FYZICKÁ POVAHA SLNKA

Slnko je ústredným telesom našej planetárnej sústavy a je nám najbližšou hviezdou.

Priemerná vzdialenosť Slnka od Zeme je 149,6 * 106 km, jeho priemer je 109-krát väčší ako Zem a jeho objem je 1 300 000-krát väčší ako Zem. Keďže hmotnosť Slnka je 1,98 * 10 33 G(333 000 hmotností Zeme), potom v súlade s jej objemom zistíme, že priemerná hustota slnečnej hmoty je 1,41 g/cm 3 (0,26 priemernej hustoty Zeme). Na základe známych hodnôt polomeru a hmotnosti Slnka možno určiť, že gravitačné zrýchlenie na jeho povrchu dosahuje 274 m/s 2 , alebo 28-krát väčšie ako gravitačné zrýchlenie na zemskom povrchu.

Slnko sa pri pozorovaní zo severného pólu ekliptiky otáča okolo svojej osi proti smeru hodinových ručičiek, teda v rovnakom smere, v akom sa okolo neho otáčajú všetky planéty. Ak sa pozriete na disk Slnka, jeho rotácia nastáva od východného okraja disku k západu. Rotačná os Slnka je naklonená k rovine ekliptiky pod uhlom 83°. Ale Slnko sa neotáča ako tuhé teleso. Perióda hviezdnej rotácie jej rovníkovej zóny je 25 dni, v blízkosti 60° heliografickej (merané od slnečného rovníka) zemepisnej šírky je to 30 dni, a na póloch dosahuje 35 dni

Pri pozorovaní Slnka ďalekohľadom je badateľné zoslabnutie jeho jasnosti smerom k okrajom disku, keďže lúče prichádzajúce z hlbších a teplejších častí Slnka prechádzajú stredom disku.

Vrstva ležiaca na hranici priehľadnosti látky Slnka a vyžarujúca viditeľné žiarenie sa nazýva fotosféra. Fotosféra nie je rovnomerne jasná, ale vykazuje zrnitú štruktúru. Svetlé zrná pokrývajúce fotosféru sa nazývajú granuly. Granule sú nestabilné formácie, trvanie ich existencie je asi 2-3 min, a veľkosti sa pohybujú od 700 do 1400 km. Na povrchu fotosféry sú tmavé škvrny a svetlé oblasti nazývané faculae. Pozorovania škvŕn a fakúl umožnili zistiť povahu rotácie Slnka a určiť jej periódu.

Nad povrchom fotosféry je slnečná atmosféra. Jeho spodná vrstva má hrúbku asi 600 km. Látka tejto vrstvy selektívne absorbuje svetelné vlny takých dĺžok, ktoré je sama schopná vyžarovať. Počas reemisie sa energia rozptýli, čo je priamou príčinou výskytu hlavných tmavých Fraunhoferových čiar v slnečnom spektre.

Ďalšia vrstva slnečnej atmosféry, chromosféra, má jasne červenú farbu a je pozorovaná počas úplného zatmenia Slnka vo forme šarlátového prstenca pokrývajúceho tmavý disk Mesiaca. Horná hranica chromosféry sa neustále hýbe, a preto sa jej hrúbka pohybuje od 15 000 do 20 000 km.

Z chromosféry sú vyvrhované protuberancie – fontány horúcich plynov, viditeľné voľným okom pri úplnom zatmení Slnka. Pri rýchlosti 250-500 km/sek stúpajú od povrchu Slnka do vzdialeností rovnajúcich sa priemeru 200 000 km a niektoré z nich dosahujú výšky až 1 500 000 km.

Nad chromosférou je slnečná koróna, viditeľná počas úplného zatmenia Slnka vo forme strieborno-perlového halo obklopujúceho Slnko.

