Квазары и галактики

Квазары и галактики

Квазар

Классификация галактик. Исследования других гигантских звездных систем - других галактик - начал В. Гершель в конце XVIII в. Открыв и составив каталоги целом свыше 2 500 туманностей, он исследовал их формы и значительную часть из них выделил в отдельную группу «Молочный Шлях», которые должны быть подобными нашей Галактики. Расстояния до этих объектов Гершель оценивал миллионами световых лет. В действительности же ни он сам, ни другие астрономы на протяжении всего XIX в. не знали, как далеко находятся эти объекты. Поэтому настоящее открытие мира галактик наступило в XX в. благодаря трудам Э. Хаббла.

 

Мир галактик чрезвычайно разнообразен. Но уже 1925 Хаббл совершил первую и очень удачную попытку классифицировать галактики по их внешнему виду, предложив относить их к одному из следующих трех типов: эллиптические Е, спиральные S и неправильные ИК.
Эллиптические галактики имеют вид кругов или эллипсов, яркость которых плавно уменьшается от центра к краю. их
делят на 8 подтипов от Е0 (круговой объект) до Е 7 (объект существенно сплющенный).
Спиральные галактики состоят из ядра и нескольких спиральных рукавов или веток. В обычных спиральных галактиках (типS) ветви выходят непосредственно из ядра. В спиральных галактиках с перемычкой (тип SB) ядро ??пересекается вдоль диаметра поперечной полосой из звезд-перемычкой или баром, от концов которого и начинаются спиральные рукава. подкласса Sa спиралей почти не видно, а во галактик подкласса Se почти все вещество скученная в спиральных рукавах.
Промежуточными между галактиками Е и S е линзовидные галактики (подтип SO), яркость которых от центра к краю меняется скачками.
К неправильных галактик (тип Иг) относятся те, которые не имеют четко выраженного ядра и симметричной структуры.
Ближайшая к нам в северном полушарии неба галактика Туманность Андромеды - это спиральная галактика. В южном полушарии наблюдаются две неправильные галактики - Большое Магелланово Облако (ВМХ, рис. 27.6) и Малое Магелланово Облако (ММХ).
Примерно 25% изученных галактик - эллиптические, 50% - спиральные (из них половина SB), 20% типа SOi лишь 5% - галактики типа ИК.
2. Параметры галактик. Как уже неоднократно отмечалось, одной из важнейших проблем в астрономии является определение расстояний до космических объектов. Начиная с 20-х годов XX в., Эту проблему относительно галактик почти решена: до сих пор разработано более 10 методов определения расстояний до них.
Первым из этих методов - по наблюдениям цефеьид - воспользовался Э. Хаббл в 1924 г. На окраинах галактики М31 (а вскоре еще нескольких) он обнаружил цефеиды, сумел определить периоды изменения их Злиску, а затем установить расстояния до них.
В далеких галактиках пытаются зарегистрировать вспышки новых и особенно сверхновых звезд в момент максимума их блеска. Возлагая, что мощности этих объектов (явлений) одинаковы во всех галактиках, по их видимыми величинами устанавливают расстояния. После этого по угловым размерам определяют и линейные диаметры галактик.
Сравнивая смещение спектральных линий в разных частях галактики (или за расширением линий в спектре), устанавливают факт ее вращения на-вкол своей оси, а для звезд, находящихся на окраинах галактик -
В зависимости от степени развития рукавов галактики S и SB делятся на подклассы Sa, Sb и Se (соответственно SBa, SBb и SBc). В галактик скорости вращения вокруг центра масс системы. Эти данные используются для определения масс галактик.
Как оказалось, и наша Галактика, и Туманность Андромеды входят в число крупнейших по массе, светимости и количеством звезд.
Можно с уверенностью утверждать, что в спиральных и неправильных галактиках содержится много белых и голубых звезд, тогда как в эллиптических галактиках - больше красных. Это означает, что различные типы галактик имеют разный возраст.
3. Красное смещение. Наблюдения показывают, что линии в спектрах всех известных галактик (за исключением нескольких, самых близких к нам) смещены в красную сторону по сравнению с теми же линиями в спектре неподвижного объекта.
Определив расстояния и скорости ЗО галактик, Хаббл обнаружил, что чем дальше от нас находится галактика, тем с большей скоростью она от нас удаляется. На основании этого он сделал вывод, что Вселенная не может быть статичным, как думали раньше, что в действительности он непрерывно расширяется и расстояния между галактиками все время растут.
В наше время красные смещения измерены для более 10 000 галактик. И для каждого сколь угодно далекой галактики соотношение сохраняется, а это означает, что Вселенная расширяется.
4. Активные галактики, радиогалактики и квазары. У всех галактиках, кроме самых маленьких, выделяется яркая центральная зона, которая называется ядрам. В обычных галактиках, таких как наша, большая яркость ядра объясняется высокой концентрацией звезд. И все же суммарное количество звезд в ядре составляет всего несколько процентов от их общего числа в галактике.
Но встречаются галактики, имеющие особо яркие ядра, из которых вырывается светящийся газ, движущийся с огромной скоростью - тысячи километров в секунду. По некоторым данным, так могут проявлять себя черные дыры, окруженные плотной тучей обычных звезд и газа. При падении в гравитационное поле черной дыры вещество разгоняется до скоростей, близких к скорости света. Затем в случае столкновений газовых масс вблизи черной дыры энергия движения преобразуется в излучение электромагнитных волн. Подобные мощные процессы, которые проявляют себя внезапным выбросам гигантских струй раскаленного газа или мощным излучением в оптическом, рентгеновском или радиодиапазоне, происходящих в ядрах многих галактик. Часто эти струи имеют пространственную симметрию - наблюдаются по краям галактики вдоль оси ее вращения.
Такие галактики называют галактиками с активными ядрами или сейфертивськимы в честь американского астронома К. Сейферта, который 1943 наблюдал их впервые.
На протяжении 50 лет изучения галактик проводится в радиодиапазоне. Как и следовало ожидать, от обычных галактик к Земле поступает радиоизлучения, но в миллион раз слабее, чем в оптическом диапазоне. Однако среди них были обнаружены так называемые радигалактикы, которые в радиодиапазоне ярче, чем в оптическом.
Таких галактик известно несколько сотен. Ближайшее к нам находится радиоисточник Лебедь А. Его отождествили с галактикой, которая состоит из двух ядер, окруженных протяженной оболочкой. Наиболее интересной особенностью источника
Лебедь А то, что зона радиоизлучения не совпадает с видимой галактикой, а располагается двумя отдельными примерно эллиптическими областями вдоль зоны оптического излучения. Центры областей радиоизлучения находятся от видимого двойного ядра на расстоянии около 80 кпк (260 тыс. св. л.). Сначала было высказано гипотезу, по которой наблюдается столкновение двух галактик, что и вызывает мощное излучение. Вскоре эту гипотезу было отвергнуто, поскольку у одной взаимодействующей галактики, которых в оптическом диапазоне известно достаточно много, 5. Распределение галактик в пространстве. Проведя тщательное исследование галактик до 20m с помощью 2,5-метрового телескопа, Хаббл 1934 выразил мнение, что таких объектов на всей небесной сфере
насчитывается около 5 млн. Сейчас считается, что галактик с величиной до 30m около 100 млрд.
Галактики очень редко бывают одиночными. Как правило, они встречаются небольшими группами по несколько членов или входят в состав крупных скоплений с сотен и тысяч галактик.
Наша Галактика входит в состав так называемой Местной группы, содержащей две больших спиральных галактики - Туманность Андромеды и галактика в созвездии Треугольника, а также более 20 карликовых и неправильных галактик, среди которых крупнейшими являются Магеллановы Облака.
Размеры скоплений галактик составляют несколько мегапарсек. На сегодня известно около 4000 скоплений, в которых насчитываются сотни и тысячи звездных систем. Со многими скоплениями связаны мощные и протяженные источники рентгеновского излучения. Между скоплениями является горячий газ с чрезвычайно малой плотностью.
В пространственном распределении галактик существуют большие неоднородности размерами в десятки мегапарсек. Области с повышенной плотностью галактик чередуются с пустотами, где средняя плотность галактик значительно меньше. Ближайшая к нам область повышенной плотности галактик и их систем называется Надгалактикою, или местным сверхскопления. В его центральной части находится скопление Девы. Скопления Волосы Вероники служит центром другого, соседнего сверхскопления галактик. Интересно то, что сверхскопления физически между собой не связаны.
В целом галактики и скопления галактик располагаются на определенных поверхностях, похожих на стенки ячеек, охватывающих полости. То есть распределение вещества во Вселенной имеет ячеистую структуру. Размеры полостей (каверн) соизмеримы с размерами сверхскоплений.