Реферат: Галактики

Галактики

Рефератпо астрономии

Содержание

Введение… 3

1. Теория дискообразности галактик И. Канта, ее развитие… 3

2. Гипотеза квазаров — ядерообразующих галактик… 6

3. Современные представления о галактиках… 8

4. Состав Галактики… 13

Заключение… 17

Список литературы… 19

Введение

От наивной древней картины мира, принимавшей за действительностькажущуюся одинаковую удаленность всех звезд и располагавшую их всех наповерхности хрустальной сферы, мы должны перейти к познанию истинной пространст­веннойструктуры грандиозной звездной системы.

Первое, что мы стремимся установить,— это об­щие контуры, общие очертаниянашей звездной си­стемы, хотя бы в самых грубых чертах. Это удалось сделать ещедо того, как стало известно расстояние до ближайшей звезды. На первых порахсовершенно правильно приняли для этой цели, что светимость всех звезд одинаковаи что различие в их видимом блеске зависит исключительно от их расстояния донас. Мы знаем теперь, что в действительности светимости звезд различаютсяпрямо-таки чудовищ­но, но мы знаем также и то, что очень ярких звезд очень малои что из очень слабых звезд видны лишь те, которые к нам совсем близки.

/>1. Теориядискообразности галактик И. Канта, ее развитие

Философ И.Кант занимался главным образом естественно научными проблемамии выдвинул ряд важных гипотез, в том числе «небулярную»космогоническую гипотезу, согласно которой возникновение и эволюция солнечнойсистемы выводится из существования «первоначальной туманности».[1]В это же время философ высказал предположение о существовании большой вселеннойгалактик вне нашей галактики.

В 1747 году, не защитив магистерской диссертации, Кант впервые покидаетКенигсберг. В этот период Кант написал рукопись по астрономии «Космогонияили попытка объяснить происхождение мироздания, образование небесных тел ипричины их движения общими законами развития материи в соответствии с теориейНьютона». Статья была написана на конкурсную тему, предложенную Прусскойакадемией наук, но молодой ученый не решился принять участие в конкурсе. Статьябыла опубликована только 1754 году после возвращения Канта в Кенигсберг.Несколько позднее, в конце лета 1754 года, Кант публикует вторую статью,посвященную также вопросам космогонии, — «Вопрос о том, стареет ли Земля сфизической точки зрения». Эти две статьи были как бы прелюдией ккосмогоническому трактату, который был вскоре написан. Его окончательноеназвание гласило «Всеобщая естественная история и теория неба, или попыткаистолковать строение и механистическое происхождение всего мироздания, исходяиз принципов Ньютона».[2]Трактат вышел анонимно в 1755 году, и вскоре в одном из гамбургских изданийпоявилась одобрительная рецензия. Работа представляет собой своеобразнуюпопытку сочетать пытливость натуралиста с привычными с детства догматамицеркви. Приступая к изложению космогонической системы Кант озабочен одним: каксогласовать ее с верой в бога. Философ убежден, что противоречия между егогипотезой и традиционным религиозными (христианским) верованием нет. Однако,очевидно некоторое сходство его взглядов с идеями древних материалистов — Демокрита и Эпикура. Как и эти философы, Кант полагал, что первоначальнымсостоянием природы было всеобщее рассеяние первичного вещества, атомов. Онпоказал, как под воздействием чисто механистических причин из первоначальногохаоса материальных частиц могла образоваться наша солнечная система. Такимобразом, философ отрицал за богом роль «зодчего вселенной».[3]Однако, он видел в нем все же творца того первоначально рассеянного вещества,из которого (по законам механики) возникло нынешнее мироздание. ОтносительноГалактики Кант утверждал, что она имеет четкую форму диска.[4]

Дальнейшее развитие этой теории мы видим в следующем. Допустим, вы стоитена высоком холме над рав­ниной, на которой разбросаны купами старые и мо­лодыедеревья. Они различны по высоте, высоту каж­дого из них вы не знаете. Но, глядяна них с холма, вы по их кажущейся величине довольно правильно можете судить орасстоянии до каждой купы дере­вьев. Такой путь изучения звездной Вселеннойпредложил Виль­ям Гершель. До него ограничивалисьнаблюдением положения звезд на небе и изучением поверхности Луны и планет, атакже увлекались изучением дви­жения членов Солнечной системы.

Для выяснения контуров Вселенной Гершель стал подсчитывать число звездразного блеска, види­мых в поле зрения его телескопа в различных участ­кахнеба,— в Млечном Пути и в стороне от него. Он обнаружил, что чем слабее звезды,тем быстрее воз­растает их число по мере приближения к Млечному Пути. Сам жеМлечный Путь, как открыл еще Галилей, состоитиз бесчисленного множества слабых звезд, сливающихся в сплошную сияющую массу,которая как кольцо опоясывает все небо.