Slnečná koróna sa delí na vnútornú a vonkajšiu. Vnútorná koruna siaha do výšky asi 500-tisíc km a pozostáva zo riedkej plazmy – zmesi iónov a voľných elektrónov. Farba vnútornej koróny je podobná farbe slnka a jej žiarenie je svetlom fotosféry rozptýleným voľnými elektrónmi. Spektrum vnútornej koróny sa líši od slnečného spektra tým, že v ňom nie sú pozorované tmavé absorpčné čiary, ale emisné čiary sú pozorované na pozadí súvislého spektra, z ktorých najjasnejšie patria viacnásobne ionizovanému železu, niklu a niektorým ďalším prvkom. . Keďže plazma je veľmi riedka, rýchlosť pohybu voľných elektrónov (a teda aj ich kinetická energia) je taká vysoká, že teplota vnútornej koróny sa odhaduje na približne 1 milión stupňov.

Vonkajšia koruna siaha do výšky viac ako 2 milióny metrov. km. Obsahuje drobné pevné častice, ktoré odrážajú slnečné svetlo a dodávajú mu svetložltý odtieň.

V posledných rokoch sa zistilo, že slnečná koróna siaha oveľa ďalej, než sa doteraz predpokladalo. Časti slnečnej koróny, ktoré sú od Slnka najvzdialenejšie – superkorona – presahujú obežnú dráhu Zeme. Ako sa vzďaľuje od Slnka, teplota superkoróny postupne klesá a vo vzdialenosti od Zeme je približne 200 000°

Superkoróna pozostáva z jednotlivých riedených elektrónových oblakov, „zamrznutých“ do magnetického poľa Slnka, ktoré sa z neho pohybujú vysokou rýchlosťou a po dosiahnutí horných vrstiev zemskej atmosféry ju ionizujú a ohrievajú, čím ovplyvňujú klimatické procesy.

Medziplanetárny priestor v rovine ekliptiky obsahuje jemný prach, ktorý vytvára fenomén zodiakálneho svetla. Tento jav spočíva v tom, že na jar po západe Slnka na západe alebo na jeseň pred východom Slnka na východe sa niekedy pozoruje slabá žiara vyčnievajúca z horizontu vo forme kužeľa.

Spektrum Slnka je absorpčné spektrum. Na pozadí súvislého jasného spektra sú početné tmavé (Fraunhoferove) čiary. Vyskytujú sa, keď lúč svetla vyžarovaný horúcim plynom prechádza cez chladnejšie médium tvorené tým istým plynom. V tomto prípade je na mieste svetlej emisnej čiary plynu pozorovaná tmavá absorpčná čiara.

Každý chemický prvok má vlastné spektrum čiar, takže chemické zloženie svietiaceho telesa možno určiť podľa typu spektra. Ak je látka vyžarujúca svetlo chemická zlúčenina, potom sú v jej spektre viditeľné pásy molekúl a ich zlúčenín. Určením vlnových dĺžok všetkých čiar v spektre je možné určiť chemické prvky, ktoré tvoria vyžarujúcu látku. Intenzita spektrálnych čiar jednotlivých prvkov sa používa na posúdenie počtu atómov, ktoré k nim patria. Spektrálna analýza preto umožňuje študovať nielen kvalitatívne, ale aj kvantitatívne zloženie nebeských telies (presnejšie ich atmosfér) a je najdôležitejšou metódou astrofyzikálneho výskumu.

Na Slnku sa našlo asi 70 chemických prvkov známych na Zemi. Ale v podstate Slnko pozostáva z dvoch prvkov:

vodík (asi 70 % hmotn.) a hélium (asi 30 %). Z ostatných chemických prvkov (iba 3 %) sú najčastejšie dusík, uhlík, kyslík, železo, horčík, kremík, vápnik a sodík. Niektoré chemické prvky, ako je chlór a bróm, zatiaľ na Slnku neboli objavené. Spektrum slnečných škvŕn obsahuje aj absorpčné pásy chemických zlúčenín: kyanogén (CN), oxid titaničitý, hydroxyl (OH), uhľovodík (CH) atď.

Slnko je obrovským zdrojom energie, neustále rozptyľuje svetlo a teplo do všetkých strán. Zem prijíma asi 1:2000000000 všetkej energie vyžarovanej Slnkom. Množstvo energie prijatej Zemou zo Slnka je určené hodnotou slnečnej konštanty. Solárna konštanta je množstvo energie prijatej za minútu 1 cm 2 povrch nachádzajúci sa na hranici zemskej atmosféry kolmo na slnečné lúče. Pokiaľ ide o tepelnú energiu, slnečná konštanta je 2 cal/cm 2 *min, a v sústave mechanických jednotiek je vyjadrená číslom 1,4-10 6 erg/sec cm 2 .

Teplota fotosféry je blízka 6000 °C Vyžaruje energiu takmer ako úplne čierne teleso, takže efektívnu teplotu slnečného povrchu možno určiť pomocou Stefan-Boltzmannovho zákona:

G
de E - množstvo energie v ergoch emitovaných za 1 sek. 1 cm 2 solárny povrch; =5,73 10 -5 erg/s* deg^4 cm 2 - konštanta stanovená zo skúseností a T - absolútna teplota v stupňoch Kelvina.

Množstvo energie prechádzajúcej cez povrch gule s polomerom 1 A. e. (150 10" cm), rovná sa e=4*10 33 erg/sec* cm 2 . Táto energia je vyžarovaná celým povrchom Slnka, preto vydelením jej hodnoty plochou slnečného povrchu môžeme určiť hodnotu E a vypočítajte teplotu povrchu Slnka. Ukázalo sa, že E=5800°K.

Existujú aj iné metódy na určenie teploty povrchu Slnka, ale všetky sa líšia vo výsledkoch ich aplikácie, pretože Slnko nežiari presne ako úplne čierne teleso.

Priame určenie teploty vnútorných častí Slnka je nemožné, no s približovaním sa k jeho stredu by sa mala rýchlo zvyšovať. Teplota v strede Slnka sa vypočítava teoreticky z podmienky tlakovej rovnováhy a rovnosti príkonu a výdaja energie v každom bode objemu Slnka. Podľa moderných údajov dosahuje 13 miliónov stupňov.

Za teplotných podmienok na Slnku je všetka jeho hmota v plynnom stave. Keďže Slnko je v tepelnej rovnováhe, v každom bode sa musí kompenzovať gravitačná sila smerujúca do stredu a sily tlaku plynu a svetla smerujúce zo stredu.

Vysoká teplota a vysoký tlak vo vnútri Slnka spôsobujú mnohonásobnú ionizáciu atómov látky a jej významnú hustotu, pravdepodobne presahujúcu 100 g/cm 3 , hoci aj za týchto podmienok si látka Slnka zachováva vlastnosti plynu. Početné údaje vedú k záveru, že po mnoho miliónov rokov zostáva teplota Slnka nezmenená, napriek veľkej spotrebe energie spôsobenej slnečným žiarením.

Hlavným zdrojom slnečnej energie sú jadrové reakcie. Jedna z najpravdepodobnejších jadrových reakcií, nazývaná protón-protón, zahŕňa premenu štyroch vodíkových jadier (protónov) na jadro hélia. Pri jadrových premenách sa uvoľňuje veľké množstvo energie, ktorá preniká na slnečný povrch a je emitovaná do vesmíru.

Energiu žiarenia možno vypočítať pomocou známeho Einsteinovho vzorca: E = ts 2 , Kde E - energie; T - hmotnosť a c - rýchlosť svetla vo vákuu. Hmotnosť jadra vodíka je 1,008 (atómové hmotnostné jednotky), takže hmotnosť 4 protónov je 4 1,008 = 4,032 A. jesť. Hmotnosť výsledného jadra hélia je 4,004 A. jesť. Zníženie hmotnosti vodíka o 0,028 A. jesť.(to je 5 * 10 -26 g) vedie k uvoľneniu energie rovnajúcej sa:

O
Celkový výkon žiarenia Slnka je 5 * 10 23 litrov. s. Vplyvom žiarenia Slnko stráca 4 milióny. T látok za sekundu.

