Глава 4. 1. Современная астрономия об объектах Вселенной

Основные понятия: галактики, сверхскопления галактик звезды, наша Галактика — Млечный Путь, Солнечная система, «черные дыры», «белые дыры»

Сегодня астрономам известны следующие представители «населения

космоса»: скопления и сверхскопления галактик, звезды, системы звезд, системы звезда — планета, планеты, скопление звезд, межгалактические системы облаков или межгалактическая среда (МГС), межзвездная среда в галактиках (МЗС) и астероиды (греч. astereideis — звездоподобный). Известны также кометы (длинноволосый — в переводе с греческого), метеориты (парящие в воздухе — в переводе с греческого) и многие другие интересные объекты, о которых речь пойдет ниже.

Галактика (греч. galaktikos — млечный) — крупномасштабная структура во Вселенной, состоящая из межзвездной диффузной среды и большого количеств звезд, находящихся в гравитационном взаимодействии между собой и межзвездной средой. В темные летние ночи на безоблачном небе можно заметить широкую слабо светящуюся полосу, опоясывающую весь небосвод, которая напоминает след пролитого молока. В древности эту полосу назвали Млечным Путем. Возраст нашей Галактики приблизительно 1010 лет.

В 1609 г. Г. Галилей с помощью изобретенного им телескопа обнаружил, что Млечный Путь — это огромное скопление звезд. Важным достижением астрофизики прошлого века было открытие межзвездной среды (МЗС). Объекты МЗС называют облаками. Исследование МЗС нашей Галактики - Млечный Путь, показало, что химический состав Солнца аналогичен химическому составу МЗС:

90% — водорода, 7% — гелия, 2—3% тяжелые химические элементы (цифры приблизительные).

Систематическое исследование галактик было начато в начале прошлого века, когда были установлены на телескопах приборы для спектрального анализа световых излучений звезд.

Американский астроном Э. Хаббл разработал метод классификации известных ему тогда галактик с учетом их наблюдаемой формы. В его классификации выделены несколько типов (клас-

сов) галактик, в каждом из которых существуют подтипы или подклассы. Он

же определил примерное процентное распределение наблюдаемых галактик:

эллиптические по форме (приблизительно 25%), спиральные (приблизительно

50%), линзообразные (приблизительно 20%) и пекулярные (неправильной формы) галактики (приблизительно 5%).

Сегодня известно, что галактики объединяются в устойчивые структуры (скопления и сверхскопления галактик). Астрономам известно облако галактик с плотностью 220 032 галактик на один квадратный градус. Наша Галактика входит

в скопление галактик, которое называют Местной системой.

В Местную систему входят наша Галактика, галактика Туманность Андромеды, спиралеобразная галактика из созвездия Треугольник и еще 31 звездная система. Поперечник этой системы —

7 млн световых лет. В это объединение галактик входит галактика Туманность Андромеды, которая существенно больше нашей Галактики: ее диаметр более 300 тыс. св. лет. Она находится на расстоянии 2,3 млн св. лет от нашей Галактики и состоит из нескольких биллионов звезд. Наряду с такой огромной галактикой, как Туманность Андромеды, астрономам известны галактики-карлики.

В созвездиях Льва и Скульптора обнаружены почти шарообразные галактики

размером 3000 св. лет в поперечнике. Имеются данные о линейных размерах

следующих крупномасштабных структур во Вселенной: звездные системы — 108

км, галактики, содержащие около 1013 звезд, — 3 · 104 св. лет, скопление галактик

(из 50 ярких галактик) — 107св. лет, сверхскопления галактик— 109 св. лет.

Расстояние между скоплениями галактик равно приблизительно 20 · 107св. лет.

Обозначение галактик принято давать относительно соответствующего каталога: обозначение каталога плюс номер галактики (NGC2658, где NGC — новый общий каталог Дрейера, 2658 — номер галактики в этом каталоге). В первых звездных каталогах галактики ошибочно фиксировались как туманности определенной светимости. Во второй половине ХХ в. было установлено, что классификация галактик Хаббла не является точной: существует большое множество разновидностей пекулярных по форме галактик. Местная система (скопление галактик) входит в гигантское сверхскопление галактик, поперечник которой составляет 100 млн лет, наша Местная система находится от центра этого сверхскопления на расстоянии более 30 млн св. лет. Современная астро-

номия использует широкий спектр методов исследования объектов,

находящихся на огромных расстояниях от наблюдателя. Большое место в астрономических исследованиях занимает метод радиологических измерений, разработанный в начале прошлого века.

В основе этого метода используется закон «периода полураспада радиактивного химического элемента». Период полураспада означает промежуток времени, в течение которого исходное число ядер химического элемента в среднем уменьшается вдвое. Например, уран-238 (238U) превращается в свинец-

206. Вычислив соотношение количества стабильных ядер химического элемента свинца и число не распавшихся ядер урана-238 в геологической породе, можно установить примерный ее возраст.

Для установления возраста органических остатков используется радиоуглеродный метод. Радиоактивный изотоп углерода 14С имеет период полураспада 5370 лет. Этот изотоп образуется в атмосфере Земли в результате воздействия идущих из космоса на Землю нейтронов на ядра азота 14N. Было установлено, что в живых растениях и животных содержится такая же концентрация 14С (в расчете на 1 млн атомов), как и в земной атмосфере. В мертвых организмах содержится меньше углерода 14С, чем в живых. Следовательно, чем меньше содержание углерода 14С в исследуемых органических остатках, тем больше их возраст. Методика радиологического измерения времени образования геологических пород Земли является достаточно точной, что позволяет говорить о возрасте Земли в 4,5 + 0,2 млрд лет на основе радиологического метода измерения времени.