Материал: Наша Галактика – Млечный путь. Другие Галактики

4. Другие галактики - островные вселенные

Из светлых туманных пятен, которые видны на небе или на его фотографиях, лишь немногие газовые или освещенные пылевые туманности входят в состав нашей Галактики.

Рис.11

На рис.11 представлена Галатика M31 в созвездии Андромеды, которая является идеальным объектам для наблюдений благодаря тому, что ее плоскость наклонена по отношению к нам, и вещество, находящееся в плоскости галактики, не затеняет источники излучения. Считается, что Андромеда во многих отношениях очень похожа на нашу собственную Галактику. [13]

Большинство видимых на небе туманностей - это звездные системы гигантских размеров. Они находятся далеко за пределами нашей Галактики. Это - другие галактики, галактики с малой буквы. Если наша Галактика как бы звездный город или звездный остров в безбрежном океане Вселенной, то другие галактики - это другие звездные города, другие острова Вселенной. Как острова в океане, галактики образуют местами архипелаги - скопления десятков, а иногда и тысяч галактик. Наша Галактика - одна из очень крупных.

В южном полушарии неба есть два больших светлых пятна. В честь великого мореплавателя Магеллана они названы Магеллановыми Облаками. Это как бы два обрывка Млечного Пути. Выяснилось, что и Большое и Малое Магеллановы Облака - галактики неправильной формы. В то же время они - спутники нашей Галактики и отстоят от нее на расстоянии около 120 тыс. световых лет. По размерам они значительно меньше нашей Галактики, но все же являются довольно крупными звездными системами. Их диаметры достигают 26 и 17 тыс. световых лет. Подобно нашей Галактике, они состоят из звезд всевозможных типов и из газовых и пылевых туманностей. В них есть рассеянные и шаровые звездные скопления.

Рис. 12 Галактика-Игла» в созвездии Вероники. «Галактика-Игла» или NGC 4565, известная своим тонким профилем, находится в 40 млн световых лет от Земли и имеет размер примерно 100 000 световых лет. Источник изображения <#"894782.files/image015.gif">

Рис. 13 Спиральная галактика, видимая с ребра, в созвездии Девы

В созвездии Андромеды есть большая и известная с древности туманность. Осенью ее нетрудно найти на небе при помощи звездной карты. Фотографии показывают, что это спиральная звездная система. Свет от нее доходит до нас за 11/2 миллиона лет.

Сходство между галактикой в Андромеде и нашей Галактикой так велико, что, глядя на нее, вы можете себе представить, что это и есть наша Галактика. Она сильно наклонена, и потому мы видим ее продолговатой. Солнечную систему надо было бы представить себе находящейся за пределами спиральных ветвей, которые видны на фотографии. Разреженные части этой системы тянутся еще далеко за пределы ярких спиральных ветвей ее внутренней части. По размерам и массе галактика в Андромеде больше нашей Галактики. У нее есть тоже маленькие галактики-спутники. Но они имеют спиральную форму и не клочковаты, как - неправильные галактики - Магеллановы облака. Это эллиптические галактики, в частности шаровые. Они выглядят как сплошные пятна, потому что в них звезды не очень ярки и расположены очень тесно.

На таком же расстоянии от нас, как эта группа, в созвездии Треугольника, находится еще дна спиральная галактика. Она меньше нашей Галактики, видна почти плашмя, более развернута, и очертания ее клочковатых спиральных ветвей хорошо видны.

А есть спиральные галактики, повернутые к нам ребром и похожие па веретено. Обратите внимание на темную полосу вдоль их экваториальной, или галактической, плоскости. Это скопление пылевых облаков. Они задерживают свет звезд, расположенных за ними. Примерно так должна выглядеть и наша Галактика, если бы мы могли видеть ее со стороны в ее галактической плоскости.

Это наиболее типичные формы галактик, но мир островных вселенных очень разнообразен.