V súčasnosti neexistuje žiadna uspokojivá teória o pôvode a vývoji galaxií. Existuje niekoľko konkurenčných hypotéz na vysvetlenie tohto javu, no každá má svoje vážne problémy. Podľa inflačnej hypotézy sa po objavení sa prvých hviezd vo vesmíre začal proces ich gravitačného zjednocovania do zhlukov a následne do galaxií. Nedávno bola táto teória spochybnená. Moderné teleskopy sú schopné „pozerať“ tak ďaleko, že vidia objekty, ktoré existovali približne 400 tisíc rokov po Veľkom tresku. Zistilo sa, že v tom čase už existovali úplne vytvorené galaxie. Predpokladá sa, že medzi vznikom prvých hviezd a vyššie spomenutým obdobím vývoja vesmíru uplynulo príliš málo času a podľa teórie veľkého tresku by galaxie jednoducho nestihli vzniknúť.

Ďalšou bežnou hypotézou je, že kvantové fluktuácie sa neustále vyskytujú vo vákuu. Vyskytli sa aj na samom začiatku existencie Vesmíru, keď prebiehal proces inflačnej expanzie Vesmíru, expanzie nadsvetelnou rýchlosťou. To znamená, že samotné kvantové fluktuácie sa rozšírili a na veľkosti, ktoré boli možno mnohonásobne väčšie ako ich pôvodná veľkosť. Tie z nich, ktoré existovali v momente zastavenia inflácie, zostali „nafúknuté“, a tak sa ukázali ako prvé gravitujúce nehomogenity vo vesmíre. Ukazuje sa, že hmota mala asi 400 tisíc rokov na to, aby prešla gravitačnou kompresiou okolo týchto nehomogenít a vytvorila plynové hmloviny. A potom sa začal proces vzniku hviezd a premeny hmlovín na galaxie.

Astronómovia spájajú vznik hviezd s kondenzáciou difúzneho riedeného plynno-prachového média v medzihviezdnom prostredí. V roku 1939 sa zistilo, že zdrojom hviezdnej energie je termonukleárna fúzia prebiehajúca v útrobách hviezd. V ich hĺbke sú štyri protóny spojené sériou medzistupňov do jednej alfa častice (jadro hélia). Každý rok v Galaxii „zomrie“ aspoň jedna hviezda, keď sa minú zásoby jadrového paliva. To znamená, že aby hviezdny kmeň nedegeneroval, je potrebné, aby v našej Galaxii vznikol rovnaký počet hviezd. Aby si Galaxia zachovala nezmenené rozloženie hviezd podľa tried svietivosti, teploty vr. podľa spektrálnych typov je potrebné, aby automaticky udržiaval dynamickú rovnováhu medzi vznikajúcimi a umierajúcimi hviezdami. V Galaxii je životnosť hviezdy s hmotnosťou menšou ako Slnko dlhšia ako životnosť väčšej hviezdy, pretože termonukleárne procesy prebiehajú rýchlejšie pri vyššom tlaku a vyššej teplote. Čím väčšia je hmotnosť hviezdy, tým menej existuje ako hviezda - tým menej žije.

Moderná astronómia má veľké množstvo argumentov v prospech vzniku hviezd prostredníctvom kondenzácie oblakov plynu a prachu v medzihviezdnom médiu. Preto je počet hviezd v ramenách galaxií väčší ako v priestoroch medzi ramenami a žiara hviezd v ramenách je tam často jasnejšia; Predpokladá sa, že výbuch supernovy je spojený so skutočnosťou, že hélium na ňom začne „horieť“ v dôsledku termonukleárnej fúzie, z jadier hélia sa tvoria jadrá uhlíka. Pri reakcii hélia sa uvoľňuje viac termonukleárnej energie ako pri reakcii vodíka. Takáto hviezda doslova exploduje a odhodí časť svojej atmosféry pozostávajúcu z vodíka.

