Строение Галактики. Виды Галактик.

Строение  Галактики. Виды Галактик. 

      Окружающие  Солнце звезды и само Солнце составляют малую часть гигантского скопления  звезд и туманностей, которую  называют Галактикой. Галактика имеет довольно сложную  структуру. Существенная часть звезд в Галактике находится в гигантском диске диаметром примерно 100 тыс. и толщиной около 1500 световых лет. В этом диске насчитывается более сотни миллиардов звезд самых различных видов. Наше Солнце – одна из таких звезд, находящихся на периферии Галактики вблизи ее экваториальной плоскости.  

      Звезды  и туманности в пределах Галактики  движутся довольно сложным образом: они участвуют во вращении Галактики  вокруг оси, перпендикулярной ее экваториальной плоскости. Различные участки Галактики  имеют различные периоды вращения.

      Звезды  удалены друг от друга на огромные расстояния и практически изолированы  друг от друга. Они практически не сталкиваются, хотя движение каждой из них определяется полем силы тяготения, создаваемым всеми звездами Галактики.

      Астрономы  последние несколько  десятилетий  изучают другие звездные системы, схожие с нашей. Это очень важные исследования в астрономии. За это время внегалактическая астрономия добилась поразительных успехов.

      Число звезд в Галактике порядка  триллиона. Самые многочисленные из них – карлики с массами, примерно в 10 раз меньшими массы Солнца. В  состав Галактики входят двойные  и кратные звезды, а также группы звезд, связанных силами тяготения  и движущиеся в пространстве как  единое целое, - звездные скопления. Существуют рассеянные звездные скопления, например Плеяды в созвездии Тельца. Такие скопления не имеют правильной формы; в настоящее время их известно более тысячи.

      Наблюдаются шаровые звездные скопления. Если в  рассеянных скоплениях содержатся сотни  или тысячи звезд, то в шаровых  их сотни тысяч. Силы тяготения удерживают звезды в таких скоплениях миллиарды  лет.

      В различных созвездиях обнаруживаются туманные пятна, которые состоят  в основном из газа и пыли, - это туманности. Они бывают неправильной, клочковатой формы – диффузные, и правильной формы, напоминающие по виду планеты, - планетарные.

      Существуют  еще светлые диффузные туманности, например Крабовидная туманность, названная за необычную сетку из ажурных газовых волокон. Это источник не только оптического излучения, но и радиоизлучения, рентгеновских и гамма-квантов. В центре Крабовидной туманности находится источник импульсного электромагнитного излучения – пульсар, у которого впервые были обнаружены наряду с пульсациями радиоизлучения оптические пульсации блеска и пульсации рентгеновского излучения. Пульсар, обладающий мощным переменным магнитным полем, ускоряет электроны и вызывает свечение туманности в различных участках спектра электромагнитных волн.

      Пространство  в Галактике заполнено везде  – разреженным межзвездным газом  и межзвездной пылью. В межзвездном  пространстве существуют и различные  поля – гравитационное и магнитное. Пронизывают межзвездное пространство космические лучи, представляющие собой  потоки электрически заряженных частиц, которые при движении в магнитных  полях разогнались до скоростей, близких к скорости света, и приобрели  огромную энергию.

      Галактику можно представить в виде диска  с ядром в центре и огромными  спиральными ветвями, содержащими  в основном наиболее горячие и  яркие звезды и массивные газовые  облака. Диск со спиральными ветвями  образует основу плоской подсистемы Галактики. А объекты, концентрирующиеся  к ядру Галактики и лишь частично проникающие в диск, относятся  к сферической подсистеме. Сама Галактика  вращается вокруг своей центральной  области. В центре Галактики сосредоточена  лишь небольшая часть звезд. Солнце находится на таком расстоянии от центра Галактики, где линейная скорость звезд максимальна. Солнце и ближайшие  к нему звезды движутся вокруг центра Галактики со скоростью 250 км/с, совершая полный оборот примерно за 290 млн. лет.

      По  внешнему виду галактики условно  разделяются на три типа: эллиптические, спиральные и неправильные.

Пространственная  форма эллиптических галактик – эллипсоиды с разной степенью сжатия. Среди них встречаются гигантские и карликовые. Почти четверть всех изученных галактик относится к эллиптическим. Это наиболее простые по структуре галактики – распределение звезд в них равномерно убывает от центра, пыли и газа почти нет. В них самые яркие звезды – красные гиганты.

