З яких зірок складається спіральна галактика? Астрономи виявили новий клас галактик: суперспіральні. Спіральна структура галактик

Ядро – вкрай мала область у центрі галактики. Коли йдеться про ядра галактик, то найчастіше говорять про активні ядра галактик, де процеси не можна пояснити властивостями сконцентрованих у них зірок.

Диск - відносно тонкий шар, у якому сконцентровано більшість об'єктів галактики. Поділяється на газопиловий диск та зірковий диск. галактика ядро міжзоряний гравітаційний

Балдж (англ. bulge – здуття) – найбільш яскрава внутрішня частинасфероїдального компонента.

Гало – зовнішній сфероїдальний компонент. Кордон між балджем і гало розмита і досить умовна.

Інші можливі елементи.

Полярне кільце – рідкісний компонент. У класичному випадку галактика з полярним кільцем має два диски, що обертаються у перпендикулярних площинах. Центри цих дисків у класичному випадку збігаються. Причина виникнення полярних кілець остаточно не ясна.

Сфероїдальний компонент – сфероподібний розподіл зірок.

Спіральна гілка (спіральний рукав) – ущільнення з міжзоряного газу та переважно молодих зірок у вигляді спіралі. Швидше за все, є хвилями щільності, викликаними різними причинами, проте питання про їхнє походження досі остаточно не вирішене.

Бар (перемичка) - виглядає як щільне витягнуте утворення, що складається із зірок та міжзоряного газу. За розрахунками головний постачальник міжзоряного газу до центру галактики. Однак майже всі теоретичні побудови ґрунтуються на факті, що товщина диска набагато менша за його розміри, іншими словами, диск плоский, і майже всі моделі - спрощені двовимірні моделі, розрахунків тривимірних моделей дисків вкрай мало. А тривимірний розрахунок галактики з баром і газом у відомій літературі лише один. За даними автора цього розрахунку, газ не потрапляє до центру галактики, а проходить досить далеко.

Еволюція галактик

Еволюція галактикиназивається зміна її інтегральних характеристик з часом: спектру, кольору, хімічного складу, поля швидкостей. Описати життя галактики непросто: на еволюцію галактики впливають як еволюція окремих її частин, але й її зовнішнє оточення. Коротко процеси, що впливають на еволюцію галактики, можна уявити наступною схемою.

Еволюція протікає на років швидше при протогалактичному стиску, великому мерджингу (злиття галактик), тиску гарячого міжгалактичного газу.

Еволюція протікає повільніше років при тривалості акреції на диску, малому злитті, приливному взаємодії галактик. А також, якщо еволюція викликана нестійкістю бару, темним гало, чорною діркою, спіральними гілками, галактичними вітрами та фонтанами.

Протягом еволюційного розвитку виникають інші важливі процеси для галактики: формування зірок, збагачення металами, зворотний зв'язокчерез наднові та активні ядра, відновлення газу.

Галактикою називають великі формування зірок, газу, пилу, які разом утримуються силою гравітації. Ці найбільші з'єднання у Всесвіті можуть відрізнятися формою та розмірами. Більша частина космічних об'єктіввходить до складу певної галактики. Це зірки, планети, супутники, туманності, чорні дірки та астероїди. Деякі з галактик мають велику кількість невидимої темної енергії. Через те, що галактики поділяє порожній космічний простір, їх образно називають оазисами в космічній пустелі.

	Еліптична галактика	Спіральна галактика	Неправильна галактика
Сфероїдальний компонент	Галактика цілком	Є	Дуже слабкий
Зоряний диск	Ні чи слабко виражений	Основний компонент	Основний компонент
Газопилковий диск	Ні	Є	Є
Спіральні гілки	Ні чи тільки поблизу ядра	Є	Ні
Активні ядра	Зустрічаються	Зустрічаються	Ні
	20%	55%	5%

Наша галактика

Найближча до нас зірка Сонце відноситься до мільярда зірок у галактиці Чумацький шлях. Подивившись на нічне зоряне небо, важко помітити широку смугу, посипану зірками. Нагромадження цих зірок древні греки назвали Галактикою.

Якби в нас була можливість подивитися на цю зіркову систему з боку, ми помітили б сплюснуту кулю, в якій налічується понад 150 млрд. зірок. Наша галактика має такі розміри, які важко уявити у своїй уяві. Промінь світла подорожує з одного боку на іншу сотню тисяч земних років! Центр нашої Галактики займає ядро, від якого відходять величезні спіральні гілки, заповнені зірками. Відстань від Сонця до ядра Галактики становить 30 тисяч світлових років. Сонячна системарозташована на околиці Чумацького шляху.

