Все о космосе

Космос. Астрономия. Вселенная. Наука

Leaf
Главная
Новости
FAQ по Астрономии
Астрословарь
Древняя астрономия
Современные теории
Метагалактика
Солнечная система
Статьи о космосе
Космонавтика
Галерея астрофото
Популярно о космосе
Карта сайта
Поиск
Обратная связь
Партнеры

Астрономия
Leaf Главная arrow Метагалактика arrow Галактики arrow Сколько же галактик во Вселенной?



Сколько же галактик во Вселенной? PDF Напечатать Е-мейл

Сколько же галактик во Вселенной?

Слова поэта поражают: ведь в те времена знали только одну звездную систему. И как ни много звезд в нашей Галактике, но их количество все-таки ограничено — около 100 млрд. Лишь в начале прош­лого века астрономы поняли, что есть звездные миры, существующие неза­висимо от нашей системы-галактики, называемой Млечный Путь. Туман­ность Андромеды — типичный пример соседнего гигантского звездного дома. С открытием других звездных "остро­вов" мысль о бесконечности окружаю­щего нас мира получила существенную поддержку. Ведь если галактика в созвездии Андромеды похожа на на­шу, в которой расположена Солнечная система, то схожую природу имеют и множество других галактик, в кото­рых из-за их удаленности от нас уче­ные не могут рассмотреть отдельные звезды.

Сколько же галактик во Вселенной? Ответ на этот вопрос имеет громадное значение для судеб находящихся в ней цивилизаций. Если все галактики мож­но "пересчитать", то это означает, что и время жизни Вселенной должно быть ограничено.

Наш мир существует благодаря то­му, что в начале всего лежит превраще­ние водорода в гелий, происходящее внутри звезд. Этот процесс образно опи­сал Харри Мартинсон в миниатюре:

В изнанке времени возник

водород в неброском виде

и из атомов воздвиг

богу своему хитроумный дом.

И в этом мире мы с вами сейчас жи­вем! Постепенно звезда "...сжимается и стынет и плывет в те миры, где тускло носятся в пустыне, как луны, мертвые шары". Так Семен Кирсанов в стихот­ворении "Сожаление" пишет о судьбе звезды.

Каково же будущее того мира, где звезды, исчерпав запасы горючего, под­держивавшего их свечение на протяже­нии десятков миллиардов лет, либо превратятся в холодные объекты — бе­лые карлики, нейтронные звезды, либо станут черными дырами?

Конечно, можно подсчитать, что нашей Галактике, чтобы превратить­ся в кладбище звезд, понадобится сот­ня миллиардов лет. Астрономы уста­новили, что возраст Галактики состав­ляет около 12 млрд. лет. А что прои­зойдет с ней в следующий десяток миллиардов лет? Неужели человечес­тво окажется в поистине фантастичес­ком мире, в котором все звезды погас­ли? А жизнь сохранившихся цивили­заций будет поддерживаться теплом, извлекаемым неведомыми нам путя­ми, например, в космической жаров­не, где будут сгорать отжившие свое звезды.

Но есть ли во Вселенной такие про­цессы, которые приводили бы к возоб­новлению водорода? Если есть, то в Галактике должен иметь место "кру­говорот водорода". И тогда было бы весьма затруднительно указать время "кончины" подобной системы. Такая возможность позволит какой-нибудь развитой цивилизации путешество­вать от одной звезды к другой, еще не погасшей, обеспечивая себе практи­чески вечное существование. Ведь ес­ли в одной области галактики звезды умирают, то в другой — могут заго­раться новые. Такое рассуждение по­надобилось нам, чтобы обосновать переход ученых к рассмотрению свойств объектов, расположенных за предела­ми нашего звездного дома, причем иногда на столь огромных расстояни­ях, что луч света от них идет к нам миллиарды лет. Для сравнения вспом­ним: необходимо чуть больше 8 ми­нут, чтобы световой луч известил нас о том, что произошло на Солнце. Что­бы "определить судьбу" Вселенной, в том числе и нашей Галактики, следо­вало бы узнать о свойствах громадного мира галактик.

Сейчас ни один астроном с точнос­тью не скажет, сколько галактик мож­но наблюдать на небе современными средствами. В 1934 году американ­ский астроном Эдвин Хаббл подсчи­тал, что число звездных островов, ко­торые он смог бы "увидеть" с помощью крупнейшего тогда телескопа с диа­метром зеркала 2,5 м, составляет свы­ше 5 млн. Но с тех пор построены 6-м, несколько 8-м и два 10-м телескопа. В 6-м телескоп астрономы смогли бы наблюдать уже 1,4 млрд. галактик. Конечно, столько объектов ни один астроном не в состоянии увидеть. На помощь пришли подсчеты, сделанные в небольшом участке неба, которые за­тем были увеличены с учетом площади всей небесной сферы.

