Astronet > Galaktiki

po tekstam po klyuchevym slovam v glossarii po saitam perevod po katalogu

Galaktiki

Soderzhanie:

1.Vvedenie
2.Mnogoobrazie form zvezdnyh sistem
3.Gruppy i skopleniya galaktik
4.Evolyuciya galaktik
5.Radioizluchenie i aktivnost' galaktik
6.Metagalaktika

1. Vvedenie

Galaktikami naz. gigantskie (do ~10¹³ zvezd) zvezdnye sistemy, raspolozhennye vne nashei Galaktiki. Ih naz. eshe vnegalaktich. tumannostyami, t. k. pri vizual'nom nablyudenii v teleskop oni vyglyadyat tumannymi pyatnyshkami, kak i obychnye gazovye tumannosti. Svedeniya o G. privodyatsya v spec. astronomich. katalogah. Iz nih naibolee izvestny pervyi katalog tumannostei i zvezdnyh skoplenii, sostavlennyi v konce 18 v. franc. astronomom Sh. Mess'e (v etom kataloge tumannost' Andromedy, napr., zapisana pod nomerom 31 i oboznachaetsya M 31), i "Novyi obshii katalog" (1888 g.) angl. astronoma '. Dreiera (sokrashenno NGC, v nem tumannost' Andromedy oboznachaetsya NGC 224).

Mir zvezdnyh sistem - G.- stal intensivno izuchat'sya s 1920 g., kogda shved. astronomu K. Lundmarku udalos' razlozhit' na zvezdy periferiinuyu chast' spiral'noi tumannosti M 33 (ili NGC 598) v sozvezdii Treugol'nika. Vskore amer. astronom E. Habbl, rabotavshii na krupneishem v to vremya teleskope s zerkalom diametrom 2,5 m, ustanovil zvezdnuyu prirodu spiral'nyh rukavov tumannosti Andromedy i neskol'kih bolee slabyh G. nepravil'noi formy. Eto polozhilo nachalo razvitiyu novoi otrasli astronomich. nauki - vnegalakticheskoi astronomii. Izuchenie G. trebuet maksimal'no moshnyh instrumentov, v chastnosti opticheskih teleskopov s zerkalami diametrom bolee metra, a takzhe noveishih sredstv i metodov issledovaniya dalekih slabyh ob'ektov. Isklyuchitel'no bystromu razvitiyu vnegalaktich. astronomii sposobstvovalo vnedrenie radioastronomich. metodov issledovaniya kosmich. ob'ektov (sm. Radioastronomiya).

Sredi vse bolee slabyh po blesku ob'ektov chislo G. bystro vozrastaet. Tak, G. yarche 12-i zvezdnoi velichiny izvestno ok. 250, 15-i - uzhe ok. 50 tys., a chislo G., k-rye mogut byt' sfotografirovany 6-metrovym teleskopom na predele ego vozmozhnostei, sostavlyaet mnogie milliardy. Eto ukazyvaet na znachit. udalennost' bol'shinstva G.

Vnegalaktich. astronomiya issleduet razmery zvezdnyh sistem, ih massy, stroenie, svoistva optich., IK-, rentg. i radioizlucheniya. Izuchenie prostranstvennogo raspredeleniya G. vyyavlyaet krupnomasshtabnuyu strukturu Vselennoi (mozhno skazat', chto dostupnaya nablyudeniyu chast' Vselennoi - eto mir G.). V issledovanii prostranstvennogo raspredeleniya G. i putei ih evolyucii vnegalaktich. astronomiya smykaetsya s kosmologiei - naukoi o Vselennoi v celom.

Odnoi iz vazhneishih vo vnegalaktich. astronomii ostaetsya problema opredeleniya rasstoyanii do G. Blagodarya tomu chto v blizhaishih G. naideny cefeidy, novye zvezdy, a takzhe yarchaishie zvezdy postoyannogo bleska (sverhgiganty), udalos' ustanovit' rasstoyaniya do etih G. Do eshe bolee udalennyh G., v k-ryh nevozmozhno razlichit' dazhe sverhgigantskie zvezdy, rasstoyaniya ocenivayutsya inymi sposobami (sm. Rasstoyaniya do kosmicheskih ob'ektov).