Зірки в Галактиці, незважаючи на величезне скупчення космічних тіл, зустрічаються рідко. Наприклад, відстань між найближчими зірками в десятки мільйонів разів перевищує їхні діаметри. Не можна сказати, що зірки розкидані у Всесвіті хаотично. Їхнє місце розташування залежить від сил гравітації, які утримують. небесне тілоу певній площині. Зіркові системи зі своїми гравітаційними полямиі називають галактиками. Крім зірок, до складу галактики входить газ та міжзоряний пил.

Склад галактик.

Всесвіт становить також безліч інших галактик. Найбільш наближені до нас віддалені на відстань 150 тисяч світлових років. Їх можна побачити на небі південної півкуліу вигляді маленьких туманних цяток. Їх уперше описав учасник Магелланової експедиції навколо світу Пігафетт. У науку вони увійшли під назвою Великої та Малої Магелланових Хмар.

Найближче до нас розташована галактика під назвою Туманність Андромеди. Вона має дуже великі розміри, тому видно з Землі в звичайний бінокль, а у ясну погоду – навіть неозброєним оком.

Сама будова галактики нагадує гігантську опуклу у просторі спіраль. На одному зі спіральних рукавів за відстань від центру знаходиться Сонячна система. Все в галактиці кружляє навколо центрального ядра і підкоряється силі його гравітації. У 1962 році астрономом Едвіном Хаблом була проведена класифікація галактик залежно від їхньої форми. Усі галактики вчений розділив на еліптичні, спіральні, неправильні та галактики з перемичкою.

У частині Всесвіту, доступному для астрономічних досліджень, розташовані мільярди галактик. Спільно їх астрономи називають Метагалактикою.

Галактики Всесвіту

Галактики представлені великими угрупованнями зірок, газу, пилу, що утримуються разом гравітацією. Вони можуть суттєво відрізнятися за формою та розмірами. Більшість космічних об'єктів відносяться до будь-якої галактики. Це чорні дірки, астероїди, зірки із супутниками та планетами, туманності, нейтронні супутники.

Більшість галактик Всесвіту включають величезна кількістьневидима темна енергія. Оскільки простір між різними галактиками вважається пустотним, їх часто називають оазисами в порожнечі космосу. Наприклад, зірка на ім'я Сонце – одні з мільярдів зірок у галактиці «Чумацький Шлях», що знаходиться у нашому Всесвіті. На відстані від центру цієї спіралі знаходиться Сонячна система. У цій галактиці все безперервно рухається навколо центрального ядра, яке підкоряється його гравітації. Однак і ядро теж рухається разом із галактикою. При цьому всі галактики рухаються на надшвидкості.
Астроном Едвін Хаббл у 1962 році провів логічну класифікацію галактик Всесвіту з урахуванням їхньої форми. Наразі галактики поділяються на 4 основні групи: еліптичні, спіральні, галактики з баром (перемичкою) та неправильні.
Яка найбільша галактика у нашому Всесвіті?
Найбільшою галактикою у Всесвіті є лінзовидна галактика надгіганських розмірів, що знаходиться в скупченні Abell 2029.

Спіральні галактики

Вони є галактиками, які за своєю формою нагадують плоский спіралеподібний диск з яскравим центром (ядром). Чумацький Шлях – типова спіральна галактика. Спіральні галактики прийнято називати з літери S, вони поділяються на 4 підгрупи: Sa, Sо, Sc та Sb. Галактики, які стосуються групи Sо, відрізняються світлими ядрами, які мають спіральних рукавів. Що ж до галактик Sа, всі вони відрізняються щільними спіральними рукавами, щільно обмотаними навколо центрального ядра. Рукави галактик Sc і Sb рідко оточують ядро.

Спіральні галактики каталогу Месьє

Галактики з перемичкою

Галактики з баром (перемичкою) схожі на спіральні галактики, але все ж таки мають одну відмінність. У таких галактиках спіралі починаються немає від ядра, як від перемичок. Близько 1/3 всіх галактик входять до цієї категорії. Їх прийнято позначати літерами SB. У свою чергу вони поділяються на 3 підгрупи Sbc, SBb, SBa. Різниця між цими трьома групами визначається формою та довжиною перемичок, звідки, власне, і починаються рукави спіралей.

Спіральні галактики з перемичкою каталогу Месьє

Еліптичні галактики

Форма галактик може змінюватись від ідеально круглої до витягнутого овалу. Їх відмінною рисоює відсутність центрального яскравого ядра. Вони позначаються буквою Е і поділяються на 6 підгруп (за формою). Такі форми знаються від Е0 до Е7. Перші мають майже круглу форму, тоді як Е7 характеризуються надзвичайно витягнутою формою.

Еліптичні галактики каталогу Месьє

Неправильні галактики

Вони не мають будь-якої вираженої структури чи форми. Неправильні галактики прийнято розділяти на 2 класи: IO та Im. Найбільш поширеним є Im клас галактик (він має лише незначний натяк на структуру). У деяких випадках простежуються спіральні рештки. IO відноситься до класу галактик, хаотичних за формою. Малі та Великі Магелланови Хмари – яскравий приклад Im класу.

