Черная дыра в центре нашей галактики превращает звезды во что-то странное

Обнаружение сверхмассивных чёрных дыр

В настоящее время единственный достоверный способ отличить чёрную дыру от объекта другого типа состоит в том, чтобы измерить массу и размеры объекта и сравнить его радиус с гравитационным радиусом, который задаётся формулой

К сожалению, сегодня разрешающая способность телескопов недостаточна для того, чтобы различать области пространства размером порядка гравитационного радиуса чёрной дыры. Поэтому в идентификации сверхмассивных объектов как чёрных дыр есть определённая степень допущения. Считается, что установленный верхний предел размеров этих объектов недостаточен, чтобы рассматривать их как скопления белых или коричневых карликов, нейтронных звёзд, чёрных дыр обычной массы.

Существует множество способов определить массу и ориентировочные размеры сверхмассивного тела, однако большинство из них основано на измерении характеристик орбит вращающихся вокруг них объектов (звёзд, радиоисточников, газовых дисков). В самом простейшем и достаточно часто встречающемся случае обращение происходит по кеплеровским орбитам, о чём говорит пропорциональность скорости вращения спутника квадратному корню из большой полуоси орбиты:

Метод отношения масса-светимость

Основным методом поиска сверхмассивных чёрных дыр в настоящее время является исследование распределения яркости и скорости движения звёзд в зависимости от расстояния до центра галактики. Распределение яркости снимается фотометрическими методами при фотографировании галактик с большим разрешением, скорости звёзд — по красному смещению и уширению линий поглощения в спектре звезды.

Имея распределение скорости звёзд можно найти радиальное распределение масс в галактике. Например, при эллиптической симметрии поля скоростей решение уравнения Бернулли даёт следующий результат:

Поскольку чёрная дыра имеет большую массу при низкой светимости, одним из признаков наличия в центре галактики сверхмассивной чёрной дыры может служить высокое отношение массы к светимости для ядра галактики. Плотное скопление обычных звёзд имеет отношение порядка единицы (масса и светимость выражаются в массах и светимостях солнца), поэтому значения (для некоторых галактик ), являются признаком наличия сверхмассивной чёрной дыры. Возможны, однако, альтернативные объяснения этого феномена: скопления белых или коричневых карликов, нейтронных звёзд, чёрных дыр обычной массы.

Измерение скорости вращения газа

В последнее время благодаря повышению разрешающей способности телескопов стало возможным наблюдать и измерять скорости движения отдельных объектов в непосредственной близости от центра галактик. Так, при помощи спектрографа FOS (Faint Object Spectrograph) космического телескопа «Хаббл» группой под руководством Х. Форда была обнаружена вращающаяся газовая структура в центре галактики M87. Скорость вращения газа на расстоянии около 60 св. лет от центра галактики составила 550 км/с, что соответствует кеплеровской орбите с массой центрального тела порядка 3·109 масс Солнца. Несмотря на гигантскую массу центрального объекта, нельзя сказать с полной определённостью, что он является чёрной дырой, поскольку гравитационный радиус такой чёрной дыры составляет около 0,001 св. года.

Измерение скорости микроволновых источников

В 1995 г. группа под руководством Дж. Морана наблюдала точечные микроволновые источники, вращающиеся в непосредственной близости от центра галактики NGС 4258. Наблюдения проводились при помощи радиоинтерферометра, включавшего сеть наземных радиотелескопов, что позволило наблюдать центр галактики с угловым разрешением 0,001″. Всего было обнаружено 17 компактных источников, расположенных в дискообразной структуре радиусом около 10 св. лет. Источники вращались в соответствии с кеплеровским законом (скорость вращения обратно пропорциональна квадратному корню из расстояния), откуда масса центрального объекта была оценена как 4·107 масс солнца, а верхний предел радиуса ядра — 0,04 св. года.

Наблюдение траекторий отдельных звёзд

В 1993—1996 годах А. Экарт и Р. Генцель наблюдали движение отдельных звёзд в окрестностях центра нашей Галактики. Наблюдения проводились в инфракрасных лучах, для которых слой космической пыли вблизи ядра галактики не является препятствием. В результате удалось точно измерить параметры движения 39 звёзд, находящихся на расстоянии от 0,13 до 1,3 св. года от центра галактики. Было установлено, что движение звёзд соответствует кеплеровскому, центральное тело массой 2,5·106 масс солнца и радиусом не более 0,05 св. года соответствует положению компактного радиоисточника Стрелец-А (Sgr A).