Protohviezdam trvá relatívne málo času, kým prejdú najskoršími štádiami evolúcie. Ak je napríklad hmotnosť protohviezdy väčšia ako Slnko, trvá to len niekoľko miliónov rokov, a ak menej, potom niekoľko stoviek miliónov rokov. Keďže evolučný čas protohviezd je relatívne krátky, túto najskoršiu fázu vývoja hviezd je veľmi ťažké odhaliť. V tomto prvom štádiu evolúcie protohviezda zbiera plynný vodík a prach z galaktických oblakov, čo spôsobuje zvýšenie jej hmotnosti, silnejšiu vodíkovú atmosféru a zvýšenie tlaku v spodnej vrstve atmosféry protohviezdy. Nakoniec sa tlak atmosféry a jej teplota na protohviezdu stanú takým, že začne termonukleárna reakcia fúzie hélia z vodíka. V tomto okamihu sa protohviezda zmení na hviezdu. Prestáva sa zmršťovať, hoci pokračuje v zachytávaní vodíka z galaktických oblakov. Jeho objem a žiarenie podporujú termonukleárne reakcie prebiehajúce v nižších oblastiach atmosféry.

Doba rovnovážneho žiaru hviezdy je určená jej počiatočnou hmotnosťou a prísunom vodíka z okolitého priestoru. Ak sa prísun vodíka do hviezdy zvýši, vzplanie jasnejšie, ak sa tok vodíka zníži, potom sa žiara hviezdy zníži, až kým sa úplne nezastaví, a hviezda pohasne. Ak sa však opäť zvýši dodávka vodíka, hviezda môže opäť vzplanúť a v jej atmosfére sa opäť syntetizuje hélium, ktoré sa hromadí v nižších vrstvách atmosféry hviezdy. Ak sa nahromadí veľa jadier hélia, potom tlak a teplota v spodnej vrstve atmosféry hélia dosiahne takú hodnotu, že sa začne syntéza jadier uhlíka z jadier hélia. V tomto prípade sa uvoľní toľko energie, že dôjde k výbuchu, prechod hviezdy z vodíka na héliové palivo spôsobí výbuch supernovy. V tomto prípade sa do okolitého priestoru uvoľní značné množstvo vodíka. Okolo héliovej hviezdy sa vytvorí sférický oblak – bublina, v strede ktorej bude energia vyžarovať jasná héliová hviezda.

Vodík vyhorí a jeho prítok sa oslabí, keď hviezda vstúpi do medziramenného priestoru galaxie. Skôr či neskôr, ak nie je dostatočný prísun zvonku, takmer všetok vodík na hviezde vyhorí, alebo skôr, zostane ho ešte veľa, ale tlak a teplota v zóne termonukleárnej reakcie sa znížia. a reakcia sa zastaví. V tomto prípade hviezda jednoducho zhasne. Chladiaca atmosféra sa začne stláčať vplyvom gravitačných síl, ktoré nie sú vyvážené uvoľňovaním tepelnej energie. Pri stlačení sa zvýši teplota zvyšného vodíka a hélia, čím sa vytvorí veľmi hustá horúca oblasť pozostávajúca z hélia s malou prímesou ťažších prvkov. V tejto hustej horúcej oblasti sa jadrové reakcie nevyskytnú, ale budú prebiehať pomerne intenzívne na okraji jadra hviezdy - v relatívne tenkej vrstve. Svietivosť a veľkosť hviezdy začne opäť rásť. Zároveň sa hviezda nafúkne a začne sa meniť na červeného obra.

Keď teplota zmršťujúceho sa hustého héliového jadra hviezdy červeného obra dosiahne 100–150 miliónov stupňov Kelvina, začne tam prebiehať nová jadrová reakcia: tvorba uhlíkového jadra z troch jadier hélia. Len čo táto reakcia začne, stláčanie atmosféry hviezdy sa opäť zastaví.