V 1912 g. amer. astronom V. Slaifer obnaruzhil zamechatel'noe sv-vo G.: v spektrah dalekih G. vse spektr. linii okazalis' smeshennymi k dlinnovolnovomu (krasnomu) koncu po sravneniyu s takimi zhe liniyami v spektrah istochnikov, nepodvizhnyh otnositel'no nablyudatelya (t. n. krasnoe smeshenie linii). V 1929 g. amer. astronom E. Habbl, sravnivaya rasstoyaniya do G. i ih krasnye smesheniya, obnaruzhil, chto poslednie rastut v srednem pryamo proporcional'no rasstoyaniyam (sm. Habbla zakon). Etot zakon dal v ruki astronomov effektivnyi metod opredeleniya rasstoyanii do G. po ih krasnomu smesheniyu. Izmereny krasnye smesheniya tysyach G. i soten kvazarov.

Opredelenie rasstoyanii do G. i ih polozheniya na nebe pozvolilo ustanovit', chto vstrechayutsya odinochnye i dvoinye G., gruppy G., bol'shie skopleniya ih i dazhe oblaka skoplenii (sverhskopleniya). Sr. rasstoyaniya mezhdu G. v gruppah i skopleniyah sostavlyayut nesk. soten kpk; eto primerno v 10-20 raz bol'she razmera krupneishih G. Sr. rasstoyaniya mezhdu gruppami G., odinochnymi G. i kratnymi sistemami sostavlyayut 1-2 Mpk, rasstoyaniya mezhdu skopleniyami - desyatki Mpk. T. o., G. zapolnyayut prostranstvo s bol'shei otnositel'noi plotnost'yu, chem zvezdy vnutrigalaktich. prostranstvo (rasstoyaniya mezhdu zvezdami v srednem v 20 mln. raz bol'she ih diametrov).

2. Mnogoobrazie form zvezdnyh sistem

Ris. 1. Tipichnye ellipticheskie galaktiki.

Formy G. chrezvychaino raznoobrazny. Odnako bol'shinstvo G. otnosyat k nesk. osn. tipam, rukovodstvuyas' ih naibolee harakternymi vnesh. priznakami, a bolee melkie razlichiya G. pomogayut podrazdelit' eti tipy na otdel'nye podtipy. Klassificirovat' G. po morfologich. osobennostyam predlozhil Habbl. Ok. 25% izuchennyh G. imeet krugluyu ili elliptich. formu (ris. 1), poetomu ih naz. ellipticheskimi G. (v klassifikacii etot tip G. oboznachayut simvolom E). Eto naibolee prostye po strukture, zvezdnomu sostavu i harakteru vnutr. dvizhenii sistemy. V nih ne obnaruzheno zvezd vysokoi svetimosti (sverhgigantov), samye yarkie zvezdy v elliptich. G.- krasnye giganty. Poverhnostnaya yarkost' etih sistem plavno ubyvaet primerno obratno proporcional'no kvadratu rasstoyaniya ot yadra, postepenno slivayas' bez skachkov s okruzhayushim fonom neba. Rasshirenie linii v spektrah elliptich. G. ukazyvaet na to, chto zvezdy v nih dvizhutsya v samyh proizvol'nyh napravleniyah s vysokimi skorostyami (»200 km/s). V etih usloviyah raspredelenie zvezd vo vseh radial'nyh napravleniyah ot centra simmetrii dolzhno byt' pochti ravnoveroyatnym, chto i ob'yasnyaet blizkuyu k sferoidal'noi formu takih zvezdnyh sistem. Elliptich. tumannosti v zavisimosti ot stepeni vidimogo szhatiya podrazdeleny na vosem' podtipov: ot sferich. sistem E0 do checheviceobraznyh E7 (cifra ukazyvaet stepen' szhatiya).

Drugoi, samyi rasprostranennyi tip G. (ih ok. 50%) otlichaetsya bol'shim raznoobraziem struktury. Eti zvezdnye sistemy imeyut dva ili bolee klochkovatyh spiral'nyh rukava, obrazuyushih ploskii "disk", a v central'noi oblasti G. raspolozheno sferoidal'noe vzdutie (baldzh), v k-rom nahoditsya yadro G. Takie G. naz. spiral'nymi i oboznachayut simvolom S. Spiral'nye rukava, kak pravilo, bogaty yarkimi gazovymi tumannostyami, okruzhayushimi goryachie zvezdy-sverhgiganty, a takzhe oblakami temnoi gazovo-pylevoi materii. Primerno u poloviny spiral'nyh G. rukava nachinayutsya srazu ot yadra (eto normal'nye spiral'nye G., ris. 2), u ostal'nyh G. cherez yadro prohodit yarkaya peremychka (bar), idushaya daleko za predely yadra (peresechennye spiral'nye G.). Ot koncov peremychki i nachinayut zakruchivat'sya spiral'nye rukava. Takaya sistema pri vzglyade "sverhu" napominaet izvestnyi demonstracionnyi fiz. pribor "segnerovo koleso" (ris. 3). I normal'nye (S), i peresechennye (SB) spiral'nye G. podrazdelyayutsya eshe na podtipy Sa, Sab, Sb, Sc, SBa i t. d. po otnositel'nym razmeram yadra i diska (razmery yadra ubyvayut ot Sa k Sc). Nek-rye iz spiral'nyh sistem vidny v profil' kak tolstoe (v sluchae Sa) ili tonkoe vereteno, obychno peresechennoe polosoi temnogo veshestva, pogloshayushego svet. Na ris. 4 privedena odna iz krasiveishih spiral'nyh sistem, vidimyh "s rebra", - tumannost' "Sombrero" v sozvezdii Devy. Nasha Galaktika, kak izvestno, takzhe yavl. spiral'noi, veroyatnee vsego tipa Sb. Po-vidimomu, spiral'nye G. okruzheny sferoidal'noi zvezdnoi koronoi, v k-roi soderzhitsya znachitel'naya chast' massy G.

Ris. 2. Tipichnye spiral'nye galaktiki.

Ris. 3. Peresechennye spiral'nye galaktiki.

Ris. 4. Spiral'naya galaktika NGC 4594 ("Sombrero") v sozvezdii Devy. Vidny temnaya polosa pogloshayushei materii, sledy spiral'nyh rukavov i bol'shoe sfericheskoe central'noe telo.

Ris. 5. Shema klassifikacii galaktik (po E. Habblu).

Ris. 6. Linzoobraznye galaktiki: a - NGC 205, sputnik tumannosti Andromedy; b - galaktika NGC 7702, vneshne pohozhaya na planetu Saturn.

Ris. 7. Bol'shoe i Maloe Magellanovy Oblaka - blizhaishie k nam galaktiki.

Ris.8. Galaktika M82 tipa Ir (nepravil'naya).

Ris. 9. Vzaimodeistvuyushie radiogalaktiki NGC 4038 i NGC 4039.

Esli prosledit' izmenenie form elliptich. G. ot sfericheskoi do checheviceobraznoi i form spiral'nyh G. ot Sa ko vse bolee splyusnutoi sisteme Sc, to naprashivaetsya vyvod o sushestvovanii eshe odnogo tipa G., promezhutochnogo mezhdu etimi osnovnymi. Na ris. 5 privedena odna iz morfologicheskih klassifikacii G.- tak nazyvaemyi kamerton Habbla. Gipotetich. tip poluchil v etoi sheme simvol S0; on byl snachala predskazan, a zatem naiden. V G. etogo tipa (ih ok. 20% ot obshego chisla vstrechayushihsya vblizi nashei Galaktiki), v otlichie ot elliptich. sistem, yarkost' ot centra k krayu padaet stupen'kami. V takoi sisteme razlichayut yadro, "linzu" i slabyi "oreol" (ris. 6,a). Eti G. naz. linzoobraznymi. V naruzhnyh chastyah linzy inogda vidny zachatki spiral'nyh rukavov, peremychki i naruzhnoe svetloe kol'co. Sochetanie etih detalei pridaet sistemam inogda sovershenno neobychnyi vid (ris. 6,b).