Структура и состав Млечного Пути

Даже по приближенным расчетам, в нашей галактике не менее 200 миллиардов звезд. Преимущественное большинство их локализовано в зоне с формой сплющенного диска.

Ядро

В центральной части Галактики есть утолщенная зона – балдж. Его диаметр – 8 тысяч парсек, он представляет собой звездное скопление эллипсоидной формы. Середина ядра расположена в созвездии Стрельца. Солнце удалено от него примерно на 8500 парсек, или 27,7 тыс. св. лет, или же на 262 квадриллиона километров.

По-видимому, в рассматриваемой зоне находится огромная черная дыра. Ее масса в 4 млн раз больше массы Солнца. Вокруг нее обращается еще один подобный массивный объект, тяжелее солнца в 1000 – 10000 раз, а также несколько тысяч черных дыр помельче, с периодом вращения около сотни лет. Воздействие гравитации от этого центра заставляет близко расположенные от центра звезды вращаться по особым орбитам. Астрономы допускают, что практически все звездные скопления во Вселенной обращаются вокруг черных дыр.

Ядро Млечного Пути. Это самая богатая туманностями, звездными скоплениями, пылью и газом область нашей галактики.

В рассматриваемых участках Млечного Пути сконцентрировано много звезд. Например, только в одном кубическом парсеке этой области их находится несколько тысяч. Масса галактики распределяется так, что скорость обращения на орбите светил не зависит от того, насколько они удалены от центра. Обычная скорость обращения космических объектов здесь доходит до 240 км/с.

Исследования структуры Млечного пути продолжаются, и, по-видимому, ученые удивят нас новыми открытиями.

Перемычка

Длина этой части Галактики примерно 27 тыс. св. лет. Этот объект проходит сквозь ее центр под углом 44° относительно границе между Солнцем и центром. Здесь наблюдаются в основном «красные» звезды. Их возраст значительно больше солнечного. Вокруг перемычки находится «Кольцо в пять килопарсек». В нем преобладает молекулярный водород, который является источником образования звезд.

В конце ХХ в. ученые предположили, что Млечный путь – это спиралеподобная галактика, имеющая перемычку. В 2005 г. с использованием мощного телескопа эта гипотеза подтвердилась. Более того, было установлено, что перемычка имеет значительно больший диаметр, нежели это считалось раньше.

Диск

Диаметр диска Галактики – примерно 100 тыс. св. лет. Он вращается намного быстрее, чем гало, и, причем, на разных скоростях. Вблизи черной дыры она приближается к нулю, а вот на удалении примерно 2 тыс. световых лет возрастает до 240 км/с. Затем скорость немного уменьшается, а затем увеличивается до указанного уровня и остается неизменной. Масса галактического диска в 150 миллиардов раз больше массы Солнца.

Вблизи диска находятся молодые звезды (возраст таких объектов не более нескольких миллиардов лет). Молодые космические тела образуют плоскую составляющую, среди них много объектов с высокой температурой. Вблизи плоскости диска находится основное количество газа в виде газовых облаков. Небольшие облака имеют диаметр около одного парсека. Гигантские газовые объекты располагаются во вселенском пространстве на протяжении тысяч световых лет.

Спиральные рукава

Поскольку Млечный Путь относится к спиралевидным звездным скоплениям, у нее есть рукава. Они располагаются в плоскости диска. Сам же диск находится в короне. Существуют такие рукава:

Лебедя;
Персея;
Ориона;
Стрельца;
Центавра.

С внутренней стороны рукава Ориона размещено Солнце. Оно вращается вокруг ядра со скоростью – примерно 230 км/с. Один оборот вокруг центра галактики Солнце делает примерно за 240 миллионов лет.

