Галактики

    Несколько процентов наблюдаемых галактик не укладывается в описанную классификационную схему, их называют пекулярными. Обычно это галактики, форма которых искажена сильным взаимодействием с соседними галактиками, или же обладающие необычной структурой — например, полярным кольцом, вращающимся в плоскости, перпендикулярной плоскости звездного диска.

    В отдельную группу выделяются карликовые галактики — небольшие по размеру, светимость которых в тысячи раз меньше, чем у таких галактик как наша или туманность Андромеды. Это самый многочисленный класс галактик, но из-за низкой светимости их трудно обнаружить на большом расстоянии. Размер карликов обычно не превосходит нескольких килопарсек. Среди них также встречаются эллиптические dE, спиральные dS (очень редко), и неправильные (dIrr). Буква d (от английского dwarf — карлик) обозначает принадлежность к карликовым системам.

    Различие  меду галактиками разных типов объясняется как различными условиями формирования, так и эволюционными изменениями, произошедшими за миллиарды лет их жизни.

    Форма и структура галактик неразрывно связаны с их основными физическими  характеристиками: размером, массой, светимостью. По  этим

характеристикам мир галактик поразительно разнообразен. В качестве примера можно указать  на различие масс галактик. Они колеблются от десятков миллионов солнечных  масс (неправильные карликовые галактики) до десятков триллионов (10¹³) солнечных масс (например, эллиптическая галактика М87). Размеры галактик также значительно различаются. Наша Галактика имеет диаметр 100 тыс. световых лет. Она считается достаточно большой. Наряду с ней есть галактики-великаны диаметром до 18 млн. световых лет.

Проблема темной материи.

Анализ  вращения тел в Галактике показал, что масса ее должна быть в десять раз больше той, которую мы определяем по видимым объектам. Значит, помимо гало, балджа и диска, вместе с находящимся  в них наблюдаемыми звездами и  газом, есть огромные количества невидимого вещества, которое проявляет себя только в гравитационном взаимодействии, но не фиксируется никакими приборами. Его назвали темной материей. Диск и гало Галактики погружены в корону темной материи, размеры и масса которой в 10 раз больше, чем размеры диска и масса видимого вещества Галактики.⁶

Природа бросила настоящий вызов человеческому  знанию: в начале XXI века мы даже не представляем, из чего состоит вещество, в основном заполняющее Вселенную! По одной  из гипотез часть темной материи может заключаться в коричневых карликах, в плотных и холодных молекулярных облачках, которые имеют малый размер и недоступны для обычных наблюдений. Темная материя может находиться и в умерших звездах. Однако большинство космологов предполагает, что темное вещество состоит не из барионов, а из экзотических частиц, оставшихся после Большого взрыва.

Темная  масса существует не только в нашей  Галактике. Так, в середине восьмидесятых  годов было установлено, что Местная  группа галактик движется со скоростью более 600 км/с в сторону большого сверхскопления галактик. Эта скорость слишком велика, чтобы ее можно было объяснить гравитационным действием наблюдаемых галактик. Она свидетельствует о присутствии темной массы и между галактиками.

    Природа сама придумала для астрофизиков гигантский всеволновой космический телескоп, основанный на эффекте гравитационного линзирования. Это явление, основанное на общей теории относительности, было теоретически предсказано в тридцатые годы ХХ века Альбертом Эйнштейном. Если на пути света от далекого источника до нас есть какой-либо массивный объект, например галактика, то лучи света в ее поле тяготения будут искривляться, и галактика выступит в роли линзы, собирающей свет. Результат, в частности, может заключаться в появлении кратного (двойного, тройного и т.д.) изображения одного и того же объекта, или усиления его яркости, если Земля оказалась на нужном расстоянии от гравитационной линзы. Первая гравитационная линза была открыта в 1979 г. Это был квазар.  Сейчас известно более 25 гравитационных линз. Среди гравитационных линз встречаются образования различной формы, а самыми эффектными выглядят кресты и кольца Эйнштейна. Природа же скрытой массы во Вселенной остается неясной до настоящего времени.

 

4. Результаты исследований галактик на сегодняшний день

 

    Схожесть  галактик противоречит существованию тёмной материи.

    Британские  астрономы пришли к выводу, что  основные свойства всех галактик во Вселенной  определяются единственным и неизвестным  до сих пор параметром. Проанализировав  структуру двухсот случайным образом выбранных объектов, учёные поставили под сомнение существование тёмной материи.

    Возникновение первых галактик – процесс столь  же загадочный, сколь загадочно зарождение жизни. Вот они мерцают в телескопах, красивые и бесконечно далёкие, но из ничего, как известно, не может явиться нечто. И от однородного состояния ранней Вселенной (установленного по реликтовому излучению) до гигантских сгустков материи предстояло проделать кое-какой путь.

    Одна  из самых популярных точек зрения в современной космологии примерно такова: звёздные скопления появились из крупных гравитационно-связанных неоднородностей вещества. Вернее даже – не вещества, а того, что учёные условно называют холодной тёмной материей.

    Тем не менее, в логически выверенную картину не все результаты наблюдений укладываются. Современным телескопам удалось "засечь" сформировавшиеся галактики, существовавшие уже через 400 тысяч лет после Большого взрыва.

    Группа  астрономов под руководством Майкла Диснея из университета Кардиффа решила ещё раз проверить общие свойства галактик. Отобранные галактики сравнили по шести ключевым параметрам, описывающим их индивидуальные свойства, — в том числе по массе, размеру, угловому моменту вращения и светимости.