Спиральные галактики: наша, в Андромеде и в Треугольнике, со спутниками двух первых из них, образуют Местное скопление галактик. Таких групп во Вселенной множество. В созвездии Девы есть огромное облако. Оно состоит из сотен галактик. Это центральная часть, ядро скопища тысяч галактик, к которому принадлежит и Местное скопление галактик. Диаметр такой Сверхгалактики, как ее называют, составляет около 100 млн. световых лет, а общая ее масса равна примерно квадриллиону солнечных масс.

Известно много других скоплений галактик и отдельных галактик, рассеянных между ними. Всего по фотографиям, сделанным наибольшим в мире телескопом, можно было бы насчитать свыше миллиарда звездных систем, подобных нашей. Есть все основания полагать, что все доступные ныне для наблюдений области Вселенной входят в состав системы еще более грандиозной, чем Сверхгалактика. Эту систему называют Метагалактикой, но до границ ее мы еще не добрались.

На рис.14 представлено изменение масштаба для изображения различных частей вселенной. Сторона каждого последующего квадрата по сравнению с предыдущим в , а последнего в  раз больше. На рисунке показано, что могло бы уместиться внутри каждого квадрата.

Рис. 14

Сравнение квадратов, изображенных на рисунке, дает наглядное представление о размерах доступной для наблюдения части Вселенной. Масштаб от квадрата к квадрату увеличивается в 10 тыс. раз, кроме последнего квадрата, масштаб которого по сравнению с предыдущим квадратом увеличивается в 100 тыс. раз.

Свет наиболее далеких галактик, доступных сейчас нашему наблюдению, доходит до нас через несколько миллиардов лет! Когда он их покинул, на Земле еще не было никакой жизни. А при помощи радиотелескопов мы принимаем излучение радиоволн и от еще более далеких галактик. Эти радиоволны оставили свои галактики задолго до того, как образовалась наша Земля.

Некоторые галактики излучают радиоволны с потрясающей мощностью. По-видимому, в них существует магнитное поле, в котором со скоростью, близкой к скорости света, носятся электроны и другие элементарные частицы. Магнитное поле тормозит их движение, а это вызывает радиоизлучение.

В середине 60-х годов прошлого века выяснилось, что на небе есть объекты, имеющие вид очень слабых звездочек и посылающие мощное радиоизлучение. Их назвали квазизвездными радиоисточниками, сокращенно - квазарами. Большинство ученых сходится на том, что это наиболее из известных нам объектов. А в таком случае их истинная сила света в 100 раз больше чем сила света такой гигантской Галактики, как наша. Расход энергии в них потрясающе велик, и источника его мы не знаем. Во всяком случае, квазары - это не обыкновенные радиогалактики, и даже неизвестно, есть ли там звезды вообще. Возможно, что квазар - это одна гигантская сверхзвезда, выбрасывающая по временам облака наэлектризованных газов, обычно в противоположные стороны.

К числу временных загадок, которые должны быть разгаданы, относится и «красное смещение» в спектрах галактик. Линии их спектра смещены к красному концу, и тем сильнее, чем галактики дальше от нас. Если этот сдвиг линий обусловлен движением галактик (а, по-видимому, это так), значит, они удаляются от нас, и тем быстрее, чем дальше находятся. У некоторых квазаров сдвиг линий больше, чем если бы они неслись со скоростью света! Ученые объясняют рост красного смещения с расстоянием образованием галактик вследствие взрыва очень плотной массы. В результате такого взрыва самые быстрые «осколки», превратившиеся в галактики, успели отлететь дальше всего от места взрыва. Однако справедлива ли такая догадка, покажет будущее.[1]

. Скопления и сверхскопления Галактик

Галактики неоднородно распределены по небу. Всякий, кто наблюдал их в телескоп, знает, что в областях, далеких от полосы Млечного Пути, т. е. там, где свет не сильно ослаблен поглощением галактического пылевого диска, ярких галактик много в созвездиях Девы, Волос Вероники, Льва и Малого Льва, Рыси, Большой Медведицы, Гончих Псов, зато мало, к примеру, в созвездиях Геркулеса и Волопаса. Это явление уже невозможно объяснить наблюдательной селекцией.

Не только для земного наблюдателя, но и в действительности существуют как достаточно небольшие регионы с высокой плотностью галактик, так и обширные области, содержащие относительно небольшое число галактик.