Keď hviezda exploduje, odhodí značnú časť svojej atmosféry; tento proces sa nazýva vznik planetárnych hmlovín. Keď sa vonkajší obal hviezdy oddelí, odkryjú sa jej vnútorné, veľmi horúce vrstvy. V tomto prípade sa vymrštená škrupina roztiahne a bude lietať ďalej a ďalej od hviezdy. Takéto javy boli objavené vo vesmíre a zachytené na fotografiách.

Silné ultrafialové žiarenie z hviezdy - jadra planetárnej hmloviny - ionizuje atómy vo vyvrhnutej škrupine a vzruší ich žiaru. Spektrum tejto žiary súvisí s atómovým zložením planetárnej hmloviny. Po niekoľkých desiatkach tisíc rokov sa obal okolo hviezdy rozplynie a zostane len malá, veľmi horúca, hustá hviezda. Postupne, pomaly chladnúc, sa zmení na bieleho trpaslíka, z ktorého sa časom stane čierny trpaslík – superplanéta s veľmi vysokou hustotou. Čierni trpaslíci sú „mŕtve“, ochladené telá s veľmi vysokou hustotou, sú miliónkrát hustejšie ako voda. Ich veľkosti môžu byť menšie ako veľkosť zemegule, hoci ich hmotnosti sú porovnateľné s hmotnosťou Slnka. Proces chladenia bielych trpaslíkov trvá mnoho stoviek miliónov rokov. Takto zrejme zomiera väčšina hviezd.

Zdá sa teda, že bieli trpaslíci dozrievajú vo vnútri hviezd červených obrov a rodia sa po oddelení vonkajších vrstiev atmosféry obrovských červených hviezd. V iných prípadoch môže k odlupovaniu vonkajších vrstiev dôjsť nie tvorbou planetárnych hmlovín, ale postupným odlivom atómov. Tak či onak, bieli trpaslíci, u ktorých sa zastavili jadrové reakcie syntézy hélia z vodíka, žiaria reakciou syntézy uhlíka z hélia. Bieli trpaslíci postupne znižujú svoju svietivosť, keď spotrebúvajú zásoby hélia a stávajú sa neviditeľnými čiernymi trpaslíkmi. Faktom je, že v priestore galaxií héliové hviezdy nedokážu doplniť zásoby svojho jadrového paliva – hélia. Jednoducho tam nie je, alebo je toho veľmi, veľmi málo.

Proces vzniku hviezd z medzihviezdneho plynno-prachového média nastal aj v našej Galaxii, prebieha nepretržite.

Počas procesu evolúcie hviezda vracia značnú časť svojej hmoty do medzihviezdneho priestoru, najskôr vo forme žiarenia a hviezdneho vetra z horúcej plazmy a potom v dôsledku vytvorenia planetárnej hmloviny. Z hmoty vrátane plazmy a plynu vyvrhnutých hviezdou sa vo vesmíre opäť vytvoria nové mladé hviezdy, ktoré zas prejdú rovnakými štádiami vývoja a zmenia sa na čiernych trpaslíkov. Jedným slovom, cirkulácia hmoty - hmoty a energie - prebieha cez hviezdy v galaxiách.

Vedci začali vážne pristupovať k problému evolúcie galaxií v polovici 40. rokov 20. storočia. Tieto roky boli poznačené množstvom dôležitých objavov v hviezdnej astronómii. Podarilo sa zistiť, že medzi hviezdokopami, otvorenými aj guľovými, sú mladí aj starí a vedci dokonca dokázali odhadnúť ich vek. Bolo potrebné vykonať akési sčítanie obyvateľstva v galaxiách rôznych typov a porovnať výsledky. V ktorých galaxiách (eliptické alebo špirálové), v ktorých triedach galaxií prevládajú mladšie alebo staršie hviezdy. Takáto štúdia by jasne naznačila smer evolúcie galaxií a umožnila by objasniť evolučný význam Hubblovej klasifikácie galaxií.