Из этих подсчетов Гершелю стало ясно,что даль­ше всего наша звездная система тянется во все сто­роны от нас понаправлению к Млечному Пути в плоскости, проходящей через его среднюю линию.Так как Млечный Путь опоясывает все небо, деля его почти пополам, то, очевидно,наша Солнечная система находится вблизи этой плоскости (вблизи галактическойплоскости, как ее называют).

Однако Гершель принимал, что он своим гигант­ским телескопом проник дограниц нашей звездной системы, состоящей из звезд, расположенных в про­странствебудто бы равномерно.

Основатель Пулковской обсерватории В. Я.Струве в 1847 г. пересмотрел расчеты Гершеляи, изучив распределение звезд, доказал ошибочность подобных выводов. Струве установил, что в пространстве звез­дырасположены не равномерно, а сгущаются к пло­скости Млечного Пути, что нашеСолнце вовсе не занимает центральное положение в этой звездной си­стеме и чтонаибольшие телескопы Гершеля далеко еще не достигли ее границ, а потому и оформе ее говорить преждевременно. Гершель считал, что он как бы сидит со своимтелескопом в центре правильно расположенной рощи, из которой обозревает все ееопушки, а Струве доказал, что Гершель сидел где-то в огромном лесу, полном чащи разрежений, откуда опушки леса далеко еще не видны.

Чем дальше от плоскости Млечного Пути, тем меньше там видно слабых звезди тем на меньшее расстояние в этих направлениях тянется звездная система. Вобщем наша звездная система, названная Галактикой, занимает пространство,напоминающее линзу или чечевицу. Она сплющена, толще всего в середине иутончается к краям. Если бы мы могли видеть ее «сверху» или «снизу», она имелабы, грубо говоря, вид круга (не кольца!).«Сбоку» же она выгля­дела бы как веретено. Но каковы размеры этого «веретена»?Однородно ли расположение звезд в нем?

Ответ дает уже простое рассматривание Млечного Пути, который весь состоиткак бы из нагроможде­ния звездных облаков. Одни облака ярче, в них больше звезд(как, например, в созвездиях Стрельца и Лебедя), другие же беднее звездами.[5]

Видимая клочковатость Млечного Путисоздается также и неравномерным распределением облаков космической пыли,темными туманностями разной плотности, поглощающими свет звезд, находящихся заними. Но и с учетом этого наша звездная Вселенная не­однородна. Галактикасостоит из звездных облаков. Солнечная системанаходится в одном из них, называемом «Местной си­стемой». Самые мощные облака звезд находятся в направлениисозвездия Стрельца; там Млеч­ный Путь наиболее ярок. Он наименее ярок впротивопо­ложной части неба.

Из этого нетрудно вывести заключение, что Солнечная си­стема не находитсяв центре Галактики, который от нас ви­ден в направлении созвездия Стрельца.Значит, Млечный Путь — это картина, видимая нами, находящимися внутриГалактики, вблизи ее плоскос­ти, но вдали от ее центра.

В середине Галактики находится ее ядро, которое по аналогии с ядрамидругих звездных систем должно иметь вид немного сплюснутого эллипсоидавращения. Мы находимся от него не­сколько далее 25 000 световых лет. В ядреГалак­тики нет горячих сверхгигантов и возбуждаемых ими к свечению диффузныхгазовых туманностей. Нет там и пыли, но есть в нем нейтральный водород, ко­торый,по неясной еще причине, растекается оттуда в плоскости Галактики со скоростьюоколо 50 км/сек. Ядро, вероятно, окружено быстро вращающимся кольцомнейтрального водорода. Основное излуче­ние ядра создается, по-видимому,оранжевыми звездами-гигантами (не сверхгигантами) спектрально­го класса К имножеством звезд карликов класса М. Поотдельности они все не видны, и этот вывод осно­ван на анализе суммарного цветаи спектра ядра. В общих грубых чертах форма Галактики сходна с чечевицей или стонкой линзой, в середине которой находится более толстое и яркое ядро. Этоядро дол­жно было бы казаться очень ярким, если бы его не скрадывало, незатмевало поглощение света в мас­сах космической пыли.

/>2. Гипотеза квазаров — ядерообразующих галактик

Между галактиками могут действовать силы иной природы, чем уже знакомыенам тяготение и магнетизм.

Нет ничего невероятного в этой возможности. Вместо тяготения в миремолекул возникают моле­кулярные силы, а в мире еще более мелких частиц, в ядрахатомов,— ядерные силы и квантовые про­цессы. Несомненно, что и в области системвсе возра­стающих размеров на смену тяготению, в основном определяющемудвижение планет и двойных звезд и их формы, где-нибудь выступят новые силы илиформы взаимодействия.

