Галактики і метагалактики

Поняття «галактика» в сучасній мові означає величезну зоряну систему. Відбувається воно від грецького слона «молоко, молочний» і було введено в ужиток для позначення нашої зоряної системи. Вона, як відомо, бачиться нам як тягнеться через все небо світла смуга з молочним відтінком і названа тому «Чумацький Шлях». Саме в Чумацькому Шляху зосереджена переважна кількість зірок нашої Галактики, ось чому часто говорять: наша Галактика - це Чумацький Шлях. Число зірок в ній - кілька сотень мільярдів, тобто близько трильйона (10 12). Вона має форму диска з потовщенням в центрі (див. Рис. 2).

Діаметр самого диска, тобто діаметр нашої Галактики дорівнює приблизно 10 21 м, маса Галактики -

10 42 кг. Рукава Галактики мають спіральну форму, тобто розходяться по спіралях від ядра. В одному з рукавів на відстані близько 3'10 20 м від ядра знаходиться Сонце, розташоване поблизу площини симетрії. Найчисленніші зірки в нашій Галактиці - це карлики (масою приблизно в 10 разів менше маси Сонця). Крім одиночних зірок і їх супутників (планет), є подвійні і кратні зірки і цілі зоряні скупчення. рухомі як єдине ціле (наприклад, зоряне скупчення Плеяди). Їх відкрито в даний час більш 1000. Галактики містять червоні і жовті зірки-гіганти і надгіганти. Крім цього, в галактиці є туманності, що складаються в основному з газу і пилу. Міжзоряний простір заповнений полями (електромагнітним і гравітаційним) і розрідженим міжзоряним газом. Галактика обертається навколо свого центру, причому кутова і лінійна швидкість зі збільшенням відстані від центру змінюються. Лінійна швидкість руху Сонця навколо центру Галактики дорівнює 250 км / с, що практично відповідає максимальній лінійної швидкості зірок. Повний оберт навколо своєї орбіти Сонце робить приблизно за 200 мільйонів років (2 • 10 8 років). Цей період називається галактичним роком.

На початку 20-го ст. було доведено, що крім нашої Галактики існують і інші, також складаються з мільярдів зірок. В сукупності вони утворюють наш всесвіт, або Метагалактику. Одна з найближчих до нас галактик - Туманність Андромеди - знаходиться від нас на відстані, приблизно 2,5 • 10 22 м, її діаметр дорівнює 1.3 діаметра Чумацького Шляху, а маса практично дорівнює масі нашої Галактики. Але зовнішнім виглядом все галактики діляться на 3 основних типи: еліптичні, спіральні і неправильні.

У 1963 р у Всесвіті були відкриті квазізвездние, тобто звездоподобние джерела сильного радіовипромінювання. Їх назвали квазарами. Це - дуже віддалені від нас об'єкти Всесвіту, відстань до них близько 10 25 - 10 26 м. До теперішнього часу їх налічується більше тисячі. Квазари випромінюють величезну кількість енергії. Так, квазізвездние об'єкт розміром з Сонячну систему може випромінювати в 10 разів більше енергії, ніж Чумацький Шлях - наша галактика. Але сучасним уявленням квазари - це активні ядра далеких галактик або самі ці галактики, які ми бачимо "збоку". Галактики утворюють групи, групи утворюють систему, великі системи називаються скупченнями: вони складаються з сотень і тисяч галактик.

Найближче до нас скупчення галактик розташоване в сузір'ї Діви і знаходиться на відстані близько 6'10 23 м. Діаметр цього скупчення більш 1,8'10 23 м. Сучасна позагалактична астрономія дозволяє говорити про сверхскоплениях галактик. До теперішнього часу відкриті десятки таких сверхскоплений. Все це свідчить про те, що Всесвіту на самих різних рівнях притаманна структурність: від фундаментальних частинок до гігантських сверхскоплений галактик.

Еволюція галактик. Відповідно до сучасних уявлень, спочатку Галактика представляла собою повільно обертається гігантське газова хмара. Під дією сил тяжіння (власної гравітації) воно стискалося. В ході цього стиснення, або колапсу народжувалися перші зірки, і відбувалося поступове розділення зоряної і газової складових Галактики. Виділяється при стисненні енергія гравітації переходила в кінетичну енергію руху зірок і газу. Зрештою кінетична енергія зірок досягла значення, при якому подальше стиснення поперек осі обертання стало неможливим. Таким чином, підсистема найстаріших зірок, що виникли на початку колапсу протогалактики, зберегла первісну сферичну форму, утворивши гало. Стиснення газу уздовж осі обертання тривало, що призвело до формування тонкого газового диска. Згодом формуються в ньому зірки утворили обертову дискову спіральну підсистему. У результаті тривалої гравітаційноїконденсації в Галактиці відбувається безперервне утворення зірок з міжзоряного газу.

У 1944 р астроном Бааде запропонував називати всі зірки зоряним населенням. Найстаріші зірки, що утворюють гало, складають населення I, а середні за віком і молоді зірки, розташовані в диску (спіральних рукавах) - населення II. Це - зірки Головною послідовності. З них зірки спектральних класів O і B - наймолодші і гарячі, а класів G, K, M - карлики.

Розбігання галактик. У 1929 році американський астроном Хаббл виявив, що лінії і спектрах багатьох галактик зміщені до червоного кінця спектра. Крім того, виявилося, що чим далі галактика, тим більше зсув ліній. На основі відомого з фізики ефекту Доплера було зроблено висновок, що відстань між нашою Галактикою і іншими галактиками збільшується. Так як наша Галактика не є центром Всесвіту, це означає, що відбувається взаємне віддалення галактик.

Математично закон Хаббла записується в такий спосіб:

де V - лінійна швидкість галактики, км / с, r - відстань до неї, що вимірюється в мегапарсек (Мпк). Н - постійна Хаббла. За сучасними даними 50

Із закону Хаббла слід, що, чим далі галактики знаходяться один від одного, тим з більшою швидкістю вони розбігаються. Слід зауважити, що для близьких і дуже далеких галактик закон Хаббла неточний.

Відзначимо деякі особливості розширення Метагалактики.

1. Розширення проявляється тільки на рівні скупчень і надскупчення галактик. Самі галактики і кратні системи зірки не розширюються (цьому перешкоджають сили тяжіння). Таким чином, можна говорити лише про розширення Всесвіту, тобто Метагалактики.

2. Не існує центру, від якого відбувається розширення.

3. Постійна Хаббла в кожен момент часу однакова у всьому Всесвіті, але залежить від часу (з часом зменшується).

Час t = 1 / Н. зване космологічним часом, дозволяє порівнювати еволюцію об'єктів, що знаходяться в різних частинах Всесвіту.

Розширення Метагалактікіговоріт про те, що Всесвіт нестаціонарна, вона змінюється, еволюціонує, що ще раз підтверджує загальний, глобальний характер принципу еволюції.