      Спиральные  галактики – самый многочисленный вид. К нему относится наша Галактика и Туманность Андромеды, удаленная от нас примерно на 2,5 млн. световых лет.

     Неправильные  галактики не имеют центральных ядер, в их строении пока не обнаружены закономерности. Это Большое и Малое Магеллановы облака, являющиеся спутниками нашей Галактики. Они находятся от нас на расстоянии в полтора раза большем диаметра Галактики. Магеллановы облака значительно меньше нашей Галактики по массе и размерам.

      Существуют  и взаимодействующие галактики. Они обычно находятся на небольших расстояниях друг от друга, связаны «мостами» из светящейся материи, иногда как бы пронизывают одна другую.

      Некоторые галактики обладают исключительно  мощным радиоизлучением, превосходящим  видимое излучение. Это радиогалактики.

      В 1963 г. начались открытия звездоподобных источников радиоизлучения – квазаров. Сейчас их открыто более тысячи. 
 

Список  использованной литературы: 

1. Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. – М.: Культура и спорт, ЮНИТИ, 1997.

2. Галактики

Галактики стали предметом  космогонических исследований с 20-х  годов нашего века, когда была надежно установлена их действительная природа и оказалось, что это не туманности, т.е. не облака газа и пыли, находящиеся неподалеку от нас, а огромные звездные миры, лежащие от нас на очень больших расстояниях от нас. В основе всей современной космологии лежит одна фундаментальная идея - восходящая к Ньютону идея гравитационной неустойчивости. Вещество не может оставаться однородно рассеянным в пространстве, ибо взаимное притяжение всех частиц вещества стремиться создать в нем сгущения тех или иных масштабов и масс. В ранней Вселенной гравитационная неустойчивость усиливала первоначально очень слабые нерегулярности в распределении и движении вещества и в определенную эпоху привела к возникновению сильных неоднородностей: "блинов" - протоскоплений. Границами этих слоев уплотнения служили ударные волны, на фронтах которых первоначально невращательное, безвихревое движение вещества приобретало завихренность. Распад слоев на отдельные сгущения тоже происходил, по-видимому, из-за гравитационной неустойчивости, и это дало начало протогалактикам. Многие из них оказывались быстро вращающимися благодаря завихренному состоянию вещества, из которого они формировались. Фрагментация протогалактических облаков в результате их гравитационной неустойчивости вела к возникновению первых звезд, и облака превращались в звездные системы - галактики. Те из них, которые обладали быстрым вращением, приобретали из-за этого двухкомпонентную структуру - в них формировались гало более или менее сферической формы и диск, в котором возникали спиральные рукава, где и до сих пор продолжается рождение звезд Протогалактики, у которых вращение было медленнее или вовсе отсутствовало, превращались в эллиптические или неправильные галактики. Параллельно с этим процессом происходило формирование крупномасштабной структуры Вселенной - возникали сверхскопления галактик, которые, соединяясь своими краями, образовывали подобие ячеек или пчелиных сот; их удалось распознать в последние годы.

В 20-30 гг. XX века Хаббл  разработал основы структурной классификации  галактик - гигантских звездных систем, согласно которой различают три  класса галактик:

I. Спиральные галактики  - характерны двумя сравнительно  яркими ветвями, расположенными  по спирали. Ветви выходят либо  из яркого ядра (такие галактики  обозначаются S), либо из концов  светлой перемычки, пересекающей  ядро (обозначаются - SB).

II. Эллиптические  галактики (обозначаются Е) - имеющие  форму эллипсоидов. 

Представитель - кольцевая  туманность в созвездии Лиры находится  на расстоянии 2100 световых лет от нас  и состоит из светящегося газа, окружающего центральную звезду. Эта оболочка образовалась, когда  состарившаяся звезда сбросила газовые  покровы и они устремились в пространство. Звезда сжалась и перешла в состояние белого карлика, по массе сравнимого с нашим солнцем, а по размеру с Землей.