Неправильні галактики каталогу Месьє

Таблиця характеристик основних видів галактик

	Еліптична галактика	Спіральна галактика	Неправильна галактика
Сфероїдальний компонент	Галактика цілком	Є	Дуже слабкий
Зоряний диск	Ні чи слабко виражений	Основний компонент	Основний компонент
Газопилковий диск	Ні	Є	Є
Спіральні гілки	Ні чи тільки поблизу ядра	Є	Ні
Активні ядра	Зустрічаються	Зустрічаються	ні
Відсоток від загальної кількостігалактик	20%	55%	5%

Великий портрет галактик

Нещодавно астрономи почали працювати над спільним проектом для виявлення розташування галактик у всьому Всесвіті. Їхнє завдання – отримати більш детальну картину загальної структури та форми Всесвіту у великих масштабах. На жаль, масштаби Всесвіту важко оцінити розуміння багатьма людьми. Взяти хоча б нашу галактику, що складається більш ніж із ста мільярдів зірок. У Всесвіті існують ще мільярди галактик. Виявлено далекі галактики, але ми бачимо їхнє світло таким, яке було практично 9 млрд років тому (нас поділяє таку велику відстань).

Астрономам стало відомо, що більшість галактик належать до певної групи (її почали називати «кластер»). Чумацький шлях – частина кластера, який у свою чергу складається із сорока відомих галактик. Як правило, більшість таких кластерів представлені частиною ще більшого угруповання, яке називають скупченнями.

Наш кластер - частина надскоплення, яке прийнято називати скупченням Діви. Такий масивний кластер складається з більш ніж 2 тис. галактик. У той час, коли астрономи створили карту розташування даних галактик, надскоплення почали набувати конкретної форми. Великі надскупчення зібралися навколо того, що представляється ніби гігантськими бульбашками або порожнечами. Що це за структура ніхто ще не знає. Ми не розуміємо, що може знаходитися всередині цих пустот. За припущенням, вони можуть бути заповнені певним типом невідомої вченим темної матерії або мати всередині порожній простір. Перед тим, як ми дізнаємося про природу таких пустот, мине багато часу.

Галактичні обчислення

Едвін Хаббл є основоположником галактичних досліджень. Він перший, кому вдалося визначити, як можна обчислити точну відстань до галактики. У своїх дослідженнях він спирався на метод пульсуючих зірок, які відоміші як цефеїди. Вчений зміг помітити зв'язок між періодом, який потрібен для завершення однієї пульсації яскравості, і енергією, яку виділяє зірка. Результати його досліджень стали серйозним проривом у галузі галактичних досліджень. Крім цього, він виявив, що є кореляція між червоним спектром, що випромінюється галактикою, і відстанню до неї (постійна Хаббла).

У наш час астрономи можуть вимірювати відстань і швидкість галактики за допомогою вимірювання кількості червоного зміщення в спектрі. Відомо, що всі галактики Всесвіту рухаються одна від одної. Чим далі галактика знаходиться від Землі, тим більша її швидкість руху.

Щоб візуалізувати цю теорію, Досить уявити себе за кермом авто, яке рухається на швидкості 50 км на годину. Перед Вами їде авто швидше на 50 км/год, що говорить про те, що швидкість його пересування становить 100 км/год. Перед ним є ще одне авто, яке рухається швидше на 50 км на годину. Незважаючи на те, що швидкість всіх 3 машин буде різною на 50 км на годину, перший автомобіль насправді рухається від Вас на 100 км на годину швидше. Оскільки червоний спектр говорить про швидкість руху галактики від нас, виходить наступне: чим більше червоне зміщення, тим, відповідно, галактика швидше рухається і тим більша її відстань від нас.

Зараз ми маємо нові інструменти, які допомагають вченим у пошуках нових галактик. Завдяки космічному телескопу Хаббла вченим вдалося побачити те, що раніше залишалося тільки мріяти. Висока потужність цього телескопа забезпечує хорошу видимість навіть дрібних деталей у ближніх галактиках і дозволяє вивчати більш далекі, які ще нікому не були відомі. Нині нові інструменти спостереження космосу перебувають у стадії розробки, а найближчим часом вони допоможуть отримати глибше розуміння структури Всесвіту.

Типи галактик

Спіральні галактики. За формою нагадують плоский спіралеподібний диск із яскраво вираженим центром, так званим ядром. Наша галактика Чумацький шлях відноситься до цієї категорії. В даному розділі порталу сайт Ви зустрінете багато різних статей із описом космічних об'єктів нашої Галактики.
Галактики із перемичкою. Нагадують спіральні, тільки від них вони відрізняються однією істотною відмінністю. Спіралі відходять не від ядра, а від про перемичок. До цієї категорії можна віднести третину всіх галактик Всесвіту.
Еліптичні галактики мають різні форми: від досконало круглої до овально витягнутої. Порівняно зі спіральними, у них відсутнє центральне яскраво виражене ядро.
Неправильні галактики не мають характерної форми або структури. Їх не можна віднести до якогось із перелічених вище типів. Неправильних галактик налічується значно менше на просторах Всесвіту.

