Тема № 13: «Молочний Шлях. Зоряні скупчення й асоціації. Підсистеми Галактики та її спіральна структура»

Перші дослідження нашої Галактики як зоряної системи розпочав В. Гершель. Російський учений В. Струве (1793-1864) писав: «Явище Мо­лочного Шляху настільки загадкове з першого погляду, що ми повинні майже відмовитись від бажання його пояснити. Проте вчений ніколи не повинен відступати ні перед темрявою явища, ні перед труднощами дослідження». Однією з причин такого песимізму було те, що ми перебу­ваємо всередині цієї велетенської зоряної системи. її краї недосяжні для вивчення або з огляду на замалу потужність засобів досліджень, або ж то­му, що у вирішальних напрямках далекі зорі екрануються густими ком­плексами газово-пилових хмар. Тому задачу астронома порівнюють із зу­силлям людини, яка повинна описати будову великого невідомого міста, опинившись на перехресті двох вулиць у його центрі.

Справжнє відкриття Галактики як фізичного об’єкта відбулося 1924 р., коли Е. Габбл довів, що вона — лише один із багатьох подібних до неї зоряних світів. Збагачення уявлень про Галактику розпочалося з 60-х років XX ст. після створення потужних наземних і космічних телескопів.

 

  1. 1.     Будова нашої Галактики.

Більшість зір у Галактиці утворю­ють певні системи, які тривалий час існують у спільному гравітаційному полі. Велика частина зір рухається у подвійних та кратних системах, у яких компоненти обертаються навколо спільного центра мас подібно до планет Сонячної системи. Наступні більш чисельні си­стеми об’єднання зір налічують сотні тисяч об’єктів — це зоряні скупчення та асоціації.

Кулясті зоряні скуп­чення складаються з мільйонів зір.

Кулясті зоряні скупчення мають сферичну або злегка сплюснуту форму діаметром до 300 св. р. Вони налічують сотні тисяч і навіть мільйони зір, які групуються до центра.

Розсіяні зоряні скупчення мають кілька тисяч об’єктів (найяс­кравіші з них Плеяди (Стожари)  та Гіади видно неозброєним оком у сузір’ї Тельця. У зоряні асо­ціації входять відносно молоді зорі, які мають спільне походження.

Розсіяні зоряні скупчення складаються з декількох десятків, сотень, іноді тисяч зір і мають неправильну форму, їхні діаметри становлять 10-20 св.р. Майже всі розсіяні зоряні скуп­чення знаходяться в районі Молочного Шляху або поблизу нього. їх ви­явлено близько 1 200, а найвідоміші з них — Плеяди та Гіади. Зокрема, в Плеядах неозброєним оком видно лише сім -десять зір, а при спостере­женні у телескоп — понад дві сотні.

Галактику часто зображують як зоряну систему у вигляді велетенського млинця, у якому зорі рухаються в одній площині. Насправді Галактика має сферичну форму з діаметром майже 300 000 св. років, але біль­шість яскравих зір великої світності знаходиться при­близно в одній площині, тому їх видно на великі відстані як туманну світлу смугу, яку в Україні називають Чумацький Шлях.

Назва Галактика прийшла із старо­давньої Греції і в перекладі означає Молочний Шлях. Молочний Шлях — це відносно яскрава сріблясто-біла смуга на зоряному небі, яку давні греки назвали «галактикос» (від грец. «гала» — «молоко»). У північній півкулі неба Молочний  Шлях  проходить через сузір’я  Близнят, Тельця, Візничого, Кас­сіопеї, Цефея, Лебедя. У цьому сузір’ї він роз­двоюється і двома смуга­ми проходить через сузір’я Орла, а далі, в південній півкулі неба, Щита, Стрільця, Змієнос­ця і Скорпіона. Описавши дугу на відстані 25° від Південного полюсу світу, в Україні він з’являється над горизонтом у сузір’ї Великого Пса і Од­норога, переходячи в північну півкулю неба через сузір’я Оріона.

Кільце Молочного Шляху утворюють найближчі до нас зорі Галак­тики, яка як зоряна система має вигляд диска чи двоопуклої лінзи. Для перших її дослідників це кільце створювало враження, нібито Сонце пе­ребуває у центрі Галактики. Як побачимо далі, це зовсім не так.

При обговоренні будови Галактики ще В. Гершель через середину Молочного Шляху провів уявну площину, згодом названу галактич­ною. Підраховуючи кількість зір, що їх видно в телескоп у кожній із 1083 невеличких, але однакових ділянок неба, розташованих на різних кутових відстанях від згаданої площини, Гершель побудував першу мо­дель Галактики. У цій моделі Галактика мала вигляд диска діаметром 5 800 і товщиною 1 100 св.р. Тепер можна сказати, що він применшив розміри Галактики в 17 разів, бо не врахував поглинання світла зір міжзоряним газом, про яке тоді було невідомо.

У цій площині розташовується значна ча­стина газопилових туманностей, з яких утво­рюються нові покоління зір та планет. Всі ці об’єкти формують так звану плоску складову Галактики, до якої входить і Сонячна система.

Старі зорі малої світності, які входять у кулясті скупчення, належать до сферичної складової Галактики. За хімічним складом зорі кулястих скупчень містять у сотні разів менше важких хімічних елементів, ніж Сонце, бо там світять старі зорі першого покоління, які сформувалися разом з утворенням Галактики ще 10—15 млрд років тому. Зародження нових зір та планетних систем зараз відбувається тільки у площині Галактики, де газопилові туманності утворюються після вибуху нових та наднових зір.

Уявлення про населення Галактики увів 1944 р. німецький астроном В. Бааде (1893-1960). Спо­чатку воно стосувалося Туманності Андромеди (галактика М31). При її фотографуванні через синій і червоний світлофільтри він виявив, що плоский лінзоподібний диск цієї велетенської галактики занурений у більш розріджену зоряну хмару сферичної форми — гало. Оскільки ту­манність Андромеди дуже схожа на нашу Галактику, Бааде припустив, що подібну структуру має і Молочний Шлях.

Об’єкти спіральних рукавів галактичного диска було названо насе­ленням І типу. А зорі гало, які концентруються симетрично щодо цент­ра системи, — населенням II типу.

До населення І типу належать, зокрема, зорі розсіяних скупчень, до населення II типу — зорі кулястих скупчень. У наш час зорі спіральних рукавів (населення І типу) ототожнюють із плоскою складовою, а зорі гало (населення II типу) — зі сфе­ричною складовою нашої Галактики (мал. 26.1). Як показали сучасні дослідження, два типи зоряного населення розрізняються не тільки просторовим розподілом, але й хімічним складом — зорі куляс­тих скупчень (населення II типу) містять приблизно у 100-300 разів менше металів, ніж зорі спіральних гілок (населення І типу).

Мабуть, кулясті скупчення зберегли хімічний склад тієї бідної на важкі хімічні елементи догалактичної хмари (чи системи хмар), з якої вони формувалися разом з Галактикою. У подальшому розвитку догалактична хмара, яка займала сферичний об’єм, стискалась, утворюючи диск, що обертався. Газ, який одразу не сконденсувався у зорі, при обертанні Галактики поступово осідав до її площини. Водночас у ньому йшло форму­вання зір, які також розташовувались у площині Галактики. Масивні зорі галак­тичного диска швидко проходили всі ета­пи свого еволюційного шляху, спалахува­ли як наднові й поповнювали міжзоряне газово-пилове середовище важкими хіміч­ними елементами. З нього формувалися нові зорі, Отже, кожне наступне покоління зір у спіральних рукавах ставало багатшим на важкі хімічні елементи, ніж попереднє.

Водночас еволюціонували і зорі кулястих скупчень. Масивні зорі вже давно припинили своє існування, але молоді за відсутності ма­теріалу не утворились. Тому тат і залишилися тільки старі маломасивні зорі, вік яких оцінюється у 10-12 млрд років, а також, напевно, білі карлики, нейтронні зорі, чорні діри.