Если эти представления подтвердятся, то окажет­ся, что человек проник нетолько в особые законы, управляющиепревращениями элементарных частиц в атомах, но и в особые законы наиболеекрупных среди известных нам материальныхсистем.

Сейчас с каждым годом открывают все новые и но­вые, все более слабыеисточники радиоизлучения, Между тем самой мощной из известных радиога­лактик идаже самым мощным внегалактическим ви­димым источником является очень далекаягалактика Лебедь А.

Самым удивительным открытием последних лет было обнаружение Сандейджем и Шмидтом(США) необычных источников радиоизлучения. После уточ­нения координат мощныхисточников радиоизлуче­ния некоторые из них пришлось отождествить с очень слабымиточечными объектами, не отличимыми от звезддаже в самые сильные телескопы. Сомнения в правильности их отождествленияотпали, когда уда­лось получить и расшифровать спектры этих голубо­ватых«звездочек» — они явно оказались не звездами. Эти объекты назваликвазизвездными («подобными звездам») источниками радиоизлучения или, сокра­щенно(на английском языке), квазарами. В их спект­рах,как правило, видны яркие линии, которые долго не могли отождествить. Не моглиих отождествить долго потому, что это были линии, находящиеся нор­мально вдалекой ультрафиолетовой области спектра, которая в спектрах небесных телнедоступна для на­блюдений из-за ее поглощения в земной атмосфере. Чудовищноекрасное смещение в спектре квазаров сместилоэти линии в наблюдаемую область спектра. Красное смещение квазаров вбольшинстве случаев оказалось гораздо больше, чем у самых далеких га­лактик, укоторых его удалось измерить.

Большинство квазаров обозначается номерами по третьему Кэмбриджскому каталогу источников ра­диоизлучения,обозначаемому сокращенно ЗС.

Если красное смещение в спектрах квазаров той же природы, что у галактик,то, значит расстояния до них громадны и, оказывается, что их оптическаясветимость раз в 100 больше, чем у ярчайших галактик и радиогалактик! А их радиоизлучениепочти такое же и не меньше, чем у радиогалактик.

В 1965 г. Сандейдж в США сделал еще односен­сационное открытие. Он обнаружил в направлении на полюс Галактики множествоочень слабых голу­бых звездообразных объектов,по цвету сходных с квазарами. Он получилфотографии спектров шести из них. Один спектр принадлежал обычной, сравни­тельноблизкой звезде, два спектра были без всяких линий, а в трех случаяхобнаружились яркие линии с огромными красными смещениями, как у квазаров, хотярадиоизлучение от них пока не обнаружено.

Такие объекты Сандейдж назвал «квазизвезднымигалактиками» или, сокращенно, квазагами и изизме­рения числа голубых объектов заключил, что их долж­но быть в сотни разбольше, чем квазаров. (Этим объектам давали идругие названия, которыми лучше непользоваться.) Последующие исследованияпоказали, что большинство голубых объектов у полюса Галак­тики — этоголубоватые звезды разных типов, принадлежащие к окраинам нашей Галактики, а квазаров в действительности раз в 10 меньше, но всеже много больше в единице объема, чем квазаров.Цвикки считает, что квазаги Сандейджа тождественны тем его крайне компактнымгалактикам, которые голубоваты и имеют яркие линии в спектре. (Речь идет отождестве типов, а не индивидуальных объектов.)

Полагают, что, может быть, квазарыявляются кратковременной фазой бурного развития квазагов, отчего мощноерадиоизлучение наблюдается только у немногих из них, когда мы их и регистрируемкак квазары. Во всяком случае, открытие квазаров и ква­загов явилось самымволнующим открытием в астро­номии не только за последнее время. Ведь этокакие-то совершенно новые виды небесных светил с загадочны­ми свойствами, бытьможет, подводящими нас к от­крытию величайших законов природы.[6]

Заметим, что большинство ученых придерживает­ся убеждения, что звезды игалактики возникают путем конденсации разреженного газа. Говоря о взры­вах вгалактиках, обычно не высказывают мнения о том, что же, собственно говоря,взрывается.