Астрономи в останнім часомзапустили спільний проект з виявлення розташування всіх галактик у Всесвіті. Вчені сподіваються отримати наочнішу картину її структури у великому масштабі. Розмір Всесвіту важко оцінити людському мисленню та розумінню. Одна тільки наша галактика – це поєднання сотнею мільярдів зірок. А таких галактик нараховуються мільярди. Ми можемо бачити світло від виявлених далеких галактик, але не припускати навіть того, що дивимося в минуле, адже світловий промінь доходить до нас за десятки мільярдів років, настільки велика відстань нас поділяє.

Астрономи також прив'язують більшість галактик до певних груп, які називаються кластерами. Наш Чумацький шлях відноситься до кластера, який складається з 40 розвіданих галактик. Такі кластери об'єднують у великі угруповання, що називаються скупченнями. Кластер з нашою галактикою входить у надскупчення Діви. У складі цього гігантського кластера знаходиться понад 2 тисячі галактик. Після того, як вчені почали малювати карту розміщення даних галактик, надскупчення отримали певні форми. Більшість галактичних надскоплень оточували гігантські порожнечі. Ніхто не знає, що може бути всередині цих порожнин: космічний простір на кшталт міжпланетного або ж нова формаматерії. Потрібно багато часу, щоб розкрити цю загадку.

Взаємодія галактик

Не менш цікавим для погляду вчених є питання про взаємодію галактик як компонентів космічних систем. Не секрет, що космічні об'єктизнаходяться в постійному русі. Галактики не виняток із цього правила. Деякі з видів галактик могли стати причиною зіткнення або злиття двох космічних систем. Якщо вникнути, якими є дані космічні об'єкти, більш зрозумілими стають масштабні зміни як результат їхньої взаємодії. Під час зіткнення двох космічних систем вихлюпується величезна кількість енергії. Зустріч двох галактик на просторах Всесвіту – навіть більш імовірна подія, аніж зіткнення двох зірок. Не завжди зіткнення галактик закінчується вибухом. Невелика космічна система може вільно пройти повз свій більший аналог, змінивши лише трохи його структуру.

Таким чином, відбувається утворення формувань, схожих зовнішнім виглядомна витягнуті коридори. У їхньому складі виділяються зірки та газові зони, часто формуються нові світила. Бувають випадки, що галактики не вдаряються, а лише злегка стикаються одна з одною. Однак навіть така взаємодія запускає ланцюжок незворотних процесів, що призводять до величезних змін у структурі обох галактик.

Яке майбутнє очікує на нашу галактику?

Як припускають вчені, не виключено, що в далекому майбутньому Чумацький шлях зможе поглинути крихітну за космічними розмірами систему-супутник, яка розташована від нас на відстані 50 світлових років. Дослідження показують, що цей супутник має тривалий життєвий потенціал, але за зіткнення з гігантським сусідом, найімовірніше, закінчить окреме існування. Також астрономи пророкують зіткнення Чумацького шляху та Туманності Андромеди. Галактики рухаються одна одній назустріч зі швидкістю світла. До ймовірного зіткнення чекатиме приблизно три мільярди земних років. Однак чи буде воно насправді зараз – важко міркувати через брак даних про рух обох космічних систем.

Опис галактик наKvant. Space

Портал сайт перенесе Вас у світ цікавого та захоплюючого космосу. Ви дізнаєтесь про природу побудови Всесвіту, ознайомитеся зі структурою відомих великих галактик, їх складовими. Читаючи статті про нашу галактику, нам стають більш зрозумілими деякі явища, які можна спостерігати в нічному небі.

Всі галактики від Землі знаходяться на великій відстані. Неозброєним оком можна побачити лише три галактики: Велике та мале Магелланові хмари та Туманність Андромеди. Усі галактики порахувати неможливо. Вчені припускають, що їхня кількість становить близько 100 мільярдів. Просторове розташуваннягалактик нерівномірно - одна область може містити величезну їх кількість, в другій зовсім не буде жодної навіть маленької галактики. Відокремити зображення галактик від окремих зірок астрономам не вдавалося на початок 90-х. У цей час налічувалося близько 30 галактик із окремими зірками. Усіх їх зараховували до місцевої групи. 1990 року відбулася велична подія у розвитку астрономії як науки – на орбіту Землі було запущено телескоп Хаббла. Саме ця техніка, а також нові 10-метрові наземні телескопи дали можливість побачити значно більша кількістьдозволених галактик.