Таким чином, поділ на населення різних типів (підсистеми Галакти­ки) має глибокий еволюційний зміст і відображає різне походження плоскої та сферичної складових.

Гало або корона Галак­тики складається в основному з газу, газових хмар і дуже старих неяскравих зір, як поодиноких, так і у вигляді кулястих скуп­чень. Концентруючись до центра Галактики, вони утворюють так званий балд ж (з англ. — «потовщення») у межах кількох тисяч світлових років від нього. Рухаючись по витягнутих еліптичних орбітах, зорі гало дуже повільно обертаються навколо центра Галактики. Радіус гало, за останніми даними з Космічного телескопа ім. Габбла, сягає 300 000 св. р. Саме ним радіусом і окреслюються межі Галактики. Порівняно з гало диск обертається набагато швид­ше. Швидкість його обертання, яка визначається швидкістю руху зір, не однакова на різних відстанях від центра. Вивчаючи особливості обертання диска, можна визначити його масу. Виявилося, що диск має діаметр 100 000 св. р., товщину центральної зони 10 000 св. р., ма­су 150 млрд М© за загальної кількості зір 400 млрд.

Поблизу площини диска знаходиться дуже багато молодих зір і зоряних скупчень, не старіших за 1 млрд років. Газ у диску також зосереджений біля його площини. В середньому хімічний склад насе­лення в диску такий же, як і в Сонця.

Ядро Галактики повністю приховане від нас товстим шаром по­глинаючої матерії. Але певною мірою «наблизитись» до нього вдалося завдяки спостереженням в інфрачервоному діапазоні. Адже розраху­нок показує, що на відстані від центра Галактики до Сонця інфрачерво­не випромінювання послаблюється всього у 10 разів, тоді як у видимо­му діапазоні у 1012 разів.

Отже, тепер можна стверджувати, що діаметр ядра Галактики ся­гає 4 000 св. р. Для нього типова дуже велика концентрація зір — бага­то тисяч на кубічний світловий рік. Окрім цього, в центральних час­тинах ядра спостерігається навколоядерний газовий диск радіусом у 1 000 св. р. Ближче до центра відмічено зони іонізованого водню і чис­ленні джерела рентгенівського та інфрачервоного випромінювання, що свідчить про інтенсивне зореутворення.

За однією з гіпотез, у центрі Галактики є одинарна або подвійна чор­на діра оточена щільним газово-пиловим дис­ком. В центрі Галактики є також яскраве радіоджерело Стрілець А, по­ходження якого пов’язують з активністю ядра. Втім, дослідження ядра Галактики лише розпочалося.

Припущення, за яким наша Галактика є системою спіральних рукавів, було висловлено в се­редині XIX ст. І лише через сто років під час дослідження розподілу в просторі розсіяних зоряних скупчень виявилося, що вони вкладаються у три вузькі смуги, які можна вважати частинами спіральних рукавів.

Наша Галактика має дуже добре виражену спіральну структуру. Певний час складалася думка, нібито в Галактиці чотири спіралі, однак зараз надійно доведено, що їх дві. На відміну від гало, де прояви зоряної активності надзвичайно рідкісні, в спіральних рукавах триває бурхливе життя: речовина безпе­рервно переходить з міжзоряного простору в зорі під час їхнього утво­рення і у зворотному напрямку на за­ключних стадіях еволюції.

Магнітне поле Галактики також зосереджене головним чином у спіра­лях. За сучасними уявленнями, спіральні рукави в Галактиці утворю­ються завдяки наявності в центрі сис­теми певного спотворення її форми, на­приклад, через наявність перемички в
ядрі, яка обертається як тверде тіло.

