Школьная энциклопедия. Реферат: Другие звездные системы - галактики

Солнечная система расположена в Галактике, которую иногда называют Млечный Путь. Астрономы договорились писать «нашу» Галактику с Большой буквы, а другие галактики, вне нашей звёздной системы — с маленькой буквы — галактики.

М31 — Туманность Андромеды

Все звёзды и другие объекты, которые мы видим невооружённым глазом, относятся к нашей Галактике. Исключением является Туманность Андромеды, которая является близкой родственницей и соседкой нашей Галактики. Именно наблюдая эту галактику, Эдвин Хаббл (в честь которого назван космический телескоп) смог «разрешить» её на отдельные звёзды в 1924 году. После чего отпали все сомнения по поводу физической природы этой и других галактик, наблюдаемых в виде размытых пятнышек — туманностей.

Наша Галактика имеет размер порядка 100-120 тысяч световых лет (световой год — расстояние, которое проходит свет за один земной год, примерно 9 460 730 472 580 км). Наша Солнечная система находится примерно в 27 000 световых годах от центра Галактики, в одном из спиральных рукавов, который называется «рукав Ориона». С середины 80-х годов XX века известно, что наша Галактика имеет перемычку в центре между спиральными рукавами. Как и другие звёзды, Солнце вращается вокруг центра Галактики со скоростью около 240 км/с (у других звёзд другая скорость). За период порядка 200 млн. лет Солнце и планеты солнечной системы совершают полный оборот вокруг центра галактики. Этим объясняются некоторые феномены в геологической истории Земли, которая за время своего существования успела 30 раз обернуться вокруг центра Галактики.

Наша Галактика имеет форму сплющенного диска, если смотреть на неё сбоку. Однако, этот диск имеет неправильную форму. Два спутника нашей Галактики, Большое и Малое Магеллановы облака (в северном полушарии Земли не видны) действием своей гравитации искажают форму нашей Галактики.

Мы видим нашу Галактику изнутри, как если бы мы наблюдали детскую карусель, находясь на одной из карусельных лошадок. Те звёзды Галактики, которые мы можем наблюдать, располагаются в виде полосы неодинаковой ширины, которую мы называем Млечный путь. То, что Млечный Путь, известный ещё с древности, состоит из множества слабых звёзд, открыл в 1610 году Галилео Галилей, наведя свой телескоп на ночное небо.

Астрономы полагают, что наша Галактика имеет гало, которое мы не видим («тёмная материя»), но, которое включает в себя 90% массы нашей Галактики. Существование «тёмной материи» не только в нашей Галактике, но и во Вселенной следует из теорий, которые используют Общую Теорию Относительности (ОТО) Эйнштейна. Однако, ещё не факт, что ОТО верна (есть и другие теории гравитации), поэтому у Галактического гало может быть и другое объяснение.

В нашей Галактике находится от 200 до 400 миллиардов звёзд. Это не много по меркам Вселенной. Есть галактики, содержащие триллионы звёзд, например, в галактике IC 1101 их примерно 300 триллионов.

10-15 % массы нашей Галактики составляет пыль и рассеянный межзвёздный газ (в основном, водород). Из-за пыли мы видим нашу Галактику на ночном небе, как Млечный Путь в виде светлой полосы. Если бы пыль не поглощала свет от других звёзд Галактики, мы бы видели яркое кольцо из миллиардов звёзд, особенно яркое в созвездии Стрельца, где находится центр Галактики. Однако, в других диапазонах электромагнитных волн ядро Галактики видно прекрасно, например, в радиодиапазоне (источник Стрелец А), инфракрасном и рентгеновском.

По предположениям учёных (опять же, связанных с ОТО) в центре нашей Галактики (и большинства других галактик) находится «чёрная дыра». Считается, что её масса примерно 40 000 масс Солнца. Движение вещества Галактики к её центру и создаёт то мощнейшее излучение из центра Галактики, которое наблюдают астрономы в различных диапазонах электромагнитного спектра.

Мы не можем видеть Галактику сверху или сбоку, поскольку находимся внутри неё. Все изображения нашей Галактики со стороны — фантазия художников. Однако, мы достаточно хорошо представляем вид и форму Галактики, поскольку можем наблюдать другие спиральные галактики во Вселенной, похожие на нашу.

Возраст Галактики составляет примерно 13,6 миллиардов лет, что не намного меньше возраста всей Вселенной (13,7 млрд. лет) по оценкам учёных. Самые старые звёзды галактики находятся в шаровых скоплениях, именно по их возрасту вычисляют возраст Галактики.

Наша Галактика является частью более крупного объединения других галактик, называемого нами Местная группа галактик, куда входят спутники Галактики Большое и Малое Магеллановы облака, Туманность Андромеды (М 31, NGC 224), галактика в Треугольнике (М33, NGC598) и ещё примерно 50 других галактик. В свою очередь Местная группа галактик входит в Сверхскопление Девы, которое имеет размер 150 миллионов световых лет.

Министерство образования и науки Украины

Общеобразовательная школа I–III ступеней № 83

г. Донецка

Реферат

по дисциплине:

«Астрономия»

«Другие звездные системы - галактики»

Донецк

2004 г.

Галактики - это большие звёздные системы, в которых звёзды связаны друг с другом силами гравитации. Существуют галактики, включающие триллионы звёзд. Наша Галактика - Млечный Путь - также достаточно велика: в ней более 200 млрд. звёзд. Самые маленькие галактики содержат звёзд в миллион раз меньше и скорее напоминают находящиеся в Млечном Пути шаровые скопления, только значительно больше по размерам. Помимо обычных звёзд галактики включают в себя межзвёздный газ, пыль, а также различные «экзотические» объекты: белые карлики, нейтронные звёзды, чёрные дыры. Газ в галактиках не только рассеян между звёздами, но и образует громадные облака (массой до миллиона масс Солнца), яркие туманности вокруг горячих звёзд, плотные и холодные газопылевые туманности. Большие звёздные системы имеют массы в сотни миллиардов масс Солнца. Наименьшие из карликовых галактик «весят» всего лишь в 100 тыс. раз больше Солнца. Таким образом, интервал масс у галактик значительно шире, чем у звёзд: самые «тяжёлые» и самые «лёгкие» звёзды различаются по массе менее чем в 1000 раз. Внешний вид и структура звёздных систем также весьма различны, и в соответствии с этим галактики делятся на морфологические типы.

Ближайшими к нам и самыми яркими на небе галактиками являются Магеллановы Облака . Они выглядят как два туманных облачка, подобно двум оторвавшимся кусочкам Млечного Пути. К сожалению, в Северном полушарии их не видно. Но морякам, плававшим в южных морях, издавна были известны два небольших «облака», которые серебристо светятся в хорошую погоду на ночном небе. Самым удивительным казалось то, что облака не меняли своего расположения относительно звёзд, они были словно приклеены к небу. В XV в. моряки называли их Капскими Облаками. Южный полюс мира, в отличие от северного, труднее найти на небе, так как рядом с ним нет таких ярких и приметных звёзд, как Полярная.

А Облака находятся неподалёку (на расстоянии около 20°)от южного полюса небесной сферы и образуют с ним примерно равносторонний треугольник. Такое положение сделало их объектами, удобными для ориентирования. Однако природа Облаков долго ещё оставалась загадкой.

Во время кругосветного путешествия Фернана Магеллана в 1519–1521 гг. его спутник и летописец Антонио Пигафетта описал Облака в своих путевых заметках, а после гибели знаменитого мореплавателя он предложил назвать Облака Магеллановыми - Большим и Малым.

Магеллановы Облака относятся к самым крупным видимым на небе астрономическим объектам. Большое Магелланово Облако (БМО) имеет протяжённость более 5°, то есть 10 видимых диаметров Луны. Малое Магелланово Облако (ММО) - чуть более 2°. На фотографиях же, где удаётся зафиксировать и слабые внешние районы, размеры Облаков равны соответственно 10° и 6°. Если свет от БМО собрать в одну точку на небе, то получится объект, сравнимый по блеску с самыми яркими звёздами. Свет от БМО идёт к нам 200 тыс. лет, а от ММО - 170 тыс. лет.

Множество таких туманностей было открыто астрономами на протяжении XVIII и XIX вв. Передовые ученые уже тогда считали, что эти туманности - звездные системы, подобные Млечному Пути, но удаленные от нас на невообразимо огромные расстояния. В 20-х годах нашего столетия американский астроном Хаббл впервые доказал, что подобные туманности действительно представляют собой очень отдаленные самостоятельные и нередко гигантские звездные системы.

Типичным примером таких галактик является широко известная галактика в созвездии Андромеды (Рис. 5). В безлунную ясную ночь ее можно заметить невооруженным глазом в виде размытого светлого пятнышка величиной не менее лунного диска. Эта галактика во всем очень похожа на нашу Галактику. Мы видим ее несколько наклоненной к лучу зрения. Находится она от нас на расстоянии более миллиона световых лет. Наиболее яркие ее части имеют спиральное строение. По размерам она больше нашей Галактики.

Рис. 5 . Галактика Андромеда

Галактика Андромеда - один из самых близких наших галактических соседей. В промежутке в 2,3 миллиона лет - один из самых далеких объектов, видимых невооруженным взглядом. Андромеда содержит 300 миллиарда солнц и охватывает 130,000 световых лет, что почти вдвое массивней нашей собственной галактики. Галактика - превосходный пример спиральной и предполагается, что наша собственная галактика имеет очень похожую структуру. Андромеда имеет две большие галактики - M32 и M110 , которые видны на Рис. 5.

На Рис. 6 изображена центральная область Галактики Андромеда. Синяя точка в центре изображения - «холодный» источник рентгеновского излучения, где зафиксирована супермассивная черная дыра с массой 30’000’000 солнц.

Другая широко известная галактика видна в созвездии Гончих Псов. Она также имеет спиральное строение. Это Галактика Sunflower («Солнечный цветок») (Рис. 7), известная так же как М63 и NGC 5055, - одна из самых ярких галактик северного неба. Ее можно наблюдать в малый телескоп в созвездии Гончие Псы

Рис. 7 . Галактика Sunflower

На Рис. 8 изображено комбинированное радио-оптическое изображение галактики М33 , полученное благодаря последним достижениям в развитии технологий космических наблюдений.

С помощью космического телескопа Hubble было получено новое изображение группы галактик, известной под названием «Квинтет Стефана» (Stephan"s Quintet) (Рис. 9), на котором видна одна из самых впечатляющих областей формирования новых звезд. Квинтет Стефана довольно популярен среди астрономов-любителей, хотя виден он только в хороший любительский телескоп. Квинтет является прототипом компактных галактических групп, которые очень интенсивно исследуются в последние несколько десятилетий. На снимке представлена только центральная часть Квинтета Стефана, на котором видно столкновение гигантских космических объектов.

Квинтет Стефана, как следует из его названия, состоит из пяти галактик, получивших наименования NGC7317 , 7318A , 7318B , 7319 и 7320 . Он располагается на расстоянии 270 млн. световых лет от Земли в созвездии Пегаса. Эта группа галактик была открыта французским астрономом Эдуардом Стефаном (Edouard Stephan) в 1877 г., с помощью зеркального телескопа Фуко с апертурой 80 см, установленного в обсерватории Марселя. Сейчас уже известны сотни аналогичных галактических групп, но лишь считанные единицы из них выглядят так же эффектно, как и Квинтет Стефана.

Правда последние исследования показали, что на самом деле эта галактическая группа состоит из трех галактик - NGC 7317, 7318A и 7319, а галактики NGC 7320C и NGC 7318B просто «пролетают мимо» и никак не связаны с остальными.

Галактика Сомбреро (Рис. 10) - один из самых прекрасных объектов в небесах. Эта спиральная галактика типа Sa. Центральная выпуклость доминирует наряду с отличительным темным диапазоном, который соответствует спиральным рукавам. Галактика богата шаровидными звездными скоплениями. Правда, невооруженным глазом ее увидеть трудно, нужен хотя бы небольшой телескоп. Находится она на расстоянии 28 млн световых лет от Земли, а диаметр ее диска составляет около 50 тыс. световых лет. Она относится к классу спиральных галактик, как и наш Млечный Путь, но с Земли галактика Сомбреро видна почти в «профиль» (точнее под углом в 6 градусов к ее экваториальной плоскости), и в таком виде она действительно похожа на национальный мексиканский головной убор.

Галактика Сомбреро находится в южной части галактического скопления в созвездии Дева. Она является одной из самых массивных галактик в этой группе - ее масса примерно в 800 млрд. раз больше массы нашего Солнца. В яркой центральной области галактики Сомбреро находится меньший по размерам диск, который наклонен относительно основного большого центрального диска. Исследования этой области с помощью рентгеновских телескопов показали, что малый диск представляет собой материю, которая устремляется в компактное ядро галактики, где находится черная дыра массой в миллиард солнц.

Рис. 10 . Галактика Сомбреро

В XIX веке некоторые астрономы считали, что эта галактика - только диск светящегося газа, окружающий молодую звезду, то есть, некий аналог нашей солнечной системы в ее молодые годы. Однако в 1912 г. астроном В. Слифер (V. M. Slipher) обнаружил, что Сомбреро удаляется от нас со скоростью более 1100 км в секунду. Отсюда бы сделан вывод о том, что Сомбреро на самом деле является галактикой, а ее удаление от нас является следствием расширения Вселенной.

Космический телескоп Hubble Space Telescope (NASA) получил изображение двух взаимодействующих спиральных галактик NGC 2207 и IC 2163 (Рис. 11), находящихся в созвездии Большой Пес. На снимке слева более массивная галактика NGC 2207, справа меньшая по размерам IC 2163. Мощные приливные силы от NGC 2207 исказили форму IC 2163 и привели к извержению из нее звезд и газа в виде длинных потоков, протянувшихся на сотню тысяч световых лет к правому краю изображения.

Компьютерное моделирование показало, что столкновения галактик происходит в неторопливом темпе. Вычисления показывают, что IC 2163 огибает NGC 2207 в пролете против часовой стрелки, причем самое тесное сближение было 40 миллионов лет назад. Однако IC 2163 не имеет достаточно кинетической энергии, чтобы выйти из гравитационного поля NGC 2207, и ей придется в будущем обращаться вокруг большей галактики снова и снова. Изображения показывают пылевые зоны в спиральных рукавах NGC 2207, ясно выделяющиеся на фоне IC 2163. Хаббл также показывает ряд параллельных филаментов - нитей пыли, простирающихся подобно штрихам тонкой кисти вдоль вещества, выброшенного приливом. Большие конденсации газа и пыли в обеих галактиках в ближайшем будущем могут превратиться в области активного звездообразования.

Скованные взаимным притяжением эти галактики будут продолжать искажать и разрушать друг друга приливами, обращаясь вокруг общего центра масс. В конечном счете через миллиарды лет они объединятся в единую более массивную галактику.

Рис. 11 . Взаимодействие спиральных галактик NGC 2207 и IC 2163

Сейчас астрономам известны миллионы галактик. Обнаружены целые скопления и облака галактик. Есть все основания думать, что все видимые в настоящее время галактики составляют часть, и притом не очень большую часть, неизмеримо более грандиозной космической системы - Метагалактики. До ее границ пока не могут проникнуть даже самые мощные телескопы.

Итак, известная нам в настоящее время часть Вселенной - только часть Метагалактики, в которой наша Галактика занимает положение рядовой звездной системы. Кто знает, может быть, и Метагалактика является членом еще более грандиозной системы. Вообще звездных систем в бесконечной Вселенной бесчисленное множество.

Самая большая галактика

Международная группа астрономов обнаружила самую массивную из всех известных галактик. Для наблюдений использовался инструмент ISAAC при знаменитом телескопе Very Large Telescope обсерватории Paranal (Paranal Observatory).

Эта галактика, получившая наименование ISOHDFS 27 (Рис. 12), расположена на расстоянии около 6 миллиардов световых лет от нас (величина красного смещения равна 0,58). Ее масса более чем в 1000 миллиардов раз больше массы Солнца. Таким образом, эта галактика примерно в четыре раза массивнее нашей Галактики и вдвое - самой массивной спиральной галактики из известных до сих пор.

Оптическое изображение далекой галактики ISOHDFS 27 получено космическим телескопом Hubble. Угловой размер галактики составляет приблизительно 7 arcsec, что соответствует 130 000 световых лет (40 kpc) на расстоянии, равном 6 миллиардам световых лет. Наклон плоскости галактики к линии визирования - около 50°.

Определение массы галактики ISOHDFS 27 основано на измерении движений ее звезд и туманностей вокруг центра галактики. Чем больше скорость движения, тем больше масса объекта. Это, в сущности, тот же самый метод, который позволяет определить массу Земли, исходя из орбитальной скорости и расстояния до Луны.

В 1995–98 годах инфракрасная камера ISOCAM , установленная на борту инфракрасной космической обсерватории (Infrared Space Observatory ) Европейского Астрономического Общества, впервые позволила астрономам взглянуть на Вселенную в инфракрасном свете. Так была обнаружена новая категория объектов - светлые далекие галактики с повышенным инфракрасным излучением (галактики ISOHDFS ). Некоторые из них и стали объектами исследования в 1999–2000 годах. Однако все эти галактики находятся на очень больших расстояниях от нас - несколько миллиардов световых лет (красные смещения от 0,6 до 1,5). К тому же это слабые объекты.

В сентябре 1999 года группа астрономов получила спектры около десятка этих галактик. Были обнаружены спектральные линии атомов водорода Н-alpha и определено, что излучение зарождается в запыленных областях с интенсивным звездообразованием. Затем определили точные величины красных смещений (и, следовательно - расстояний до отдельных галактик) путем измерения Доплеровского смещения альфа-водородных линий в инфракрасных спектрах галактик. В августе 2000 года были проведены наблюдения ISOHDFS галактик на VLT, в результате которых были измерены массы центральных районов галактик.

Темные галактики

Вселенная может включать в себя огромное количество галактик, в которых совсем нет звезд. Они состоят только из темной материи. В конечном счете, таких галактик может оказаться гораздо больше, чем обычных галактик с сияющими звездами и газом, и соотношение между ними может составлять 100 к 1. Это предсказание сделали астрономы Нейл Трентам (Neil Trentham), Оле Мёллер (Ole Moller) и Энрико Рамирез-Руиз (Enrico Ramirez-Ruiz) из Кембриджского университета. Их статья будет опубликована в «Monthly Notices» Королевского Астрономического Общества.

Рис. 13 . Галактика UGC 10214, из которой явно происходит отток вещества

Уже есть много доказательств того, что яркие галактики содержат большие количества темной материи, масса которой часто в десять раз превышает массу всех звезд галактики. Для того чтобы объяснить наблюдаемые перемещения звезд под влиянием гравитации целой галактики, должна существовать дополнительная масса, которую мы не видим. В некоторых галактиках, которые доступны наблюдениям, звезд явно недостаточно, чтобы они были способны составлять галактику и существовать как галактика.

Теория предсказывает, что на одну массивную галактику приходится много галактик с низкой массой, которые мы не видим. Это происходит потому, что в них очень мало или совсем нет звезд. Таким образом, возникает вопрос: как искать эти темные галактики?

Это трудная задача, и методика поиска будет зависеть от природы темной материи, которая пока неизвестна. Если темная материя полностью состоит из элементарных частиц, то темные галактики могут действовать как гравитационные линзы, деформируя вид удаленных галактик, лежащих позади них. Если темная галактика будет включать в себя коричневые карлики, то их инфракрасное излучение может быть обнаружено. Обнаружимы и проэволюцианировавшие звезды, такие, как белые карлики или черные дыры. Если бы эти объекты находились на небольших расстояниях от нас, то можно было бы обнаружить эти потухшие звезды, играющие роль гравитационных линз для излучения отдельных звезд в других галактиках вне темной галактики. Несколько таких эффектов на малой площадке неба могли бы означать присутствие в этом направлении темной галактики.

Исследователи определили одно из таких мест, где может присутствовать темная галактика. Галактика UGC 10214 (Рис. 13), из которой явно происходит отток вещества так, как если бы она взаимодействовала бы с другой галактикой. Но эта галактика невидна, и поток вещества течет как бы в никуда.

Использованные источники

Данный реферат подготовлен, в основном, с использованием материалов следующих астрономических Интернет-ресурсов:

1. «Астрономические новости - Энциклопедия» (http://astronews.prao.psn.ru/encycl).

2. «Российский Астрономический Портал» (http://astrolab.ru/).

3. «Астрономический портал «Пегас» (http://citadel.pioner-samara.ru/4.html).

Галактика – это огромная вращающаяся звездная система. Кроме нашей Галактики, существует великое множество других, разнообразных как по внешнему виду, так и по физическим характеристикам.

Галактики большого размера обычно отделены друг от друга в пространстве расстояниями в несколько мегапарсек. Парсе́к (русское сокращение: пк; международное сокращение: pc) - распространённая в астрономии внесистемная единица измерения расстояний. 1пк=3,2616 светового года . Небольшие галактики часто находятся вблизи галактик-гигантов и являются их спутниками. На этой картинке показана спиральная галактика NGC 4414 из созвездия Волосы Вероники диаметром около 17 000 парсек, находящаяся на расстоянии примерно в 20 мегапарсек от Земли.

Можно ли увидеть другие галактики невооруженным глазом?

Да, можно. Но только ближайшие к нам. Таковыми являются три галактики: Большое и Малое Магеллановы Облака и Туманность Андромеды. С большим затруднением можно увидеть галактику Треугольника и галактику Боде. Другие галактики можно увидеть в телескоп как туманные пятна различной формы – это чрезвычайно далекие объекты. Даже расстояние до ближайших из них принято измерять в мегапарсеках.

Сколько всего галактик?

Точное количество назвать невозможно. Но изображения далёкого космоса, полученные в начале 1990-х годов на космическом телескопе «Хаббл», показывают с очевидностью, что в нашей Вселенной существуют сотни миллиардов галактик . Есть галактики с собственными именами, например, уже приведенные в этой статье названия галактик, а также галактики Веретено, Головастик, Антенны, Мыши, Подсолнух, Сигара, Фейерверк, Скульптор, Спящая Красавица и др. Некоторые галактики обозначены только буквами и цифрами: галактика М82, галактика М102, галактика NGC 3314A и др.

Как сказано выше, галактики бывают разнообразными по форме: среди них можно выделить сфероподобные эллиптические галактики, дисковые спиральные галактики, галактики с перемычкой (баром), карликовые, неправильные и т. д. Их масса варьируется от 107 до 1012 масс Солнца. Сравним: масса нашей галактики Млечный Путь равна 2 1011 масс Солнца. Диаметр галактик тоже разнообразен: от 16 до 800 тысяч световых лет. Сравним: диаметр нашей галактики около 100 000 световых лет.

Строение галактик

Мы уже знаем, что галактика – это гигантская гравитационно-связанная система из звёзд и звёздных скоплений, межзвёздного газа и пыли и тёмной материи. Знаем также, что темная материя недоступна для прямых наблюдений современными средствами астрономии, т.к. не испускает электромагнитного или нейтринного излучения для наблюдений интенсивности и не поглощает их. Поэтому она является одной из нерешённых проблем строения галактик. Она может составлять до 90 % от общей массы галактики, а может и полностью отсутствовать, как в некоторых карликовых галактиках.
В пространстве галактики распределены неравномерно: в одной области может находиться целая группа близких галактик, но можно не обнаружить ни одной, даже самой маленькой галактики (так называемые войды).

Классификация галактик

В настоящее время используется введенная Хабблом классификация. Она основана на внешнем виде галактик и делит их на три класса: эллиптические, спиральные и неправильные . Частично эта классификация включает и физические различия.
Эллиптические (тип Е) имеют форму эллипсоида. Пространственная плотность звезд в них равномерно уменьшается от центра к периферии. Большинство из них почти лишено межзвездного газа, поэтому там не происходит формирование молодых звезд, они состоят из старых звезд типа Солнца. Вращение их происходит с небольшой скоростью (менее 100 км/сек.). Но именно среди эллиптических встречаются наиболее массивные галактики.

Спиральные (тип S) состоят как бы из двух подсистем: сферической и дисковой. Первая напоминает эллиптическую галактику, дисковая сильно сжата и содержит, кроме старых, молодые звезды и межзвездные газ и пыль. Звезды диска и облака газа вращаются вокруг центра галактики со скоростью 150-300 км/сек. Более плотные облака газа и молодые звезды сосредоточены в спиральных рукавах, которые выходят или из ядра, или из концов светлой перемычки (бара), пересекающей ядро. Такова наша галактика Млечный Путь. К спиральным относится также галактика Туманность Андромеды.

Неправильные (тип Ir) имеют относительно небольшую массу и размер, характеризуются клочковатой структурой – это связано с наличием нескольких очагов звездообразования. К такому типу галактик относятся Магеллановы облака.
Существуют еще промежуточные типы галактик : линзовидные, карликовые, компактные, радиогалактики (с интенсивным радиоизлучением), сейфертовские (спиральные, в ядрах которых наблюдаются активные процессы).
Большие галактики встречаются парами или группами: например, Местная группа галактик . Бывают взаимодействующие галактики, которые открыл астроном Б.А. Воронцов-Вельяминов – тесные группы, в которых галактики почти соприкасаются друг с другом или даже проникают друг в друга. Форма таких галактик сильно искажается.

Скопления галактик (объединения в несколько сотен галактик) имеют обычно сферическую или эллипсоидальную форму. Ближайшее к нам скопление галактик находится в созвездии Девы, оно является центром Местного сверхскопления галактик – системы, объединяющей несколько скоплений галактик, в том числе и Местную группу. Сверхскопления (тысячи галактик) обычно имеют плоскую или сигарообразную форму. Как установили астрономы, галактики разбегаются, т.е. расстояния между скоплениями и сверхскоплениями постоянно увеличиваются. Это связано с расширением Вселенной.
Наша Галактика является одной из галактик Местной группы, доминируя в ней вместе с Андромедой. В Местной группе поперечником около 1 мегапарсека находятся более 40 галактик. Сама Местная группа является частью сверхскопления Девы, главную роль в котором играет скопление Девы, в которое наша Галактика не входит.

Гершель в XVIII веке открыл и занес в каталоги тысячи наблюдаемых на небе туманных пятен. У многих из них впоследствии была обнаружена спиральная структура.

Американский астроном Хаббл в XX в. получил фотографии туманности в созвездии Андромеды, на которых было видно, что это туманное пятно состоит из множества звезд. Он обнаружил в туманности вспышки новых звезд, рассеянные и шаровые скопления и цефеиды. Определив периоды переменности и видимую звездную величину цефеид, Хаббл установил, что они находятся очень далеко за пределами нашей Галактики. Таким образом, спиральная туманность в созвездии Андромеды также находится вне пределов Галактики и уже этим отличается от газовых и пылевых туманностей нашей звездной системы. Зная расстояние до этой туманности и ее угловой диаметр, вычислили его в линейных единицах.

Оказалось, спиральная туманность в созвездии Андромеды примерно такая же огромная звездная система, как и наша Галактика. Мы знаем теперь, что до нее 2 миллиона световых лет. В ней есть газовые и пылевые туманности, как и в нашей Галактике. Вследствие того, что галактику в созвездии Андромеды мы видим под некоторым углом к ее оси, она имеет продолговатую форму. Галактика в созвездии Треугольника, тоже спиральная, менее наклонена к лучу зрения и имеет поэтому иной вид в телескоп. Астрономы нашли великое множество спиральных галактик, у которых из ядра в плоскости диска выходят спиральные ветви. Им и другим, столь же гигантским звездным системам, дали нарицательное название галактик, в отличие от нашей Галактики.

Расстояние до более далеких галактик, в которых цефеиды или даже ярчайшие сверхгиганты не видны, определяют по величине так называемого красного смещения в их спектрах. Хаббл выяснил, что в спектрах галактик, расстояния до которых уже были оценены по видимому блеску их ярчайших звезд, линии смещены к красному концу спектра. Это красное смещение возрастает пропорционально расстоянию до галактики. Установлено, что если величину красного смещения выражать в лучевой скорости галактик, то на каждый миллион парсеков расстояния оно возрастает на 100 км/сек. Поэтому расстояние до далекой галактики можно определить по величине красного смещения линий в ее спектре. Если, например, сдвиг линий спектра соответствует 10 000 км/сек, то до галактики 100 млн. парсеков.

В спиральных галактиках ветви, как и у нашей Галактики, состоят из горячих звезд, цефеид, сверхгигантов, рассеянных звездных скоплений и газовых туманностей. Радиотелескопы обнаруживают в них нейтральный водород в количестве до 5-10% от массы галактики. Те из них, которые повернуты к нам ребром, похожи на веретено или чечевицу. Вдоль них проходит темная полоса - скопление пылевых туманностей - в экваториальной плоскости. Наша Галактика и галактика в созвездии Андромеды относятся к наибольшим. Все спиральные галактики вращаются с периодами в несколько сот миллионов лет. Массы их составляют 10 8 -10 11 масс Солнца.

С давних времен в южном полушарии неба были известны два больших звездных облака. Их назвали Большим и Малым Магеллановыми Облаками. Это галактики неправильного типа. Они являются спутниками нашей Галактики. Расстояние до них около 150 000 световых лет. Их звездный состав такой же, как и у ветвей спиральных галактик. Неправильные галактики значительно меньше спиральных и встречаются редко. В большом числе встречаются эллиптические галактики, по виду похожие на шаровые звездные скопления, но больше их по размерам. Они вращаются крайне медленно и потому почти не сплющились в противоположность быстрее вращающимся спиральным галактикам. Эллиптические галактики не содержат ни звезд сверхгигантов, ни темных, ни светлых диффузных туманностей.

У гигантских галактик абсолютная звездная величина около -21. Существуют галактики-карлики в полторы тысячи раз более слабые, с абсолютной звездной величиной до -13.

Некоторые галактики обнаруживают очень сильное радиоизлучение. Это так называемые радиогалактики.

Мир галактик так же разнообразен, как и мир звезд.

Совокупность всех известных галактик является частью более гигантской системы, называемой Метагалактикой.

Галактикой называют крупные формирования звезд, газа, пыли, которые удерживаются вместе силой гравитации. Эти крупнейшие соединения во Вселенной могут различаться формой и размерами. Большая часть космических объектов входит в состав определенной галактики. Это звезды, планеты, спутники, туманности, черные дыры и астероиды. Некоторые из галактик обладают большим количеством невидимой темной энергии. Из-за того, что галактики разделяет пустое космическое пространство, их образно называют оазисами в космической пустыне..

Наша галактика

Ближайшая к нам звезда Солнце относится к миллиарду звезд в галактике Млечный путь. Посмотрев на ночное звездное небо, тяжело не заметить широкую полосу, усыпанную звездами. Скопление этих звезд древние греки назвали Галактикой.

Если бы у нас была возможность посмотреть на эту звездную систему со стороны, мы бы заметили сплюснутый шар, в котором насчитывается свыше 150 млрд. звезд. Наша галактика имеет такие размеры, которые тяжело представить в своем воображении. Луч света путешествует с одной ее стороны на другую сотню тысяч земных лет! Центр нашей Галактики занимает ядро, от которого отходят огромные спиральные ветви, заполненные звездами. Расстояние от Солнца до ядра Галактики составляет 30 тысяч световых лет. Солнечная система расположена на окраине Млечного пути.

Звезды в Галактике несмотря на огромное скопление космических тел встречаются редко. Например, расстояние между ближайшими звездами в десятки миллионов раз превышает их диаметры. Нельзя сказать, что звезды разбросаны во Вселенной хаотично. Их местоположение зависит от сил гравитации, которые удерживают небесное тело в определенной плоскости. Звездные системы со своими гравитационными полями и называют галактиками. Кроме звезд, в состав галактики входит газ и межзвездная пыль.

Состав галактик.

Вселенную составляет также множество других галактик. Наиболее приближенные к нам отдалены на расстояние 150 тыс. световых лет. Их можно увидеть на небе южного полушария в виде маленьких туманных пятнышек. Их впервые описал участник Магеллановой экспедиции вокруг мира Пигафетт. В науку они вошли под названием Большого и Малого Магеллановых Облаков.

Ближе всего к нам расположена галактика под названием Туманность Андромеды. Она имеет очень большие размеры, поэтому видна с Земли в обычный бинокль, а в ясную погоду – даже невооруженным глазом.

Само строение галактики напоминает гигантскую выпуклую в пространстве спираль. На одном из спиральных рукавов за ¾ расстояния от центра находится Солнечная система. Все в галактике кружится вокруг центрального ядра и подчиняется силе его гравитации. В 1962 году астрономом Эдвином Хабблом была проведена классификация галактик в зависимости от их формы. Все галактики ученый разделил на эллиптические, спиральные, неправильные и галактики с перемычкой.

В части Вселенной, доступной для астрономических исследований, расположены миллиарды галактик. В совокупности их астрономы называют Метагалактикой.

Галактики Вселенной

Галактики представлены крупными группировками звезд, газа, пыли, удерживаемых вместе гравитацией. Они могут существенно отличаться по форме и размерам. Большинство космических объектов относятся к какой-либо галактике. Это черные дыры, астероиды, звезды со спутниками и планетами, туманности, нейтронные спутники.

Большинство галактик Вселенной включают огромное количество невидимой темной энергии. Так как пространство между различными галактиками считается пустотным, то их нередко называют оазисами в пустоте космоса. Например, звезда по имени Солнце – одни из миллиардов звезд в галактике «Млечный Путь», находящейся в нашей Вселенной. В ¾ расстояния от центра данной спирали находится Солнечная система. В этой галактике все беспрерывно движется вокруг центрального ядра, которое подчиняется его гравитации. Однако и ядро тоже движется вместе с галактикой. При этом все галактики двигаются на сверхскоростях.
Астроном Эдвин Хаббл в 1962 году провел логическую классификацию галактик Вселенной с учетом их формы. Сейчас галактики разделяются на 4 основные группы: эллиптические, спиральные, галактики с баром (перемычкой) и неправильные.
Какая самая большая галактика в нашей Вселенной?
Наиболее крупной галактикой во Вселенной является линзовидная галактика сверхгиганских размеров, находящаяся в скоплении Abell 2029.

Спиральные галактики

Они представляют собой галактики, которые по своей форме напоминают плоский спиралевидный диск с ярким центром (ядром). Млечный Путь – типичная спиральная галактика. Спиральные галактики принято называть с буквы S, они разделяются на 4 подгруппы: Sa, Sо, Sc и Sb. Галактики, относящиеся к группе Sо, отличаются светлыми ядрами, которые не имеют спиральных рукавов. Что касается галактик Sа, то они отличаются плотными спиральными рукавами, плотно обмотанными вокруг центрального ядра. Рукава галактик Sc и Sb редко окружают ядро.

Спиральные галактики каталога Мессье

Галактики с перемычкой

Галактики с баром (перемычкой) похожи на спиральные галактики, но все же имеют одно отличие. В таких галактиках спирали начинаются не от ядра, а от перемычек. Около 1/3 всех галактик входят в эту категорию. Их принято обозначать буквами SB. В свою очередь, они разделяются на 3 подгруппы Sbc, SBb, SBa. Разница между этими тремя группами определяется формой и длиной перемычек, откуда, собственно, и начинаются рукава спиралей.

Спиральные галактики с перемычкой каталога Мессье

Эллиптические галактики

Форма галактик может варьироваться от идеально круглой до вытянутого овала. Их отличительной чертой является отсутствие центрального яркого ядра. Они обозначаются буквой Е и разделяются на 6 подгрупп (по форме). Такие формы обознаются от Е0 до Е7. Первые имеют почти круглую форму, тогда как Е7 характеризуются чрезвычайно вытянутой формой.

Эллиптические галактики каталога Мессье

Неправильные галактики

Они не имеют какой-либо выраженной структуры или формы. Неправильные галактики принято разделять на 2 класса: IO и Im. Наиболее распространенным является Im класс галактик (он имеет только незначительный намек на структуру). В некоторых случаях прослеживаются спиральные остатки. IO относится к классу галактик, хаотических по форме. Малые и Большие Магеллановы Облака – яркий пример Im класса.

Неправильные галактики каталога Мессье

Таблица характеристик основных видов галактик

Большой портрет галактик

Не так давно астрономы начали работать над совместным проектом для выявления расположения галактик во всей Вселенной. Их задача – получить более детальную картину общей структуры и формы Вселенной в больших масштабах. К сожалению, масштабы Вселенной сложно оценить для понимания многими людьми. Взять хотя бы нашу галактику, состоящую более чем из ста миллиардов звезд. Во Вселенной существуют еще миллиарды галактик. Обнаружены дальние галактики, но мы видим их свет таким, который был практически 9 млрд лет назад (нас разделяет такое большое расстояние).

Астрономам стало известно, что большинство галактик относятся к определенной группе (ее стали называть «кластер»). Млечный путь – часть кластера, который, в свою очередь, состоит из сорока известных галактик. Как правило, большинство таких кластеров представлены частью еще большей группировки, которую называют сверхскоплениями.

Наш кластер – часть сверхскопления, которое принято называть скоплением Девы. Такой массивный кластер состоит больше чем из 2 тыс. галактик. В то время, когда астрономы создали карту расположения данных галактик, сверхскопления начали принимать конкретную форму. Большие сверхскопления собрались вокруг того, что представляется как бы гигантскими пузырями или пустотами. Что это за структура, никто еще не знает. Мы не понимаем, что может находиться внутри этих пустот. По предположению, они могут быть заполнены определенным типом неизвестной ученым темной материи или же иметь внутри пустое пространство. Перед тем как мы узнаем природу таких пустот, пройдет много времени.

Галактические вычисления

Эдвин Хаббл является основоположником галактических исследований. Он первый, кому удалось определить, как можно вычислить точное расстояние до галактики. В своих исследованиях он опирался на метод пульсирующих звезд, которые более известны как цефеиды. Ученый смог заметить связь между периодом, который нужен для завершения одной пульсации яркости, и той энергией, которую выделяет звезда. Результаты его исследований стали серьезным прорывом в области галактических исследований. Помимо этого, он обнаружил, что есть корреляция между красным спектром, излучаемым галактикой, и расстоянием до нее (постоянная Хаббла).

В наше время астрономы могут измерять расстояние и скорости галактики посредством измерения количества красного смещения в спектре. Известно, что все галактики Вселенной движутся друг от друга. Чем дальше галактика находится от Земли, тем больше ее скорость движения.

Чтобы визуализировать данную теорию, достаточно представить себя за рулем авто, который двигается на скорости 50 км в час. Перед Вами едет авто быстрее на 50 км в час, что говорит о том, что скорость его передвижения составляет 100 км в час. Перед ним есть еще одно авто, которое движется быстрее еще на 50 км в час. Несмотря на то что скорость всех 3 машин будет разной на 50 км в час, первый автомобиль на самом деле движется от Вас на 100 км в час быстрее. Поскольку красный спектр говорит о скорости движения галактики от нас, получается следующее: чем больше красное смещение, тем, соответственно, галактика быстрее движется и тем большее ее расстояние от нас.

Сейчас мы располагаем новыми инструментами, помогающими ученым в поисках новых галактик. Благодаря космическому телескопу Хаббла ученым удалось увидеть то, о чем раньше оставалось только мечтать. Высокая мощность этого телескопа обеспечивает хорошую видимость даже мелких деталей в ближних галактиках и позволяет изучать более дальние, которые никому еще не были известны. В настоящее время новые инструменты наблюдения космоса находятся в стадии разработки, а в скором будущем они помогут получить более глубокое понимание структуры Вселенной.

Типы галактик

• Спиральные галактики. По форме напоминают плоский спиралевидный диск с ярко выраженным центром, так называемым ядром. Наша галактика Млечный путь относится к этой категории. В данном разделе портала сайт Вы встретите много различных статей с описанием космических объектов нашей Галактики.
• Галактики с перемычкой. Напоминают спиральные, только от них они отличаются одним существенным отличием. Спирали отходят не от ядра, а от так называемых перемычек. К этой категории можно отнести треть всех галактик Вселенной.
• Эллиптические галактики обладают различными формами: от досконально круглой до овально вытянутой. Сравнительно со спиральными, у них отсутствует центральное ярко выраженное ядро.
• Неправильные галактики не обладают характерной формой или структурой. Их нельзя отнести к какому-либо из перечисленных выше типов. Неправильных галактик насчитывается куда меньшее количество на просторах Вселенной.

Астрономы в последнее время запустили совместный проект по выявлению расположения всех галактик во Вселенной. Ученые надеются получить более наглядную картину ее структуры в большом масштабе. Размер Вселенной тяжело оценить человеческому мышлению и пониманию. Одна только наша галактика – это соединение сотней миллиардов звезд. А таких галактик насчитываются миллиарды. Мы можем видеть свет от обнаруженных дальних галактик, но не подразумевать даже того, что смотрим в прошлое, ведь световой луч доходит до нас за десятки миллиардов лет, настолько великое расстояние нас разделяет.

Астрономы также привязывают большинство галактик к определенным группам, которые называют кластерами. Наш Млечный путь относится к кластеру, который состоит из 40 разведанных галактик. Такие кластеры объединяют в большие группировки, называющиеся сверхскоплениями. Кластер с нашей галактикой входит в сверхскопление Девы. В составе этого гигантского кластера находится более 2 тысяч галактик. После того как ученые начали рисовать карту размещения данных галактик, сверхскопления получили определенные формы. Большинство галактических сверхскоплений окружали гигантские пустоты. Никто не знает, что может быть внутри этих пустот: космическое пространство наподобие межпланетного или же новая форма материи. Понадобится много времени, чтобы раскрыть эту загадку.

Взаимодействие галактик

Не менее интересным для взора ученых представляется вопрос о взаимодействии галактик как компонентов космических систем. Не секрет, что космические объекты находятся в постоянном движении. Галактики не исключение из этого правила. Некоторые из видов галактик могли бы стать причиной столкновения или слияния двух космических систем. Если вникнуть, какими представляются данные космические объекты, более понятными становятся масштабные изменения как результат их взаимодействия. Во время столкновения двух космических систем выплескивается гигантское количество энергии. Встреча двух галактик на просторах Вселенной – даже более вероятное событие, чем столкновение двух звезд. Не всегда столкновение галактик заканчивается взрывом. Небольшая космическая система может свободно пройти мимо своего более крупного аналога, изменив только незначительно его структуру.

Таким образом, происходит образование формирований, схожих внешним видом на вытянутые коридоры. В их составе выделяются звезды и газовые зоны, часто формируются новые светила. Бывают случаи, что галактики не ударяются, а только слегка соприкасаются друг с другом. Однако даже такое взаимодействие запускает цепочку необратимых процессов, которые приводят к огромным изменениям в структуре обеих галактик.

Какое будущее ожидает нашу галактику?

Как предполагают ученые, не исключено, что в далеком будущем Млечный путь сумеет поглотить крохотную по космическим размерам систему-спутник, которая расположена от нас на расстоянии 50 световых лет. Исследования показывают, что этот спутник имеет продолжительный жизненный потенциал, но при столкновении с гигантским соседом, вероятнее всего, закончит отдельное существование. Также астрономы предрекают столкновение Млечного пути и Туманности Андромеды. Галактики движутся друг другу навстречу со скоростью света. До вероятного столкновения ждать примерно три миллиарда земных лет. Однако будет ли оно на самом деле сейчас – тяжело рассуждать из-за нехватки данных о движении обеих космических систем.

Описание галактик на Kvant . Space

Портал сайт перенесет Вас в мир интересного и увлекательного космоса. Вы узнаете природу построения Вселенной, ознакомитесь со структурой известных больших галактик, их составляющими. Читая статьи о нашей галактике, нам становятся более понятными некоторые из явлений, которые можно наблюдать в ночном небе.

Все галактики от Земли находятся на огромном расстоянии. Невооруженным глазом можно увидеть только три галактики: Большое и малое Магеллановы облака и Туманность Андромеды. Все галактики сосчитать нереально. Ученые предполагают, что их количество составляет около 100 миллиардов. Пространственное расположение галактик неравномерно – одна область может содержать огромное их количество, во второй вовсе не будет ни одной даже маленькой галактики. Отделить изображение галактик от отдельных звезд астрономам не удавалось до начала 90-х годов. В это время насчитывалось около 30 галактик с отдельными звездами. Всех их причисляли к Местной группе. В 1990 году состоялось величественное событие в развитии астрономии как науки – на орбиту Земли был запущен телескоп Хаббла. Именно эта техника, а также новые наземные 10-метровые телескопы дали возможность увидеть значительно большее число разрешенных галактик.

На сегодняшний день «астрономические умы» мира ломают голову о роли темной материи в построении галактик, которая проявляет себя лишь в гравитационном взаимодействии. Например, в некоторых больших галактиках она составляет около 90% общей массы, в то время как карликовые галактики могут вовсе ее не содержать.

Эволюция галактик

Ученые считают, что возникновение галактик – это естественный этап эволюции Вселенной, который проходил под воздействием сил гравитации. Приблизительно 14 млрд. лет тому назад началось формирование протоскоплений в первичном веществе. Далее, под воздействием различных динамических процессов состоялось выделение галактических групп. Изобилие форм галактик объясняется разнообразием начальных условий в их формировании.

На сжатие галактики уходит около 3 млрд. лет. За данный период времени газовое облако превращается в звездную систему. Образование звезд происходит под воздействием гравитационного сжатия газовых облаков. После достижения в центре облака определенной температуры и плотности, достаточной для начала термоядерных реакций, образуется новая звезда. Массивные звезды образованы из термоядерных химических элементов, по массе превосходящих гелий. Данные элементы создают первичную гелиево-водородную среду. Во время грандиозных взрывов сверхновых звезд образуются элементы, тяжелее железа. Из этого следует, что галактика состоит из двух поколений звезд. Первое поколение – это наиболее старые звезды, состоящие из гелия, водорода и очень небольшого количества тяжелых элементов. Звезды второго поколения обладают более заметной примесью тяжелых элементов, поскольку они формируются из первичного газа, обогащенного тяжелыми элементами.

В современной астрономии галактикам как космическим структурам отводится отдельное место. В деталях изучаются виды галактик, особенности их взаимодействия, сходства и отличия, делается прогноз их будущего. Эта область содержит еще много непонятного, того, что требует дополнительного изучения. Современная наука решила много вопросов относительно видов построения галактик, но осталось также много белых пятен, связанных с образованием этих космических систем. Современные темпы модернизации исследовательской техники, разработка новых методологий исследования космических тел дают надежды на значительный прорыв в будущем. Так или иначе, галактики всегда будут в центре научных исследований. И основано это не только на человеческом любопытстве. Получив данные о закономерностях развития космических систем, мы сможем спрогнозировать будущее нашей галактики под названием Млечный путь.

Самые интересные новости, научные, авторские статьи об изучении галактик Вам предоставит портал сайт. Здесь Вы сможете найти захватывающие видео, качественные снимки со спутников и телескопов, которые не оставляют равнодушными. Погружайтесь в мир неизведанного космоса вместе с нами!