Еліптичні і спіральні галактики

Галактики бувають двох видів: еліптичні і спіральні. Астрономи давно підозрювали, що їх подібності та відмінності на кшталт Балчі (здуття) в центрі і наявності або відсутності плоского диска зірок вказують на еволюцію галактик.

Еліптична галактика

Еліптична галактика

Коли в 1920-х роках наука постановила, що деякі розмиті туманності, якими всипане небо, – це галактики за межами нашої, астрономи взялися їх класифікувати. Галактики бувають двох основних типів: гладкі, еліпсоподібної форми, і з виразним спіральним малюнком. Вони називаються, відповідно, еліптичними і спіральними. Едвін Хаббл, американський астроном, який першим встановив, що туманності знаходяться за межами Чумацького Шляху, на величезних відстанях, припустив, що галактики утворюють послідовність, і дав їм відповідні назви. Його класифікація використовується до сих пір. Еліптичні галактики позначають буквою Е і номером (від 0 до 7), який зростає в залежності від того, наскільки галактика витягнута. Е0 – майже кругла галактика, Е7 більше нагадує сигару. У трьох вимірах еліптичні галактики мають форму м’яча для регбі.

Спіральна галактика

Спіральна галактика

Спіральні галактики, за схемою Хаббла, позначають буквою S і додаткової буквою (a, b або c) в залежності від того, наскільки туго закручені їх спіральні рукави. Галактика Sa – туга спіраль, а Sc – вільна. У трьох вимірах спіральні галактики сплющені, як літаюча тарілка або лінза. Картина ускладнюється тим, що в деяких спіральних галактиках є прямий елемент, або перемичка, що проходить через внутрішні області галактики.

Складаючи карту неба, астрономи знайшли безліч близько лежачі пар галактик, які явно взаємодіяли між собою. У найбільш наочних випадках з обох галактик взаємним тяжінням витягуються довгі, як у пуголовків, хвости зірок, – як, наприклад, в парі стикаються галактик Антени:

Інші галактики прокладають собі шлях прямо крізь центр своєї напарниці, піднімаючи хмари зірок і димлячі кільця газу. Що виходять обурення часто породжують надзвичайно яскраве світіння, оскільки в клубящихся хмарах газу формуються нові зірки. Ці молоді блакитні зірки можуть бути оповиті космічної сажею, і деякі їх області від цього світять червоним, подібно до того, як пил робить яскравіше захід сонця на Землі. Злиття галактик – приголомшливе видовище. Проте подробиці будови галактик залишаються неясними. Щоб знищити величезний диск зірок і залишити голий еліптичний балдж, треба було б катастрофічне зіткнення, а, щоб галактика утворила достатніх розмірів диск, не руйнуючись, потрібно поступове м’яке приріст. Астрономи бачать лише деякі галактики в проміжних станах, і справжня картина того, як саме галактики змінюються через злиття, швидше за все, дуже складна.

В галактиках може міститися від мільйонів до трильйонів зірок. Еліптичні галактики і балджі спіральних складаються в основному зі старих червоних зірок. Вони рухаються по довільно нахиленим орбітах, тим самим створюючи роздуту еліпсоїдну форму галактики або балджа. Диски ж спіральних галактик в основному складаються з молодих блакитних зірок. Вони зосереджені в спіральних рукавах; при проходженні рукава крізь газову хмару диска в ньому запускається формування зірок. Диски спіралей містять величезну кількість газу, особливо водню. В еліптичних галактиках міститься дуже мало газу, і тому нових зірок в них народжується менше. В галактичних же дисках була відкрита темна матерія. Краї спіралей рухаються занадто швидко, щоб пояснити це лише їх масою в зірках і газі, а значить, є ще якась форма матерії. Вона може існувати в формі екзотичних частинок, які важко виявити, оскільки вони рідко вступають у взаємодію, або у вигляді стислих масивних об’єктів на кшталт чорних дір, незасмаглій зірок або газових планет. Темна матерія утворює сферичний кокон навколо галактики, який називається «гало галактики».

Одні і ті ж основні типи галактик існують по всьому Всесвіті. Щоб зрозуміти, як виглядає середній зріз далекої Всесвіту, в 1995 році космічний телескоп «Хаббл» стежив за невеликий смужкою неба (шириною в 2,5 кутові хвилини) протягом 10 днів. Орбітальна обсерваторія дозволила астрономам спостерігати космос набагато глибше, ніж це можливо через телескопи із Землі, і вигляд далеких галактик відкрився нашим очам. Світла потрібен час, щоб дійти до нас через космічні простори, і тому ми бачили ці галактики такими, якими вони були мільярди років тому. Оскільки було спеціально вибрано поле без зірок на передньому плані, майже всі 3000 об’єктів в кадрі – далекі галактики. Більшість з них можна класифікувати як еліптичні і спіральні, а значить, обидва типи сформувалися дуже давно. Але неправильних і маленьких блакитних галактик більше в далекій Всесвіту, чим ближче до нас. Крім того, 8-10 мільярдів років тому зірки формувалися в 10 разів швидше, ніж зараз. Обидва ці чинники змушують припустити, що швидке зростання галактик в молодому Всесвіті обумовлений більш частими їх зіткненнями.

Галактики групуються разом, утворюючи скупчення – найбільші елементи Всесвіту, що скріплюються воєдино силою тяжіння. Ці масивні нагромадження з тисяч галактик містять резервуари дуже гарячого газу і темної матерії, розкидані між членами скупчення.

Скупчення галактик утримує разом сила тяжіння. Як зірки рухаються по орбітах в галактиках, так і галактики рухаються по траєкторіях навколо центру мас скупчення. Типове велике скупчення галактик має масу в мільйон мільярдів разів більша за Сонце. Саме простір, час викривляється від такої кількості матерії в такому малому обсязі. За аналогією з гумовим полотном скупчення лежать у вм’ятині, утвореної їх власною вагою. Але в неї падають не тільки галактики – в ямі простору-часу накопичується і газ. Скупчення галактик сповнені гарячого газу. Через його високої температури – мільйони градусів Цельсія – це море газу світиться досить яскраво, щоб випускати рентгенівські промені, які можна виявити з супутників. Гарячий газ називають межкластерним носієм інформації. Схожим чином в гравітаційному колодязі скупчень збирається темна матерія. Оскільки астрономи сподіваються побачити темну матерію в новому середовищі, за межами окремих галактик, вони виглядають в скупченнях незвичайні знаки, які допоможуть їм зрозуміти, з чого складається темна матерія. Скупчення можна невтішно уявити, як космічні звалища: вони такі великі, що в них падає що попало. Тому вони і цікаві космічним археологам. Більш того, як найбільші об’єкти, які утримує разом сила тяжіння, вони повинні, по ідеї, містити звичайну і темну матерію в тих же пропорціях, що і у всьому Всесвіті. Якби можна було порахувати масу всіх скупчень, вийшла б приблизна величина загальної маси Всесвіту.

Посилання на основну публікацію