    Выяснилось, что все шесть параметров взаимосвязаны – между ними было обнаружено пять "устойчивых корреляций". На основании этого учёные сделали вывод, что существует какой-то один, пока не установленный параметр, являющийся общим для всех объектов. Это, в свою очередь, может привести к самым неожиданным результатам – вплоть до пересмотра Стандартной космологической модели.

    По  мнению профессора Диснея, полученные результаты могут поставить под  сомнение существование тёмной материи  как таковой. 

    Обнаружена  галактика рекордно малых размеров и массы.

    Коллектив астрономов, возглавляемый сотрудниками Калифорнийского университета в  Санта-Барбаре (США), обнаружил далекую  галактику рекордно малых размеров и массы. Этот результат был получен  с помощью аппаратуры, установленной  на Космическом телескопе Хаббл и десятиметровом телескопе гавайской обсерватории имени Кека. 
Собранная информация свидетельствует о том, что масса новой галактики составляет не более 1% массы Млечного Пути. Она содержит в 10 раз меньше материи, чем самые легкие из уже известных галактик, и вдвое уступает им по линейным размерам.

    Галактика-лилипут  удалена от нас на огромную дистанцию, примерно 6 миллиардов световых лет. Случилось так, что между этой галактикой и Землей находится другая галактика большой массы. Ее тяготение действует наподобие линзы, искривляя лучи расположенной позади минигалактики и фокусируя их в направлении Земли. Этот эффект, который называется гравитационным линзированием, сильно увеличил количество света карликовой галактики, полученного земными приборами. В итоге ее видимая яркость возросла примерно в десять раз, что позволило сделать вполне качественные снимки. Поскольку лучи минигалактики огибают промежуточное звездное скопление с разных сторон, на фотографиях они образуют фрагменты кольцевой дуги, в центре которой находится изображение самого скопления. 

    Международная группа астрономов выяснила, что за последние 6 млрд. лет доля темного  вещества в галактиках не изменилась.

    Как говорит один из авторов исследования, астроном Эктор Флорес из Парижской  обсерватории, «темное вещество – это удобный способ называть что-то, что мы не очень понимаем».

    Группа  французских астрономов в сотрудничестве с коллегами из Швеции и Германии получила новые данные о темном веществе. 
В его наличии мало кто сомневается. По современным представлениям, во Вселенной его гораздо больше, чем вещества обычного. Как раз вопрос «насколько больше», и как это соотношение изменилось за время существования Вселенной и интересовал авторов исследования.

    Прежде  всего, астрономы выяснили, что соотношение между видимым и темным веществом в галактиках за последние 6 миллиардов лет практически не изменилось.

    В наше время обычного вещества в галактиках примерно в 30 раз меньше, чем темного. Это соотношение немножко изменяется в зависимости от типа галактик, приведенное значение относится, скорее, к галактикам спиральным, которые исследовались французами. Однако не очень понятно, как это соотношение менялось в процессе эволюции нашего мира.

    Для прояснения истории «темного вещества»  ученые изучали крупномасштабное движение звезд и газа в нескольких десятках крупных галактик, расположенных на полпути к границе наблюдаемой Вселенной. Свет от них шел к Земле около шести миллиардов лет, поэтому мы наблюдаем их такими, какими они были, когда Вселенная была почти вполовину моложе.

 

    Заключение 

    Итак, обобщая все вышесказанное, можно  сделать следующие выводы:

1. Галактики — гигантские звездные острова, находящиеся за пределами нашей звездной системы (нашей Галактики).
2. Галактика состоит из двух основных подсистем диска и гало, вложенных одна в другую и гравитационно-связанных друг с другом.
3. Центральная, наиболее плотная часть гало в пределах нескольких тысяч световых лет от центра Галактики называется балдж.  Центральная, наиболее компактная область Галактики называется ядром.
4. Размеры Галактики: диаметр диска — 30 кпк (100 000 световых лет), толщина диска – 1000 световых лет.
5. Звезды галактического диска были названы населением I типа, звезды гало – населением II типа.
6. Галактики разделяются на  несколько основных классов: эллиптические (Е), спиральные (S) линзовидные (S0) и неправильные (Irr).
7. Несколько процентов наблюдаемых галактик не укладывается в описанную классификационную схему, их называют пекулярными.
8. Форма и структура галактик неразрывно связаны с их основными физическими  характеристиками:  размером,  массой,  светимостью.
9. Темная материя — огромные количества невидимого вещества, которое проявляет себя только в гравитационном взаимодействии, но не фиксируется никакими приборами.
10. Соотношение между видимым и темным веществом в галактиках за последние 6 миллиардов лет практически не изменилось.

 

Список  используемой литературы 
 
 
 

    

1. Марочник  Л.С., Сучков А.А. Галактика. М.: Наука, 2005.
2. Миттон С. Исследование галактик. М.: Мир, 1980.
3. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания: Учебник. — М: Альфа-М; ИНФРА-М, 2007.
4. Сучков А.А. Галактики знакомые и загадочные. М.: Наука, 2005.
5. Тейлер Р.Дж. Галактики: строение и эволюция. М.: Мир, 1981.
6. Ходж П. Галактики. М.: Наука, 1992.

 

Приложения

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ГАЛАКТИКИ ХАББЛ

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
ТУМАННОСТЬ АНДРОМЕДЫ и два ее эллиптических спутника

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

СПИРАЛЬНАЯ ГАЛАКТИКА NGC 891, диск которой виден "с ребра". Космический телескоп Хаббла