Галактики и структура Вселенной

Мегамир в его многообразии и единстве

Вселенная – это весь существующий материальный мир, безграничный во времени и пространстве и бесконечно разнообразный по формам, которые принимает материя в процессе своего развития. Часть Вселенной, охваченная астрономическими наблюдениями, называется Метагалактикой. Размеры Метагалактики очень велики: радиус космологического горизонта составляет 15–20 млрд. световых лет. Строение и эволюция Вселенной изучаются космологией. Предмет космологии – весь окружающий нас мегамир, а ее задача состоит в описании наиболее общих свойств, строения и эволюции Вселенной. Космология – это раздел естествознания, находящийся на стыке наук, использующий достижения и методы астрономии, физики, математики, философии. Выводы космологии имеют большое мировоззренческое значение. Современная астрономия не только открыла грандиозный мир галактик, но и обнаружила уникальные явления, свидетельствующие о том, что Вселенная непрерывно развивается.

Галактики – это скопления звезд, связанных вместе гравитационным притяжением. Астрономы разделяют галактики на спиральные, эллиптические, и неправильной формы. Наше Солнце входит в спиральную Галактику (пишется с большой буквы, в отличие от всех прочих галактик с маленькой буквы), называемую Млечным путем и являющуюся лишь одной из сотен миллиардов галактик, которые можно увидеть с помощью современных телескопов; каждая галактика состоит из сотен миллиардов звезд. Звезды и туманности в пределах Галактики движутся довольно сложным образом. Прежде всего, они участвуют во вращении Галактики вокруг оси, перпендикулярной ее экваториальной плоскости. Различные участки Галактики имеют различные периоды обращения.

Звезды удалены друг от друга на огромные расстояния и тем самым практически изолированы друг от друга. Это означает, что звезды практически не сталкиваются друг с другом, хотя движение каждой из них определяется полем силы тяготения, создаваемым всеми звездами Галактики. Из расчетов следует ожидать одно столкновение в каждый миллион лет, в то время как в "нормальных" областях Галактики за всю историю эволюции нашей звездной системы, насчитывающую, по крайней мере, 10 млрд. лет, столкновений между звездами практически не было.

Число звезд в Галактике порядка триллиона. Самые многочисленные из них – карлики, массы которых примерно в 10 раз меньше массы Солнца. Кроме одиночных звезд и их спутников (планет), в состав Галактики входят двойные и кратные звезды, а также группы звезд, связанных силами тяготения и движущиеся в пространстве как единое целое, – звездные скопления. Существуют рассеянные звездные скопления, например Плеяды в созвездии Тельца. Такие скопления не имеют правильной формы; в настоящее время их известно более тысячи.

Наблюдаются шаровые звездные скопления, например, в созвездии Геркулеса. Если в рассеянных скоплениях содержатся сотни или тысячи звезд, то в шаровых их сотни тысяч. Силы тяготения удерживают звезды в таких скоплениях миллиарды лет. В настоящее время известно около 150 шаровых скоплений. В различных созвездиях обнаруживаются туманные пятна, которые состоят в основном из газа и пыли, – это туманности, они тоже входят в состав нашей Галактики. Туманности неправильной, клочковатой формы называют диффузными, а те, которые, имеют правильную форму и напоминают по виду планеты, – планетарными.

Существуют еще светлые диффузные туманности, например, большая газопылевая туманность в созвездии Ориона. Интересна небольшая диффузная туманность, названная Крабовидной за свою необычную сетку из ажурных газовых волокон. Это источник не только оптического излучения, но и радиоизлучения, рентгеновских и гамма-квантов. В центре Крабовидной туманности находится источник импульсного электромагнитного излучения – пульсар, у которого впервые были обнаружены наряду с пульсациями радиоизлучения оптические пульсации блеска и пульсации рентгеновского излучения. Пульсар, обладающий мощным переменным магнитным полем, ускоряет электроны и вызывает свечение туманности в различных участках спектра электромагнитных волн.

Но даже там, где не видно ни звезд, ни туманностей, пространство не пусто. Оно заполнено очень разреженным межзвездным газом и межзвездной пылью. В межзвездном пространстве существуют и различные поля (гравитационное и магнитное). Пронизывают межзвездное пространство и космические лучи, представляющие собой потоки электрически заряженных частиц, которые при движении в магнитных полях разогнались до скоростей, близких к скорости света, и приобрели огромную энергию.

В начале ХХ в. было доказано, что некоторые туманные пятна, видимые в телескоп на разных участках неба, находятся вне нашей Галактики и представляют собой другие галактики, каждая из которых, подобно нашей, состоит из многих миллиардов звезд.

Мир галактик поражает своим разнообразием. Галактики резко различаются размерами, числом входящих в них звезд, светимостями, внешним видом. Их обозначают номерами, под которыми вносят в каталоги.

Как уже упоминалось, по внешнему виду галактики условно разделяются на три типа: эллиптические, спиральные и неправильные. Пространственная форма эллиптических галактик – эллипсоиды с разной степенью сжатия. Среди них встречаются гигантские и карликовые. Почти четверть всех изученных галактик относится к эллиптическим. Это наиболее простые по структуре галактики. Распределение звезд в них равномерно убывает от центра, пыли и газа почти нет. В них самые яркие звезды – красные гиганты.

Спиральные галактики – самый многочисленный вид. К нему относятся, например, наша Галактика и Туманность Андромеды, удаленная от нас примерно на 2,5 млн. световых лет.

Неправильные галактики не имеют центральных ядер, в их строении пока не обнаружены закономерности. Это Большое и Малое Магеллановы облака, являющиеся спутниками нашей Галактики. Они находятся сравнительно недалеко от нас, на расстоянии, всего лишь в полтора раза большем диаметра Галактики. Магеллановы облака значительно меньше нашей Галактики по массе и размерам.

Существуют и взаимодействующие галактики. Они обычно находятся на небольших расстояниях друг от друга, связаны "мостами" из светящейся материи, иногда как бы пронизывают одна другую.

Некоторые галактики обладают исключительно мощным радиоизлучением, превосходящим видимое излучение. Это радиогалактики. Например, галактика Лебедь А. В отличие от нашей и других "нормальных" галактик, Лебедь А излучает в радиодиапазоне энергии больше, чем в оптическом диапазоне.

Радиоизлучение межзвездной среды вызвано различными причинами. Радиоволны излучает находящийся в межзвездном пространстве ионизированный горячий газ. Нагрев и ионизацию газа (преимущественно водорода) вызывают горячие звезды и космические лучи. Другой источник радиоизлучения – нейтральный водород, которого в межзвездном пространстве значительно больше, чем ионизированного.

С 1963 г. начались открытия звездоподобных источников радиоизлучения – квазаров. Сейчас их открыто более тысячи. Самый яркий квазар (обозначаемый как ЗС 273) виден как звезда. Этот квазар, находящийся от нас на расстоянии около 3 млрд. световых лет, излучает больше энергии в оптическом диапазоне, чем самые яркие галактики. Кроме того, этот квазар оказался одним из самых мощных источников рентгеновского излучения.

Мир галактик очень разнообразен: он далеко не исчерпывается спиральными, эллиптическими и неправильными галактиками. Некоторым галактикам свойственны различные проявления активности, включая взрывные процессы в ядрах галактик. Мы еще далеко не все знаем о Метагалактике – охваченной астрономическими наблюдениями части Вселенной. Огромная удаленность объектов создает совершенно специфические трудности, которые разрешаются в результате применения самых мощных средств наблюдения в сочетании с глубокими теоретическими исследованиями.

Дата добавления: 2014-11-16