Вообще и звезды, и газ возникают при взрывах из сверх­плотного вещества.Ученые считают, что в ядрах некото­рых галактик существует занимающая малыйобъем огромная масса сверхплотного вещества, способного взрывоподобно делиться и образовывать пары и груп­пыразбегающихся галактик. Мелкие выбросы обра­зуют галактики-спутники.Радиогалактики, а может быть, и квазары,ученые рассматривают как галактики, ядра которых находятся в процессекатастрофическо­го деления. Найдено немало подтверждений тому, что многиегруппы галактик и даже скопления их распадаются, хотя неизвестно, откуда можетвзяться нужная для этого колоссальная энергия. Но этот же вопрос остается всиле относи­тельно позднее открытых радиогалактик и квазаров.Как говорится: «невероятно, но факт». Правда, пока еще в ядрах галактикне обнаружено очень больших и крайне плотных масс, но теперь эта возможностьпредставляется менее невероятной, чем казалось рань­ше. Теперь тезис обогромной активности ядер га­лактик приобрел общее признание.

3. Современные представления о галактиках

Галактики стали предметом космогонических исследований с 20-х годов ХХвека, когда была надежно установлена их действительная природа и оказалось, чтоэто не туманности, т.е. не облака газа и пыли, находящиеся неподалеку от нас, аогромные звездные миры, лежащие от нас на очень больших расстояниях от нас. Воснове всей современной космологии лежит одна фундаментальная идея — восходящаяк Ньютону идея гравитационной неустойчивости. Вещество не может оставатьсяоднородно рассеянным в пространстве, ибо взаимное притяжение всех частицвещества стремиться создать в нем сгущения тех или иных масштабов и масс. Вранней Вселенной гравитационная неустойчивость усиливала первоначально оченьслабые нерегулярности в распределении и движении вещества и в определеннуюэпоху привела к возникновению сильных неоднородностей: «блинов» — протоскоплений. Границами этих слоев уплотнения служили ударные волны, нафронтах которых первоначально невращательное, безвихревое движение веществаприобретало завихренность. Распад слоев на отдельные сгущения тоже происходил,по-видимому, из-за гравитационной неустойчивости, и это дало началопротогалактикам. Многие из них оказывались быстро вращающимися благодарязавихренному состоянию вещества, из которого они формировались. Фрагментацияпротогалактических облаков в результате их гравитационной неустойчивости вела квозникновению первых звезд, и облака превращались в звездные системы — галактики. Те из них, которые обладали быстрым вращением, приобретали из-заэтого двухкомпонентную структуру — в них формировались гало более или менеесферической формы и диск, в котором возникали спиральные рукава, где и до сихпор продолжается рождение звезд Протогалактики, у которых вращение быломедленнее или вовсе отсутствовало, превращались в эллиптические илинеправильные галактики. Параллельно с этим процессом происходило формированиекрупномасштабной 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 классификациигалактик — гигантских звездных систем, согласно которой различают три классагалактик:

I. Спиральные галактики — характерны двумя сравнительно яркими ветвями,расположенными по спирали. Ветви выходят либо из яркого ядра (такие галактикиобозначаются 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 нарасстоянии 2100 световых лет от нас и состоит из светящегося газа, окружающегоцентральную звезду. Эта оболочка образовалась, когда состарившаяся звездасбросила газовые покровы и они устремились в пространство. Звезда сжалась иперешла в состояние белого карлика, по массе сравнимого с нашим солнцем, а поразмеру с Землей.

III. Иррегулярные (неправильные) галактики (обозначаются I) — обладающиенеправильными формами.

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

Плотность распределения звезд в пространстве растет с приближением кэкваториальной плоскости спиральных галактик. Эта плоскость является плоскостьюсимметрии системы, и большинство звезд при своем вращении вокруг центрагалактики остается вблизи нее; периоды обращения составляют 107 — 109лет. При этом внутренние части вращаются как твердое тело, а на периферииугловая и линейная скорости обращения убывают с удалением от центра. Однако внекоторых 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. Вращениеобнаружено лишь у наиболее сжатых из них. Космической пыли в них, как правило,нет, чем они отличаются от неправильных и особенно спиральных галактик, вкоторых поглощающее свет пылевое вещество имеется в большом количестве.

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

Последующие наблюдения показали, что описанная классификациянедостаточна, чтобы систематизировать все многообразие форм и свойств галактик.Так, были обнаружены галактики, занимающие в некотором смысле промежуточноеположение между спиральными и эллиптическими галактиками (обозначаются Sо). Этигалактики имеют огромное центральное сгущение и окружающий его плоский диск, носпиральные ветви отсутствуют. В 60-х годах ХХ века были открыты многочисленныепальцеобразные и дисковидные галактики со всеми градациями обилия горячих звезди пыли. Еще в 30-х годах ХХ века были открыты эллиптические карликовыегалактики в созвездиях Печи и Скульптора с крайне низкой поверхностнойяркостью, настолько малой, что эти, одни из ближайших к нам, галактик даже вцентральной своей части с трудом видны на фоне неба. С другой стороны, в начале60-х годов ХХ века было открыто множество далеких компактных галактик, изкоторых наиболее далекие по своему виду не отличимы от звезд даже в сильнейшиетелескопы. От звезд они отличаются спектром, в котором видны яркие линииизлучения с огромными красными смещениями, соответствующими таким большимрасстояниям, на которых даже самые яркие одиночные звезды не могут быть видны.В отличие от обычных далеких галактик в которые, из-за сочетания истинногораспределения 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 обычныхсверхгиганских галактик, но есть и более слабые. У многих галактик обнаруженорадиоизлучение нетепловой природы, возникающее, согласно теории руссогоастронома И.С.Шкловского, при торможении в магнитном поле электронов и болеетяжелых заряженных частиц, движущихся со скоростями, близкими к скорости света(так называемое синхотронное излучение). Такие скорости частицы получают врезультате грандиозных взрывов внутри галактик.

