ГАЛАКТИКИ

Кругом той світ, де я здаюся нічим;

У мені рояться думки, все обійняти

Готові ...

Байрон

Навколишні Сонце зірки і саме Сонце складають лише мізерну частину гігантського колективу зірок і туманностей, яка називається Галактикою. Це скупчення зірок ми бачимо в ясні безмісячні ноч як перетинає небо смугу Чумацького Шляху. Галактика має досить складну структуру. У першому, самому грубому наближенні, можна вважати що зірки і туманності, з яких вона складається, заповнюють обсяг, який має форму сильно стисненого еліпсоїда обертання. Насправді виявляється, що різні типи зірок абсолютно по-різному концентруються по відношенню до центру Галактики і до її «екваторіальній площині» Основна частина зірок в Галактиці знаходиться в гігантському диску, диамет якого близько 100 тис. Світлових років, а товщина близько 1600 світлових років У цьому диску налічується 200 млрд зірок самих різних типів.

Наша Галактика - це велетенський зоряний острів, до складу якого входить Сонячна система. Галактика має спіральну структуру і складається з ядра і кількох спіральних гілок. Такі Галактик складають близько 50% всіх зоряних систем. Діаметр зоряного ядр Галактики становить щонайменше 4000 світлових років, а його маса дорівнює приблизно 5% маси всієї Галактики. До складу ядра Галактики входить багато червоних гігантів і короткоперіодичних цефеїд - пульсуючих зірок. Вони періодично розширюються і стискуються. Стиснення зовнішн шарів викликає їх нагрівання. Ядро Галактики не видно в звичайних променях з-з поглинання світла пиловими хмарами, але його можна сфотографіроват в інфрачервоних променях.

Сонце - одна з цих зірок, що знаходиться на периферії Галактики поблизу від її екваторіальній площині (точніше, «всього лише» на відстані близько 30 світлових років - величина досить мала по сравнени з товщиною зоряного диска).

Відстань від Сонця до ядра Галактики (або її центру) становить близько 30 тис. Світлових років і 22000 світлових років від краю Галактики. Зоряна щільність в Галактиці дуже нерівномірна. Вище за все вона в області галактичного ядра, де, за останніми даними, сягає 2 тис. Звез на кубічний парсек, що в 20 тис. Разів більше середньої зоряної щільності в околицях Сонця. Крім того, зірки мають тенденцію утворювати окремі групи або скупчення. У Галактиці є і структурні деталі набагато більших масштабів. Дослідженнями последни років доведено, що туманності, а також гарячі масивні зірки розподілені уздовж гілок спіралі. Особливо добре спіральна структура видно у інших зоряних систем - галактик. Зірки і туманності в межі Галактики рухаються досить складним чином. Перш за все вони беруть участь в обертанні Галактики навколо осі, перпендикулярної до її екваторіальній площині. Це обертання не таке, як у твердого тіла: різні ділянки Галактики мають різні періоди обертання. Так, Сонць і навколишні його у величезній області розміром в декілька сотень світлових років зірки роблять повний оборот за час близько 200 млн років тому як Сонце разом з родиною планет існує, мабуть, окол 5 млрд років, то за час своєї еволюції (від народження з газової туманності до нинішнього стану) вона вчинила приблизно 25 обертів вокру осі обертання Галактики. Швидкість руху Сонця і сусідніх з ні зірок по їх майже круговим галактичним орбітах досягає 250 км / с На це регулярний рух навколо галактичного ядра накладиваютс хаотичні, безладні рухи зірок. Швидкості таких движени значно менше - близько 10-50 км / с, причому у об'єктів різні типів вони різні. Найменше швидкості у гарячих масивних звез (6-8 км / с), у зірок сонячного типу вони близько 20 км / с. Зірки пошт ніколи не стикаються один з одним, хоча рух кожної з них визначається полем сили тяжіння, створюваним всіма зірками в Галактиці.

Значна роль в Галактиці належить темної дифузійної матерії. Щільність дифузних туманностей дуже мала, в середньому 10 23 г / см 3 , або кілька атомів водню на 1 см 3 . Газові дифузні туманності утворюють в галактичної площини шар товщиною всього лише близько 1200 світлових років. Вони належать до населення, характерному для спіральних гілок Галактики. Розміри туманностей величезні - від декількох до сотні світлових років. Але з огляду на величезну протяжності тумані їх маса дуже велика і складає декілька сот мільйонів сонячні мас. Можливо, частина дифузного речовини була викинута гарячими зірками в ході їх еволюції; походження же решти речовини ще неясно. Галактика включає в себе близько 100 млн дифузних туманностей, що складаються з пилу і міжзоряного газу. Загальна маса Галактик становить приблизно близько 120 млрд сонячних мас, або 2,5 * 10 44 м Есл говорити про масу видимої речовини нашої галактики, то приблизно 95% е доводиться на частку зірок, а близько 5% - на міжзоряний газ і пил. Простір Галактики пронизаний потоками заряджених частинок величезні енергій, а на міжзоряний газ діє магнітне поле.