Ostayushiesya 5% G. ne udaetsya otnesti ni k odnomu iz perechislennyh tipov, oni obrazuyut tip nepravil'nyh G. (simvol Ir). U takih G. chasto otsutstvuet simmetriya formy. Po metkomu zamechaniyu amer. astronoma V. Baade, etot tip yavilsya "musornoi korzinoi" dlya G., ne poddayushihsya klassifikacii. Deistvitel'no, v etom tipe chisto uslovno ob'edineno nesk. raznyh po harakteru klassov G. Naibolee rasprostraneny nepravil'nye G. tipa Magellanovyh Oblakov, nazvannye tak po imeni blizhaishih k nam zvezdnyh sistem, vidimyh nevooruzhennym glazom v yuzhnom polusharii (ris. 7). V sushnosti, eti zvezdnye sistemy - predel'nyi sluchai spiral'nyh G., kogda oni chrezvychaino ploski i v nih sovershenno otsutstvuet central'noe yadro, hotya i est' sledy spiral'noi struktury, svidetel'stvuyushei ob osevom vrashenii sistem. Drugoi klass nepravil'nyh G. ochen' stranen: po cvetu i plavnomu izmeneniyu yarkosti k krayam oni shodny s ellipticheskimi, a po spektru - so spiral'nymi sistemami, odnako v nih net tipichnyh dlya spiral'nyh sistem zvezd-sverhgigantov i yarkih gazovyh tumannostei. Primerom takih zvezdnyh sistem yavl. M82 - nepravil'naya G., v central'noi chasti k-roi obnaruzheny oblaka gaza, dvizhushiesya so skorostyami bolee tysyachi km/s vo vse storony (ris. 8). K nepravil'nym G. otnosyatsya takzhe pekulyarnye, kazhdaya iz k-ryh imeet sovershenno unikal'nuyu formu. Sredi nih v spec. klass vydeleny t. n. vzaimodeistvuyushie G. Eto obychno dvoinye G., mezhdu k-rymi nablyudayutsya peremychki, hvosty ili mostiki svetloi i temnoi materii i t. d. (ris. 9). Vse eti osobennosti schitayut priznakami vzaimnogo vliyaniya blizko raspolozhennyh galaktik.

Forma i struktura G. nerazryvno svyazany s ih osn. fiz. harakteristikami: razmerom, massoi, svetimost'yu. Pri ravnyh rasstoyaniyah do G. ih vidimye razmery, a takzhe massy vozrastayut po mere perehoda ot menee yarkih G. k bolee yarkim. Vidimuyu yarkost' (blesk) G. prinyato vyrazhat' v fotografich. zvezdnyh velichinah, opredelyaemyh fotometrirovaniem ih izobrazhenii na snimkah. Esli galaktika prevoshodit dr. odnotipnuyu galaktiku po abs. zvezdnoi velichine na edinicu, to ih diametry sootvetstvenno budut razlichat'sya v poltora raza, a massy - v dva (dlya spiral'nyh) ili v tri raza (dlya elliptich. G.).

Massy G. prinyato vyrazhat' chislom solnechnyh mass (massa Solnca ${\mathfrak M}_\odot \approx 2^{.}10^{33}$ ). Opredelit' massu zvezdnoi sistemy mozhno nesk. sposobami. Naibolee tochnyi sposob zaklyuchaetsya v nablyudenii skorostei vrasheniya periferiinyh, promezhutochnyh i central'nyh chastei spiral'nyh G. Spiral'nye G. vrashayutsya vokrug svoei osi ne kak tverdyi odnorodnyi po masse disk, a differencial'no - po zakonu, k-ryi zavisit ot raspredeleniya massy.

Dlya raschetov sozdany special'nye grafiki i tablicy, s pomosh'yu kotoryh po zakonu vrasheniya raznyh chastei spiral'noi galaktiki mozhno ocenit' ee polnuyu massu. U elliptich. G. massu ocenivayut po rasshireniyu linii v ih spektrah, k-roe vyzyvaetsya dvizheniem zvezd: chem bol'she skorosti zvezd, tem bol'she massa G. i shire linii v ee spektre. Dlya blizkih k nam sistem inogda udaetsya podschitat' yarkie zvezdy i po nim ocenit' massu vsei sistemy, t. k. na kazhduyu yarkuyu zvezdu dolzhno prihodit'sya v srednem opredelennoe chislo zvezd dr. svetimostei i mass. Takaya zavisimost' (ee naz. funkciei svetimosti zvezd) pozvolyaet opredelit' massy zvezdnyh sistem, imeyushih shodnye formy i zvezdnyi sostav.

Sleduet zametit', chto ocenki mass G. po poslednemu metodu poluchayutsya sistematicheski men'shimi, chem po vrasheniyu G. Rashozhdenie uvelichivaetsya dlya bolee massivnyh G., ego naz. "paradoks skrytoi massy". Est' predpolozhenie, chto ono mozhet byt' vyzvano prisutstviem v koronah G. znachit. mass. Osn. vklad v massu korony mogut davat' mnogochislennye malomassivnye zvezdy so stol' maloi svetimost'yu, chto obnaruzhit' ih opticheskimi metodami ne udaetsya.

