Главная Фотогалерея Рефераты Новости Видеогалерея Статьи  
 
 
Содержание
 
   

Звездные галактики

Звезды во Вселенной собраны в гигантские рои — звездные галактики. Типичная галактика состоит примерно из 1010 (десяти миллиардов) звезд, редкие гигантские галактики содержат более 1012 звезд; карликовые галактики насчитывают от 109 до 106 звезд. Наша Галактика и близкая, видимая невооруженным глазом, галактика в созвездии Андромеды (туманность Андромеды) больше средних размеров, в них более 1011 звезд.      Поражает огромность размеров галактик по сравнению с размерами звезд. Средние расстояния между звездами превышают размеры звезд в миллионы раз, и поэтому звезды практически никогда не сталкиваются между собой. Для сравнения скажем, что расстояние между молекулами в воздухе больше размеров молекул только в десятки раз. Частоту соударений легко рассчитать для шарика с диаметром R, который движется среди таких же шаров со скоростью υ, причем в единице объема находится в среднем n шаров:
ν=nσυ,
где σ=πЯ2 называют «поперечным сечением» соударения. Физики любят такие простые и очевидные формулы и используют их в более сложных случаях. Например, соударения заряженных частиц, или ионизация атомов, или ядерные реакции гораздо сложнее соударения шариков, но частоту этих процессов можно описать той же формулой, если в каждом случае правильно рассчитать величину σэф, которая считается «эффективным сечением». Значит, все эти процессы можно условно считать «соударениями» шариков с размерами Rэф.
      Поэтому можно сравнить частоту соударений молекул в воздухе с частотой столкновений звезд в галактике. Сделаем грубые оценки. Размер молекулы порядка ангстрема (1 Å=10-8 см), число их в единице объема (число Лошмидта) n≈3•1019 см-3 (поэтому среднее расстояние между молекулами L≈n -1/3 ≈3•10-7 см), средняя скорость υ≈400 м/с (около скорости звука). Отсюда v≈108 с-1, т. е. молекула испытывает сто миллионов столкновений в секунду. Считая, что расстояние между звездами в миллион раз больше их размеров (L≈10 6R), скорость звезд порядка 107 см/с,. а размер — порядка размера Солнца (R≈10 11см), получим: 
v ≈R2/(10 6R)3•υ≈10-22c-1≈3•10-14 год-1,

т. е. столкновение происходит в среднем один раз в 1014 лет. Таким образом, галактики — это огромные рои звезд, движущихся практически без столкновений в общем поле тяготения.
     Пожалуй, трудно найти более величественное зрелище во Вселенной, чем галактики. Формы их весьма разнообразны — от почти сферических и эллиптических (по-разному сплюснутых), до блиновидных галактик с красивыми спиральными узорами из ярких звезд. Многие галактики образованы как бы суммой вложенных друг в друга сферической и плоской подсистем, смешанных в различных пропорциях. Наиболее распространена морфологическая классификация галактик (т. е. классификация форм), предложенная знаменитым исследователем галактик Эдвином Хабблом еще в 1925 г. Классификация представлена схемой на рис. 3. Слева направо расположены эллиптические галактики с возрастающим сжатием, они обозначаются буквой Е и цифрой, характеризующей сжатие. Далее появляется плоская составляющая, и диаграмма раздваивается (от SO): параллельно расположены две системы спиральных галактик S и SB. Они обозначают соответственно просто спиральную систему, и спираль с перемычкой — баром (по английски bar). Строчные буквы а, Ь, с обозначают последовательно увеличение доли плоской составляющей и уменьшение вклада сферической. Замыкают диаграмму аморфные галактики неправильной формы (иррегулярные, Ir). Очень важно то обстоятельство, что звезды, образующие сферическую и плоскую подсистемы галактик, различаются между собой. Во-первых, они различаются по цвету: звезды сферической составляющей имеют красноватый, а плоской — голубоватый оттенок; установлено, что эти подсистемы различаются и возрастом. Во-вторых, изучение движения звезд в нашей и в других галактиках показало, что звезды сферической подсистемы движутся по вытянутым орбитам, проходящим вблизи центра системы, а плоской — по круговым орбитам вокруг центра. Наконец, в плоской подсистеме всегда есть много газа и пыли, которые практически отсутствуют в сферической системе. Вопрос о том, почему галактики «устроены» таким образом, мы пока отложим.
В отличие от ситуации в мире звезд, расстояния между галактиками превышают их размеры лишь в сотни а зачастую в десятки раз. Поэтому галактики сравнительно часто сталкиваются и оказывают значительное воздействие друг па друга. Это обстоятельство очень наглядно иллюстрируется замечательным атласом взаимодействующих и неправильных галактик, составленным и опубликованным под руководством известного астронома Б. А. Воронцова-Вельямипова. Одиночные галактики чрезвычайно редки, большинство их входит в состав пар, групп и скоплений галактик, насчитывающих от сотен до многих тысяч членов.
классификация форм галактик по Хабблу
классификация форм галактик по Хабблу

     Огромность расстояний в мире звезд наглядно иллюстрируется временем распространения светового сигнала. Свет от Луны до Земли «летит» примерно секунду, от Солнца до Земли — около 8 минут, от ближайших звезд — около 4 лет, а от ближайшей гигантской галактики — туманности Андромеды — около двух миллионов лет! Иногда межзвездные расстояния измеряют световыми годами; 1 световой год «1018 см (произведение скорости света с=3•1010 см/с на время 1 год ≈3•107 с). Более распространенной единицей измерения межзвездных расстояний является парсек (пк), примерно равный 3,3 светового года или 3•1018 см (везде в нашем сайте мы будем пользоваться приближенными, округленными значениями величин). Слово «парсек» образовано из слов «параллакс секунда» и соответствует расстоянию, с которого радиус земной орбиты имеет угловой размер в одну секунду (дуги). Введение этой единицы измерения расстояний связано с практикой измерения расстояний до ближайших звезд: при наблюдении из-различных точек земной орбиты близкие звезды обнаруживают параллактическое смещение положений относительно более далеких звезд, подобно тому как мы можем обнаружить смещение положений близких предметов, поочередно закрывая глаза. Размеры галактик составляют десятки тысяч парсеков, так что удобной единицей для измерения расстояний в галактике служит килопарсек (103 пк), а для межгалактических расстояний — мегапарсек (106 пк). Солнце в нашей Галактике расположено в плоской подсистеме примерно на расстоянии 10 кпк от центра Галактики и движется вокруг этого центра но круговой орбите, совершая один оборот примерно за 200 миллионов лет, так что за время жизни Солнечной системы (около 5 миллиардов лет) она совершила более 20 оборотов вокруг центра. Часть плоской подсистемы мы видим как Млечный Путь. Млечный Путь сиял бы гораздо ярче, если бы его частично не закрывали от нас облака космической пыли, отчего в некоторых местах он выглядит раздвоенным, так как пыль сильно конденсируется к плоскости галактики. Центр же Галактики совершенно закрыт от нас космическим смогом.
     Наблюдения последних десятилетий показали, что галактики не являются только скоплениями звезд: в центральных областях многих из них происходят бурные и малоприятные события. Так были открыты активные ядра галактик и квазары, но прежде чем рассуждать о них, нам необходимо вооружиться пониманием основ строения и эволюции звезд и галактик.

   
Поиск
Rambler's Top100