Спиральные рукава галактики Млечный Путь

Гало

Эта часть имеет форму шара и выходит за его границы примерно на 5 – 10 световых лет. Температура гало – 500 тысяч градусов Кельвина. В его составе – старые, малые, малояркие звезды, а также шаровые скопления. Подавляющее большинство таких скоплений расположены ближе 100 тысяч от центра Млечного Пути, но некоторые шаровые скопления находятся на расстоянии более 200 тысяч световых лет от галактического центра. Центр симметрии гало полностью совпадает с центром диска Галактики.

Звезды в этой области могут встречаться как одиночные, так и в составе скоплений, по несколько миллионов каждое. Их возраст обычно превышает 12 млрд. лет. Здесь процессы звездообразования завершились и в основном встречается темная материя.

Галактическое гало

Объекты, входящие в гало, движутся по весьма вытянутым орбитам. В целом эта область вращается медленно. Отдельные звезды имеют и вовсе хаотичное движение.

Что такое темная материя?

Темная материя составляет примерно 27% Вселенной. Она невидима, так как не отражает свет.
Несмотря на то, что темную энергию нельзя увидеть непосредственно в телескопы, астрономы знают, что она там из-за гравитационного воздействия, которое она оказывает на видимую материю.
Считается, что темная материя является гравитационным «клеем», который удерживает галактики вместе, в то время как только 5% Вселенной состоит из известного материала, такого как атомы и субатомные частицы.

Вообще, на нашем сайте есть отличный материал на тему того, что из себя представляет темная материя. Эта загадочная форма материи, которая буквально «склеивает» галактики между собой, изучается учеными на протяжении долгих лет и об их успехах, по нашему мнению, должен знать каждый.

Насколько опасна черная дыра

Опасность, все-таки, довлеет над Млечным Путем в целом и Землей в частности. Конечно, масса 4,3 миллионов солнечных — это не столь много для черной дыры. Ученым известны гораздо более крупные чудовища. Например, в созвездии Волосы Вероники обрела приют черная дыра, весящий как 21 миллиард солнечных масс, а самая огромная из обнаруженных, притаилось в созвездии Гончих Псов с массой 66 миллиардов солнечных. Ученые считают, что именно средний размер нашего ручного монстра позволил создать все предпосылки для формирования Солнечной системы и, в конечном итоге, возникновение жизни на Земле.

Если бы черная дыра была гораздо больше и активнее или меньше и пассивнее, то это одинаково негативно отразилось бы на звездообразовании и галактическом эволюционировании. Средний размер объекта позволяет поддерживать безопасный баланс. Но, несмотря на довольно скромный размер жительницы центральной области нашего Млечного Пути, она в определенных обстоятельствах способна принести немало бед.

Какие последствия ожидают человечество если хрупкий баланс однажды нарушится? Превращение Млечного Пути в квазар, сразу оговоримся обычно квазарами становятся молодые галактики, находящиеся в начале эволюции. По сути — это объевшийся черная дыра, которая поглотила настолько большое количество звездного материала, что начала активно излучать радиацию и свет.

Это ярчайший пятно будет видно даже на расстоянии миллиардов световых лет. В обычных условиях материала достаточного, для этой опасной трансформации вокруг черной дыры. Случайный перекус звездой не считается, но если пища для монстра будет визобилии, то галактики не поздоровится. Во-первых, жизнь Млечного Пути сократится до жалких нескольких миллионов лет. Во-вторых, огромная воронка, похожая на канализационный слив, будет становиться все больше, безжалостно затягивая все объекты на своем пути. Процесс поедания вещества не прекратится до тех пор, пока от галактики ничего не останется. После этого, квазар погаснет.

Адское столкновение. Как известно, наша ближайшая соседка — крупная спиральная галактика Андромеды, которая столкнется с Млечным Путем через 4 миллиарда лет, также способна нарушить стабильность центральной черной дыры. Ядра обеих галактик получит серьезное потрясение, но это еще полбеды. Ужас в том, что в центре Андромеды, также есть черная дыра, гораздо больше нашей, причем она далеко не одна. При столкновении, они начнут взаимодействовать, путать орбиты планет, сбивая с пути звезды, выбрасывая некоторые объекты в открытый космос, а другие, просто разрывая в клочья. Среди всего этого армагеддона, черные дыры способны серьезно активизироваться и, как в предыдущем сценарий, превратиться в смертоносный квазар.