III. Иррегулярные (неправильные) галактики (обозначаются I) - обладающие  неправильными формами. 

По степени клочковатости  ветвей спиральные галактики разделяются  на подтипы а, в, с. У первых из них - ветви аморфны, у вторых - несколько клочковаты, у третьих - очень клочковаты, а ядро всегда неярко и мало.

Плотность распределения  звезд в пространстве растет с приближением к экваториальной плоскости спиральных галактик. Эта плоскость является плоскостью симметрии системы, и большинство звезд при своем вращении вокруг центра галактики остается вблизи нее; периоды обращения составляют 107 - 109 лет. При этом внутренние части вращаются как твердое тело, а на периферии угловая и линейная скорости обращения убывают с удалением от центра. Однако в некоторых случаях находящееся внутри ядра еще меньшее ядрышко ("керн") вращается быстрее всего. Аналогично вращаются и неправильные галактики, являющиеся также плоскими звездными системами.

Эллиптические галактики  состоят из звезд второго типа населения. Вращение обнаружено лишь у  наиболее сжатых из них. Космической  пыли в них, как правило, нет, чем  они отличаются от неправильных и  особенно спиральных галактик, в которых  поглощающее свет пылевое вещество имеется в большом количестве.

В спиральных галактиках поглощающее свет пылевое вещество имеется в большем количестве. Оно составляет от нескольких тысячных до сотой доли полной их массы. Вследствие концентрации пылевого вещества к экваториальной плоскости, оно образует темную полосу у галактик, повернутых к нам ребром и имеющих вид веретена.

Последующие наблюдения показали, что описанная классификация  недостаточна, чтобы систематизировать  все многообразие форм и свойств  галактик. Так, были обнаружены галактики, занимающие в некотором смысле промежуточное  положение между спиральными  и эллиптическими галактиками (обозначаются Sо). Эти галактики имеют огромное центральное сгущение и окружающий его плоский диск, но спиральные ветви отсутствуют. В 60-х годах ХХ века были открыты многочисленные пальцеобразные и дисковидные галактики со всеми градациями обилия горячих звезд и пыли. Еще в 30-х годах ХХ века были открыты эллиптические карликовые галактики в созвездиях Печи и Скульптора с крайне низкой поверхностной яркостью, настолько малой, что эти, одни из ближайших к нам, галактик даже в центральной своей части с трудом видны на фоне неба. С другой стороны, в начале 60-х годов ХХ века было открыто множество далеких компактных галактик, из которых наиболее далекие по своему виду не отличимы от звезд даже в сильнейшие телескопы. От звезд они отличаются спектром, в котором видны яркие линии излучения с огромными красными смещениями, соответствующими таким большим расстояниям, на которых даже самые яркие одиночные звезды не могут быть видны. В отличие от обычных далеких галактик в которые, из-за сочетания истинного распределения энергии в их спектре и красного смещения выглядят красноватыми, наиболее компактные галактики (называющиеся также квазозвездными галактиками) имеют голубоватый цвет. Как правило, эти об'екты в сотни раз ярче обычных сверхгиганских галактик, но есть и более слабые. У многих галактик обнаружено радиоизлучение нетепловой природы, возникающее, согласно теории руссого астронома И.С.Шкловского, при торможении в магнитном поле электронов и более тяжелых заряженных частиц, движущихся со скоростями, близкими к скорости света (так называемое синхотронное излучение). Такие скорости частицы получают в результате грандиозных взрывов внутри галактик.

Компактные далекие  галактики, обладающие мощным нетепловым радиоизлучением, называются N-галактиками.

Звездообразные источники  с таким радиоизлучением, называются квазарами (квазозвездными радиоисточниками), а галактики обладающие мощным радиоизлучением и имеющие заметные угловые размеры, - радиогалактиками. Все эти объекты чрезвычайно далеки от нас, что затрудняет их изучение. Радиогалактики, имеющие особенно мощное нетепловое радиоизлучение, обладают преимущественно эллиптической формой, встречаются и спиральные.

Радиогалактики - это  галактики, у которых ядра находятся  в процессе распада. Выброшенные  плотные части, продолжают дробиться, возможно, образуют новые галактики - сестры, или спутники галактик меньшей  массы. При этом скорости разлета  осколков могут достигать огромных значений. Исследования показали, что  многие группы и даже скопления галактик распадаются : их члены неограниченно удаляются друг от друга, как если бы они все были порождены взрывом.