Наша Галактика и ее ближайшее окружение

Ядро нашей Галактики (направление на созвездие Стрельца) в 1948-м году впервые удалось сфотографировать в тепловых лучах советским астрономам В.Б.Никонову, В.И.Красовскому и А.А.Калиняку в Крымской обсерватории. От Солнца ядро закрыто скоплениями газа и пыли, но тепловые лучи их с потерями преодолевают. Изучение ядра с помощью инфракрасных, рентгеновских и радиоволн позволяет сделать вывод о том, что в центре его находится черная дыра, масса которой, по разным оценкам, составляет от 100 до миллиона масс Солнца. Солнце расположено примерно в 25 000 световых лет от ядра, у границы одного из спиральных рукавов, которых у нашей Галактики пока насчитывают четыре. В Галактике известно 147 шаровых скоплений. Диаметр нашей Галактики составляет около 100 000 световых лет, а число звезд в ней примерно 150 миллиардов. Наш звездный дом - крупная галактика. Убедимся в этом, осмотрев ее окрестности.

Поблизости от нас есть только одна крупная звездная система - Туманность Андромеды. Как уже говорилось, это тоже спиральная галактика. Ее плоскость наклонена к лучу зрения всего на 13°, поэтому рассмотреть структуру ее спиральных рукавов хорошо не удается. Это очень большая галактика. Она вдвое массивнее нашей. Ее можно увидеть без затруднений даже в городских условиях невооруженным глазом. Это - самый далекий предмет (если галактику можно назвать предметом), который Вы можете увидеть, пользуясь только своими глазами (ну и некоторыми знаниями о направлении столь далеко устремленного взора). В небольшие телескопы в Туманности Андромеды можно разглядеть только ядро и близкие к нему области, хотя ее спиральные рукава простираются на целых 3°, шесть диаметров Луны. Галактика удалена от нас на 2,3 млн. световых лет, ее масса составляет 300 млрд. масс Солнца.

Третьей по значимости (а значит и по массе) галактикой в наших окрестностях является средняя по величине спиральная галактика в созвездии Треугольника. Она занесена в каталог Месье под номером 33. Галактика располагается гораздо ближе к Туманности Андромеды, а от нас удалена на 2,2- 2,7 млн. световых лет (по разным оценкам). Ее яркость превышает шестую звездную величину, считающуюся примерным порогом для глаза. Однако свет от галактики распределен по площадке диаметром, превышающим градус (две Луны), так что М33 Вам не увидеть в городе без оптики. Хотя некоторые утверждают, что подобное им удавалось. Дерзните! Кое-кто даже галактику М81, удаленную на 12 млн. световых лет от Млечного Пути, (а это уже вне наших окрестностей) умудрялся засечь без помощи телескопов и биноклей. Яркость М81 составляет около 7 звездной величины. Ее наблюдения проходили при идеальнейших погодных условиях на претемном южном небе. Исходя из сказанного, для простых смертных оставим пределом Туманность Андромеды.

Все остальные галактики ближайшего окружения - карликовые эллиптические и неправильные, которые, как мы помним, тоже редко бывают большими. Но две ближайших к нам неправильных галактики можно назвать крупными представителями рода неправильных галактик. Магеллановы Облака являются спутниками нашей Галактики Млечный Путь - это еще два внегалактических объекта, видимые невооруженным глазом, правда, в южном полушарии.

Снимок ААО: Большое Магелланово ОблакоБольшое Магелланово облако расположено в созвездии Золотой Рыбы, его звездная величина чуть превосходит 0. Удаленная от нас на 170 000 световых лет, эта галактика является прекрасным объектом для наблюдения звезд вне нашей звездной системы. Размер ее 40 тысяч световых лет, а масса в 15 раз меньше массы нашей Галактики. В этой галактике находилась самая яркая по светимости из известных звезд - S Золотой Рыбы. Эта звездочка, видимая у нас как звезда 6 звездной величины, в миллион раз ярче Солнца. А первенство просто перешло в 1997-м году к звезде Пистолет в созвездии Стрельца. Та еще в 10 раз ярче. Возгордимся: звезда принадлежит Млечному Пути. Приглядитесь к снимку. Не смотря на отношение к неправильным галактикам, Большое Магелланово Облако имеет структуру, близкую к пересеченным спиральным галактикам (см. предыдущую страницу). В галактике есть все те типы звезд, которые известны в Млечном Пути. Здесь есть один из ярчайших среди известных газопылевой комплекс - Туманность Тарантул, район бурного звездообразования. Если поместить ее на место Туманности Ориона, нашего галактического чемпиона, то безлунной зимней ночью предметы отбрасывали бы тень. Кроме того, Большое Магелланово Облако прославилось в конце восьмидесятых. Здесь произошла ярчайшая из наблюдавшихся в новой истории вспышка сверхновой (простите за каламбур)- SN 1987а. Несмотря на удаленность, в максимуме сверхновая достигла блеска 2,8.

Снимок ААО: Малое Магелланово ОблакоМалое Магелланово Облако в 3 раза меньше Большого и тоже напоминает собою пересеченную спиральную галактику. Впрочем, некоторые астрономы прямо к таковым и относят оба Магелланова Облака. Видимая звездная величина Малого Облака составляет 2,3. Оно расположено в созвездии Тукана, что по соседству с Золотой Рыбой. До этой галактики 210 000 световых лет. Судя по тому, что Магеллановы Облака погружены в общую газовую оболочку, они находятся в тесном гравитационном взаимодействии. Упомянутая газовая среда перерастает в весьма плотную перемычку между галактиками. Видимо, обеим звездным системам приходится "выносить" еще большее гравитационное воздействие со стороны гиганта Млечного Пути. Наверное, именно поэтому они не смогли быть "более спиральными". Повторимся: если говорить о неправильных галактиках, то Магеллановы Облака являются большими их представителями.