Компактные далекие галактики, обладающие мощным нетепловымрадиоизлучением, называются N-галактиками.

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

Радиогалактики — это галактики, у которых ядра находятся в процессераспада. Выброшенные плотные части, продолжают дробиться, возможно, образуютновые галактики — сестры, или спутники галактик меньшей массы. При этомскорости разлета осколков могут достигать огромных значений. Исследованияпоказали, что многие группы и даже скопления галактик распадаются: их членынеограниченно удаляются друг от друга, как если бы они все были порожденывзрывом.

Галактики — сверхгиганты имеют светимости, в 10 раз превышающиесветимость Солнца, квазары в среднем еше в 100 раз ярче; слабейшая же изизвестных галактик — карликов сравнимы с обычными шаровыми звезднымископлениями в нашей галактике. Их светимость составляет около 10 светимостисолнца.

Размеры галактик весьма разнообразны и колеблются от десятков парсек додесятков тысяч парсек.

Пространство между галактиками, особенно внутри скоплений галактик,по-видимому, содержит иногда космическую пыль. Радиотелескопы не обнаруживают вних ощутимого количества нейтрального водорода, но космические лучи,пронизывают его насквозь так же, как и в электромагнитное излучение.

Галактика состоит из множества звезд различных типов, а также звездныхскоплений и ассоциаций, газовых и пылевых туманностей и отдельных атомов ичастиц, рассеянных в межзвездном пространстве. Большая часть их занимаетоб«ем линзообразной формы поперечником около 30 и толщиной около 4килопарсек (соответственно около 100 тысяч и 12 тысяч световых лет). Меньшаячасть заполняет почти сферический об»ем с радиусом около 15 килопарсек(около 50 тысяч световых лет).

Все компоненты галактики связаны в единую динамическую систему,вращающуюся вокруг малой оси симметрии. Земному наблюдателю, находящемусявнутри галактики, она представляется в виде Млечного Пути (отсюда и ее название- «Галактика») и всего множества отдельных звезд, видимых на небе.

Звезды и межзвездная газо-пылевая материя заполняют объем галактикинеравномерно: наиболее сосредоточены они около плоскости, перпендикулярной осивращения галактики и составляющейся плоскостью ее симметрии (так называемойгалактической плоскостью). Вблизи линии пересечения этой плоскости с небеснойсферой (галактического экватора) и виден Млечный Путь, средняя линия которогопредставляет собой почти большой круг, так как Солнечная система находитсянедалеко от этой плоскости. Млечный Путь представляет собой скопление огромногоколичества звезд, сливающихся в широкую белесую полосу; одноко звезды,проектирующиеся на небе рядом, удалены друг от друга в пространстве на огромныерасстояния, исключающие их столкновения, несмотря на то, что они движутся сбольшими скоростями (десятки и сотни км/сек) в направлении полюсов галактики(ее северный полюс находится в созвездии Волос Вероники). Общее количествозвезд в галактике оценивается в 100 миллиардов.

Межзвездное вещество рассеяно в пространстве также не равномерно,концентрируясь преимущественно вблизи галактической плоскости в виде глобул,отдельных облаков и туманностей (от 5 до 20 — 30 парсек в поперечнике), ихкомплексов или аморфных диффузных образований. Особенно мощные, относительноблизкие к нам темные туманности представляются невооруженному глазу в видетемных прогалин неправильных форм на фоне полосы Млечного Пути; дефицит звезд вних является результатом поглащения света этими несветящимися пылевымиоблаками. Многие межзвездые облака освещены близкими к ним звездами большойсветимости и представляются в виде светлых туманностей, так как светятся либоотраженным светом (если состоят из космических пылинок) либо в результатевозбуждения атомов и последующего испускания ими энергии (если туманностигазовые).