Sushestvuet takzhe gipoteza, chto glavnyi vklad v skrytuyu massu dayut slabovzaimodeistvuyushie elementarnye chasticy (napr., neitrino, obladayushie massoi pokoya, sm. Skrytaya massa).

Po moshnosti izlucheniya G. mozhno podrazdelit' na nesk. klassov svetimosti. Samyi shirokii diapazon svetimostei nablyudaetsya u elliptich. G., v central'nyh oblastyah nek-ryh skoplenii G. obnaruzheny t. n. cD-galaktiki, yavlyayushiesya rekordnymi po svetimosti (abs. zvezdnaya velichina - 24^m, svetimost' ~10⁴⁵ erg/s) i masse ( $\thicksim 10^{13} {\mathfrak M}_\odot$ ). A v nashei Mestnoi gruppe G. naideny elliptich. G. maloi svetimosti (abs. velichiny ot -14 do-6^m, t. e. svetimosti ~10⁴¹-10³⁸ erg/s) i massy (10⁸-10⁵ ${\mathfrak M}_\odot$ ). U spiral'nyh G. interval abs. zvezdnyh velichin sostavlyaet ot -22 do -14^m, svetimostei - ot 10⁴⁴ do 10⁴¹ erg/s, interval mass 10¹²-10⁸ ${\mathfrak M}_\odot$ . Nepravil'nye G. po abs. velichinam slabee - 18^m, ih svetimosti $\lesssim$ 10⁴³erg/s, massy $\lesssim 10^{10} {\mathfrak M}_\odot$ .

3. Gruppy i skopleniya galaktik

Bol'shinstvo G. vhodyat v gruppirovki, naschityvayushie ot nesk. yarkih chlenov (gruppy G.) i do soten i tysyach chlenov (skopleniya G.). Yarkie odinochnye G. redki - ih ne bolee 10% ot obshego chisla G.

Ris. 10. Prostranstvennoe raspolozhenie galaktik, vhodyashih v Mestnuyu gruppu: 1 - spirali Sb (Galaktika i tumannost' Andromedy), 2 - spirali Sc (M33 i IS 10), 3 - nepravil'nye galaktiki, 4 - ellipticheskie galaktiki (I, II, III, IV - sputniki M31), x - centr mass Mestnoi gruppy.

Naibolee issledovana Mestnaya gruppa G., v k-roi samymi yarkimi i massivnymi yavl. nasha Galaktika i tumannost' Andromedy (ris. 10). Kazhdaya iz nih imeet po bogatomu semeistvu. V Semeistvo nashei Galaktiki vhodyat 14 karlikovyh elliptich. G., nesk. vnegalaktich. sharovyh skoplenii i nepravil'nye G., sredi k-ryh krupneishie - Magellanovy Oblaka, a k semeistvu M31 otnosyatsya odna spiral'naya i dve elliptich. G. i nesk. karlikovyh (tabl. 1).

Tabl. 1. - Naselenie Mestnoi gruppy galaktik
Semeistvo	Sostav semeistva s ukazaniem sozvezdiya, v kotorom galaktika nahoditsya	Tip galaktiki	Rasstoyanie ot Solnca, kpk	Abs. velichina	Massa, 10⁶ , ${\mathfrak M}_\odot$
Galaktiki	Galaktika (centr v Strel'ce)	Sb	10	-21	250000
	Bol'shoe Magellanovo Oblako (Tukan)	Ir	52	-18	14000
	Maloe Magellanovo Oblaka (Zolotaya Rybka)	Ir	71	-16	5000
	Pech'	Ep*	188	-13	20
	Skul'ptor	Ep	84	-12	3
	Lev I	Ep	220	-11	4
	Drakon	Ep	76	-9	0,1
	Malaya Medvedica	Ep	67	-9	0,1
	Lev II	Ep	220	-9	1
	Pegas	Ep	170	-9	-
	Orion	Ep	80	-7	-
	Kozerog	Ep	70	-6	-
	Bol'shaya Medvedica	Ep	120	-6	-
	Bol'shaya Medvedica	Ep	130	-	-
	Sekstan-S	Ep	140	-	-
	Zmeya	Ep	30	-	-
	Kil'	Ep	170	-	-
Tumannosti A