На сьогоднішній день «астрономічні уми» світу ламають голову про роль темної матерії у побудові галактик, яка виявляє себе лише у гравітаційній взаємодії. Наприклад, у деяких великих галактиках вона становить близько 90% загальної маси, тоді як карликові галактики можуть її зовсім не містити.

Еволюція галактик

Вчені вважають, що виникнення галактик – це природний етап еволюції Всесвіту, який проходив під впливом сил гравітації. Приблизно 14 млрд. років тому почалося формування протоскопа у первинній речовині. Далі під впливом різних динамічних процесів відбулося виділення галактичних груп. Достаток форм галактик пояснюється різноманітністю початкових умов їх формуванні.

На стиск галактики йде близько 3 млрд. років. За цей час газова хмара перетворюється на зіркову систему. Освіта зірок відбувається під впливом гравітаційного стиску газових хмар. Після досягнення в центрі хмари певної температури та щільності, достатньої для початку термоядерних реакцій, утворюється нова зірка. Масивні зірки утворені з термоядерних хімічних елементів, За масою переважаючих гелій. Дані елементи створюють первинне гелієво-водневе середовище. Під час грандіозних вибухів наднових зірок утворюються елементи, важчі за залізо. З цього випливає, що галактика складається із двох поколінь зірок. Перше покоління – це найстаріші зірки, що складаються з гелію, водню та дуже невеликої кількості важких елементів. Зірки другого покоління мають більш помітну домішку важких елементів, оскільки вони формуються з первинного газу, збагаченого важкими елементами.

У сучасній астрономії галактикам як космічним структурам приділяється окреме місце. У деталях вивчаються види галактик, особливості їхньої взаємодії, подібності та відмінності, робиться прогноз їхнього майбутнього. Ця область містить ще багато незрозумілого, що вимагає додаткового вивчення. Сучасна наукавирішила багато питань щодо видів побудови галактик, але залишилося також багато білих плям, пов'язаних із утворенням цих космічних систем. Сучасні темпи модернізації дослідницької техніки, розробка нових методологій дослідження космічних тіл дають надію на значний прорив у майбутньому. Так чи інакше, галактики завжди будуть у центрі наукових досліджень. І засноване це не лише на людській цікавості. Отримавши дані про закономірності розвитку космічних систем, ми зможемо спрогнозувати майбутнє нашої галактики під назвою Чумацький шлях.

Найцікавіші новини, наукові, авторські статті щодо вивчення галактик Вам надасть портал сайт. Тут Ви зможете знайти захоплюючі відео, якісні знімки із супутників та телескопів, які не залишають байдужими. Поринайте у світ незвіданого космосу разом з нами!

> > Спіральні галактики

На фото Хаббла відображена М71, що нагадує наскільки дивовижними та фотогенічними бувають спіральні галактики. Майже 70% сусідів Чумацького Шляхуналежати до цього типу (2 квітня 2013 року).

Вивчіть, як виглядає спіральна галактика: опис та характеристика з фото, класифікація, роль Едвіна Хаббла, тип Чумацького Шляху, народження та розвиток.

Нескладно здогадатися, що спіральні галактики отримали назву через форму, що спостерігається. Це закручені колекції газу та зірок (гарячі та молоді), що іноді вражають зовнішнім виглядом.

Характеристика та класифікація спіральних галактик

Слід розібратися у тому, як виглядає будова спіральних галактик. Більшість галактик спірального типу, на зразок Чумацького Шляху, має центральну опуклість (ядро), навколо якої обертається плоский зірковий диск. Галактичний центр наповнений більш старими та тьмяними зірками, а також вміщує надмасивну (хоча знайти її не завжди вдається через пил та газ). Тьмяне світло древніх зірок ускладнює визначення опуклості, а є спіралі, які взагалі не володіють подібною особливістю.

Саме диск дозволяє легко відрізнити цей тип галактик з інших (важливий елемент спіральної галактики). У ньому є спіральні рукави з молодими зірками, пилом та газом. Саме яскраві зірки роблять рукави такими виразними та помітними.

Точна схема формування спіральних рукавів досі залишається загадкою. Якби вони були постійними галактичними властивостями, то мали б зникнути протягом мільярда років. Дослідники вважають, що вони можуть бути результатом хвиль щільності, що поширюються зовнішнім диском. Самі хвилі могли утворитися у процесі зіткнення. При злитті маса однієї впливає зміну структури другий.

Приблизно 2/3 спіральних галактик містять бар у центрі. також має таку структуру, та її складно розглянути. Тому до 2005 року його наявність не вдавалося підтвердити. Класифікація галактик з'явилася в 1926 завдяки Есуну Хабблу. Її називають "камертон Хаббла" і принцип організації будується на галактичній формі. Спіральні розподіляються за тим, наскільки сильно закручені їхні рукави, а також за присутністю чи відсутністю бару.