А вот космическому телескопу, названному в честь Э. Хаббла, до­ступны для просмотра уже около 50 000 млрд. галактик! Сравните эту цифру с количеством жителей на Земле — на каждого приходится око­ло 10 000 галактик! А в каждой га­лактике бывает до 100 млрд. звезд. Вот и верь после этого астрологам, ут­верждающим, что звезды на небе оп­ределяют судьбу каждого человека на Земле. Но хоть и велики приведенные цифры, но им все равно далеко до бесконечности.

Как разобраться в закономерностях, определяющих вид и суть столь огром­ного количества объектов? Конечно, такая задача была бы невообразимо трудной, а может, и неразрешимой, ес­ли бы все внегалактические объекты были различны. Природа оказалась не настолько коварной, чтобы завести астрофизиков в тупик. По образному выражению Вильяма Гершеля, "Лабо­ратория Природы", а именно так он назвал мир звезд и туманностей, есть "сад", в котором различные объекты находятся на разных стадиях разви­тия. К великому сожалению, астроно­мы до сих пор не могут с уверенностью сказать, какие объекты этого косми­ческого сада являются молодыми, а ка­кие — старыми. Но все-таки разделить все множество галактик на типы уче­ные смогли более 70 лет назад. И сде­лал это уже знакомый нам Э. Хаббл. Весной 1926 года идея ученого была опубликована в отчете Комиссии по ту­манностям Международного Астроно­мического Союза.

Оказалось, что 95 % всех звездных островов имеют симметричную форму. Лишь у трех из ста галактик трудно за­метить какую-либо структуру, и по этой причине они были названы непра­вильными.

Другой известный астрофизик Вальтер Бааде писал, что "система Хаббла настолько эффективна, что число исключений неправдоподобно мало". Схема Хаббла очень проста: га­лактики бывают сферическими, эл­липтическими, спиральными и непра­вильными. Вот только га-Схема, показывающая разнообразие форм галактик, была предложена Эдвином Хабблом. Она имеет вид "камертона": на "руко­ятке " изображены эллиптические галактики, на двух ответвлениях — спиральные галак­тики. В том месте, где ответвления соединя­ются с "рукояткой", находится чечевицеобразная галактика, которая обладает некото­рыми особенностями эллиптических и спи­ральных галактик.

Галактики делятся на два больших клас­са. У одних спирали выходят прямо из ядра, а у других — из перемычки, сое­диняющей спирали с ядром.

Ученые любят все выражать в про­центах, и во многих случаях это бывает оправдано, ведь за цифрами всегда кро­ется какая-нибудь особенность. Поло­вина галактик имеют спирали, а чет­верть из них видна на фотографиях в виде светлых пятен эллиптической формы. Бесформенных галактик всего 5 %. Пятая часть относится к линзо­образным, поскольку это — и не эл­липтические, и не спиральные галак­тики.

Цифры всегда скучны сами по себе, если не участвуют в описании какого-нибудь сюжета, который оказывается иногда весьма занимательным. Дейст­вительно, почему галактики отличают­ся друг от друга? Не становятся ли сферические галактики со временем спиральными, которые затем теряют свой узор и превращаются в неправиль­ные? Красоту схемы Хаббла признали все. Пользоваться ею стали на всех об­серваториях, поскольку, как казалось вначале, она вроде бы описывала прос­тую схему возникновения и жизни га­лактик.

Вообразите гигантское облако газа, из которого со временем образуется га­лактика с сотней миллиардов звезд. Гравитация будет сжимать облако, а вращение приведет к сплющиванию. Вот и получается, что если галактика вначале имела сферическую форму, то со временем она становилась все более сжатой. А как же появились спирали? Вспомните катание на карусели — кру­ге, вращающемся вокруг оси, проходя­щей через его центр. Удержаться на нем становится все труднее по мере уве­личения скорости его вращения. Так и вещество галактики — оно будет отры­ваться от экваториальной плоскости, и удаляясь от оси вращения, закручи­ваться в виде спиралей.

Такая теория объясняла существо­вание всех типов галактик. По этой схеме наша Галактика и туманность Андромеды, которые являются наибо­лее массивными из всех видимых в наблюдаемой части Вселенной (Мета­галактике), должны быть наиболее старыми. Процесс сжатия ускоряется с увеличением массы протогалактического облака. Но такой вывод вряд ли верен, поскольку почти все галактики имеют один и тот же возраст. Есть и другие аргументы против изложенного допущения. Например, почему у "очень старых" неправильных галак­тик астрономы обнаружили наиболь­шее количество газа, иногда до трети от массы самого объекта. Как же так, почему у старого объекта есть еще ве­щество, из которого могут образовы­ваться звезды?

А может быть, каждая из галактик проходит свой собственный путь разви­тия? И что же тогда со временем может получиться из туманности Андромеды или из нашей собственной Галактики? Но в природе всегда множество схожих объектов развивается определенными схожими путями. Какими же?

Большинство из нас знает астроно­мические объекты, заключенные внут­ри весьма ограниченного объема про­странства — звезды, планеты и их спут­ники, кометы, астероиды... Но Абдулла Арипов в стихотворении "Безбреж­ность" верно отметил:

Доказано, что нет пределов у Вселенной:

Над небом наших звезд —

Миры других небес.

Ни мыслью, ни мечтой,

Пусть самой дерзновенной,

Не в силах мы объять

Величье всех чудес.

О звездной природе галактик узнали после того, как К. Лундмарк наблюдал звезды на окраинах туманности М 33 в созвездии Треугольника. Через пять лет Э. Хаббл сделал то же и для туманности в Андромеде М 31. В настоящее время самый крупный телескоп способен за­фиксировать сотни миллиардов галаклактики делятся на два больших клас­са. У одних спирали выходят прямо из ядра, а у других — из перемычки, сое­диняющей спирали с ядром.

Image 

Ученые любят все выражать в про­центах, и во многих случаях это бывает оправдано, ведь за цифрами всегда кро­ется какая-нибудь особенность. Поло­вина галактик имеют спирали, а чет­верть из них видна на фотографиях в виде светлых пятен эллиптической формы. Бесформенных галактик всего 5 %. Пятая часть относится к линзо­образным, поскольку это — и не эл­липтические, и не спиральные галак­тики.

Цифры всегда скучны сами по себе, если не участвуют в описании какого-нибудь сюжета, который оказывается иногда весьма занимательным. Дейст­вительно, почему галактики отличают­ся друг от друга? Не становятся ли сферические галактики со временем спиральными, которые затем теряют свой узор и превращаются в неправиль­ные? Красоту схемы Хаббла признали все. Пользоваться ею стали на всех об­серваториях, поскольку, как казалось вначале, она вроде бы описывала прос­тую схему возникновения и жизни га­лактик.

Вообразите гигантское облако газа, из которого со временем образуется га­лактика с сотней миллиардов звезд. Гравитация будет сжимать облако, а вращение приведет к сплющиванию. Вот и получается, что если галактика вначале имела сферическую форму, то со временем она становилась все более сжатой. А как же появились спирали? Вспомните катание на карусели — кру­ге, вращающемся вокруг оси, проходя­щей через его центр. Удержаться на нем становится все труднее по мере уве­личения скорости его вращения. Так и вещество галактики — оно будет отры­ваться от экваториальной плоскости, и удаляясь от оси вращения, закручи­ваться в виде спиралей.

Такая теория объясняла существо­вание всех типов галактик…

…Расстояния до галактик невозможно определить методом параллаксов, так как они слишком далеки. Для этого ис­пользуют наблюдения цефеид, Новых и Сверхновых звезд, шаровых скопле­ний, облаков ионизированного водоро­да и др. В 1912 году В. Слайфер открыл красное смещение в спектрах галак­тик, которое в сравнении с расстоянием до них и позволило Э. Хабблу установить связь между ними.

Вид галактики связан с ее характе­ристиками: более яркие галактики яв­ляются и более массивными. Масса га­лактики определяется по кривой ско­ростей, то есть, зависимости скорости вращения от расстояния до центра га­лактики.

Кривые вращения показывают так­же, что в галактиках, возможно, есть значительное количество вещества, ко­торое не проявляет себя в излучении — так называемая "скрытая масса".

Массы же галактик могут быть весь­ма велики — до нескольких сотен мил­лиардов масс Солнца, причем, наиболее массивными оказываются эллиптичес­кие галактики.