В околицях Сонця можна прослідкувати ділянки двох спіральних рукавів, віддалених приблизно на 3 000 св. р. За назвами сузір’їв, де вони спостерігаються, їх назива­ють рукавом Стрільця і рукавом Персея. Сонце знаходиться майже точ­но посередині між ними. Щоправда,  недалеко від Сонця,  в сузір’ї Оріона, проходить ще один, не так явно виражений рукав, який вва­жається розгалуженням одного з основних спіральних рукавів.

Відстань від Сонця до центру Галактики становить, за різними оцінками, 22-33 тис. св. р. Відносно найближчих зір Сонце рухається зі швидкістю 16 км/с в напрямку сузір’я Геркулеса. Разом з усіма близькими зорями Сонце обертається навколо центра Галактики в напрямку на сузір’я Лебедя зі швидкістю близько 250 км/с.

Період обертання Сонця навколо центра Галактики становить при­близно 200 млн. років і називається галактичним   роком.

Спіральні рукави як ціле і окремі зорі рухаються навколо центра Галактики з різними швидкостями. Кожна зоря то потрапляє у спіральний рукав, то виходить із нього. І тільки Сонце знаходиться в такому її місці, де його швидкість навколо центра Галактики практично збігається зі швидкістю спірального рукава.

Така ситуація загалом неординарна для Галактики. Саме на цій віддалі від центра за всю історію свого існування Сонце жодного разу не потрапило в спіральні рукави. Для Землі це вкрай сприятливо, бо якби ми потрапили в спіральний рукав, бурхливі процеси, що породжують смертоносне випромінювання, знищили б усе живе на Землі. Отже, на­ша планета існує у відносно спокійному місці Галактики впродовж мільярдів років, не відчуваючи катастрофічного впливу космічних катаклізмів. І, можливо, саме тому на Землі могло зберегтися життя.

Довгий час положення Сонця серед зір вважалося найзвичайнісіньким. Сьогодні ми знаємо, що це не так: у певному розумінні воно привілейоване. І це треба враховувати, обмірковуючи можливість життя в інших частинах нашої Галактики.

 

  1. 2.     Обертання зір навколо центра Галактики.

Сонце розташоване поблизу площини Галактики на відстані 25 000 св. років від її ядра. Вектор швидкості Сонця відносно найближчих зір направлений до сузір’я Геркулес. Разом з усіма сусідні­ми зорями Сонце обертається навколо ядра Галактики зі швидкістю 250 км/с.

Період обертання Сонця навколо центра називається галактичним роком, який дорівнює 250 000 000 земних років.

Галактичний рік — пе­ріод обертання Сонця навколо центра Галак­тики. Триває 250 млн земних років.

Аналіз швидкості обертання зір свідчить про суттєву відміну між поведінкою об’єк­тів у сферичній та плоскій складових Галактики. Якщо зорі плоскої складової обертаються навколо центра Га­лактики поблизу однієї площини, то зорі сферичної складової об’єднані у величезні кулясті скупчення, що обертаються навколо центра по витягнутих орбітах у різних площинах. До того ж, період обертання цих скупчень показує, що значна маса Галактики розподіле­на саме у сферичній складовій. Це можуть бути об’єкти малої маси, які не випромінюють енергію у видимій ча­стині спектра, або чорні діри малої маси.

Однією з таємниць Галактики є так звані спіральні рукави, які зароджуються десь біля її центра. Спіральні рукави виникають в деяких га­лактиках як дивні хвилі густини, де формують­ся нові покоління зір.

Сонце знаходиться в одному з таких рукавів, що закручений у площині галактичного диска. Астрономи вважають, що спіральні рукави виникають як спіральні хвилі гу­стини, які створюються при стисненні хмар міжзоряно­го газу на початковому етапі формування зір. У свою чергу, при виникненні зір у міжзоряних хмарах газу та пилу виникають ударні хвилі, що приводить до утворення молодих зір. Коли масивні зорі спалахують як Наднові, то теж утворюються нові туманності й нові ударні хвилі поширюються у міжзоряному просторі. Тобто формування однієї групи зір забезпечує створен­ня механізму для утворення нового покоління зір. Цей процес інколи називають формуванням зір за допомо­гою саморозмноження. Такий перебіг подій може фор­мувати спіральні хвилі густини не тільки у нашій Га­лактиці, але й у інших спіральних галактиках.