Серед всього масиву галактик, що спостерігаються, до спіральних відноситься 77%. Але не слід думати, що вони домінують. Проте ця честь належить еліптичним, які у результаті є наступною формою трансформації для спіральних. Еліптичні галактики представлені старими та тьмяними зірками, тому їх складніше знайти.

Історія та формування спіральних галактик

Спіральні галактики наповнені пилом та газом, через що створюються відмінні умови для формування зірок. Вважається, що вони молодші за еліптичні. Можна виявити зовсім різні форми. Близько 60% їх мають кілька рукавами, 10% – двома, а 30% не можна підрахувати, оскільки згодом вони змінювали зовнішній вигляд.

Ці галактики від мільярда до трильйона разів масивніше Сонця. Видимий диск завширшки тягнеться на 10-300 тисяч світлових років. Найбільша спіральна галактика – NGC 6872, яка витягується на 522 000 світлових років.

У раннього Всесвітугалактики часто зіштовхувалися і контактували, тому форма давніх гігантів швидко спотворювалася. Найдавніша із спостережуваних спіральних галактик – BX442 (10.7 мільярдів років). Через кореляцію між дистанцією та часом, дослідникам вдається розглянути її лише через 3 мільярди років після Великого Вибуху.

Коли спіральна галактика витрачає весь газ та пил, то зірки припиняють формуватися, а спіральна форма розпадається, і вони трансформуються в еліптичні. Подивіться відео про галактики, щоб дізнатися більше про народження зірок, створення спіралей та рукавів.

Еволюція дискових галактик

Астрофізик Ольга Сільченко про народження зірок, моделювання галактик та акрецію зовнішнього холодного газу:

Спіральний візерунок галактик

Астроном Олексій Расторгуєв про причини спірального візерунка, теорію хвиль щільності та труднощі у вивченні нашої Галактики:

Д-р. Денні Фолкнер

З часу свого відкриття галактики не перестають дивувати людський розум. Багато хто з них має форму прекрасних спіралей. Але якби вони оберталися протягом мільярдів років, то хіба не втратили б вони свої чіткі форми рукавів спіралі?

Величезні зоряні острови, звані «галактиками», ширяють у чорному, як смоль, космосі. Передбачувана кількість видимих галактик становить близько 170 мільярдів, і кожна з них містить мільярди або навіть трильйони окремих зірок. Споглядаючи це мерехтливе диво, ми запитуємо себе: «Звідки взялися ці сяючі коштовності?»

У першому розділі книзі Буття нам дано безпомилкову відповідь: у четвертий день Творець створив зірки (Буття 1:16). Астрономи, які заперечують історію, дану нам Богом, що неспроможні знайти альтернативного пояснення походження зірок.

Однією з головних проблем для них є чудові рукави спіралі, які прикрашають багато галактик. Простіше кажучи, ці спіралі мали б втратити свою форму, якби вони існували в стародавнього всесвіту . Але насправді присутність рукавів спіралей доводить, що всесвіт дуже молодий.

Будова галактик

Будь-яке здорове тлумачення походження галактик потребує тривалого пояснення. Галактики розташовані далеко одна від одної, і здається, що між ними немає матерії. Наприклад, наша галактика, яка називається Чумацький Шлях, відокремлена від найближчої галактики значного розміру – Андромеди (M 31) – відстанню у два мільйони світлових років.

У кожній галактиці є величезна кількість зірок. Чумацький шлях і M 31, які є звичайними галактиками, складаються з близько 200 мільярдів зірок кожна, і тягнуться від краю до краю на 100 000 світлових років. Досить цікавий той факт, що інші галактики меншого розміру обертаються по орбіті навколо великих галактик, таких як наша і галактика M 31.

Галактики поділяються на два основні види - спіральні та еліптичні. Еліптичні галактики, як випливає з назви, мають форму еліпса. Спіральні галактики, у свою чергу, мають густу концентрацію зірок у центрі, що називається ядром, та витончені рукави спіралі, що виходять від ядра до зовнішнього краю. Це надає галактиці вигляду завихрення. Звідки ж узялося таке розташування та різноманіття?

Спіралі породжують найбільше суперечок серед учених-астрономів. Починаючи з 30-х років попереднього століття, вчені почали сперечатися про будову та походження рукавів спіралі, і ці суперечки тривають і сьогодні.

Відкриваючи молодий всесвіт

Перш ніж розібратися з технічними труднощами, ми повинні розглянути одну загальноприйняту оману. Багато людей вважають, що зірок багато усередині рукава спіралі, проте між рукавами вони практично відсутні. Насправді ж, купність зірок між рукавами та всередині рукава практично однакова.