Наши дни с полным основанием называют золотым веком астрофизики — замечательные и чаще всего неожиданные открытия в мире звезд следуют сейчасодно за другим. Солнечная система стала прследнее время предметом прямыхэкспериментальных, а не только наблюдательных исследований. Полеты межпланетныхкосмических станций, орбитальных лабораторий, экспедиции на Луну принеслимножество новых конкретных знаний о Земле, околоземном пространстве, планетах,Солнце. Мы живем в эпоху поразительных научных открытий и великих свершений.Самые невероятные фантазии неожиданно быстро реализуются. С давних пор людимечтали разгадать тайны Галактик, разбросанных в беспредельных просторахВселенной. Приходится только поражаться, как быстро наука выдвигает различныегипотезы и тут же их опровергает. Однако астрономия не стоит на месте:появляются новые способы наблюдения, модернизируются старые. С изобретениемрадиотелескопов, например, астрономы могут 'заглянуть' на расстояния, которыееще в 40-x. годах ХХ столетия казались недоступными. Однако надо себе яснопредставить огромную величину этого пути и те колоссальные трудности, скоторыми еще предстоит встретится на пути к звездам.

4. Состав Галактики

Нашу галактику называютпросто Галактикой. Она имеет средние размеры и состоит примерно из 150 − 200 млрд звезд, включая Млечный путь (древнее названиеполосы звезд на небе, отмечающихплоскость нашей Галактики), и представляет собой огромный диск, который состоит из звезд и звездныхскоплений, вращающихся впространстве, подобно гигантскому колесу. Звез­ды, входящие в Галактику,описывают вокруг ее центра окружно­сти разногодиаметра (рис. 1).

/>

Рис. 1 СхемаГалактики (крестиком обозначено положение Солнца): а) вид сверху; б) вид сбоку (черные точкиизображают шаровые скопления)

Звёзды и межзвёздная газопылевая материязаполняют объём галактики неравномерно: наиболее сосредоточены они околоплоскости, перпендикулярной оси вращения галактики и являющейся плоскостью еёсимметрии (т. н. галактической плоскостью). Вблизи линии пересечения этойплоскости с небесной сферой (галактического экватора) и виден Млечный Путь,средняя линия которого представляет собой почти большой круг, т.к. Солнечная система находится недалеко от этой плоскости. Млечный Путьпредставляет собой скопление огромного количества звёзд, сливающихся в широкуюбелёсую полосу; однако звёзды, проектирующиеся на небе рядом, удалены друг отдруга в пространстве на огромные расстояния, исключающие их столкновения,несмотря на то, что они движутся с большими скоростями (десятки и сотни км/сек)в разных направлениях. Наименьшая плотность распределения звёзд в пространстве(пространственная плотность) наблюдается в направлении полюсов галактики (еёсеверный полюс находится в созвездии Волос Вероники). Общее количество звёзд вгалактике оценивается в 100 млрд.

Межзвёздное вещество рассеяно впространстве также неравномерно, концентрируясь преимущественно вблизигалактической плоскости в виде глобул, отдельных облаков и туманностей (от 5 до20—30 парсек в поперечнике), их комплексов или аморфных диффузных образований.Особенно мощные, относительно близкие к нам тёмные туманности представляютсяневооруженному глазу в виде тёмных прогалин неправильных форм на фоне полосыМлечного Пути; дефицит звёзд в них является результатом поглощения света этиминесветящимися пылевыми облаками. Многие межзвёздные облака освещены близкими кним звёздами большой светимости и представляются в виде светлых туманностей, т.к. светятся либо отражённым светом (если состоят из космических пылинок),либо в результате возбуждения атомов и последующего испускания ими энергии(если туманности газовые).

  Полная масса галактики, включаявсе звёзды и межзвёздное вещество, оценивается в 1011 масс Солнца,т. е. около 1044 г. Как показывают результаты детальныхисследований, строение галактики схоже со строением большой галактики всозвездии Андромеды, галактики в созвездии Волос Вероники и др. Однако,находясь внутри галактики, мы не можем видеть всю её структуру в целом, что затрудняетеё изучение.

