Галактика и галактики
Все звёзды, которые мы видим на небе невооружённым глазом, а также с помощью телескопов, принадлежат нашей Галактике (за исключением звёзд в других, далёких галактиках). Наша Галактика (пишется с большой буквы) - это огромный звёздный "остров" диаметром более 100 000 световых лет, объединяющий около 300 миллиардов самых различных звёзд. Иногда нашу Галактику называют Млечным Путём (т.к. в переводе с греческого "галактикос" означает "молочный, млечный"), но тут нужно помнить, что, кроме звёзд Млечного Пути, который мы видим на небе, в нашу Галактику входят и звёзды, расположенные на небе вдалеке от него.
Структура Галактики
Фотографий нашей Галактики снаружи, издалека не существует. Поэтому о том, как она выглядит, мы можем лишь догадываться. Однако известно, что наша Галактика спиральная с перемычкой и имеет уплощённую, линзовидную форму с утолщением в середине. Возможно, она выглядит вот так (компьютерная модель):
В центре находится ядро - плотное скопление из звёзд, имеющее диаметр около 5 тысяч световых лет. Расстояния между звёздами в ядре в десятки и сотни раз меньше, чем в окрестностях Солнца. В центре ядра гнездится, скорее всего, сверхмассивная чёрная дыра (её масса в 4 300 000 раз превосходит массу Солнца), вокруг которой (возможно) обращается чёрная дыра поменьше. Ядро окружено балджем (так называют центральное сферическое уплотнение в любой галактике).
Через центр ядра проходит перемычка длиной около 27 000 св. лет, состоящая преимущественно из старых красноватых звёзд.
Перемычка окружена кольцом длиной около 17 000 св. лет, содержащим большое количество молекулярного водорода. В кольце происходит активное образование новых звёзд. Если можно было бы посмотреть на нашу Галактику снаружи, то это кольцо светилось бы довольно ярко бело-голубоватым светом.
Центральная часть Галактики окружена плоским галактическим диском, диаметр которого около 100 000 св. лет. Вблизи плоскости диска расположены молодые звёзды и рассеянные скопления (возраст - несколько миллиардов лет). Среди них много звёзд большой светимости.
От перемычки отходят спиральные рукава (ветви), которые располагаются в плоскости диска Галактики. В нашей Галактике два основных рукава (рукав Щита-Центавра и рукав Персея) и три второстепенных (рукав Лебедя, переходящий во Внешний рукав, рукав Стрельца и рукав Ориона). Наше Солнце находится на расстоянии около 26 000 св. лет от центра вблизи плоскости Галактики, на внутренней части рукава Ориона.
Кроме звёзд, рукава содержат и огромные облака ионизованного водорода (розовые вкрапления на верхней фотографии), а также облака пыли. Пыль хорошо видна на фотографии в виде коричневых прожилок в рукавах. Она хорошо заметна и на фотографиях Млечного Пути (выглядит как коричневый дым):
Из-за пыли мы не можем из окрестностей Земли видеть ядро Галактики в видимом свете. Однако для инфракрасных лучей пыль - не помеха, поэтому изобрели инфракрасные телескопы. Инфракрасные телескопы - это вид телескопов, которые применяются в астрономии для исследования теплового излучения космических объектов. Известны такие инфракрасные телескопы как Spitzer, Hershel, WISE, SOFIA. Готовится к запуску космический инфракрасный телескоп "Джеймс Уэбб".
Вот так выглядит человек в инфракрасном свете:
Обрати внимание, что тёплые участки выглядят красными, а холодные - зелёными и синими. А вот так выглядит ядро Галактики в инфракрасном свете:
А вот этот же участок Млечного Пути в видимых лучах:
Инфракрасные телескопы показали нам, как выглядит центральное скопление звёзд Галактики (стрелками показано возможное положение сверхмассивной чёрной дыры):
Диск Галактики окружён гало сферической формы, которое выходит за пределы диска на 5 000 - 10 000 св. лет. Гало состоит из одиночных старых неярких красных звёзд и шаровых скоплений, содержащих до милилона звёзд (возраст - около 12 миллиардов лет), тоже преимущественно красноватых. Газа и пыли в гало нет, новые звёзды не образуются.
Общая масса Галактики составляет около 6 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 кг (6·1042 кг). Большая часть массы Галактики содержится не в звёздах и межзвёздном газе, а в гало и так называемой тёмной материи.
Наша Галактика медленно вращается вокруг центра. Солнцу требуется около 200 миллионов лет, чтобы совершить 1 оборот вокруг центра (1 галактический год).
Состав Галактики
Главные жители Галактики - звёзды. Звёзды могут существовать поодиночке, парами (двойные звёзды), тройками (тройные звёзды) и т.д. Существуют и целые звёздные скопления. Различают рассеянные и шаровые звёздные скопления.
Рассеянные звёздные скопления (РЗС) располагаются вблизи галактической плоскости, в рукавах и содержат от нескольких десятков до несколько сотен молодых звёзд (часто среди них встречаются белые и голубые гиганты и сверхгиганты). РЗС образуются из огромных водородных облаков и газо-пылевых туманностей. РЗС имеют обычно неправильную форму. РЗС сильно отличаются по форме. Примерами известных с древности рассеянных скоплений являются Гиады, Плеяды, Ясли, которые видны невооружённым глазом. С изобретением телескопа было открыто множество невидимых невооружённым глазом РЗС. В РЗС звёзды довольно слабо связаны между собой силами взаимного тяготения, и поэтому со временем РЗС ещё больше рассеиваются.