Ученые опасаются что черная дыра в центре нашей галактики далеко не одинока. У нее есть родственницы. На просторах Млечного Пути их может быть несколько, и это совершенно не радует. Например, в прошлом году астрономы получили неопровержимое доказательство нахождения еще одной черной дыры на расстоянии 200 световых лет от центра галактики с помощью телескопа установленного в пустыне Атакама.

Астрофизики выяснили, что объект имеет размеры 1,4 триллиона км в поперечнике. Это значит, что новая находка гораздо больше чем Стрелец А*. Компьютерная модель говорит о том, что пока это наиболее крупный объект из всех обнаруженных в нашей галактике. Неизвестно, как два таких чудовища уживутся в столь опасной близости и какие последствия ожидают человечества, в случае их симбиоза. Словом черная дыра пока спит, но никто не знает, что послужит запалом для вселенского бикфордова шнура, запускающего цепочку процессов, уничтожающих нашу галактику.

Успокаивает только одно — описанные сценария если произойдут, то очень не скоро, поэтому не мы, не наши ближайшие потомки этого кошмара скорее всего не увидим. Черная дыра — опасный сосед, который может прикончить нас на расстоянии и главное оружие — гамма удар. Эти лучи появляются при активизации массивной воронки. Они невидимы, двигаются со световыми скоростями и разрушают все на своем пути, в том числе и связи человеческого ДНК.

Если такой всплеск исходящие от центра нашей галактики будет направлен в сторону Земли, то для людей это означает мгновенную смерть, но такой сценарий имеет малую вероятность. Всё же наибольшая угроза исходит от того, как безответственно мы относимся к своей планете. Людям больше стоит опасаться того, чтобы не поджарить самих себя.

Post Views: 2 841

Тайны Млечного Пути

Наблюдая за необычно быстрой скоростью движения звезд на внешнем краю диска Млечного Пути, астрономы обнаружили, что наша галактика окружена сферой темной материи. Напомним, что темную материю можно обнаружить только по воздействию ее гравитации на другие объекты – однако увидеть темную материю нельзя, так как она не взаимодействует с фотонами – частицами света. Группа исследователей под руководством астрофизика Элис Дизон из Даремского университета решила выяснить, насколько далеко на самом деле простирается эта сфера невидимой материи от края диска Млечного Пути.

В ходе работы ученые использовали уже имеющиеся данные о взаимодействии темной материи с окружающими объектами. В результате им удалось создать виртуальную карту местной группы галактик – ближайших к нам галактик диаметром около 9,8 миллиона световых лет, включая нашего ближайшего галактического соседа галактику Андромеды. Моделирование позволило увидеть, как будет выглядеть и взаимодействовать с другими объектами гало темной материи Млечного Пути. Оказалось, что за пределами гало темной материи орбитальная скорость космических объектов, например, планет или спутников, движущихся вокруг галактики – заметно снижается.

Галактика Млечный Путь – лишь одна из многих галактик, населяющих Вселенную

Затем ученые сравнили полученную модель с реальными наблюдениями за ближайшими карликовыми галактиками. Дело в том, что астрономы не могут наблюдать весь Млечный Путь, так как сами находятся внутри него. Наблюдения за другими галактиками местной группы совпали с моделированием и доказали внезапное падение орбитальной скорости ближайших объектов за пределами гало темной материи, что и позволило вычислить диаметр нашей галактики. Оказалось, что в карликовых галактиках эта граница составляет 950 000 световых лет. Авторы исследования полагают, что в будущем смогут точнее измерить края Млечного Пути и ближайших галактик местной группы той же массы. Работа будет опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Ознакомиться с работой можно на сервере препринтов arXiv.

Темная энергия и темная материя – движущие силы Вселенной, которые мы пока что не может увидеть

Галактические объединения и состав галактик

Галактики состоят всего из трех компонент:

Тёмная материя, составляет основную часть массы
Межзвездный газ и пыль, которого 10 – 30%
Звёзды, черные дыры, нейтронные звезды, планеты, астероиды и прочая мелочь общей массой около 1%

Около 95% галактик собраны в группы. Минимальные группы насчитывают всего несколько десятков объектов, а большие — десятки тысяч. Сотни галактик объединяются в скопления, а тысячи – в сверхскопления.