Галактика имеет резко выраженноеподсистемное строение; различают три подсистемы: плоскую, промежуточную исферическую. Плоская подсистема характеризуется наличием молодых горячих звёзд,переменных звёзд типа долгопериодических цефеид, звёздных ассоциаций,рассеянных звёздных скоплений и газо-пылевого вещества. Все они сосредоточены угалактической плоскости в форме экваториального диска (толщиной 1/20поперечника галактики). Средний возраст звёздного населения диска около 3 млрд.лет. Слабее концентрируются к плоскости галактики жёлтые и красныезвёзды-карлики и звёзды-гиганты, занимающие объём в виде сильно сплюснутогоэллипсоида. Все субкарлики, жёлтые и красные гиганты, переменные звёзды типакороткопериодических цефеид и шаровые звёздные скопления образуют сферическуюсоставляющую (иногда называется гало), заполняя сферический объём (со среднимдиаметром, превышающим 30 тыс. парсек, т. е. 100 тыс. световых лет) с резкимпадением плотности в направлении от центральных областей к периферии. Еёвозраст более 5 млрд. лет. Объекты различных составляющих отличаются друг отдруга также и скоростями движения, и химическим составом. Звёзды плоскойсоставляющей имеют большие скорости движения относительно центра галактики иони богаче металлами. Это указывает на то, что звёзды разных типов, относящиесяк разным подсистемам, формировались при различных начальных условиях и вразличных областях пространства, занимаемого галактическим веществом. Всягалактическая система погружена в обширную газовую массу, которую иногданазывают галактической короной. Из центральной области галактикираспространяются вдоль галактической плоскости спиральные ветви, которые,огибая ядро и разветвляясь, постепенно расширяются, теряя яркость. Спиральнойструктурой, оказавшейся весьма характерным свойством галактик на некоторомэтапе их эволюции, галактика сходна с множеством др. звёздных систем того жетипа, что и она, имеющих такой же звёздный состав. В развитии спиральнойструктуры, по-видимому, играют роль гравитационные силы имагнитогидродинамические явления, при этом на неё влияют и особенности вращениягалактики. Вдоль спиральных ветвей происходит звездообразование и они населенынаиболее молодыми галактическими объектами.

  Вопросы эволюции галактики в целомили отдельных её составных элементов имеют большое мировоззренческое значение.В течение долгого времени господствовал взгляд об одновременном образованиивсех звёзд и др. объектов галактики. Такой взгляд связывался с признаниемединовременного происхождения всех галактик в одной точке Вселенной и ихпоследующего «разбегания» в разные стороны от неё. Однако детальныеисследования, основанные на многочисленных наблюдениях, привели к заключению(советский астроном В. А. Амбарцумян), что процесс звёздообразованияпродолжается и в настоящую эпоху.

Проблема происхождения и развития звёзд вгалактике является фундаментальной проблемой. Существуют две главные, нопротивоположные точки зрения на формирование звёзд. Согласно первой из них,звёзды образуются из газовой материи, в значительном количестве рассеянной вгалактике и наблюдаемой оптическими и радиоастрономическими методами. Газовоевещество там, где его масса и плотность достигают достаточно большой величины,сжимается и уплотняется под действием собственного притяжения, образуя холодныйшар. В процессе дальнейшего сжатия температура внутри него, однако, повышаетсядо нескольких млн. градусов; этого достаточно для возникновения термоядерных реакций,которые вместе с процессами излучения и обусловливают дальнейшую эволюцию этогошара —звезды. Согласно второй точке зрения, звёзды образуются из некоторогосверхплотного вещества. Сверхплотное вещество такого рода ещё не обнаружено иего свойства неизвестны, но то обстоятельство, что в наблюдаемой Вселеннойпроцессы истечения масс из звёзд, деления и распада систем наблюдаются вомногих случаях, процессы же образования звёзд из межзвёздного вещества ненаблюдаются, говорит в пользу второй точки зрения.

  Предполагается, что галактика вцелом развилась в процессе конденсации первичного газового облака, богатоговодородом; образовавшиеся при этом звёзды в нашу эпоху наблюдаются как звёздысферической составляющей, бедные металлами и имеющие наибольший возраст.Первичное газовое облако, продолжая сжиматься под действием гравитационных сил,обогащалось металлами за счёт выбрасывания вещества из недр ранееобразовавшихся звёзд, в которых уже в течение многих сотен млн. лет шливнутриядерные реакции и водород превращался в более тяжёлые элементы. Поэтомуболее позднее «поколение» звёзд, образовавшее диск галактики, оказалось болеебогатым металлами. Эта концепция объясняет наблюдаемое распределение скоростейзвёзд и расслоение последних по подсистемам. Тем не менее в изложенной картинеостаётся немало противоречий.