Якщо це так, то чому рукави спіралі здаються на вигляд такими яскравими? Причина полягає в тому, що в рукаві спіралі є дуже гарячі та яскраві сині зірки. Світло цих зірок домінує у видимому спектрі, тому рукави спіралі виділяються на фотографіях. Особливо це стосується старих чорно-білих фотографій, які були дуже чутливими до синього кольору. На більш сучасних кольорових фотографіях в інфрачервоній області діапазону рукава спіралей не так сильно виділяються, оскільки більш численні червоні зірки домінують.

Крім яскравих синіх зірок, у рукавах спіралі присутня також безліч пилу та газу. Іноді пил та газ концентруються в «хмарах», які називаються «туманностями». Астрономи називають туманності та сині зірки «супутниками спіралі», оскільки вони викреслюють розташування рукавів спіралі.

Проте ще 1930-х роках астрономи зіткнулися з однією проблемою. Зовнішнім зіркам потрібно більше часу, щоб завершити рух своєю орбітою, ніж зіркам, що усередині спіралі. Оскільки відстань від центру галактики збільшується, рукави спіралі мають ставати нестабільними. Тобто, після кількох обертань, рукави спіралі, мали б розсіятися.

Астрономи багато років сперечалися про напрям руху рукавів спіралі, намагаючись визначити - вони закручуються або розкручуються. Але незалежно від того, якого погляду вони не дотримувалися, якби вік галактик становив щонайменше десять мільярдів років, як зазвичай передбачається, то рукавів спіралей зараз уже не мало бути.

Невдалі припущення

До кінця 1960-х років астрономам здалося, що вони знайшли відповідь на своє запитання. Вони розробили теорію хвильової густини спіралі. Відповідно до цієї концепції, рукави спіралі поводяться в міжзоряному просторі. звуковим хвилях. Якщо деякі зовнішні силистискають міжзоряний простір, у рукавах спіралі виникають хмари газу та пилу. Крім того, через компресію газу, ймовірно, утворювалися зірки.

Відповідно до цього світогляду, деякі нові зірки мали стати масивними синіми зірками з дуже коротким життєвим циклом (у кращому разі, кілька мільйонів років). Такі зірки були дуже важливими для підтвердження цієї теорії, однак, оскільки, імовірно, вони існують не довго, часу для того, щоб «хвиля» переміщалася і залишала по собі сині зірки, виявляється недостатньо. Тому у своїй теорії вони припустили, що тут на сцену виходила гравітація галактики та завершувала процес збирання матеріалу та формування зірок.

Деталі теорії хвильової щільності спіралі важко довести, однак у цього світогляду досі є непохитні прихильники. До 1990 років вчені вивчили невеликі галактики-супутники, і дійшли висновку, що вони можуть бути тим самим механізмом, який підтримує форму спіралі, проте й цю теорію довести досить складно.

Темна матерія?

За останнє десятиліттяастрономи отримали докази існування темної матерії, що ускладнює загальну картину. Темна матерія цікава тим, що вона не випромінює світла, проте її загальна маса набагато перевищує загальну масу освітленої матерії, а її гравітація має найбільший вплив на структури тіл усередині галактики, а також на весь космос.

Факти свідчать, що темна матерія перебуває у зовнішніх шарах галактик. Більшість астрономів сьогодні вважають, що саме темна матерія допомагає спіралям галактик підтримувати життя. Однак навіть найкращий доказ існування темної матерії – більше висока швидкістьзвернення зовнішніх шарівгалактик, ніж передбачалося – може лише посилити, а чи не вирішити проблему існування спіралей.

Креаціоністи давно стверджують, що рукави спіралі не повинні існувати у стародавньому всесвіті, тому наявність рукавів спіралі вказує на дуже молодий вік всесвіту. Однак, оскільки більшість астрономів-еволюціоністів починають свої дослідження з припущення, що вік всесвіту становить мільярди років, вони переконані в існуванні деяких механізмів, які продовжують підтримувати спіральну форму галактик. Якби в них насправді були б переконливі відповіді на ці запитання, вони перестали б висувати все нові припущення. Їхні помилки свідчать про те, що аргументи креаціоністів не слід скидати з рахунків.

Нещодавно було розроблено ще один метод. Астрономи фотографували віддалені галактики, що знаходяться на відстані 12 мільйонів світлових років від Землі. Припустивши, що приблизно 13,7 мільярда років тому стався « великий вибух», вони вважають, що ці галактики є наймолодшими у всесвіті. Вони практично нічим не відрізняються від сусідніх (і, ймовірно, старіших) галактик, і практично ідентичні на вигляд. Інакше висловлюючись, і ми не спостерігаємо еволюційних процесів.

Спираючись на теорію недавнього створення, ми можемо припускати, що далекі галактики мають виглядати так само, як і ближні, проте еволюційна модель цього не може допустити. Скажімо ще раз: Боже Слово проливає непорушне світло на походження та будову Його великого всесвіту.

Доктор Денні Фолкнерє професором фізики та астрономії при Ланкастерському університеті штату Південна Кароліна. Він написав багато статей для астрономічних журналів, а також є автором книги « Всесвіт, створений за розумним задумом».