Шаровые звёздные скопления (ШЗС) в отличие от РЗС содержат сотни тысяч звёзд, как правило, старых (т.е. находящихся на поздних стадиях своей эволюции) и поэтому красных. ШЗС очень устойчивы, они со временем не распадаются, потому что звёзды близки друг к другу и между ними сильны силы взаимного тяготения. Звёзды в них не образуются, поскольку не из чего образовываться, ведь ШЗС находятся в гало, а там нет водорода для образования звёзд. В ШЗС плотность звёзд увеличивается к центру. ШЗС очень похожи друг на друга.
Планетарные туманности (ПТ) - сброшенные газовые оболочки старых звёзд примерно такой же массы, как Солнце. По виду ПТ весьма причудливы. В телескоп наблюдаются чаще всего как диски, являясь на самом деле объёмными, сферическими образованиями. Светятся за счёт центральной звезды.
Диффузные туманности (ДТ) - это газо-пылевые туманности неправильной формы (имеют клочковатую структуру), в которых начался или ещё нет процесс звездообразования. Одной из известных ДТ является М 42 - Большая Туманность Ориона. В телескопы наблюдается только её центральная часть, в которой есть как уже родившиеся молодые звёзды, так и протозвёзды (образующие вместе РЗС). Эти звёзды подсвечивают данную туманность изнутри. На самом деле она так велика, что обволакивает почти всё созвездие Ориона.
Кроме светлых, светящихся ДТ существуют и тёмные туманности, представляющие собой холоднейшие газо-пылевые облака, в которых нет звёзд. Тёмные туманности мы можем видеть в телескоп только тогда, когда позади них расположены светлые туманности. Пример - туманность Конская Голова в созвездии Ориона.
Туманности - остатки взрывов сверхновых звёзд. После взрыва сверхновой звезды во все стороны с большой скоростью разлетается её вещество, образуя иногда красивейшие всплески.
Другие галактики
Во Вселенной миллионы галактик самой разнообразной формы. Эдвин Хаббл когда-то предложил простейшую классификацию галактик, которая с тех пор называется классификацией галактик по Хабблу ("Камертон Хаббла").
Он выделил 4 основных типа галактик:
1 - эллиптические (лишены газа - строительного материала, поэтому в них звёзды не рождаются, а только стареют, отсюда много оранжевых и красных звёзд, из-за чего эллиптические галактики обычно желтоватые на снимках);
2а - спиральные без перемычки (имеют чёткую спиральную структуру, в области галактического диска много водорода, из которого формируются молодые звёзды; ядро желтоватое из-за обилия старых звёзд);
2б - спиральные с перемычкой (с баром или пересечённые);
3 - неправильные галактики (небольшие галактики неправильной формы, аморфные, нет ядра, нет вращения, но зато изобилие водорода, из которого рождается много звёзд, из-за чего неправильные галактики на фотографиях получаются голубоватыми).
Обозначения галактик в классификации Хаббла:
Е - эллиптические (цифры характеризуют степень сплюснутости: 0 - сфера, 1-3 - слабосплюснутые, 4-7 сильносплюснутые);
S0 - линзовидные галактики (нет спиралей, но есть слой пыли в галактической плоскости);
S - спиральные (буквы a, b и с характеризуют степень закрученности спиралей);
SB - спиральные с перемычкой (наша Галактика относится к типу SBb);
Irr - иррегулярные (т.е. неправильные, бесформенные).
Распределение галактик в группы по внешним формам называется морфологической классификацией галактик. Существует не только классификация Хаббла, но и другие. Впервые классифицировать "туманности со спиралями" начал Лорд Росс (тот самый, который построил телескоп-гигант "Левиафан") в середине XIX века. Тогда считалось, что все туманные образования на звёздном небе (в т.ч. и галактики) - это обитатели нашей собственной Галактики. Только в 1924 г. (не прошло ещё и ста лет после того) астрономы признали существование галактик за пределами нашей собственной Галактики.
Ближайшими галактиками к нашей Галактике являются Магеллановы Облака - две неправильные галактики, располагающиеся в южном небесном полушарии и хорошо видимые из южного полушария Земли. Ближайная к нам крупная спиральная галактика - М 31 "Туманность Андромеды".
До неё 2 300 000 св. лет. Галактика в Андромеде и Магеллановы Облака - единственные галактики, которые можно увидеть на небе невооружённым глазом.
Галактики не висят на одном месте, а медленно движутся, в целом удаляясь друг от друга. Это говорит о расширении Вселенной. Однако, близко расположенные галактики, как, напирмер, наша Галактика и галактика "Туманность Андромеды", из-за взаимного тяготения могут сближаться и сливаться друг с другом. В будущем наша Галактика сольётся с галактикой в Андромеде.
Учёными обнаружено много взаимодействующих, сливающихся галактик. Их взаимное гравитационное притяжение сильно исказило их форму:
При слиянии галактик их звёзды не сталкиваются между собой, а проходят в промежутки между другими звёздами.
Галактики в космосе расположены не равномерно, а кучками, образуя издалека нечто вроде волокон или прожилок (смотри справа налево):
Учёные говорят, что Вселенная имеет ячеистую структуру.