Takéto zvláštne predmety niekedy padajú do Hubblovej šošovky. Tento objekt dokonca pripomína umelú (technickú) stavbu. V skutočnosti je to s najväčšou pravdepodobnosťou niečo tvorené čiernou dierou, okolo ktorej sa jasné hviezdy otáčajú na jednej kruhovej dráhe vo forme „okrúhleho tanca“ - spolu tvoria ohnivý kruh a dve hviezdy rotujú okolo neho po eliptických dráhach. pri obrovských rýchlostiach väčší polomer. Tieto dve hviezdy zároveň zanechávajú stopu horúceho plynu alebo plazmy unikajúcej z ich atmosfér.

Eliptická galaxia ESO 325-G004 v kupe galaxií Abell_S740.

Kopa galaxií. V popredí je systém troch gravitačne viazaných interagujúcich (a s najväčšou pravdepodobnosťou sa zrážajúcich) galaxií. Z tejto „trojjadrovej“ galaxie vychádzajú dve mierne zakrivené ramená. Myslím si, že všetky galaxie v tomto zhluku sú navzájom gravitačne spojené a tvoria jeden z uzlov v štruktúre Metagalaxie. Ale na našej webovej stránke bude špeciálna kapitola a stránka o štruktúre a živote Metagalaxie.

Je takmer nemožné predstaviť si túto galaxiu ako výsledok zrážky štyroch galaxií. Ale ak predpokladáme, že viditeľné galaxie sú produktom čiernych dier, ktoré sú navzájom gravitačne spojené, potom môžeme predpokladať, že takýto zložitý útvar by mohol vzniknúť v dôsledku vyvrhnutia protohviezd zo štyroch navzájom spojených čiernych dier do gravitačného systému. . Každá z týchto čiernych dier tvorí svoj vlastný špirálový disk.

Najprv však astronómovia potrebovali zistiť číselný vzťah medzi rôznymi typmi galaxií. Priame štúdium fotografií zhotovených na observatóriu Mount Wilson umožnilo Hubbleovi získať tieto výsledky: eliptické galaxie – 23 %, špirálové galaxie – 59 %, špirály s priečkou – 15 %, nepravidelné – 3 %. Avšak v roku 1948 astronóm Yu.I. Efremov spracoval údaje z katalógu galaxií Shapley a Ames a dospel k týmto záverom: eliptické galaxie sú v absolútnej magnitúde v priemere o 4 magnitúdy slabšie ako špirálové galaxie. Medzi nimi je veľa trpasličích galaxií. Ak vezmeme do úvahy túto okolnosť a prepočítame počet galaxií na jednotku objemu, vyjde nám, že eliptických galaxií je približne 100-krát viac ako špirálových.

Väčšina špirálových galaxií sú obrovské galaxie, väčšina eliptických galaxií sú trpasličie galaxie. Samozrejme, medzi oboma je určitý rozdiel vo veľkosti, existujú eliptické obrie galaxie a špiráloví trpaslíci, ale je ich veľmi málo.

V roku 1947 H. Shapley upozornil na skutočnosť, že počet jasných supergiantov postupne klesá, keď prechádzame od nepravidelných galaxií k špirálovým a potom k eliptickým. Ukázalo sa, že mladé boli práve nepravidelné galaxie a galaxie s vysoko rozvetvenými vetvami. Shapley potom vyjadril myšlienku, že prechod galaxií z jednej triedy do druhej nemusí nevyhnutne nastať. Je možné, že všetky galaxie vznikli tak, ako ich vidíme, a potom sa len pomaly vyvíjali v smere vyhladzovania a zaobľovania ich tvarov. V galaxiách pravdepodobne nedochádza k žiadnej jednosmernej zmene.

H. Shapley upozornil na ďalšiu dôležitú okolnosť. Dvojité galaxie nie sú výsledkom zrážky jednej galaxie a zachytenia inou. Špirálové galaxie často koexistujú v takýchto pároch s eliptickými. Takéto galaktické páry s najväčšou pravdepodobnosťou vznikli spolu. V tomto prípade nemožno predpokladať, že prešli výrazne odlišnou vývojovou cestou.