 

3. Центр Галактики.

Як показали спостереження, більшість кулястих зоряних скупчень знаходяться в одній частині неба в сузір’ї Стрільця. Правильний висно­вок із цього ще 1918 р. зробив американський астроном X. Шеплі. Виз­начивши відстані до 70 кулястих скупчень, він довів, що вони згрупо­вані навколо центра Галактики. Сам же центр Галактики знаходиться в сузір’ї Стрільця дещо нижче зорі х> майже на стику «кордонів» сузір’їв Стрільця, Скорпіона і Змієносця.

На відміну від розсіяних скупчень, усі кулясті скупчення розташовуються сферично-симетрично відносно центра Галактики, помітно концентруючись навколо нього.

Дуже показовою є різниця діаграм спектр-світність для розсіяних і ку­лястих скупчень. У розсіяних зоряних скупченнях багато масивних яскра­вих зір, а також змінних, спалахуючих та зір з незвичайним хімічним скла­дом. Всі вони вкладаються на головну послідовність, тоді як червоних гігантів і надгігантів там практично немає. Це свідчить про те, що вік розсіяних скупчень у середньому становить лише 1 млрд років. Кулясті скупчення, навпаки, в більшості складаються з зір маломасивних, на пізніх етапах еволюції. На діаграмі спектр-світність вони від спектрального класу Р0 широкою смугою простягаються практично вертикально вгору до зони червоних гігантів. Вік кулястих скупчень оцінюють у 10-12 млрд років.

У 20-х роках XX ст. увагу астрономів привернули групи біло-голу­бих зір, що згодом отримали назву О В-асоціацій. Досліджуючи їх, у 1952 р. В. А. Амбарцумян зробив висновок, що процес групового фор­мування зір продовжується і в наш час. Тоді ж він відкрив групи змінних типу Т Тельця, які отримали назву Т-асоціацій. Це — молоді зорі.

Центр Галактики знаходиться у напрямку сузір’я Стріль­ця, але ця область захована від нас величезними хма­рами пилу, який поглинає випромінювання у видимій
частині спектра. У центрі Галактики знахо­диться ядро діаметром 1000—2000 пк. Існує гіпотеза, що у ядрі Галактики знаходиться чорна діра з масою у мільйони разів більшою від маси Сонця. У центрі Га­лактики поблизу ядра існує своєрідна випуклість — округлий виступ, де концентруються зорі й хмари га­рячого газу, які знаходяться від нас на відстані майже 10 000 пк. Ці хмари оточують центр Галактики густим покривалом, тому за допомогою оптичних телескопів ми не можемо безпосередньо спостерігати її ядро. Тільки за допомогою радіотелескопів та телескопів інфрачервоного і рентгенівського діапазонів зареєстровано сузір’я Стрільця       інтенсивне випромінювання центра (ядра) Галактики.

 

  1. 4.     Наші найближчі сусіди у Всесвіті — Магелланові Хмари та Туманність Андромеди.

Дослідження інших велетенських зоряних систем — інших галактик — розпочав В. Гершель наприкінці XVIII ст. Відкривши і склавши каталоги загалом понад 2 500 туманнос­тей, він дослідив їхні форми і значну частину з них виділив в окрему гру­пу «молочних шляхів», які мали б бути подібними до нашої Галактики. Відстані до цих об’єктів Гершель оцінював мільйонами світлових років. Насправді ж ні він сам, ні інші астрономи впродовж усього XIX ст. не знали, як далеко знаходяться ці об’єкти. Тому справжнє відкриття світу галактик настало у XX ст. завдяки працям Е. Габбла.

Світ галактик надзвичайно різноманітний. Але вже 1925 р. Габбл здійснив першу і дуже вдалу спробу класифікувати галактики за їхнім зовнішнім виглядом, запропонувавши відносити їх до одного з таких трьох типів: еліптичні Е, спіральні S та неправильні Іr.