Черные дыры галактики

Галактики бывают всевозможных форм и размеров, а также самых разных возрастов. Многие из них могут похвастаться черными дырами в центре. В некоторых случаях эти черные дыры в центральной части галактик могут быть невероятных размеров и проявлять небывалую активность.

В области вокруг черных дыр выделяется огромное количество энергии, которую астрономы могут наблюдать даже на больших расстояниях.

Некоторые другие галактики могут содержать такие объекты, как квазары – ядра галактик, которые содержат в себе больше всего энергии во Вселенной.

Новые черные дыры

Не так давно астрономы обнаружили 26 новых черных дыр в соседней галактике Андромеда. На сегодняшний день это самое большое скопление черных дыр, обнаруженных в галактиках, не считая Млечный путь.

Черные дыры сами по себе не излучают света, но их можно заметить благодаря излучению материала, который в них попадает. До этого в галактике Андромеда были найдены 9 черных дыр, а сейчас к ним прибавилось еще 26.

Образование галактик

Астрономы пока точно не могут сказать, как же сформировались галактики. После Большого взрыва космос состоял практически полностью из водорода и гелия.

Некоторые астрономы полагают, что с помощью гравитационных сил пыль и газ стали притягиваться. После этого стали формироваться отдельные звезды. Эти звезды стали приближаться друг к другу, появились звездные скопления, а затем и галактики.

Другие ученые считают, что вначале пыль и газ сформировали галактики, внутри которых позже появлялись звезды.

Звездные острова

В начале 20-го века многие астрономы считали, что вся Вселенная лежит в пределах нашей галактики Млечный путь. Другие оспаривали этот факт и полагали, что скопления в виде спиралей, состоявшие из газа и пыли, были отдельными объектами. Американский астроном Харлоу Шепли назвал их «звездными островами» или «островными вселенными».

7 удивительных фактов о Вселенной

В 1924 году другой американец — Эдвин Хаббл — обнаружил несколько особых пульсирующих звезд – цефеид — в некоторых так называемых туманностях и понял, что они расположены за пределами Млечного пути.

Американский астроном Эдвин Хаббл (1889-1953)

Таким образом, выяснилось, что некоторые объекты, которые ранее считались частью нашей галактики, на самом деле лежат гораздо дальше от нее в пределах других звездных скоплений.

После того, как Хаббл измерил расстояние до отдельных звезд, он пошел дальше и стал изменять, сколько света выделяют галактики благодаря своему движению. Он определил, что галактики вокруг Млечного путиудаляются от него на огромных скоростях.

Структура Млечного Пути

Если внимательно рассмотреть структуру Млечного Пути, то мы увидим следующее:

Галактический диск. Здесь сосредоточено большинство звезд Млечного Пути.

Сам диск разбит на следующие части:

Ядро это центр диска;
Дуги – области вокруг ядра, в том числе непосредственно области выше и ниже плоскости диска.
Спиральные рукава – это области, которые выступают наружу от центра. Наша Солнечная Система находится в одном из спиральных рукавов Млечного Пути.

Шаровые скопления. Несколько сотен из них разбросаны выше и ниже плоскости диска.
Гало. Это большая, тусклая область, которая окружает всю галактику. Гало состоит из газа большой температуры и, возможно, темной материи.

Радиус гало значительно больше размеров диска и по некоторым данным достигает нескольких сот тысяч световых лет. Центр симметрии гало Млечного Пути совпадает с центром галактического диска. Состоит гало в основном из очень старых, неярких звезд. Возраст сферической составляющей Галактики превышает 12 млрд лет. Центральная, наиболее плотная часть гало в пределах нескольких тысяч световых лет от центра Галактики называется балдж (в переводе с английского «утолщение»). Вращается гало в целом очень медленно.

По сравнению с гало диск вращается заметно быстрее. Он представляет собой как бы две сложенные краями тарелки. Диаметр диска Галактики около 30 кпк (100 000 световых лет). Толщина – около 1000 световых лет. Скорость вращения не одинакова на различных расстояниях от центра. Она быстро возрастает от нуля в центре до 200-240 км/с на расстоянии 2 тыс. световых лет от него. Масса диска в 150 млрд раз больше массы Солнца (1,99*1030 кг). В диске концентрируются молодые звезды и звездные скопления. Среди них много ярких и горячих звезд. Газ в диске Галактики распределен неравномерно, образуя гигантские облака. Основным химическим элементом в нашей Галактике является водород. Примерно на 1/4 она состоит из гелия.

Одной из самых интересных областей Галактики считается ее центр, или ядро, расположенное в направлении созвездия Стрельца. Видимое излучение центральных областей Галактики полностью скрыто от нас мощными слоями поглощающей материи. Поэтому ее начали изучать только после создания приемников инфракрасного и радиоизлучения, которое поглощается в меньшей степени. Для центральных областей Галактики характерна сильная концентрация звезд: в каждом кубическом парсеке их многие тысячи. Ближе к центру отмечаются области ионизированного водорода и многочисленные источники инфракрасного излучения, свидетельствующие о происходящем там звездообразовании. В самом центре Галактики предполагается существование массивного компактного объекта – черной дыры массой около миллиона масс Солнца.

Одним из наиболее заметных образований являются спиральные ветви (или рукава). Они и дали название этому типу объектов – спиральные галактики. Вдоль рукавов в основном сосредоточены самые молодые звезды, многие рассеянные звездные скопления, а также цепочки плотных облаков межзвездного газа, в которых продолжают образовываться звезды. В отличие от гало, где какие-либо проявления звездной активности чрезвычайно редки, в ветвях продолжается бурная жизнь, связанная с непрерывным переходом вещества из межзвездного пространства в звезды и обратно. Спиральные рукава Млечного Пути в значительной мере скрыты от нас поглощающей материей. Подробное их исследование началось после появления радиотелескопов. Они позволили изучать структуру Галактики по наблюдениям радиоизлучения атомов межзвездного водорода, концентрирующегося вдоль длинных спиралей. По современным представлениям, спиральные рукава связаны с волнами сжатия, распространяющимися по диску галактики. Проходя через области сжатия, вещество диска уплотняется, а образование звезд из газа становится более интенсивным. Причины возникновения в дисках спиральных галактик такой своеобразной волновой структуры не вполне ясны. Над этой проблемой работают многие астрофизики.

Куда движутся галактики?

Но в меньших масштабах может наблюдаться очень интересная динамика. Например, наша собственная галактика, Млечный Путь, находится на пути столкновения с нашей ближайшей соседкой, галактикой Андромеды. Примерно через пять миллиардов лет наши галактики столкнутся в титаническом противостоянии, и если наши потомки будут поблизости, чтобы увидеть это зрелище, оно будет весьма впечатляющим.

Помимо этого движения, и Млечный Путь, и Андромеда движутся к скоплению Девы, плотному космическому городу, в котором сосредоточено около тысячи галактик.

И это еще не все. Млечный Путь, Андромеда, само скопление Девы и все другие галактики в близлежащем участке космоса вместе движутся в направлении еще большего скопления, скопления Норма, расположенного в области пространства, известной как Великий Аттрактор.

Ученым было давно известно о движении галактик, нашей планеты и в целом движения Вселенной.

Здесь все становится сложнее. Чем дальше мы заходим в наших наблюдениях, тем труднее становится точно определить движения галактик. Кроме того, астрономы действительно хороши в измерении движения галактик к нам или от нас (на основе смещения света от галактик), но вычислить движения в других направлениях намного сложнее. Поэтому приходится полагаться на компьютерное моделирование, чтобы сделать обоснованное предположение.

Хотя большинство наблюдений за большей вселенной поддерживают точку зрения “равномерно расширяющейся во всех направлениях”, возникли некоторые несоответствия. В некоторых наблюдениях было замечено крошечное, едва уловимое движение, которое можно пропустить. Похоже, что многие галактики могут двигаться в предпочтительном направлении, а не просто равномерно наружу.

Таким образом команда исследователей и обнаружила, что скопления галактик движутся к области неба вблизи созвездия Центавра со скоростью около 600 км/сек. Это движение не объясняется гравитационным притяжением близлежащих структур или расширением Вселенной, что приводит к предположениям о том, что здесь может действовать какая-то другая неизвестная сила.

Для объяснения темного потока были предложены различные теории. Одна из них заключается в том, что он вызван гравитационным притяжением массивных структур за пределами наблюдаемой Вселенной, которые тянут скопления галактик в определенном направлении. Однако это объяснение остается спорным, поскольку трудно доказать или опровергнуть существование таких структур.

Другая возможность заключается в том, что темный поток является остатком ранней Вселенной, когда она не была однородной и изотропной. Эта теория предполагает, что темный поток может быть сигналом первобытных гравитационных волн, которые могли вызвать асимметрию в начальных условиях Вселенной.

Что такое Галактика

Гравитационно-связная система, состоящая из звезд, планет, газа, пыли, черной материи, называется галактикой. Все объекты в ней вращаются вокруг единого центра – большого ядра и удерживаются на своих местах благодаря силам гравитации. После того, как был создан телескоп «Хаббл», у ученых появилась возможность наблюдать за отдаленными галактиками. Считается, что в видимой части Вселенной их насчитывается не менее 100 млрд. штук. Распределяются они хаотично. В одних районах фиксируется скопление галактических групп, в то время как другие остаются пустынными. В зависимости от размера масса одной галактики составляет от 0,5*106 до 2,5*1015 масс Солнца. Чтобы понимать масштабы, нужно отметить, что масса нашей Галактики 2*1011 солнечных масс. Галактический диаметр варьируется от 16 до 800 тыс. световых лет. У Млечного пути данный показатель — 100 тыс. световых лет.

Галактики во Вселенной Источник

Проводя характеристику галактик, стоит отметить, что каждая из них имеет три основных компонента:

звезды, планеты, черные дыры, астероиды – занимают около 1% от общей массы;
межзвездная пыль и газы – 20-30% массы;
темная материя – на нее приходится вся оставшаяся масса.

Примерно 95% всех существующих галактик объединяются в группы. Они могут быть маленькие (несколько десятков объектов) и большие (десятки тысяч объектов). Объединения сотен галактик называют скоплениями, тысяч – сверхскоплениями.

Ядро – находится в самом центре галактического пространства. В нем сосредоточены большие черные дыры.
Диск – тонкая часть. Считается, что именно здесь собрано максимальное количество звезд, газа, пыли.
Балдж – яркая часть галактики. Переводится как «вздутие».
Гало – такое название получил внешний компонент сферической формы. Не имеет четко выделенной границы с балджем.
Спиральный рукав – элемент галактики, состоящий из молодых звезд и межзвездного газа.
Бар – своеобразная «перемычка», имеет вытянутую форму. В составе обнаружены, как звезды, так и межзвездный газ.
Корона галактики – горячий разреженный газ, окружающий галактическое пространство и выходящий далеко за его пределы.
Шаровое звездное скопление – совокупность звезд, вращающихся вокруг центральной части галактики и представляющих собой своеобразный спутник.

Во Вселенной существует четыре вида галактик:

Эллиптические – само название говорит о том, что они имеют форму эллипса или сферы. У них отсутствует спиральный рукав. В составе в основном красные и желтые звезды. Иногда присутствуют белые карлики. В таких галактиках отсутствует межзвездная пыль, поэтому зарождения новых звезд не происходит.

Спиральные – могут иметь несколько спиральных рукавов. В состав балджа входят древние звезды. А в центре галактики может быть несколько черных дыр. В галактическом диске много пыли и газа, наблюдается интенсивный процесс звездообразования.

Линзовидные – являются промежуточными между эллиптическими и спиральными. Внешне похожи на спиральные, но у них отсутствует рукав. Количество межзвездной пыли минимальное, поэтому процесс образования новых звезд очень медленный. Во Вселенной всего 5% линзовидных галактик.

Неправильные – не имеют определенной структуры. Они образуются в следствии столкновения с другими галактиками или же рассыпаются в результате гравитационных сил соседних галактик.

