було відкрито безліч далеких компактних галактик, з яких найбільш далекі за своїм виглядом не відрізняються від зірок навіть у найсильніші телескопи. Від зірок вони відрізняються спектром, в якому видно яскраві лінії випромінювання з величезними червоними зсувами, що відповідають таким великим відстаней, на яких навіть самі яскраві поодинокі зірки не можуть бути видно. На відміну від звичайних далеких галактик в які, через поєднання справжнього розподілу енергії в їх спектрі і червоного зсуву виглядають червоними, найбільш компактні галактики (називані також квазозвезднимі галактиками) мають блакитний колір. Як правило, ці об'ектом в сотні разів яскравішими звичайних сверхгіганскіх галактик, але є і більш слабкі. У багатьох галактик виявлене радіовипромінювання нетеплове природи, що виникає, відповідно до теорії русів астронома І. С. Шкловського, при гальмуванні в магнітному полі електронів та важчих заряджених часток, що рухаються зі швидкостями, близькими до швидкості світла (так зване сінхотронное випромінення). Такі швидкості частинки отримують у внаслідок грандіозних вибухів усередині галактик.

Компактні далекі галактики, що мають потужний нетеплових радіовипромінювання, називаються N-галактиками.

Зіркоподібні джерела з таким радіовипромінювання, називаються квазарами (квазозвезднимі радіоджерела), а галактики мають потужний радіовипромінювання і мають помітні кутові розміри, - радіогалактиками.

Всі ці об'ектом надзвичайно далекі від нас, що ускладнює їх вивчення.

Радіогалактики, що мають особливо потужне нетеплове радіовипромінювання, мають переважно еліптичної формою, зустрічаються і спіральні.

Великий інтерес представляють так звані галактики Сейферта. У спектрах їх невеликих ядер є багато дуже широких яскравих смуг, що свідчать про потужні викиди газу з їх центру зі швидкостями, що досягають кілька тисяч км/сек. У деяких галактиках Сейферта виявлено дуже слабке нетеплове радіовипромінювання. Не виключено, що і оптичне випромінювання таких ядер, як і в квазарах, обумовлене не зорями, а також має нетеплове природу. Можливо, що потужне нетеплове радіовипромінювання - тимчасовий етап у розвитку квазозвездних галактик.

Близькі до нас радіогалактики вивчені повніше, зокрема методами оптичної астрономії. У деяких з них виявлені поки що не пояснення до кінця особливості. Так, в еліптичної галактиці Цента А виявлена надзвичайно могутня темна смуга уздовж її діаметра. Ще один радіогалактики складається з двох еліптичних галактик, близьких один до одного і з'єднаних типу, що складається із зірок.

При вивченні неправильної галактики М82 в сузір'ї Великої Ведмедиці американські астрономи А. Санджой і Ц. Ліндсі в 1963 році прийшли до висновку, що в її центрі близько 1,5 мільйонів років тому стався грандіозний вибух, в результаті якого в усі сторони з швидкістю близько 1000 км/сек були викинуті струменя гарячого водню.

Опір міжзоряного середовища завадило поширенню струменів газу в екваторіальній площині, і вони потекли переважно в двох напрямках протилежний уздовж осі обертання галактики. Цей вибух, очевидно, породив і безліч електронів зі швидкостями, близькими до швидкості світла, які стали причиною нетеплове радіовипромінювання.

Задовго до виявлення вибуху в М82 для пояснення інших численних фактів радянський астроном В.А. Амбарцумян висунув гіпотізу про можливість вибухів в ядрах галактик. На його думку, така речовина і зараз знаходиться в центрі деяких галактик і воно може ділитися на частини при вибухах, які супроводжуються сильним радіовипромінювання.

Таким чином, радіогалактики - це галактики, у яких ядра знаходяться в процесі розпаду. Викинуті щільні частини, продовжують дробитися, можливо, утворюють нові галактики - сестри, або супутники галактик меншої маси. При цьому швидкості розльоту осколків можуть сягати величезних значень. Дослідження показали, що багато груп і навіть скупчення галактик розпадаються: їхні члени необмежено віддаляються один від одного, ніби вони всі були пораждени вибухом.

Не об'яснени ще також причини утворення так званих взаємодіючих галактик, виявлених у 1957-58 роках радянським астрономом Б. А. Воронцовим -- Вільяміновим. Це пари або тісні групи галактик, у яких один або кілька членів мають явні викривлення форми, придатки, іноді вони занурені в загальний світиться туман.

Спостерігаються такі тонкі перемички, що з'єднують пару галактик, і "хвости", спрямовані геть від сусідньої галактики, як би відштовхується нею. Перемички іноді бувають подвійними, що свідчать про те, що викривлення форм взаємодіючих галактик не можуть бути об'яснени приливними явищами. Часто велика галактика одній зі своїх гілок, іноді деформованої, з'єднується з супутником. Усі ці деталі, подібно самим галактик, складаються з зірок і іноді дифузною матерії.

Часто галактики зустрічаються в просторі парами і більшими групами, іноді у вигляді скупчень, що містять сотні галактик.