За зовнішнім виглядом існують три типи галактик — спіральні, еліп­тичні та неправильні.

Еліптичні галактики мають вигляд кругів чи еліпсів, яскравість яких плавно зменшується від центра до краю. Їх ділять на 8 підтипів від Е0 (коловий об’єкт) до Е 7 (об’єкт істотно сплющений).

Спіральні галактики скла­даються з ядра і кількох спіральних рукавів або гілок. У звичайних спіраль­них галактиках (тип S) гілки виходять безпосередньо  з ядра.

У спіральних галактиках з перемичкою (тип SВ) ядро перетинається вздовж діаметра поперечною смугою із зір — перемичкою або баром, від кінців якого й починаються спіральні рукави.

Залежно від ступеня розвитку рукавів галактики S і SВ діляться на підкласи Sа, Sb  та Sс  (відповідно SВa, SВb  і SВс). У галактик підкласу 8 а спіралей майже не видно, тоді як у галактик підкласу S с майже вся речовина скупчена в спіральних рукавах.

Проміжними між галактиками Е і S є лінзоподібні галак­тики (підтип S0), яскравість яких від центра до краю змінюється стрибками.

До неправильних галактик (тип Іr) належать ті, що не мають чітко ви­раженого ядра і симетричної структури.

Наша Галактика, так само як і галактика у сузір’ї Андромеди М 31, належить до спі­ральних. Вони мають схожий вигляд, майже однакові розміри і приблизно однакову кількість зір. Галактика М 31 знаходиться на відстані 2 млн св. років від Зем­лі — це найдальший об’єкт у Всесвіті, який ще можна спостерігати неозброєним оком.

Найближча до нас у північній півкулі неба галактика Туманність Андромеди (галактика М31) — це спіральна галактика. У південній півкулі спостерігаються дві неправильні галактики — Велика Магелланова Хмара (ВМХ) і Мала Магеллано­ва Хмара (ММХ). Найближчі до нас галактики, Малу та Велику Магелланові Хмари, можна побачити на небі південної півкулі.

Приблизно 25 % вивчених галактик — еліптичні, 50 % — спіральні (з них по­ловина SВ), 20 % типу S0 і лише 5 % — галактики типу Іr.

Спостерігаючи   інші галактики, астрономи звернули увагу на те, що не всі галактики мають спіральну структуру.

У спіральних рукавах галактик зараз відбувається ін­тенсивне народження нових зір та формування планетних систем, у той час як в еліптичних галактиках більше ста­рих жовтих та червоних зір. Можливо, що в еліптичних галактиках процес утворення нових зір уже закінчився.

 

  1. 5.     Визначення відстаней до інших галактик. Закон Габбла.

Як уже неодноразово наголошувалось, одні­єю з найважливіших проблем в астрономії є визначення відстаней до космічних об’єктів. Починаючи з 20-х років XX ст., цю проблему щодо галактик майже розв’язано: дотепер розроблено більше 10 методів визначення відстаней до них.

Першим із цих методів — за спостере­женнями цефеїд — скористався Е. Габбл у 1924 р. На околицях галактики М31 (а не­вдовзі ще декількох) він виявив цефеїди, зумів визначити періоди зміни їхнього блиску, а потім встановити відстані до них.

У далеких галактиках намагаються зареєструвати спалахи нових і особливо наднових зір у момент максимуму їхньо­го блиску. Покладаючи, що потужності цих об’єктів (явищ) однакові у всіх га­лактиках, за їхніми видимими величи­нами встановлюють відстані. Після цьо­го за кутовими розмірами визначають і лінійні діаметри галактик.

Порівнюючи зміщення спектральних ліній у різних частинах галактики (або за розширенням ліній у спектрі), встановлюють факт її обертання на­вколо своєї осі, а для зір, що перебувають на околицях галактик — швидкості обертання навколо центра мас системи. Ці дані використову­ють для визначення мас галактик.