Проще говоря, галактики в большинстве своем собраны в некие объединения - группы, скопления и сверхскопления. Если построить трехмерную модель известной нам части Вселенной, то окажется, что распределение галактик напоминает структуру пчелиных сот или рыбачьей сетки - сравнительно тонкие «стенки» и «волокна» окружают большие «пузыри» практически пустого пространства, так называемые войды (от англ. void - пустота). Скопления галактик являются «узлами» этой «сетки».

Самая низшая ступень объединения - группа. Обычно группы состоят из небольшого (не более 50) числа галактик всех мастей, индивидуальная скорость галактик в группе составляет примерно 150 км/с.

Скоплениями называют объединения галактик большие, чем группа, хотя четкого различия между этими двумя классами нет. В скопление могут входить и сотни, и десятки тысяч галактик. Известно много скоплений галактик; их каталогом, составленным Дж. Абелем, астрономы пользуются и сейчас.

Лишь для исследования ближайших к нам скоплений подойдет небольшой телескоп - другие настолько далеки от нас, что для их исследования требуются крупнейшие из существующих на сегодняшний день инструментов. В созвездиях Геркулеса и Волопаса есть скопления галактик, и даже не самые далекие, правда, очень близкими их тоже не назовешь, поэтому украшениями неба они не служат. Ближайшие к нам скопления галактик находятся в Деве и Волосах Вероники.

Абель предложил определять богатство скопления как количество галактик скопления в интервале двух звездных величин слабее третьей по блеску галактики скопления.

В эпоху Абеля расстояния до галактик еще не были известны. По критерию Абеля скопления галактик в его каталоге имеют богатство от 50 до юо. Разумеется, полное количество галактик в этих скоплениях гораздо больше и для большинства скоплений достигает тысяч объектов.

Индивидуальные характеристики скопления не исчерпываются его богатством. Абель разделил скопления галактик на два класса: правильные и неправильные (регулярные и нерегулярные). Скопления правильной формы можно уподобить шаровым скоплениям, где роль звезд играют галактики. Эти скопления обладают достаточно плотным ядром и ярко выраженной сферически-симметричной структурой.

Наиболее эффектный пример правильного скопления - скопление в Волосах Вероники, расположенное примерно в 100 Мпк от нас. Оно компактное и концентрируется к центру, где находятся несколько ярких гигантских галактик. Внутри его абелевского радиуса находятся не меньше тысячи галактик!

Сверхскопление галактик - это многочисленные группы галактик и скоплений галактик в составе крупномасшабной структуры Вселенной.

Рис.15

Галактики в нашей Вселенной не распределены равномерно - большинство из них объединены в группы и скопления, содержащие от десятков до нескольких тысяч галактик.

Эти скопления и дополнительные изолированные галактики в свою очередь образуют большие структуры, называемые сверхскоплениями, включающими от двух до двадцати галактических скоплений, которые расположены либо в галактических нитях, либо в узлах пересечения нитей. Размеры сверхскоплений достигают сотен миллионов световых лет.

Сверхскопления настолько большие, что не являются гравитационно-связанными и, поэтому, принимают участие в расширении Хаббла.

Ранее предполагалось, что сверхскопления являются самыми большими структурами во Вселенной.

Однако, после ряда последних открытий, считается, что сверхскопления являются частью огромных стен, также называемых нитями, которые могут достигать в длину миллиард световых лет, т.е. 5% наблюдаемой Вселенной.[3,4]

Вывод

Следует помнить, что, наблюдая Вселенную, мы видим галактики не такими, какие они есть теперь, а такими, какими они были в далеком прошлом. Ведь свет от них приходит к нам через пространство в миллионы и миллионы километров, на преодоление которого он затрачивает миллионы лет. Свет от ближайшей к нам галактики Андромеды достигает Земли через 1,5 млн. лет. С помощью больших телескопов можно наблюдать еще намного более далекие галактики, и мы видим их такими, какими они были миллиарды лет назад. Расстояние до самых дальних из наблюдаемых в настоящее время галактик - свыше 10 млрд. световых лет.