Почти все остальные галактики, близкие к нашей, являются маленькими, как говорят, карликовыми эллиптическими галактиками. Самые массивные из этих карликов (NGC205 и NGC221) являются спутниками Туманности Андромеды. Из неправильных назовем NGC6882 и IC1613.

На фотографии Вы видите недавно открытую карликовую сферическую галактику в созвездии Пегаса. Галактика, видимо, является спутником Туманности Андромеды. Предоставлено: E.Grebel (U.Washington), P.Guhathakurta (UCO/Lick)

С учетом того, что слабые карликовые галактики на расстояниях, превышающих удаленность Туманности Андромеды, обнаружить трудно, и того, что наша собственная Галактика закрывает от нас значительную часть направлений в пространстве от полноценного исследования, можно предположить, что в окрестностях Млечного Пути есть одна крупная галактика, одна средняя и десятка три карликовых (на сегодня известно около 25). Подобные группы галактик называют скоплениями. Безусловно, галактики в скоплениях связанны гравитацией и общим происхождением. Скопление, в которое входит Млечный Путь принято называть Местной группой (пишется с большой буквы). В Местную группу входят две подсистемы, в каждой из которых есть одна крупная галактика (наша и Туманность Андромеды). У каждой из крупных галактик есть несколько карликовых спутников. Есть и некоторое число одиночных карликов, тоже находящихся в гравитационном единении с остальными членами Местной группы. Радиус Местной группы около 3 млн. световых лет.

12. Квазары являются самыми отдаленными и яркими объектами в известной нам Вселенной. В начале 60-х годов 20 века ученые определили квазары как радио-звезды, потому что их смогли обнаружить с помощью сильного источника радиволн. На самом деле термин quasar произошел от слов «квазизвездный радиоисточник». Сегодня многие астрономы называют их QSOs в своих трудах. Как только мощность радио- и оптических телескопов стала намного выше было обнаружено что это не настоящие звезды, а вид еще неизвестных науке звездообразных объектов.

Предполагают, что радиволны исходят не из самого квазара, а из лучей, окружающих его. Также обнаружили, что эти объекты расположены очень далеко, за пределами нашей Галактики. Квазары — это очень загадочные объекты. На сегодняшний день так точно неизвестно, чем же являются эти небесные тела. Единственно, что точно известно, что они выделяют огромное количество энергии. Их энергия может быть равна энергии трех миллионов солнц. Есть версия, что некоторые квазары излучают энергию в 10-100 раз больше, чем все звезды в нашей Галактике. Причем вся эта энергия производится на участке примерно равному Солнечной системе.

Науке так точно и неизвестно, что же такое квазары. Однако большинство исследователей склоняется к версии, что это очень большие черные дыры, материя ускоряется тогда, когда воронка черной дыры затягивает её и частицы этой материи начинают нагреваться от трения друг об друга. Скорость частиц становится все больше и больше, и температура все выше и выше. Такое трение выделяет огромное количество света и другого вида излучений, такого как рентген. Черная дыра может поглощать массу, равную одному Солнцу в год. Как только эта масса будет поглощена, ее энергия разольется излучением вдоль северного и южного полюсов черной дыры. Ученые называют это явление космическим самолетом. Еще одна версия происхождения квазаров говорит о том, что это очень молодые галактики. Процесс эволюции галактик мало изучен, и возможно квазары являются состоянием ранней стадии их образования. Тогда выплески энергии квазаров происходят из очень молодых ядер новых активных галактик. А некоторые ученые вообще считают квазары некими точками в пространстве, где берет начало новая материя во Вселенной. Такая противоположность черным дырам. Но это всего лишь гипотеза. Нужно еще много времени, чтобы понять суть этих странных объектов.

13. Большо́й взрыв (англ. Big Bang) — общепринятая космологическая модель, описывающая раннее развитие Вселенной, а именно — начало расширения Вселенной, перед которым Вселенная находилась в сингулярном состоянии.

Обычно сейчас автоматически сочетают теорию Большого взрыва и модель горячей Вселенной, но эти концепции независимы и исторически существовало также представление о холодной начальной Вселенной вблизи Большого взрыва. Именно сочетание теории Большого взрыва с теорией горячей Вселенной, подкрепляемое существованием реликтового излучения, и рассматривается далее.

Дальнейшая эволюция Вселенной

Согласно теории Большого взрыва, дальнейшая эволюция зависит от экспериментально измеримого параметра — средней плотности вещества в современной Вселенной. Если плотность не превосходит некоторого (известного из теории) критического значения, Вселенная будет расширяться вечно, если же плотность больше критической, то процесс расширения когда-нибудь остановится и начнётся обратная фаза сжатия, возвращающая к исходному сингулярному состоянию. Современные экспериментальные данные относительно величины средней плотности ещё недостаточно надёжны, чтобы сделать однозначный выбор между двумя вариантами будущего Вселенной.

Есть ряд вопросов, на которые теория Большого взрыва ответить пока не может, однако основные её положения обоснованы надёжными экспериментальными данными, а современный уровень теоретической физики позволяет вполне достоверно описать эволюцию такой системы во времени, за исключением самого начального этапа — порядка сотой доли секунды от «начала мира». Для теории важно, что эта неопределённость на начальном этапе фактически оказывается несущественной, поскольку образующееся после прохождения данного этапа состояние Вселенной и его последующую эволюцию можно описать вполне достоверно.