Образование галактик

Образование галактик

Астрономы приступили к составлению каталогов галактик после того, как в 1923 г. Хаббл сде­лал вывод о принадлежности ту­манности Андромеды к другой га­лактике. Теория Большого Взрыва навела ученых на мысль о том, что в далеком прошлом Вселенная бы­ла совсем другой, была ограничена во времени. В 60-х годах Пензиас и Вильсон открыли реликтовое из­лучение — следствие Большого Взрыва. Это открытие свидетельст­вовало о том, что сразу после Взрыва Вселенная была однооб­разной, без звезд и галактик, без каких-либо структур. Внимание ученых переключилось от наблю­дений к теории. Как получилось, что плоская и однородная Вселен­ная превратилась в буйство красок и разнообразных форм, с постоян­но находящимися в движении галактиками и звездами, группирую­щимися в скопления, в галактики.

Пертурбации и притяжение

Если посмотреть на поверх­ность моря с большого расстоя­ния, она покажется плоской, какой была, наверное, Вселенная после Большого Взрыва. При ближайшем рассмотрении мы увидим, что по­верхность моря не спокойна. Так­же и в космосе. Плотность перво­начальной Вселенной нарушалась пертурбациями из-за постоянного движения частиц и излучения — газ находился в постоянном движе­нии, как и морские волны — то они поднимаются, то опускаются.

Image 

Морская вода поднимается, а за­тем под действием собственного веса опускается: в этом случае сила тяготения смягчает проявления внутреннего движения воды. Во Вселенной наоборот — колебания плотности, а они происходят по­стоянно, тоже обладают гравита­цией. По мере увеличения разме­ров небесного тела растет и его сила притяжения. В результате те­ло забирает, притягивает окружаю­щую материю. Так и появилась не­однородность, она характерна для Вселенной и в настоящее время.

Два возможных сценария

В последние десятилетия суще­ствуют два наиболее распростра­ненных сценария образования га­лактик. Согласно первой, так назы­ваемой «иерархической» теории, сначала сформировались структу­ры, масса которых превышала сол­нечную в миллион раз. Затем эти структуры объединялись в группы, в результате появились галактики и галактические скопления. Галак­тики группируются по десяткам, в одном направлении. В результате образовалось много «фрагментов», «обломков» материи большой плот­ности. Они перешли в другое изме­рение, сформировав длинные во­локнистые образования на расстоя­нии в миллионы световых лет. С те­чением времени эти волокнистые образования объединились в галак­тические скопления. Только потом отдельные галактики появились из газовых облаков. Это т.н. теория фрагментации.

Доказательства теории

Только за последние двадцать лет были построены наблюдатель­ные центры, с помощью которых стало возможно доказать правиль­ность или несостоятельность тех или иных теорий. Велось прямое наблюдение за молодыми галакти­ками. В 1980 г. американский ас­троном Дресслер отмстил связь, существующую между типом галак­тики (эллиптической или спираль­ной) и местом ее расположения. Эту закономерность назвали «мор­фологическое и плотное отноше­ние». Эллиптические галактики расположены в основном внутри галактических скоплений. Спи­ральные и неправильные галакти­ки дислоцируются вне скоплений. Из теории фрагментации следует, что галактика появляется после скопления, то есть окружающая среда оказывает влияние на тип формирующейся галактики. Кроме того, волокнистые образования (в этой теории им уделено место) хо­рошо просматриваются на картах галактик, созданных на основании наблюдений. Эти пункты, свиде­тельствующие в пользу теории Зельдовича, были перечеркнуты результатом   наблюдения,  осуществляемого космическим телеско­пом «Хаббл».

Image 

Телескоп сфотографировал эл­липтические галактики, и оказалось, что они очень похожи на галактики, соседствующие с нашей, сформиро­вавшейся через два миллиарда лет после Большого Взрыва. Для того чтобы можно было рассмотреть га­лактику, необходимо, чтобы со вре­мени ее образования прошел хотя бы миллиард лет. Эллиптические га­лактики, сфотографированные «Хабблом», образовались через мил­лиард лет после Большого Взрыва. Таким образом, на теории фрагмен­тации был поставлен крест. Разли­чия между типами галактик заклю­чаются не только в их внешнем ви­де, но и возрасте звезд Астрономы называют «звездным населением» группы звезд, образовавшихся в один временной период. Объекты галактик делят­ся на два типа населения. К населению типа I от­носятся объекты, име­ющие небольшой воз­раст и находящиеся в стадии образования. К населению типа II относятся старые звезды, об­разовавшиеся через миллиард лет после Большого Взрыва. В га­лактиках имеются звезды, насчи­тывающие почти 14 миллиардов лет, и совсем молодые звезды. Звез­ды двух типов населения отлича­ются по цвету (старые звезды име­ют красные оттенки в отличие от молодых) и по химическому со­ставу. Звезды, появившиеся после Большого Взрыва, должны иметь в своем составе вещества, образо­вавшиеся от взрыва, в частности тяжелые элементы. Но большие звезды, умирая, взрываются и вы­брасывают в пространство тяже­лые элементы. В течение миллиар­дов лет и в настоящее время звезды образуются из веществ, имеющих эти новые элементы.

Молодые и старые галактики

Проводимые наблюдения свиде­тельствуют о том, что эллиптичес­кие галактики состоят из звезд насе­ления I и из старых и красных звезд. Диск спиральных галактик синий, в них много звезд, находящихся в стадии формирования. Можно предположить, что при образова­нии галактик появляются и новые звезды, и остаются старые, относя­щиеся к населению II, — их пример­но миллион. Галактики расширяют свои владения путем присоедине­ния небольших небесных объектов, это происходит медленно и посте­пенно. Межзвездный газ может за­медлять движение и действие мате­рии галактики. Из газа могут обра­зовываться новые и новые звезды сотням и даже тысячам, пока не появляется огромное мощное га­лактическое скопление, все компо­ненты которого связаны силой притяжения.

Второй сценарий представляет противоположную точку зрения. Его адепты считают, что маленькие структуры, представляющие собой остатки больших небесных объек­тов, со временем объединились. Главой этой астрономической школы был советский ученый Зель­дович. Суть этой теории в следую­щем: за время эволюции Вселенной сформировались сверхмассы — из-за давления газа и излучения эти гиганты, в миллионы раз превыша­ющие по массе массу Солнца, взо­рвались. Взрыв получил название Большого Взрыва (Big Bang).

Жанлука Ранцини

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все о космосе
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: