Сторінка
1

Будова галактик

Одним із найбільш важливих і складних в астрономії є вивчення будови й еволюції галактик. Починаючи з XVII століття, коли Галілей побачив у телескоп Молочний Шлях, найважливішою метою астрономів стало його вивчення. Лише в XIX ст. вдалося зрозуміти, що Молочний Шлях — єдина система, що містить у собі усі видимі зорі. На рівних правах з усіма входить до цієї системи наше Сонце, Земля й планети, причому розташовуються вони на її окраїні. Зоряну систему, яку ми називаємо Молочним Шляхом і бачимо зсередини, астрономи визначили як Галактику (грецьк. «галактикос» означає «молочний»). З початку XX ст. галактики стали предметом космогонічних досліджень, коли була встановлена їхня дійсна природа і виявилося, що це не туманності у вигляді хмар газу й пилу, а величезні світи зір, розташованих на дуже великих відстанях від нас.

Виявилося, що Галактика має досить правильну будову й форму, складається з диска, гало (від «круглий») і корони. Диск являє собою ніби два стулені краї тарілки і складає в діаметрі близько 100 тис. світлових років. Він утворений зорями, що усередині цього утворення рухаються по майже кругових орбітах навколо центру Галактики.

У гало зорі заповнюють ледь сплюснутий сферичний обшир і рухаються уздовж не кругових, а сильно витягнутих орбіт. Площини цих орбіт проходять через центр Галактики і за різними напрямками розподілені більш-менш рівномірно. Диск і оточуюче його гало занурені в корону. Радіуси диска й гало майже рівні за величиною. Радіус корони в багато разів перевищує ці відстані. Корона безбарвна і визначити її радіус можна тільки за створюваним нею тяжінням, що діє на видимі зорі і хмари газу, які випромінюють світло. Маса корони в кілька разів більша за масу всіх разом узятих зір, що знаходяться в диску й гало. Дуже важко вивчати невидиму корону, тому що ми не знаємо, з чого вона складається. Якщо припустити, що її маса складається з нейтрино, то фізикам спочатку потрібно з'ясувати, чи є в цієї дрібної частинки маса спокою, тобто така маса, якою частинка володіє в стані, коли вона не рухається, а стоїть на місці. (Більшість елементарних частинок таку масу мають). Якщо вчені знайдуть масу спокою нейтрино, можливо, вони обчислять масу корони.

За останні десятиліття в області космології прояснилося чимало з того, що стосується передісторії галактик і зір, фізичного стану розрідженої речовини, із якої вони формувалися. Сучасна космологія грунтується на ідеї Ньютона — гравітаційній нестійкості, усі частки речовини створюють ті або інші згущення різної маси й масштабів. У Всесвіті протягом тривалого часу відбувався розподіл і рух речовини, поки не утворилися сильні неоднорідності — протоскупчення, у яких рух речовини набував завихрення. Протоскупчення через гравітаційну нестійкість розпадалися на окремі згущення, які одержали назву «протогалактики». Фрагментація протогалактичних хмар через дію гравітаційної нестійкості призводила до виникнення перших зір, а хмари перетворювалися на зоряні системи — галактики. Ті з них, що оберталися найшвидше, отримували двокомпонентну структуру: у них формувалися гало більш-менш сферичної форми й диск, у якому виникали спіральні рукави, де й дотепер триває народження зір. Протогалактики з повільнішим обертанням або повною його відсутністю перетворювалися на еліптичні або неправильні галактики. Одночасно з цим процесом відбувалося формування великомасштабної структури Всесвіту — виникали надскупчення галактик, що з'єднувалися своїми краями на зразок комірок бджолиних стільників.

На початку XX ст. Хаббл класифікував структуру галактик, у результаті чого тепер розрізняють три класи галактик.

1. Еліптичні галактики (Е) — мають еліпсоїдну форму. Тут можна навести як приклад кільцеву туманність у сузір'ї Ліри, що знаходиться від нас на відстані 2100 світлових років. Складається вона зі світлоносного газу, що оточує центральну зорю. Ця оболонка утворилася тоді, коли постаріла зоря «відпустила» у простір газові покриви. Зоря стиснулася й перейшла в стан білого карлика, подібного за розміром до нашої планети, а за масою — до Сонця.

2. Спіральні галактики — дві порівняно яскраві, розташовані по спіралі, гілки, що виходять або з яскравого ядра (такі галактики позначаються S), або з кінців світлої перемички, яка перетинає ядро (позначаються — SB). Як приклад можна розглянути спіральну галактику М51 у сузір'ї Гончих Псів, відстань до якої сягає близько 8 млн світлових років. На кінці спіральної гілки є стовщення — це самостійна неправильної форми галактика. Окремі яскраві зорі знаходяться в нашій галактиці.

3. Іррегулярні (неправильні) галактики (І) — мають неправильні форми. Яскравим прикладом є Велика Магелланова хмара, що знаходиться від нас на відстані 165 тис. світлових років і є найближчою до нас галактикою. Поруч із нею розташована менша галактика — Мала Магелланова хмара. Обидві ці галактики є супутниками нашої галактики.

Хаббл, класифікуючи спіралі, розрізняв групи (Sa, Sb, Sc), причому критерієм такого поділу виступав характер спіральних гілок. В одних гілки були аморфними, в інших — трохи клоччастими, у третіх — дуже клоччастими, а ядро завжди невелике й неяскраве.

У середині XX ст. американський астроном У. Бааде встановив, що клоч-частість спіральних гілок і їхня блакить тим вища, чим вищий у них вміст і скупчення гарячих блакитних зір і дифузійних туманностей. Центральні частини спіральних галактик мають жовтіший, ніж гілки, колір і містять старі зорі (населення другого типу, за Бааде, або населення сферичної складової), тоді як пласкі спіральні гілки складаються з молодих зір (населення першого типу, або населення плоскої складової).