Эволюция галактик

Образование галактик рассматривают как естественный этап эволюции Вселенной, происходящий под действием гравитационных сил. Как предполагают ученые, около 14 млрд. лет назад произошел большой взрыв, после которого Вселенная везде была одинаковой. Затем частицы пыли и газа начали группироваться, объединяться, сталкиваться и таким образом появлялись сгустки, которые позднее превращались в галактики. Многообразие форм галактик связано с разнообразием начальных условий образования галактик. Скопление газообразного водорода в пределах таких сгустков стало первыми звездами.

С момента зарождении галактика начинает сжиматься. Сжатие галактики длится около 3 млрд лет. За это время происходит превращение газового облака в звездную систему. Звезды образуются путем гравитационного сжатия облаков газа. Когда в центре сжатого облака достигаются плотности и температуры, достаточные для эффективного протекания термоядерных реакций, рождается звезда. В недрах массивных звезд происходит термоядерный синтез химических элементов тяжелее гелия. Эти элементы попадают в первичную водородно-гелиевую среду при взрывах звезд или при спокойном истечении вещества со звездами. Элементы тяжелее железа образуются при грандиозных взрывах сверхновых звезд. Таким образом, звезды первого поколения обогащают первичный газ химическими элементами, тяжелее гелия. Эти звезды наиболее старые и состоят из водорода, гелия и очень малой примеси тяжелых элементов. В звездах второго поколения примесь тяжелых элементов более заметная, так как они образуются из уже обогащенного тяжелыми элементами первичного газа.

Процесс рождения звезд идет при продолжающемся сжатии галактики, поэтому формирование звезд происходит все ближе к центру системы, и чем ближе к центру, тем больше должно быть в звездах тяжелых элементов. Этот вывод хорошо согласуется с данными о содержании химических элементов в звездах гало нашей Галактики и эллиптических галактик. Во вращающейся галактике звезды будущего гало образуются на более ранней стадии сжатия, когда вращение еще не повлияло на общую форму галактики. Свидетельствами этой эпохи в нашей Галактике являются шаровые звездные скопления.

Когда прекращается сжатие протогалактики, кинетическая энергия образовавшихся звезд диска равна энергии коллективного гравитационного взаимодействия. В это время, создаются условия для образования спиральной структуры, а рождение звезд происходит уже в спиральных ветвях, в которых газ достаточно плотный. Это звезды третьего поколения. К ним относится наше Солнце.

Возраст галактик равен примерно возрасту Вселенной. Одним из секретов астрономии остаётся вопрос о том, что из себя представляют ядра галактик. Очень важным открытием явилось то, что некоторые ядра галактик активны. Это открытие было неожиданным. Раньше считалось, что ядро галактики – это не больше чем скопление сотен миллионов звёзд. Оказалось, что и оптическое и радиоизлучение некоторых галактических ядер может меняться за несколько месяцев. Это означает, что в течение короткого времени из ядер освобождается огромное количество энергии, в сотни раз превышающее то, которое освобождается при вспышке сверхновой. Такие ядра получили название «активных», а процессы, происходящие в них, «активность».

В 1963 году были обнаружены объекты нового типа, находящиеся за приделами нашей галактики. Эти объекты имеют звездообразный вид. Со временем выяснили, что их светимость во много десятков раз превосходит светимость галактик! Самое удивительное то, что их яркость меняется. Мощность их излучения в тысячи раз превосходит мощность излучения активных ядер. Эти объекты назвали квазарами . Сейчас считается, что ядра некоторых галактик представляют собой квазары.

Получила свое имя благодаря созвездию Андромеды

Одно из самых знаменитых созвездий

Увидеть созвездие Андромеды на ночном небе можно между астеризмом Большой квадрат и звездой α Кассиопеи (второй нижний угол, если наблюдатель видит созвездие Кассиопеи в виде буквы W). Согласно древнегреческим мифам, принцесса Андромеда, жены греческого героя Персея, после смерти превратилась в созвездие. Созвездие впервые было включено в каталог звёздного неба Клавдия Птолемея «Альмагест». Другие звезды созвездия (Персей, Кассиопея, Кит и Цефей) также получили свои имена в честь персонажей этого мифа.

Созвездие Андромеды является также домом и для других многочисленных объектов. Оно расположено вне галактической плоскости и не содержит кластеров или туманностей Млечного Пути. Однако в нем содержатся другие видимые галактики. Одной из них как раз является галактика Андромеды.