Многие галактики входят в скопле­ния. Наша галактика входит в Мест­ную группу, насчитывающую свыше трех десятков галактик, в число кото­рых входит М 31, одна из самых мас­сивных в Метагалактике, а также око­ло двух десятков карликовых галактик и знаменитые Магеллановы облака — Большое и Малое — спутники Галакти­ки. Центр ближайшего сверхскопления галактик находится в созвездии Девы на расстоянии около 65 млн. световых лет. Оно содержит около 200 галактик высокой и средней светимости, в том числе и ярчайшую из них — "Сомбре­ро". Ученые считают, что наша Мес­тная система галактик входит в это сверхскопление.

Многие галактики являются источ­никами радиоизлучения. Среди них выделяются галактики умеренной мощности (N-галактики и сейфертовские галактики). Многие галактики ак­тивно излучают избыточное количество коротковолнового излучения. Считает­ся,   что   его   источниками   являются электроны, движущиеся в магнитных полях галактик.

Наиболее замечательными и наибо­лее удаленными от нас галактиками яв­ляются квазары — источники необы­чайно высокого излучения, природа ко­торого до сих пор не разгадана. Астро­номы уверены, что в центре квазаров расположена сверхмассивная черная дыра, взаимодействие которой с вещес­твом Галактики и является причиной мощного излучения.

Мы еще не раз вернемся к теме изу­чения галактик, поскольку она дейс­твительно неисчерпаема, и вопросов здесь гораздо больше, чем ответов.

Космический танец царства Галактик

Детальное исследование Вселенной показало, в каком фантастическом космическом балете участвует Зем­ля. Сначала она со скоростью 30 км/с увлекает нас за собой в ежегодное путешествие по орбите вокруг Солнца диамет­ром 17 световых минут (рис. А). Солнечная система совер­шает "кругосветное путешествие" вокруг центра Млечного Пути со скоростью 230 км/с (рис. В).

Млечный Путь диаметром 100 тысяч световых лет летит со скоростью 90 км/с к своей соседке Андромеде, при этом они являются частью Местной группы, которая простира­ется на миллионы световых лет (рис. С). В свою очередь, Местная группа галактик движется со скоростью, пример­но, 600 км/с, притягиваемая сверхскоплениями в созвез­диях Девы, Гидры и Центавра, ближайшее из которых от­стоит от нас на расстоянии более 65 млн. световых лет (рис. D). Упомянутые ближайшие сверхскопления находятся в гра­витационном взаимодействии с другими галактическими агломерациями.

Совокупности сверхскоплений образуют гигантские це­почки, протяженностью в сотни миллионов и миллиарды световых лет. Самое интересное то, что видимая нашим глазом материя (звезды и галактики) играет весьма незна­чительную роль в этом "Вселенском спектакле". В значи­тельно большей степени эти гигантские пространственные структуры формирует: а) — гравитационное поле невиди­мой "скрытой массы" или "темной материи", излучение которой не фиксируется нашими приборами, а также б) — антигравитационное воздействие "темной энергии", спо­собствующее расширению Метагалактики.

В глубинах Малого Магеланового облака

Несомненным украшением южного звездного неба на­шей планеты является Малое Магелланово облако (ММО) — спутник Млечного Пути. Оно находится от нас на расстоянии 210 000 световых лет в направлении созвездия Тукана. Объектом исследований космического телескопа им. Хаббла стала область звездообразования в ММО, получив­шая название NGC 346. Эта область, запечатленная на сним­ке, приведенном на следующей странице, имеет в поперечни­ке около 200 световых лет. При детальном исследовании уче­ные обнаружили здесь множество звездных эмбрионов, за­рождающихся в коллапсирующих газово-пылевых облаках. В этих зародышах еще не начались ядерные реакции. Наи­меньшие из них имеют массу, равную половине массы наше­го Солнца. Их общее количество равно, примерно, 2500. По оценкам астрономов, общее количество звезд в NGC 346 со­ставляет 70 000. Там обнаружено несколько возрастных групп звезд. Наиболее старые имеют возраст 4500 млрд. лет (ровесники нашего Солнца), а самые молодые образовались всего 5 млн. лет назад, когда человек на Земле осваивал прямохождение.

Галактики, не имеющие выраженной структуры, подоб­ные ММО, считаются строительными блоками, из которых на ранних стадиях развития Вселенной формировались большие галактики. Этот спутник Млечного Пути является "лаборато­рией" для исследования процессов рождения звезд. ММО об­разовалось значительно позже нашей Галактики, о чем гово­рит меньшее содержание тяжелых элементов в его звездах.

Автор: Владимир Карташов

 

P.S. Протяжность временного потока

<Предыдущая   След.>