Як виявилося, і наша Галактика, і Туманність Андромеди входять до числа найбільших за масою, світністю і кількістю зір.

Можна з упевненістю твердити, що в спіральних і неправильних га­лактиках міститься багато білих і блакитних зір, тоді як в еліптичних галактиках — більше червоних. Це означає, що різні типи галактик ма­ють різний вік.

Червоне зміщення в спектрах галактик свідчить про те, що галактики з величезними швидко­стями розлітаються в різні боки.

Розлітання галактик — дивний процес розши­рення Всесвіту, який су­проводжується збільшенням відстаней між галактиками.

Це дивне розлітання галактик у різні боки було доведено за допомогою ефекту Доплера, бо у спектрах далеких галактик усі спек­тральні лінії зміщені у червоний бік. У 1929 р. амери­канський астроном Е. Габбл довів, що швидкість, з якою втікають від нас інші галактики, збільшується прямо пропорційно відстані до цих галактик (закон Габбла): V = Нr, де V — швидкість галактики, Н — ста­ла Габбла, r — відстань до галактики у мегапарсеках.

За останніми вимірами Н = 70 км/(с • Мпк).

Швидкість розлітання галактик збільшуєть­ся на 70 км/с на кож­ний мільйон парсеків

Закон Габбла дозволяє нам виміряти відстань до далеких галактик за допомогою їх спектрів. Якщо відоме зміщення спектральних ліній, то можна визна­чити швидкість галактики, а отже, і відстань до неї. Найбільш віддалений об’єкт, який вдалося зареєстру­вати, має швидкість 280 000 км/с і знаходиться на відстані 14 млрд св. років. Тобто ми його бачимо у той час, коли ще не було не тільки нашої Землі та Сонця, але не існувала навіть наша Галактика. На перший погляд здається, що наша Галактика знаходиться в центрі цього розширення, але виявляється, що нія­кого центра у Всесвіті не існує. Мешканець будь-якої іншої галактики буде спостерігати таке саме розши­рення, тому він може вважати, що його галактика зна­ходиться у центрі Всесвіту.

 

  1. 6.     Скупчення галактик.

Спостерігаючи гравітацій­ну взаємодію планет та зір, астрономи звернули увагу на своєрідну ієрархічну структуру руху космічних тіл:

1)      Планети та їх супутники, що обертаються навколо своєї зорі.

2)      Зоряні скупчення,  які налічують тисячі й навіть мільйони об’єктів.

3)      Галактики об’єднують у спільне гравітаційне поле сотні мільярдів зір, які обертаються навколо спіль­ного ядра.

4)      Скупчення галактик, які налічують мільйони об’єктів.

Наша Галактика та галактика М 31 входять до Міс­цевої групи галактик. Найбільші скупчення галактик спостерігаються у сузір’ях Діви та Волосся Вероніки. У   цьому   напрямку   астрономи   відкрили своєрідну Велику Стіну, де на відстані 500 млн св. ро­ків виявляється значне збільшення кількості галактик в порівнянні з іншими напрямками.

Окремі галактики взаємодіють між собою, навіть відбуваються їх зіткнення, коли одна галактика по­глинає іншу — спостерігається своєрідний галактич­ний «канібалізм». На останній, четвертій, ступені ієрархічної структури скупчення галактик майже не взаємодіють між собою, тому не виявлено якогось спільного центра, навколо якого могли б обер­татися мільйони галактик.

Ще однією характерною рисою розподілу галактик у просторі є те, що вони розміщені у Всесвіті у велико­му масштабі не хаотично, а утворюють дуже дивні структури, які нагадують величезні сітки з волокон. Ці волокна оточують гігантські, відносно пусті області — порожнечі. Деякі порожнечі мають діаметр 300 млн св. ро­ків — на сьогодні це найбільші відомі утворення у Все­світі. Імовірнішим поясненням цієї волокнистої струк­тури Всесвіту є те, що галактики у просторі розташовані на поверхні величезних бульбашок, а порожнечі є їх внутрішньою областю. З поверхні Землі нам тільки зда­ється, що галактики розташовані подібно до намиста, яке нанизане на волокнах, бо ми їх бачимо на обідках величезних космічних бульбашок. Най­більшим із таких космічних волокон у структурі га­лактик і є Велика Стіна завдовжки 600 млн св. років і завширшки 200 млн св. років. Просторова модель Всесвіту нагадує шматок пемзи, який у цілому має одно­рідну структуру, але окремі об’єкти мають порожнини.

 

  1. 7.     Квазари.

У всіх галактиках, окрім найменших, виділяється яскрава центральна зона, яка називається ядром. У звичайних галактиках, таких як наша, велика яскравість ядра пояснюється високою концентрацією зір. Та все ж сумарна кількість зір у ядрі становить лише кілька відсотків від їхньої загальної кількості в галактиці.

Але зустрічаються галактики, що ма­ють особливо яскраві ядра, з яких вири­вається світний газ, що рухається з вели­чезною швидкістю — тисячі кілометрів за секунду. За деякими даними, так можуть проявляти себе чорні діри, оточені щільною хмарою звичайних зір і газу. Під час падіння в гравітаційному полі чорної діри речовина розганяється до швидкос­тей, близьких до швидкості світла. Потім у разі зіткнень газових мас поблизу чорної діри енергія руху перетворюється у випромінювання електромагнітних хвиль.

Подібні потужні процеси, що виявляють себе раптовими викидами велетенських струменів розжареного газу або потужним випромінюван­ням в оптичному, рентгенівському чи радіодіапазоні, відбуваються в ядрах багатьох галактик. Часто ці струмені мають просторову симетрію — спостерігаються з обох боків галактики уздовж осі її обертання.

Такі галактики називають галактиками з активними яд­рами або сейфертівськими на честь американського ас­тронома К. Сейферта, який 1943 р. спостерігав їх уперше.

Впродовж 50 років вивчення галактик проводиться в радіодіапазоні. Як і слід було очікувати, від звичайних галактик до Землі надходить радіовипромінювання, але у мільйон разів слабкіше, ніж в оптичному діапазоні. Проте серед них було виявлено так звані радігалактики, які в радіодіапазоні яск­равіші, ніж в оптичному.

Таких галактик відомо кілька сотень. Найближче до нас знаходиться радіоджерело Лебідь А. Його ототожнили з га­лактикою, яка складається з двох ядер, оточених протяжною оболонкою. Най­цікавішою особливістю джерела Лебідь А є те, що зона радіовипромінювання не збігається з видимою га­лактикою, а розташовується двома окремими приблизно еліптичними об­ластями обабіч зони оптичного випромінювання. Центри областей радіовипромінювання знаходяться від видимого подвійного ядра на віддалі близько 80 кпк (260 тис. св. р.). Спочатку було висловлено гіпоте­зу, за якою спостерігається зіткнення двох галактик, що й викликає по­тужне випромінювання. Невдовзі цю гіпотезу було відкинуто, бо у жодної взаємодіючої галактики, яких в оптичному діапазоні відомо досить багато, не було виявлено радіовипромінювання, аналогічне Лебедю А. Отже, це ще одна загадка, яку треба розгадати.

Одними з найпотужніших джерел радіовипромінювання є кваза­ри — квазізоряні радіоджерела. На фотографіях, зроблених в оптичному діапазоні, ці об’єкти мають вигляд звичайних галактик. Але спектральні дослідження вказують, що це — дуже віддалені об’єкти.

Світності квазарів у сотні разів більші від потужності найбільшої галактики з її сотнями мільярдів зір. Поблизу деяких квазарів виявле­но викиди — велетенські потоки речовини. Розглянувши різноманітні гіпотези, астрономи дійшли висновку, що квазари, найімовірніше, — недовговічні стадії розвитку ядер галактик.

 

Реклама

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход /  Изменить )

Google photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google. Выход /  Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход /  Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход /  Изменить )

Connecting to %s