Інші галактики. На початку XX ст. було доведено, що деякі туманні плями, видимі в телескоп в різних ділянках неба, знаходяться поза нашої Галактики і є інші галактики, кожна з яких, подібно до нашої, складається з багатьох мільярдів зірок. Таким чином ми спостерігаємо частина Всесвіту, яка називається Метагалактикою, являє собою сукупність зоряних систем - галактик, двіжущіхс в величезному просторі Космосу. Найближчі до нашої зоряної систем галактики - Магелланові Хмари, добре видні на небі південної півкулі як два великі плями приблизно такий же поверхневої яскравості як і Чумацький Шлях. Відстань до Магелланових Хмар «всього лише» Близько 200 тис. Світлових років, що цілком порівнянно із загальною протяжність нашої Галактики. Інша «близька» до нас галактика - це туманності в сузір'ї Андромеди. Вона видно неозброєним оком як слабке світлове цятка. Насправді це величезний зоряний світ, за кількістю зірок і повній масі рази в три перевищує нашу Галактику, яка, в свою чергу, є гігантом серед галактик. Багато з ГАЛАКТА віддалені від нас на відстані, які світло проходить за мільярди років Це означає, що цей світ був випромінюючи такої віддаленої галактикою ещ задовго до архейского періоду геологічної історії Землі!

Світ галактик вражає своєю різноманітністю. Галактики різко відрізняються розмірами, кількістю вхідних в них зірок, світність, зовнішнім виглядом. За зовнішнім виглядом галактики умовно розділені на три основних зас типу: еліптичні, спіральні і неправильної форми. Первісною стадією є галактики неправильної форми. З них возникаю спіральні галактики, що мають чітко виражену форму обертання. ІВ нарешті, третьою стадією є еліптичні галактики, що мають сфероїдальну форму.

Неправильні галактики складаються із значних мас газопилової матерії і з «молодих» зірок, випромінюючих велика кількість енергії де відсутні ядра. Подібні зірки, що існують і в нашій Галактиці, відносяться до так званого «населенню I», на відміну від «старих» У зірок, які складають «населення І». Представників зірок «населення II» в неправильних галактиках не виявлено. Два великих зіркових хмари, які отримали назву Велике і Мале Магелланова хмари, відносяться до типу неправильних галактик. Вони є супутниками нашої Галактики. Неправильні галактики значно менше спіральних і зустрічаються рідко.

Спіральні галактики складаються як з «зірок населення I», так і зірок «населення II». Тут є чітко виражені сферичні підсівши стеми, що становлять ядро, і плоскі підсистеми, що утворюють спіральні гілки Галактики. Наша Галактика належить до числа спіральних. Гілки спіральних галактик, як і у нашої Галактики, складаються з гарячі зірок, цефеїд, надгігантів, розсіяних зоряних скупчень і газові туманностей. Галактики випромінюють різні електромагнітні хвилі Такі випромінювання виходять від нейтрального водню, а також від іонізованого гарячого водню в світлих туманностях. Нейтрального водень в них міститься близько 10% від маси галактики.

У еліптичних туманностях переважають зірки «населення II», що утворюють сферичні підсистеми. Спіральні гілки тут вже відсутні, і відповідно дуже рідко зустрічаються зірки «населення I» Еліптичні галактики можна розглядати як системи, котори витратили основну масу дифузійної матерії внаслідок утворення з неї зірок і знаходяться на завершальній стадії еволюції. Вони обертаються вкрай повільно і тому слабо сплюснені на відміну від швидкий обертових спіральних галактик. По виду еліптичні галактик схожі на кульові зоряні скупчення. Вони не містять ні зірок-надгігантів, ні дифузних туманностей.

Отже, розвиток галактик, мабуть, починається з величезного, повільно обертається протооблака газу і пилу, що у міру стиснення починає обертатися з наростаючою швидкістю. У процесі стиснення відбувається утворення зірок різних мас і светимостей. Поступово в неправильній галактиці виникають ядро і зоряні спіральнігілки мають центральну перемичку з темного дифузного речовини. Спочатку ядро галактики відносно невелике по своїй масі, але з розвиток системи воно збільшується, так що поступово спіральна галактик переходить в еліптичну. В еліптичної галактиці темне дифузне речовина присутня вже у відносно невеликій кількості, та як воно вже пішло на утворення зірок.