У глухих областях космічного просторунещодавно був виявлений новий виглядгалактик, який умовно назвали "супер спіралі". Вони мають воістину велетенські розміри, за всіма параметрами перевершують наш Чумацький Шлях і можуть конкурувати розмірами та яскравістю з самими великими галактиками, які тільки були виявлені у Всесвіті.

Суперспіральні галактики, як виявилося, довгий час перебували на очах у астрономів - вони просто вдало мімікрували під типові спіральні галактики. Нове дослідження проводилося з використанням архівних даних НАСА і воно показало, що ці, на перший погляд, близькі до нас галактики насправді дуже далеко, а здаються близькими, тому що мають велетенські розміри. Відразу перед дослідниками встав нове питання: як взагалі можливе існування таких спіральних галактик

«Ми виявили раніше невідомий клас спіральних галактик, які такі ж величезні та яскраві, як найбільші галактики, відомі нам. Якщо говорити зрозумілою мовою, то це те саме, якби ми виявили на Землі нову невідому істоту розмірами зі слона, але досі невідому зоологам», - Патрік Огл із Каліфорнійського технологічного інституту, провідний автор статті, опублікованої у виданні The Astrophysical Journal.

Одна з трьох галактик із двома ядрами, її найменування 2MASX J08542169+0449308. Джерело: SDSS

Огл і його колеги випадково натрапили на ці супер спіралі, коли займалися пошуками надзвичайно яскравих, масивних галактик у надрах архіву NED (NASA/IPAC Extragalactic Database). Цей архів являє собою онлайн-репозиторій, що містить інформацію про більш ніж сто мільйонів галактик. NED об'єднує дані з багатьох різноманітних проектів, включаючи ультрафіолетові спостереження орбітального апарату GALEX, наземного Слоанівського цифрового огляду неба, огляду 2MASS та окремих апаратів «Спітцер» і WISE.

«Це дивовижне відкриттякласу гігантських спіральних галактик відбулося лише завдяки рутинному аналізу бази даних галактик NED. Таким чином, можна сказати, що рутинна, систематична та послідовна робота з узагальненими за всіма проектами архівами теж приносить плоди. Ми впевнені, що в надрах архіву міститься інформація про ще багато таких самородків. Залишилося нам лише навчитися ставити правильні питання», - Джордж Хелоу, співавтор досліджень та керівник архіву.

Спочатку Огл, Хелоу та їхні колеги справедливо вважали, що величезні, зрілі галактики, що відносяться до класу еліптичних через їх незвичайної форми, будуть домінуючими елементами у дослідженій архівній інформації. Але, як виявилося, вчених очікувало величезне здивування. Із загальної бази даних було обрано приблизно 800 000 галактик, що знаходяться від нас на відстані не більше 3.5 мільярда світлових років. Дивним виявилося те, що у 53 із самих яскравих галактикбула форма спіралі, а чи не еліпса. Дослідники перевіряли ще раз відстані до цих галактик, виявилося, що вони розташувалися ще на 1.2 мільярди світлових років далі, ніж спочатку передбачалося. Отримавши правильну оцінку відстаней, були виявлені приголомшливі розміри та властивості цього нововідкритого класу спіральних галактик.

Ще одна галактика, яку можна зарахувати до суперспіральних. Її ім'я 2MASX J16014061+2718161, вона також має два ядра. Джерело: SDSS

Як зараз вдалося встановити, суперспіральні галактики можуть мати яскравість, більшу яскравість Чумацького Шляху від 8 до 14 разів, вони вдесятеро масивніші за нашу Галактику. Їхні яскраві диски, заповнені зірками, мають діаметр у 2–4 рази більший за наш, а найбільша відома спіральна галактика на сьогоднішній день має 440000 світлових років у діаметрі. Суперспіральні галактики випромінюють сильне ультрафіолетове та середнє інфрачервоне випромінювання. Це означає, що в їх надрах активно протікають процеси утворення нових зірок, темп їх народження приблизно в 30 разів вищий, знову ж таки, порівняно з нашою Галактикою.

Згідно з нинішньою астрофізичною теорією, спіральні галактики не можуть ніяким чином бути в змозі досягти будь-якої з цих дивовижних особливостей, не кажучи вже про те, щоб мати всі ці властивості відразу. Справа в тому, що спіральні галактики зростають за допомогою захоплення холодного газу з міжгалактичної речовини. У якийсь момент маса звичайної спіральної галактики досягає таких великих значень, унаслідок чого захоплений газ починає пересуватися всередину дуже швидко. Через це утворюється тертя речовини та відбувається нагрівання, а підвищення температури починає гальмувати наступні процеси народження нових зірок. Але, як ми тепер усі дізналися, виявляється, що спіральні галактики не підкоряються цьому закону.