/>Заключение

Еще задолго до того, как были установлены огром­ные расстояния догалактик, человечество постоянно задавалось вопросом: «есть ли граница мира иесли есть, то что за ней?». Учение о мире какцелом составляет предмет космологии. По этомуповоду вправе высказываться и философия, и математика, в которой трактуетсяпонятие бесконечности, и астрономия, изучающая конкретные небесные тела. Вопросэтот оказывается очень сложным и многогранным. Фило­софия диалектическогоматериализма утверждает, что материя и ее движение вечны, хотя и меняют форму.В бесконечном многообразии явлений в природе, яв­лений всегда материальных,теперь едва ли сомне­вается кто-либо из естествоиспытателей, хотя защит­никиидеализма и пытаются всякое новое, еще не по­нятное явление природы истолковатьидеалистически. В этом они терпят, однако, неудачу с каждым про­движением наукивперед. Сейчас, по-видимому, мало кто из ученых допускает, чтобы Вселеннаяимела гра­ницу — «стенку», в которую можно упереться. Одна­ко вопрос о том,конечна ли Вселенная и каковы свойства пространства, в котором мы живем, мож­нопопытаться проверить путем наблюдений вКосмосе.[7]

В школе изучают евклидово пространство, в ко­тором две прямые никогда непересекаются. Но наш великий математик Лобачевскийпоказал, что мысли­мо пространство с другими свойствами. Позднее Эйн­штейндоказал в своей теории относительности, что реальное физическое, а неабстрактное пространство, заполненное материей, может иметь кривизну, обус­ловленнуюсуществованием материи. Советский уче­ный А. А. Фридман,а за ним другие ученые математи­чески разработали модели вселенных, опирающихсяна теорию относительности. Таких моделей создано немало и большинство их — этомодели безграничной, но конечной Вселенной. Сочетание безграничности и в то жевремя конечности поясняют обычно на гру­бом примере шара. У него нет границ длядвухмерного существа, могущего перемещаться только по поверх­ности шара. В тоже время размер поверхности шара конечен. Размеры шара могут увеличиваться,умень­шаться или пульсировать, оставаясь конечными.

Свойства конечной Вселенной теоретически зави­сят от средней плотностивещества в ней, от степени однородности этой плотности от места к месту. Обра­щаяськ наблюдения, мы можем изучать пока толь­ко часть Метагалактики, которую частои неоснова­тельно отождествляют со Вселенной вцелом.[8]

Мы узнали, что галактики удаляются друг от дру­га, судя по красномусмещению в их спектрах, и тем быстрее, чем они друг от друга дальше. Мы имеемнекоторые сведения о массах галактик и об их рас­пределении в пространстве.Очевидно, Метагалактика расширяется, но какая модель Вселенной больше все­го наэто похожа? Оказывается, что это можно вы­яснить, если установить связьвеличины красного смещения с расстоянием до галактики, если его опре­делитьдругим независимым путем (а не по величине того же красного смещения. Для тойже цели может служить и распределение очень далеких галактик (или источниковрадиоизлучения) в пространстве.[9]Расстояние до скоплений галактик, как мы говорили, можно определить по видимомублеску ярчайших га­лактик в них. Результатынаблюдений сравниваются с выводами теории для разных моделей Вселенной.Современное наше проникновение в глубину Метага­лактики и точность наших данныхеще недостаточны для уверенного, окончательного вывода. Все же боль­шинствоученых склоняется сейчас к выводу, что Ме­тагалактика конечна и расширяется сзамедлением, которое создает взаимное тяготение. Вероятно, су­ществуетпульсация если не Вселенной, то Метагалак­тики, и когда-либо расширениесменится сжатием.

Из факта расширения Метагалактики можно сде­лать вывод, что несколькомиллиардов лет назад ее объем был так мал, что галактики не могли существо­ватькак отдельные объекты. Это, конечно, не озна­чает, что тогда и было «сотворениемира», как хотят заключить идеалисты. Просто тогда вещество сущест­вовало в иной форме. Возможности превращения ве­ществабезграничны и оно не всегда было и не всегда будет существовать в тех видах, вкаких мы наблю­даем его вокруг себя сейчас.

/>Список литературы Гулыга А.В. Кант. — 2-е изд. — М., Мол. гвардия, 1981.  Данлоп С. Азбука звездного неба. М., “Мир”,  1990.  ЗасоваА.В. «Космология и наблюдения». М., 1985.  Зельманова А.Л. «Метагалактика и Вселенная». М., 1982. История астрономии: Пер. с англ. / А. Панненкук.—М.: Наука, 1966.—592 с.: ил.  Кант И. Сочинения в шести томах. М., 1963 — 1966., Т.2. Киппенхан р. 100 миллиардов солнц. М., “Мир”,  1990. Нарский И.С. Кант. М., 1976. О системах галактики / М. Б. Сизов.—М.: Прометей, 1992.—16 с. Происхождение и эволюция Земли и других планет Солнечной системы / А. А. Маракушев.—М.: Наука, 1992.—204 с. Физическая модель Вселенной / Б. П. Иванов.—СПб.: Политехника, 2000.—312 с. Эволюция солнечной системы: Пер. с англ. / Х. Альвен, Г. Аррениус.—М.: Мир, 1979.—511 с.  Энциклопедический словарь  астронома.,  М., “Педагогика”, 1980.