Наша галактика з Магелановимі хмарами і з іншими найближчими галактиками складають ймовірно, також окреме місцеве скупчення галактик. Магеланови хмари і наша галактика, мабуть, занурені в загальне для них водневе хмара. Групи та скупчення різноманітні за типами що входять до них галактик. Іноді до них входять тільки спіральні й неправильні, іноді - тільки еліптичні галактики, іноді ж -- і ті, й інші. Найближчими до нас є виряджені хмара галактик у Великій Ведмедиці і неправильні скупчення в сузір'ї Девиб. Обидва містять галактики всіх типів. Дуже багате й компактне скупчення галактик Е і So, що знаходяться в сузір'ї Волосся Вероніки, налічує тисячі членів. Світності і розміри галактик вельми різноманітні.

Галактики -- надгіганти мають світності, в 10 разів перевищують світність Сонця, квазари в середньому іще в 100 разів яскравіше; слабша ж з відомих галактик - карликів порівнянні зі звичайними кульовими зоряними скупченнями в нашій галактиці. Їх світність складає близько 10 світності сонця.

Розміри галактик вельми різноманітні і коливаються від десятків парсек до десятків тисяч парсек.

Простір між галактиками, особливо всередині скупчень галактик, мабуть, містить іноді космічний пил. Радіотелескопи не виявляють у них відчутної кількості нейтрального водню, але космічні промені, що пронизують його наскрізь так само, як і в електромагнітне випромінювання.

Відомо близько 1.5 тисяч яскравих галактик (до 13-ої зоряної величини). У "морфологічних каталозі галактик "(який складається з чотирьох томів), складеному ще в СРСР (публікація закінчена в 1968 році), містяться відомості про 30 тисячах галактик яскравіше 15 зоряної величини. Вони охоплюють 3/4 усього неба. 5 -- метровому телескопу доступно кілька мільярдів галактик до 21 - зоряної величини. Такі галактики відрізняються від слабких зірок лише легкої розмитістю зображення.

Галактика складається з безлічі зірок різних типів, а також зоряних скупчень і асоціацій, газових і пилових туманностей і окремих атомів і частинок, розсіяних у міжзоряному просторі. Більша частина їх займає об "єм галактика форми діаметром близько 30 і товщиною близько 4 кілопарсек (відповідно око-ло 100 тисяч і 12 тисяч світлових років). Менша частина заповнює майже сферичний об "єм з радіусом близько 15 кілопарсек (близько 50 тисяч світлових років).

Всі компоненти галактики Cвязаться в єдину динамічну систему, що обертається навколо малої осі симетрії. Земній спостерігачеві, що знаходиться усередині галактики, вона представляється у вигляді Молочного Шляху (звідси і її назва -- "Галактика") і всього безлічі окремих зірок, видимих на небі.

Зірки і міжзоряне газо-пилова матерія заповнюють об "єм галактики нерівномірно: найбільш зосереджені вони близько площині, перпендикулярній осі обертання галактики і складовою площиною її симетрії (так званої галактичної площиною). Поблизу лінії перетину цієї площини з небесною сферою (галактичного екватора) і видно Чумацький Шлях, середня лінія якого являє собою майже велике коло, тому що Сонячна система знаходиться недалеко від цієї площини. Чумацький Шлях являє собою скупчення величезної кількості зірок, що зливаються в широку білясту смугу; одн зірки, проектуються на небі поруч, віддалені один від одного в просторі на величезні відстані, що виключають їх зіткнення, незважаючи на те, що вони рухаються з великими швидкостями (десятки і сотні км/сек) в напрямку полюсів галактики (її північний полюс знаходиться в созвездіі Волосся Вероніки). Загальна кількість зірок в галактиці оцінюється в 100 мільярдів.

міжзоряний речовина розсіяна в просторі також не рівномірно, концентруючись переважно поблизу галактичної площині у вигляді глобул, окремих хмар і туманностей (від 5 до 20 - 30 парсек в поперечнику), їх комплексів або аморфних дифузійних утворень.

Особливо могутні, відносно близькі до нас темні туманності здаються неозброєним оком у вигляді темних прогалин неправильних форм на тлі смуги Молочного Шляху, дефіцит зір у них є результатом поглинання світла цими несветящіміся пиловими хмарами.

Багато межзвездие хмари освітлені близькими до них зірками великої світності і представляються у вигляді світлих туманностей, тому що світяться або відбитим світлом (якщо складаються з космічних порошин) або в результаті збудження атомів і подальшого випускання ними енергії (якщо туманності газові).

Наші дні з повною підставою називають золотим століттям астрофізики - чудові і частіше всього несподівані відкриття у світі зірок йдуть зараз одне за одним. Сонячна система стала прследнее час предметом прямих експериментальних, а не тільки спостережних досліджень. Польоти міжпланетних космічних станцій, орбітальних лабораторій, експедиції на Місяць принесли безліч нових конкретних знань про Землю, навколоземному просторі, планети, Сонце. Ми живемо в епоху разючих наукових відкриттів і великих звершень. Найнеймовірніші фантазії несподівано швидко реалізуються. З давніх-давен люди мріяли розгадати таємниці Галактик, розкиданих в безмежжя их просторах Всесвіту. Доводиться тільки дивуватися, як швидко наука висуває різні гіпотези і відразу їх спростовує. Однак астрономія не стоїть на місці: з'являються нові способи спостереження, модернізуються старі. З винаходом радіотелескопів, наприклад, астрономи можуть 'заглянути' на відстані, які ще в 40-x. роках ХХ століття здавалися недоступними. Однак треба собі ясно уявити величезну величину цього шляху й ті величезні труднощі, з якими ще належить зустрінеться на шляху до зірок.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://referat2000.bizforum.ru/