Галактики, подібно до зірок, спостерігаються групами. Наприклад, нашу Галактику, Магелланові Хмари і ще близько 20 невеликих супутников нашої Галактики можна розглядати як кратну систему. Відповідно до сучасних уявлень для Всесвіту характерна чарункова (іноді говорять сітчаста або пориста) структура.

Найдальші з спостережуваних об'єктів знаходяться від нас на відстані близько 10 млрд світлових років. До найближчих зірок нашої Галактики - кілька світлових років. Проміжні відстані можна описати таким чином. Діаметр нашої Галактики - майже 100 тис. Світлові років. Ця величина в кілька десятків тисяч разів перевищує расстояни до найближчих зірок, наша Галактика не належить до числа маленьких Розмір середнього скупчення галактик ще в 100 разів більше, він може перевищувати десяток мільйонів світлових років. Розміри найбільших помітних деталей в розподілі галактик типу ниток і пустот ще в десятки разів більше. Але все одно розміри цих деталей в 50-100 разів менше розмірів всієї спостережуваної частини Всесвіту.

Є дані про можливу наявність у Всесвіті не світиться речовини, так званої прихованої маси. Її середня щільність може раз в десять перевищувати середню щільність речовини, що світиться, зосередженого в зірках і галактиках. В якій формі реалізована ця прихована маса, поки невідомо.

Спостережуваний факт має велике значення і полягає в тому, що система галактик не є статичною, а розширюється. Звичайно, окремі галактики і компактні скупчення утворюють стабільні гравітаційно пов'язані системи і не розширюються. Закон розширення встановлюється найбільш чітко для системи скупчень галактик. Швидке розглядають найяскравіші члени скупчень, розташовані, як правило в центрах скупчень. З величезного числа спостережень випливає, що дл будь-якої пари таких об'єктів швидкість їх видалення один від одного пропорційна відстані між ними.

Такий простий закон застосуємо принаймні до галактик, для яких входить в це співвідношення швидкість менше швидкості світла Коефіцієнт пропорційності між швидкістю розбігання галактик і відстанню між ними називається параметром Хаббла. Обернена величина має розмірність часу, її-то і називають віком Всесвіту. Це назва обумовлена тим, що, розлітаючись з постійною відносною швидкістю, будь-яка пара об'єктів встигла б за цей час збільшить взаємне відстань від нуля до спостережуваного зараз значення. За сучасними даними, вік Всесвіту дорівнює 10-20 млрд ліг.

Відомі незалежні оцінки віку окремих астрономічних систем: Сонячної системи, зірок, зоряних скупчень, галактик. Ет оцінки засновані на даних про відносне зміст різні хімічних елементів і на теорії зоряної еволюції. Вік Сонячно системи оцінюється в 5 млрд років, вік найстаріших кульових зоряний скупчень і побічно галактик 11 - 13 млрд років.

При розширенні середня щільність речовини падає, і, отже, в догалактіческую епоху воно було більш щільним і гарячим. Можна з упевненістю сказати, що 10-20 млн років тому Всесвіт була зовсім не схожа на ту, яку ми зараз спостерігаємо. Цей висновок переконливо підтверджується існуванням так званого реліктового випромінювання відкритого в 1965 р за допомогою радіотелескопів. Від випромінювання ізольованих об'єктів воно відрізняється тим, що приходить не від окремих джерел, а зі всіх напрямків, рівномірно заповнюючи всю небесну сферу Його температура близько трьох градусів за абсолютною шкалою.

Ще одна група можна побачити явищ, що входить важливою складовою частиною в наші уявлення про сучасну і ранньому Всесвіті, касаетс хімічного складу навколишнього нас речовини. Найпоширенішим елементом є водень. На його частку припадає близько 75% все маси речовини. Майже все інше - на частку гелію. Легкі і важкі елементи, що зустрічаються в природі, представлені лише частками відсотка Все разом вони чи дають 2% вкладу в загальну масу речовини. З це точки зору планети, побудовані з важких елементів, є надзвичайно великою рідкістю.

Елементи від вуглецю до заліза виникають в надрах зірок на спокійній стадії їх еволюції як продукт термоядерних реакцій. Більш важкі елементи утворюються у вибухових процесах типу спалахів наднових зірок. В результаті вибухів масивних зірок, швидко закінчують сво еволюцію, різноманітні хімічні елементи потрапляють в міжзоряний газ. Гелій і деякі інші легкі елементи мають дозвездной походження.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >