Сколько галактик во Вселенной известно современному человеку? Разница между галактикой и вселенной

Размеры видимой части Вселенной просто поражают воображение! Тем не менее, это всего лишь песчинка на берегу безбрежного Океана - Большой Вселенной, - истинную величину которой мы не в состоянии ни вообразить, ни посчитать...

Галактика Млечный Путь входит в семью соседних галактик, известных как «Местная группа», и образует вместе с ними скопление галактик. Среди ближних галактик есть великолепные спирали. Одна из них, галактика Андромеды, является самым удалённым объектом, видимым невооружённым глазом. Большинство галактик во Вселенной имеет либо спиральную, либо эллиптическую форму, и многие из них входят в состав галактических скоплений.

На протяжении XIX в. и в начале XX в. астрономы не знали точно, что это за туманные светлые пятнышки видны им в телескоп. Было ясно, что звёзды входят в состав Млечного Пути так же, как и яркие газовые облака, вроде туманности Ориона. Но в поисках комет и планет астрономы, такие, как Шарль Мессье и Уильям Гершель, обнаруживали тысячи более слабых туманностей, многие из которых были спиральными. Астрономам хотелось знать, были ли это галактики, расположенные далеко за пределами Млечного Пути, или просто облака газа в пашей Галактике. Ответить на этот вопрос удалось лишь тогда, когда был найден способ измерения расстояний до этих слабых туманностей.

В 1924 г. американский астроном Эдвин Хаббл убедительно доказал, что спиральные туманности - это гигантские галактики , подобные Млечному Пути, но безгранично удалённые от него. Одним ударом он открыл ошеломляющую огромность Вселенной. Хаббл первым открыл в галактике Андромеды переменные звёзды - цефеиды. Они были гораздо слабее, чем цефеиды Магеллановых облаков. Разница в блеске означала, что галактика Андромеды должна быть в 10 раз дальше от нас, чем Магеллановы облака.

Галактику Андромеды можно наблюдать невооружённым глазом - это самый удалённый объект, который можно увидеть без бинокля или телескопа. Бесчисленные галактики намного слабее этой и, следовательно, ещё более далеки от нас. Эдвин Хаббл открыл царство галактик. В течение нескольких последующих лет он измерил расстояния до многих других спиралей и смог доказать, что даже ближайшие галактики отдалены от нас на много миллионов световых лет . Размеры наблюдаемой Вселенной намного превысили прежние догадки.

Местная группа

Вглядываясь в глубокий космос, мы обнаруживаем, что галактики не распределены по Вселенной равномерно. Галактики группируются вместе, образуя скопления, или семьи. Наша собственная семья называется «Местной группой». Это, в общем, довольно разреженное образование: около 25 его членов разбросаны на пространстве в 3 миллиона световых лет. Самые крупные их них - Млечный Путь, а также спиральные галактики М31 в Андромеде и МЗЗ в Треугольнике. Млечный Путь сопровождают около девяти карликовых галактик, движущихся поблизости, а Андромеду - ещё восемь. Астрономы продолжают находить в нашей «Местной группе» всё новые слабые галактики.

Каждый член «Местной группы» движется под действием гравитационного притяжения всех остальных членов. Все скопления галактик удерживаются вместе гравитационным полем, которое представляет собой важнейшую из сил, действующих во Вселенной на больших расстояниях. Измеряя скорости галактик в «Местной группе», астрономы могут вычислить её общую массу. Она примерно в 10 раз больше, чем масса видимых звёзд, - отсюда следует, что в Местной группе должно находиться очень много тёмного, невидимого вещества.

Скопление в Деве

Если мы продолжим путешествие за пределами «Местной группы», нам встретятся другие небольшие группы галактик - например, квинтет Стефана, в котором две спиральные галактики сцепились вместе. А дальше уже мерцают намного более крупные скопления. Громадное скопление Девы, расстояние до которого около 50 миллионов световых лет, - это ближайшее к нам большое скопление галактик. Оно слишком удалено, чтобы можно было вычислить расстояние с помощью переменных звёзд. Вместо этого для расчёта используют звёздные величины самых ярких звёзд и максимальных звёздных скоплений. Их блеск сравнивают с блеском подобных же объектов, расстояние до которых уже известно.

Скопление Девы огромно; оно раскинулось на участке, примерно в 200 раз превышающем площадь, занимаемую на небе полной Луной! В этом гигантском скоплении насчитывается несколько тысяч членов. В центральной его части находятся три эллиптические галактики, впервые занесённые в списки Шарлем Мессье: М84, М86 и М87. Это действительно громадные галактики. Самая крупная из них, М87, по размеру сравнима со всей пашей «Местной группой». Скопление Девы столь массивно, что его гравитационное действие не только удерживает вместе весь этот огромный коллектив, но и простирается вплоть до пашей «Местной группы». Наша Галактика и её компаньоны медленно движутся по направлению к скоплению Девы.

Скопление в созвездии Волосы Вероники

Двигаясь ещё дальше, на расстоянии примерно в 350 миллионов световых лет мы прибываем в огромный галактический город в созвездии Волосы Вероники. Это скопление Волос Вероники, содержащее более 1000 ярких эллиптических галактик и, возможно, много тысяч более мелких членов, которые уже невозможно увидеть современными способами. Размер скопления в поперечнике достигает 10 миллионов световых лет; две сверхгигантские эллиптические галактики находятся в самой его сердцевине. Астрономы предполагают, что в этом скоплении содержатся десятки тысяч членов.

Все галактики удерживаются в скоплении силами тяготения. В таком случае скорости галактик внутри скопления указывают, что лишь несколько процентов общей массы заключено в звёздах, которые нам видны . Скопление в Волосах Вероники, как и другие крупные скопления такого типа, в основном состоит из тёмного вещества.

В центральных областях густо населённых скоплений, подобных тому, что находится в Волосах Вероники, вряд ли имеются спиральные галактики. Возможно, это связано с тем, что спиральные галактики, которые когда-то там существовали, слились вместе, образовав эллиптические галактики. Скопление Волос Вероники является сильным источником рентгеновского излучения, испускаемого очень горячим газом с температурой от 10 до 100 миллионов градусов. Этот газ обнаружен в центральной части скопления; по своему химическому составу он близок к материалу звёзд.

Возможно, что произошло следующее. Галактики, находящиеся в центральной части скопления, сталкивались друг с другом и, разлетаясь после удара, сбрасывали свои газовые облака. Газ разогревался трением, когда галактики проносились сквозь него со скоростями до тысяч километров в секунду. Поскольку галактики теряли свой газ, их спиральные рукава постепенно исчезли.

Сверхскопления и пустоты

Фотографирование глубокого космоса показывает, что по мере нашего продвижения во Вселенную, галактики всё появляются и появляются. Почти в любом направлении, куда бы мы ни посмотрели, обнаруживается россыпь слабых галактик, подобная пыли. Некоторые объекты обнаружены на расстоянии до 10 миллиардов световых лет . Каждая из этих бесчисленных галактик содержит миллиарды звёзд. Такие числа с трудом представляют себе даже профессиональные астрономы. Внегалактическая Вселенная больше всего, что можно вообразить.

Почти все галактики находятся в скоплениях, содержащих от нескольких штук до многих тысяч членов. Но что можно сказать о самих этих скоплениях: может быть, они тоже группируются в семьи? Да, это именно так!

Местное скопление скоплений, известное, как «Местное сверхскопление», представляет собой уплощённое образование, в которое входят, в частности, Местная группа и скопление Девы. Центр масс расположен в скоплении Девы, а мы находимся на окраине. Астрономы приложили усилия, чтобы составить трёхмерную карту «Местного сверхскопления» и выявить его структуру. Оказалось, что оно содержит около 400 отдельных скоплений галактик; эти скопления собраны в слои и полосы, разделённые промежутками .

Другое сверхскопление находится в созвездии Геркулеса. До него около 700 миллионов световых лет, причём на протяжении примерно 300 миллионов световых лет по дороге к нему галактики, видимо, не встречаются вовсе.

Таким образом, астрономы установили, что сверхскопления отделены друг от друга гигантскими пустыми пространствами. Внутри сверхскоплений тоже есть как бы «пузыри» размерами в миллионы световых лет, не содержащие галактик. Сверхскопления складываются в нити и ленты, придавая Вселенной в самом грандиозном масштабе губчатую структуру.

Закон Хаббла и красное смещение

Сейчас нам известно, что наша Вселенная всё время расширяется, становясь всё больше и больше. Решающую роль в открытии сыграл Хаббл. Используя звёзды-цефеиды, он определил расстояния до ближайших галактик, а по измерениям красного смещения установил их скорости. Открытие было сделано, когда он построил график, на котором скорости галактик были отложены, в зависимости от расстояний до них. Оказалось, что взаимосвязь этих двух величин выражается на графике прямой линией: чем дальше от нас галактика, тем больше её скорость. Закон Хаббла утверждает, что чем быстрее движется галактика, тем более она удалена . Хаббл нашёл связь между двумя величинами, которые можно было измерить для ближайших галактик: между расстоянием и красным смещением (которое и даёт скорость). А после того, как такая связь установлена, закон Хаббла может быть обращён и использован для обратной процедуры. Измеряя красное смещение для более далёких галактик, можно, используя закон Хаббла, вычислить и расстояние до них. Именно так астрономы узнают расстояния до далёких галактик нашей Вселенной.

Конечно, при использовании закона Хаббла, существует некоторая неуверенность в правильности результата. Например, если при вычислении расстояний до ближайших галактик допущена неточность, график уже не будет абсолютно правильным: любая ошибка в нём продолжится в дальний космос, когда мы попытаемся узнать с его помощью расстояния до более удалённых галактик. Тем не менее, закон Хаббла является важнейшим методом исследования крупномасштабной структуры Вселенной.

Расширение Вселенной

Почему из закона Хаббла следует, что Вселенная расширяется? Все галактики разбегаются от нас. Значит, Млечный Путь находится в центре Вселенной? Ведь, когда мы видим взрыв - например, фейерверк, взорвавшийся в небе, - то всё разлетается во все стороны от места взрыва. Значит, если всё вокруг разлетается от нас, мы должны находиться в центре этого расширения?

Нет, это не так: мы не находимся в центре.

Когда во время взрыва отдельные части разлетаются в разные стороны, возрастают расстояния между всеми осколками. Это означает, что каждый обломок «видит», как все остальные улетают от него прочь. Чтобы понять, как это получается, возьми воздушный шарик и нарисуй на нём несколько галактик, используя спиральные и эллиптические значки. Теперь медленно надувай шарик. По мере его расширения галактики удаляются друг от друга. Какую бы галактику ты ни выбрал в качестве начала отсчета, все остальные, по мере надувания шарика, распыляются всё дальше и дальше.

Это можно обсудить и с точки зрения математики. Оболочка шарика это изогнутая поверхность, у неё почти нет толщины. Когда ты надуваешь шарик, эта сферическая поверхность, растягиваясь, охватывает всё большую часть пространства. Искривлённая оболочка, будучи сама двухмерной, расширяется в трёхмерном пространстве. И по мере того, как это происходит, то галактики, нарисованные на шарике, всё больше удаляются друг от друга.

Что же касается Вселенной, то три измерения обычного пространства расширяются в некоем особом четырёхмерном пространстве, которое называется пространство-время. Дополнительное измерение - это время. С течением времени три измерения космоса непрерывно увеличивают свою протяжённость. Скопления галактик, неразрывно скреплённые с расширяющимся пространством, всё время удаляются друг от друга.

Возраст Вселенной

Как астрономы могут определить возраст Вселенной? Возраст дерева мы узнаём, подсчитывая годовые кольца на срезе, - в год нарастает по одному кольцу. Геологи могут оцепить возраст горных пород, осевших в отложениях, по найденным в них окаменелостям. Возраст Луны удалось узнать с помощью измерений радиоактивности пород, содержащих радиоактивные элементы. Во всех этих методах, так или иначе, добывают нужные данные - число колец, пилы окаменелостей, интенсивность оставшихся излучений - и с их помощью вычисляют возраст.

Чтобы определить возраст расширяющейся Вселенной, мы изучаем удалённость и скорости большого количества галактик. Оказывается, что с удалением на каждый миллион световых лет скорость галактик возрастает примерно на 20 км/с (астрономы знают это число не вполне точно, с допуском в 2-3 км/с). Зная, как изменяется скорость с расстоянием, мы можем подсчитать, что 17 миллиардов лет назад вся материя находилась в одном и том же месте. Это и есть один из способов определения возраста Вселенной. Так как её возраст - это время, прошедшее после Большого взрыва, когда началось расширение…

Подробнее о настоящем строении Вселенной см. в книгах академика Н.В. Левашова «Последнее обращение к Человечеству» и «Неоднородная Вселенная» и других.

В удалённом скоплении галактик «живут» 800 триллионов Солнц

Иван Терехов, 17.10.2010

Бесконечный космос «подбрасывает» учёным всё новые, впечатляющие подробности существования на раннем этапе своего развития. На этот раз астрономы из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики, работающие с телескопом SPT (South Pole Telecope), обнаружили одно из самых массивных галактических скоплений, удалённое от нас на 7 миллиардов световых лет. Информация об общей массе скопления может вызывать приступы головокружения и тошноты при попытке оценить масштабы действа: по данным измерений звёздный кластер имеет массу, равную массе 800 триллионов Солнц .

Скопление, получившее название SPT-CL J0546-5345 , расположено в созвездии Живописца. Его красное смещение z составляет 1,07, то есть сейчас астрономы наблюдают кластер в том состоянии, в котором он находился семь миллиардов лет назад. Причём, уже тогда эта структура была почти такой же крупной, как скопление Волос Вероники, являющееся одним из самых плотных скоплений, известных науке. Исследователи считают, что за прошедшее время SPT-CL J0546-5345 могло увеличиться в четыре раза.

«Это скопление галактик выигрывает титул тяжеловеса. Это одно из самых массивных скоплений, когда-либо найденных на таком расстоянии», - сказал сотрудник центра Марк Бродуин (Mark Brodwin) , один из авторов статьи, опубликованной в «Astrophysical Journal» . Как отметил Бродуин, в SPT-CL J0546-5345 много достаточно старых галактик. Это означает, что скопление возникло в «детстве» Вселенной, в первые два миллиарда лет её существования. Возраст Вселенной, по данным зонда WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) , оценивается в 13,73 миллиарда лет. Такие скопления могут быть полезны в изучении влияния тёмной материи и тёмной энергии на формирование различных структур в космосе.

Группа обнаружила скопление, работая с первыми данными телескопа SPT, установленного на станции Амундсена-Скотта в Антарктиде. 10-метровый телескоп, работающий в частотном диапазоне 70-300 ГГц, начал работу в 2007 году. Поиск скоплений галактик - его основная задача, с помощью данных SPT учёные надеются приблизиться к получению уравнения состояния для тёмной энергии, на которую, по представлениям астрономов, приходится около 74% массы Вселенной. Найденное скопление астрономы изучили с помощью инструментов космического телескопа Спитцер (Spitzer Space Telescope) , а также группы телескопов чилийской обсерватории Лас-Кампанас. Это позволило выделить отдельные галактики в скоплении и оценить скорость их движения.

SPT-CL J0546-5345 удалось обнаружить, благодаря так называемому эффекту Сюняева-Зельдовича - незначительным искажениям в реликтовом излучении, «эхе» Большого взрыва, которые возникают, когда излучение проходит через крупное скопление. Этот метод поиска одинаково хорошо выявляет и близкие, и удалённые скопления, а также позволяет достаточно точно оценить их массу.

Подпишитесь на нас

Связанная силами гравитационного взаимодействия. Количество звезд и размеры галактик могут быть различными. Как правило, галактики содержат от нескольких миллионов до нескольких триллионов (1 000 000 000 000) звезд. Кроме обычных звезд и межзвездной среды галактики также содержат различные туманности. Размеры галактик от нескольких тысяч до нескольких сотен тысяч световых лет. А расстояние между галактиками достигает миллионов световых лет.

Около 90 % массы галактик приходится на долю темной материи и энергии. Природа этих невидимых компонентов пока не изучена. Существуют свидетельства того, что в центре многих галактик находятся сверхмассивные . Пространство между галактиками практически не содержит вещества и имеет среднюю плотностью меньше одного атома на кубический метр. Предположительно, в видимой части вселенной находится около 100 млрд. галактик.

По классификации, предложенной астрономом Эдвином Хабблом, в 1925 году существуют несколько видов галактик:

• эллиптические(E),
• линзообразные(S0),
• обычные спиральные(S),
• пересеченные спиральные(SB),
• неправильные (Ir).

Эллиптические галактики — класс галактик с четко выраженной сферической структурой и уменьшающейся к краям яркостью. Они сравнительно медленно вращаются, заметное вращение наблюдается только у галактик со значительным сжатием. В таких галактиках нет пылевой материи, которая в тех галактиках, в которых она имеется, видна как тёмные полосы на непрерывном фоне звёзд галактики. Поэтому внешне эллиптические галактики отличаются друг от друга в основном одной чертой — большим или меньшим сжатием.

Доля эллиптических галактик в общем числе галактик в наблюдаемой части вселенной — около 25 %.

Спиральные галактики названы так, потому что имеют внутри диска яркие рукава звёздного происхождения, которые почти логарифмически простираются из балджа (почти сферического утолщения в центре галактики). Спиральные галактики имеют центральное сгущение и несколько спиральных ветвей, или рукавов, которые имеют голубоватый цвет, так как в них присутствует много молодых гигантских звезд. Эти звезды возбуждают свечение диффузных газовых туманностей, разбросанных вместе с пылевыми облаками вдоль спиральных ветвей. Диск спиральной галактики обычно окружён большим сфероидальным гало (светящееся кольцо вокруг объекта; оптический феномен), состоящим из старых звёзд второго поколения. Все спиральные галактики вращаются со значительными скоростями, поэтому звезды, пыль и газы сосредоточены у них в узком диске. Обилие газовых и пылевых облаков и присутствие ярких голубых гигантов говорит об активных процессах звездообразования, происходящих в спиральных рукавах этих галактик.

Многие спиральные галактики имеют в центре перемычку (бар), от концов которой отходят спиральные рукава. Наша Галактика также относится к спиральным галактикам с перемычкой.

Линзообразные галактики — это промежуточный тип между спиральными и эллиптическими. У них есть балдж, гало и диск, но нет спиральных рукавов. Их примерно 20% среди всех звездных систем. В этих галактиках яркое основное тело - линза, окружено слабым ореолом. Иногда линза имеет вокруг себя кольцо.

Неправильные галактики — это галактики, которые не обнаруживают ни спиральной, ни эллиптической структуры. Чаще всего такие галактики имеют хаотичную форму без ярко выраженного ядра и спиральных ветвей. В процентном отношении составляют одну четверть от всех галактик. Большинство неправильных галактик в прошлом являлись спиральными или эллиптическими, но были деформированы гравитационными силами.

Эволюция галактик

Образование галактик рассматривают как естественный этап эволюции , происходящий под действием гравитационных сил. Как предполагают ученые, около 14 млрд. лет назад произошел большой взрыв, после которого Вселенная везде была одинаковой. Затем частицы пыли и газа начали группироваться, объединяться, сталкиваться и таким образом появлялись сгустки, которые позднее превращались в галактики. Многообразие форм галактик связано с разнообразием начальных условий образования галактик. Скопление газообразного водорода в пределах таких сгустков стало первыми звездами.

С момента зарождении галактика начинает сжиматься. Сжатие галактики длится около 3 млрд лет. За это время происходит превращение газового облака в звездную систему. Звезды образуются путем гравитационного сжатия облаков газа. Когда в центре сжатого облака достигаются плотности и температуры, достаточные для эффективного протекания термоядерных реакций, рождается звезда. В недрах массивных звезд происходит термоядерный синтез химических элементов тяжелее гелия. Эти элементы попадают в первичную водородно-гелиевую среду при взрывах звезд или при спокойном истечении вещества со звездами. Элементы тяжелее железа образуются при грандиозных взрывах сверхновых звезд. Таким образом, звезды первого поколения обогащают первичный газ химическими элементами, тяжелее гелия. Эти звезды наиболее старые и состоят из водорода, гелия и очень малой примеси тяжелых элементов. В звездах второго поколения примесь тяжелых элементов более заметная, так как они образуются из уже обогащенного тяжелыми элементами первичного газа.

Процесс рождения звезд идет при продолжающемся сжатии галактики, поэтому формирование звезд происходит все ближе к центру системы, и чем ближе к центру, тем больше должно быть в звездах тяжелых элементов. Этот вывод хорошо согласуется с данными о содержании химических элементов в звездах гало нашей Галактики и эллиптических галактик. Во вращающейся галактике звезды будущего гало образуются на более ранней стадии сжатия, когда вращение еще не повлияло на общую форму галактики. Свидетельствами этой эпохи в нашей Галактике являются шаровые звездные скопления.

Когда прекращается сжатие протогалактики, кинетическая энергия образовавшихся звезд диска равна энергии коллективного гравитационного взаимодействия. В это время, создаются условия для образования спиральной структуры, а рождение звезд происходит уже в спиральных ветвях, в которых газ достаточно плотный. Это звезды третьего поколения . К ним относится наше .

Запасы межзвездного газа постепенно истощаются, рождение звезд становится менее интенсивным. Через несколько миллиардов лет, когда будут исчерпаны все запасы газа, спиральная галактика превратится в линзообразную, состоящую из слабых красных звезд. Эллиптические галактики уже находятся на этой стадии: весь газ в них израсходован 10-15 млрд. лет назад.

Возраст галактик равен примерно возрасту Вселенной. Одним из секретов астрономии остаётся вопрос о том, что из себя представляют ядра галактик. Очень важным открытием явилось то, что некоторые ядра галактик активны. Это открытие было неожиданным. Раньше считалось, что ядро галактики - это не больше чем скопление сотен миллионов звёзд. Оказалось, что и оптическое и радиоизлучение некоторых галактических ядер может меняться за несколько месяцев. Это означает, что в течение короткого времени из ядер освобождается огромное количество энергии, в сотни раз превышающее то, которое освобождается при вспышке сверхновой. Такие ядра получили название «активных», а процессы, происходящие в них, «активность».

В 1963 году были обнаружены объекты нового типа, находящиеся за приделами нашей галактики. Эти объекты имеют звездообразный вид. Со временем выяснили, что их светимость во много десятков раз превосходит светимость галактик! Самое удивительное то, что их яркость меняется. Мощность их излучения в тысячи раз превосходит мощность излучения активных ядер. Эти объекты назвали . Сейчас считается, что ядра некоторых галактик представляют собой квазары.

Что такое Вселенная?

Вселенная - это пространство, включающее в себя абсолютно все: Солнце, планеты, нашу Галактику, миллиарды других галактик Ученых полагают, что начало Вселенной положил взрыв колоссальной силы, получивший название Большого нарыва, который произошел 15 млрд. лет назад. Тогда-то и родилась материя, энергия, пространство и время. Вселенная на раннем этапе развития имела вид невероятно горячего и плотного шара, который стал стремительно расширяться и положил начало всему. Во Вселенной все постоянно меняется, рождаются и умирают звезды, а сама Вселенная продолжает расширяться во внешнее пространство.

Глядя в прошлое

Галактику, которая находится от нас на расстоянии 5 млрд. световых лет, астрономы такой, какой она была 5. Следовательно, изучение чрезвычайно удаленных объектов дает нам возможность увидеть Вселенную намного моложе, чем она есть сейчас. Наиболее удаленные объекты, которые когда-либо удавалось наблюдать, - это новорожденные галактики или галактики, все еще находящиеся в стадии формирования. Информацию, поступающую к нам с еще более далеких расстояний и соответствующую еще более древним временам, астрономы могут только в виде слабых радиоволн, которые приходят изо всех уголков космоса. Это дают о себе знать остывшие остатки огненного шара, который взорвался во время Большого взрыва.

Что такое Галактика?

Галактика - огромное скопление звезд, удерживаемых силой тяготения. Солнце - лишь одна из 200 млрд. звезд галактики Млечный Путь, в которую входит Земля.

Вероятно, галактик во Вселенной более миллиарда. По структуре они делятся на 3 основных типа: спиральные, эллиптические и неправильные.

Ядро

Центральную часть галактики называют ядром. Здесь звезды расположены плотнее друг к другу, чем на окраинах. Современные считают, что в центре крупных, гик находятся большие черные дыры. Вероятно, черная дыра есть и в центре нашей галактики.

Световые годы

Галактики удалены друг от друга на огромные расстояния. Туманность Андромеды - ближайшая к Млечному Пути крупная галактика - находится примерно в 2 млн. световых лет от Земли. Это самый далекий объект, который можно разглядеть невооруженным глазом.

Скопления галактик

Галактики образуют во Вселенной скопления, которые входят в сверхскопления.

Туманность Андромеды крупнейшие члены небольшого скопления примерно 30 галактик, называемого Местным скоплением галактик. Оно, в свою очередь, составляет небольшую часть Местного сверхскопления.

Галактики с активными ядрами

Галактики могут излучать самое разное количество энергии. Так называемые галактики с активными ядрами излучают намного больше энергии, чем способны дать составляющие их звезды. Полагают, что источником дополнительной энергии служит материя, попадающая в черную дыру, которая находится в центре такой галактики.

Эллиптические гиганты

Эллиптические галактики сферической или овальной формы содержат мало газа и пыли. Они бывают разных размеров - от гигантских до карликовых. Эллиптические гиганты могут включать до 10 трлн. звезд; это крупнейшие из всех известных галактик.

Млечный путь

Млечный Путь - большая спиральная галактика диаметром около 100 тыс. световых лет (световой год равен 9,46 трлн км). Ее возраст - около 14 млрд лет, а один оборот она совершает за 225 млн лет. Как и все спиральные галактики, она содержит газ и пыль, из которых образуются новые звезды. Плотное ядро - старейшая часть галактики, где уже не осталось газа для формирования новых звезд.

Галактика (позднегреч. Galaktikos - молочный, млечный, от греческого gala - молоко)

обширная звёздная система, к которой принадлежит Солнце, а следовательно, и вся наша планетная система вместе с Землёй. Г. состоит из множества звёзд различных типов, а также звёздных скоплений и ассоциаций, газовых и пылевых туманностей и отдельных атомов и частиц, рассеянных в межзвёздном пространстве. Большая часть их занимает объём линзообразной формы поперечником около 30 и толщиной около 4 килоПарсек (соответственно около 100 тыс. и 12 тыс. световых лет). Меньшая часть заполняет почти сферический объём с радиусом около 15 килоПарсек (около 50 тыс. световых лет). Все компоненты Г. связаны в единую динамическую систему, вращающуюся вокруг малой оси симметрии. Земному наблюдателю, находящемуся внутри Г., она представляется в виде Млечного Пути (отсюда и её название - «Г.») и всего множества отдельных звёзд, видимых на небе. В связи с этим Г. называется также системой Млечного Пути. В отличие от всех др. галактик (См. Галактики), ту, к которой принадлежит Солнце, иногда называют «нашей Галактикой» (термин пишут всегда с прописной буквы).

Звёзды и межзвёздная газопылевая материя заполняют объём Г. неравномерно: наиболее сосредоточены они около плоскости, перпендикулярной оси вращения Г. и являющейся плоскостью её симметрии (т. н. галактической плоскостью). Вблизи линии пересечения этой плоскости с небесной сферой (галактического экватора (См. Галактический экватор)) и виден Млечный Путь, средняя линия которого представляет собой почти большой круг, т. к. Солнечная система находится недалеко от этой плоскости. Млечный Путь представляет собой скопление огромного количества звёзд, сливающихся в широкую белёсую полосу; однако звёзды, проектирующиеся на небе рядом, удалены друг от друга в пространстве на огромные расстояния, исключающие их столкновения, несмотря на то, что они движутся с большими скоростями (десятки и сотни км/сек ) в разных направлениях. Наименьшая плотность распределения звёзд в пространстве (пространственная плотность) наблюдается в направлении полюсов Г. (её северный полюс находится в созвездии Волос Вероники). Общее количество звёзд в Г. оценивается в 100 млрд.

Межзвёздное вещество рассеяно в пространстве также неравномерно, концентрируясь преимущественно вблизи галактической плоскости в виде глобул (См. Глобулы), отдельных облаков и туманностей (от 5 до 20-30 Парсек в поперечнике), их комплексов или аморфных диффузных образований. Особенно мощные, относительно близкие к нам тёмные туманности представляются невооруженному глазу в виде тёмных прогалин неправильных форм на фоне полосы Млечного Пути; дефицит звёзд в них является результатом поглощения света этими несветящимися пылевыми облаками. Многие межзвёздные облака освещены близкими к ним звёздами большой светимости и представляются в виде светлых туманностей, т. к. светятся либо отражённым светом (если состоят из космических пылинок), либо в результате возбуждения атомов и последующего испускания ими энергии (если туманности газовые).

Полная масса Г., включая все звёзды и межзвёздное вещество, оценивается в 10 11 масс Солнца, т. е. около 10 44 г. Как показывают результаты детальных исследований, строение Г. схоже со строением большой галактики в созвездии Андромеды, галактики в созвездии Волос Вероники и др. Однако, находясь внутри Г., мы не можем видеть всю её структуру в целом, что затрудняет её изучение.

Впервые звёздную природу Млечного Пути обнаружил Г. Галилей в 1610, но последовательное изучение строения Г. началось лишь в конце 18 в., когда В. Гершель , применив свой «метод черпков», подсчитал числа звёзд, видимых в его телескоп в различных направлениях. На основании результатов этих наблюдений он высказал предположение, что наблюдаемые звёзды образуют гигантскую систему сплюснутой формы. В. Я. Струве обнаружил (1847), что число звёзд в единице объёма увеличивается с приближением к галактической плоскости, что межзвёздное пространство не идеально прозрачно, а Солнце не расположено в центре Г. В 1859 М. А. Ковальский указал на вероятное осевое вращение всей системы Г. Первые более или менее обоснованные оценки размеров Г. выполнили немецким астроном X. Зелигер и голландским астроном Я. Каптейн в 1-й четверти 20 в. Зелигер, допуская неравномерное распределение звёзд в пространстве и различную их светимость, заключил, что поверхности одинаковой звёздной плотности являются эллипсоидами вращения со сжатием 1:5. Однако из-за неучёта искажающего влияния межзвёздного поглощения света звёзд многие из первых выводов были ошибочными; в частности, оказались преувеличенными размеры Г. При определениях положения Солнца (Земли) в Г. большинство исследователей относило его к центру Г., главной причиной чего было также игнорирование влияния поглощения света. Такой взгляд поддерживался также и живучестью геоцентрического и антропоцентрического миропредставления. В 20-х гг. 20 в. американский астроном Х. Шепли окончательно доказал нецентральное положение Солнца в Г., определив при этом направление на центр Г. (в созвездии Стрельца).

В середине 20-х гг. 20 в. Г. Стрёмберг (США), изучая закономерности движения Солнца относительно различных групп звёзд, обнаружил т. н. асимметрию звёздных движений, которая дала фактический материал для обоснования многих выводов о сложности строения Г. Швед. астроном Б. Линдблад (20-е гг. 20 в.), изучая динамику и строение Г. на основе анализа скоростей звёзд, обнаружил сложность строения Г. и принципиальное различие пространственных скоростей звёзд, населяющих разные части Г., хотя все они и связаны в единую систему, симметричную относительно галактической плоскости. Голландским астроном Я. Оорт в 1927 на основе статистического изучения лучевых скоростей и собственных движений звёзд доказал существование вращения Г. вокруг собственной малой оси. При этом оказалось, что внутренние, более близкие к центру, части Г. вращаются быстрее, чем внешние. На расстоянии Солнца от центра Г. (10 килопарсек ) эта скорость около 250 км/сек ; период полного оборота - около 180 млн. лет.

Доказательство межзвёздного поглощения света звёзд (1930, сов. астроном Б. А. Воронцов-Вельяминов, американский астроном Р. Трамплер), его количественные оценки и учёт позволили уточнить расстояния до отдельных галактических объектов и размеры Г., положили начало выявлению деталей её структуры. Многочисленные исследования пространственного распределения звёзд различных типов (советский астроном П. П. Паренаго и др.), собственных движений звёзд (ранние работы С. К. Костинского на Пулковской обсерватории, американского астронома В. Боса и др.), движения Солнца в пространстве, а также и движений звёздных потоков (советским астроном В. Г. Фесенков, голландским астроном А. Блау и др.), изучение галактического гравитационного поля и др. позволили открыть, с одной стороны, много общих закономерностей, а с другой - большое разнообразие в кинематических, физических и структурных характеристиках отдельных составляющих Г.

В 30-е и последующие годы 20 в. значительных успехов в области исследований Г. достигли советские астрономические обсерватории, Важные результаты получены: в области динамики звёздных систем; в наблюдениях и составлении многочисленных каталогов параметров звёзд и др. галактических объектов; в развитии новых взглядов на природу межзвёздной среды; в разработке новых теорий и методов, позволивших выполнить количественные оценки параметров, характеризующих поглощение в галактическом пространстве; в выяснении связей между звёздами и межзвёздным веществом. В избранных областях Млечного Пути проведены по плану Г. А. Шайна (СССР) и по комплексному плану П. П. Паренаго фотометрия и спектральная классификация десятков тысяч звёзд. Огромное значение для понимания процессов развития Г. имело открытие звёздных ассоциаций (См. Звёздные ассоциации). Большую роль в изучении Г. сыграли успехи советской науки о переменных звёздах. Сопоставление их физических особенностей и морфологических характеристик с возрастными и пространственными параметрами позволило решить ряд задач структуры и природы Г. Исследования советских и американских астрономов сделали очевидным сложное строение Г. Оказалось, что различным частям Г. соответствуют различные, вполне определенные элементы их состава. В 1948 советские исследователи в результате наблюдений в инфракрасных лучах впервые получили изображение ядра Г. Наблюдения 50-х гг. 20 в. показали наличие у нашей Г. спиральных рукавов. Изучение Г., её строения и развития - предмет, в первую очередь, трёх разделов астрономии: звёздной астрономии, астрометрии и астрофизики. Все эти разделы сыграли большую роль в уточнении и детализации наших представлений о Г. Большое значение для исследования Г. имело развитие радиоастрономии, получившей много новых сведений о Г. Радиоастрономические наблюдения позволили обнаружить большое количество источников излучения в радиодиапазоне в межзвёздных пространствах Г., массы нейтрального водорода, изучить их движения, выяснить общие черты внутреннего строения Г.

К началу 70-х гг. 20 в. в результате исследований, выполненных в СССР и за рубежом, сложилось следующее представление о Г. Степень общей сплюснутости Г., т. е. отношение толщины Г. к её экваториальному диаметру, составляет примерно 1:10, хотя резко очерченных границ Г. не имеет, Толщина расположенного вдоль плоскости галактического экватора слоя, внутри которого находится большинство звёзд и основной массы межзвёздного вещества, равна 400-500 парсек . Пространственная плотность звёзд в нём такова, что одна звезда приходится на объём, равный кубу с ребром в 2 парсека . В окрестностях Солнца плотность несколько меньше. Она значительно возрастает по мере приближения к центру Г., который при наблюдении с Земли виден в созвездии Стрельца. Следовательно, распределение звёзд характеризуется концентрацией как к плоскости Г., так и к её центру. Общая масса межзвёздного газа в Г. составляет около 0,05 массы всех звёзд, и его средня плотность близ плоскости экватора не превосходит 10 -25 или 10 -24 г/см 3 . Межзвёздная пыль, состоящая из твёрдых частичек, радиусы которых порядка 10 -4 -10 -5 см , в своей массе примерно в 100 раз меньше массы газа. Не влияя из-за ничтожной массы на динамику Г., пыль тем не менее заметно влияет на видимую структуру Г., рассеивая свет звёзд, проходящий через её среду. Ядро Г., будучи погружено в относительно плотные массы межзвёздного вещества, мало доступно оптическим наблюдениям, но радиоастрономические наблюдения указывают на активность ядра, присутствие в нём больших масс вещества и источников энергии.

Г. имеет резко выраженное подсистемное строение; различают три подсистемы: плоскую, промежуточную и сферическую. Плоская подсистема характеризуется наличием молодых горячих звёзд, переменных звёзд типа долгопериодических цефеид, звёздных ассоциаций, рассеянных звёздных скоплений и газо-пылевого вещества. Все они сосредоточены у галактической плоскости в форме экваториального диска (толщиной 1 / 20 поперечника Г.). Средний возраст звёздного населения диска около 3 млрд. лет. Слабее концентрируются к плоскости Г. жёлтые и красные звёзды-карлики и звёзды-гиганты, занимающие объём в виде сильно сплюснутого эллипсоида. Все субкарлики, жёлтые и красные гиганты, переменные звёзды типа короткопериодических цефеид и шаровые звёздные скопления образуют сферическую составляющую (иногда называется гало), заполняя сферический объём (со средним диаметром, превышающим 30 тыс. парсек , т. е. 100 тыс. световых лет) с резким падением плотности в направлении от центральных областей к периферии. Её возраст более 5 млрд. лет. Объекты различных составляющих отличаются друг от друга также и скоростями движения, и химическим составом. Звёзды плоской составляющей имеют большие скорости движения относительно центра Г. и они богаче металлами. Это указывает на то, что звёзды разных типов, относящиеся к разным подсистемам, формировались при различных начальных условиях и в различных областях пространства, занимаемого галактическим веществом. Вся галактическая система погружена в обширную газовую массу, которую иногда называют галактической короной (См. Галактическая корона). Из центральной области Г. распространяются вдоль галактической плоскости спиральные ветви, которые, огибая ядро и разветвляясь, постепенно расширяются, теряя яркость. Спиральной структурой, оказавшейся весьма характерным свойством галактик на некотором этапе их эволюции, Г. сходна с множеством др. звёздных систем того же типа, что и она, имеющих такой же звёздный состав. В развитии спиральной структуры, по-видимому, играют роль гравитационные силы и магнитогидродинамические явления, при этом на неё влияют и особенности вращения Г. Вдоль спиральных ветвей происходит звездообразование и они населены наиболее молодыми галактическими объектами.

Вопросы эволюции Г. в целом или отдельных её составных элементов имеют большое мировоззренческое значение. В течение долгого времени господствовал взгляд об одновременном образовании всех звёзд и др. объектов Г. Такой взгляд связывался с признанием единовременного происхождения всех галактик в одной точке Вселенной и их последующего «разбегания» в разные стороны от неё. Однако детальные исследования, основанные на многочисленных наблюдениях, привели к заключению (советским астроном В. А. Амбарцумян), что процесс звёздообразования продолжается и в настоящую эпоху.

Проблема происхождения и развития звёзд в Г. является фундаментальной проблемой. Существуют две главные, но противоположные точки зрения на формирование звёзд. Согласно первой из них, звёзды образуются из газовой материи, в значительном количестве рассеянной в Г. и наблюдаемой оптическими и радиоастрономическими методами. Газовое вещество там, где его масса и плотность достигают достаточно большой величины, сжимается и уплотняется под действием собственного притяжения, образуя холодный шар. В процессе дальнейшего сжатия температура внутри него, однако, повышается до нескольких млн. градусов; этого достаточно для возникновения термоядерных реакций, которые вместе с процессами излучения и обусловливают дальнейшую эволюцию этого шара -звезды. Согласно второй точке зрения, звёзды образуются из некоторого сверхплотного вещества. Сверхплотное вещество такого рода ещё не обнаружено и его свойства неизвестны, но то обстоятельство, что в наблюдаемой Вселенной процессы истечения масс из звёзд, деления и распада систем наблюдаются во многих случаях, процессы же образования звёзд из межзвёздного вещества не наблюдаются, говорит в пользу второй точки зрения.

Предполагается, что Г. в целом развилась в процессе конденсации первичного газового облака, богатого водородом; образовавшиеся при этом звёзды в нашу эпоху наблюдаются как звёзды сферической составляющей, бедные металлами и имеющие наибольший возраст. Первичное газовое облако, продолжая сжиматься под действием гравитационных сил, обогащалось металлами за счёт выбрасывания вещества из недр ранее образовавшихся звёзд, в которых уже в течение многих сотен млн. лет шли внутриядерные реакции и водород превращался в более тяжёлые элементы. Поэтому более позднее «поколение» звёзд, образовавшее диск Г., оказалось более богатым металлами. Эта концепция объясняет наблюдаемое распределение скоростей звёзд и расслоение последних по подсистемам. Тем не менее в изложенной картине остаётся немало противоречий. Развиваемое рядом советских астрономов представление о роли в эволюции галактик мощных взрывных отталкивательных сил, таящихся в недрах галактик, может пролить новый свет на проблему развития Г.

См. илл.

Лит.: Паренаго П. П., Курс звёздной астрономии, 3 изд., М., 1954; Бок Б. Дж. и Бок П. Ф., Млечный путь, пер. с англ., М., 1959; Курс астрофизики и звездной астрономии, т. 2, М., 1962; Бакулин П. И., Кононович Э. В., Мороз В. И., Курс общей астрономии, М., 1966.

Е. К. Харадзе.

Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .

Синонимы :

Смотреть что такое "Галактика" в других словарях:

ГАЛАКТИКА, огромное скопление звезд, пыли и газа. Примером может служить наша собственная Галактика. Согласно классификации Эдвина ХАББЛА, составленной в 1925 г., существует три основных типа галактик. Эллиптические галактики (Е) круглые или… … Научно-технический энциклопедический словарь

Галактика - Галактика. Схематическое изображение Галактики (вид с ребра). ГАЛАКТИКА, звездная система (спиральная галактика), к которой принадлежит Солнце (для отличия от других галактик пишется с прописной буквы). Галактика содержит не менее 1011 звезд… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

ГАЛАКТИКА, звездная система (спиральная галактика), к которой принадлежит Солнце (для отличия от других галактик пишется с прописной буквы). Галактика содержит не менее 1011 звезд (общая масса 1011 масс Солнца), межзвездное вещество (газ и пыль,… … Современная энциклопедия

- (от греч. galaktikos млечный) звездная система (спиральная галактика), к которой принадлежит Солнце. Галактика содержит не менее 1011 звезд (общей массой 1011 масс Солнца), межзвездное вещество (газ и пыль, масса которых составляет несколько… … Большой Энциклопедический словарь

ГАЛАКТИКА, и, жен. Гигантская звездная система. Наша Г. (та, к к рой принадлежит Солнце). Другие галактики. | прил. галактический, ая, ое. Галактические туманности. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

Всего существует три главных типа галактик: спиральная, эллиптическая и неправильная. К первым относятся, например, Млечный Путь и Андромеда. В центре расположены объекты и черная дыра, вокруг которых вращается ореол звезд и темная материя. Из ядра ответвляются рукава. Спиральная форма образуется из-за того, что галактика не прекращает вращения. Многие представители обладают лишь одним рукавом, но у некоторых их можно насчитать три и больше.

Таблица характеристик основных видов галактик

Спиральные бывают с перемычкой и без. В первом типе центр пересекается плотным баром звезд. А у вторых подобного формирования не наблюдается.

В эллиптических галактиках проживают самые древние звезды и нет достаточного количества пыли и газа, чтобы создать молодые. Могут напоминать по форме круг, овал или же спиральный тип, но без рукавов.

Примерно четверть галактик представляют группу неправильных. Они меньше, чем спиральные и отображают порой причудливые формы. Их можно объяснить появлением новых звезд или же гравитационным контактом с соседней галактикой. Среди неправильных числятся .

Есть также много галактических подтипов: сейфертовские (спирали с быстрым движением), яркие эллиптические супергиганты (поглощают других), кольцевые (без ядра) и прочие.