V roku 1949 B.V. Kukarkin upozornil na existenciu nielen párových galaxií, ale aj zhlukov galaxií. Medzitým vek zhluku galaxií, súdiac podľa údajov z nebeskej mechaniky, nemôže presiahnuť 10 až 12 miliárd rokov. Ukázalo sa teda, že galaxie rôznych tvarov sa v Metagalaxii vytvorili takmer súčasne. To znamená, že prechod každej galaxie počas jej existencie z jedného typu na druhý je úplne zbytočný.

Možné možnosti dynamiky hviezd v galaxiách. V závislosti od veľkosti protohviezdy a hustoty plynového mraku, ktorý ju obklopuje, vznikajú rôzne typy hviezd s rôznym osudom. Nahromadením silnej atmosféry vodíka sa z hviezdy môže stať obrovská hviezda, ktorá sa náhle prepne zo zdroja vodíkovej fúzie na zdroj hélia, čím sa zbavili obalu nevyužitého vodíka. Ale cez štádium červeného obra môže dôjsť k výbuchu supernovy. Možný je aj tretí typ dynamiky, keď malá vodíková hviezda spadne do hustého vodíkového oblaku a dostane od neho vodíkové dobitie, čím sa predĺži jej životnosť. Foto zo stránky: http://900igr.net

V.B. Kurakin v roku 1949 upozornil na existenciu kopy galaxií vo vesmíre.

Kopy galaxií sú gravitačne viazané systémy galaxií, niektoré z najväčších štruktúr vo vesmíre. Veľkosť kopy galaxií môže dosiahnuť 10 biliónov svetelných rokov. Klastre sa bežne delia na dva typy. Pravidelné– zhluky pravidelného guľového tvaru, v ktorých prevládajú eliptické a šošovkovité galaxie s jasne definovanou stredovou časťou. V centrách takýchto zhlukov sú obrovské eliptické galaxie. Príkladom pravidelnej hviezdokopy je hviezdokopa za súhvezdím Coma Bereniky. Nepravidelný- hviezdokopy bez určitého tvaru, v počte galaxií nižšie ako pravidelné. Zhlukom tohto typu dominujú špirálové galaxie. Príkladom je hviezdokopa za súhvezdím Panny. Hmotnosti hviezdokôp presahujú 10 biliónov hmotností Slnka.

Boris Vasilievič Kukarkin (1909–1977) – sovietsky astronóm. Fotografia zo stránky: http://space-memorial.narod.ru Eliptická galaxia na fotografii vpravo má obrovskú veľkosť. Medzi ňou a pozorovateľom je dvojča malá špirálová galaxia s dvoma dobre definovanými jadrami. V strede eliptickej galaxie je obrovské jadro. S najväčšou pravdepodobnosťou je tam čierna diera, ktorá okolo seba sústreďuje plyn a pohlcuje ho. Tento objekt sa však neotáča a preto nemá tvar disku. Jasné a nie také jasné hviezdy na tejto fotografii sa nachádzajú v našej Galaxii. Hviezdy v eliptickej galaxii sú na nerozoznanie, alebo tam možno vôbec nie sú.

Kozmogonické koncepty A.I. Lebedinský a L.E. Gurevič

Vytvorením svojej hypotézy A.I. Lebedinský vychádzal z týchto základných predpokladov: 1 – galaxie vznikli zo riedkej difúznej hmoty, ktorá vypĺňala (a vypĺňa) Metagalaxiu; 2 – galaxie nevznikli súčasne, takže niektoré z nich vznikli, keď iné už existovali; 3 – podmienky v metagalaktickom priestore pri vzniku galaxií sa len málo líšili od moderných. Hmotnosť plynu, z ktorého vznikla galaxia, A.I. Lebedinský to nazval protogalaxia. Veril, že pred začiatkom kompresie bol stav protogalaxie kvázistatický, teda takmer nezmenený. Potom niektoré postupné kvantitatívne zmeny v stave protogalaxie (napríklad zvýšenie hustoty) viedli k tomu, že sa začala zmenšovať. To by mohlo byť uľahčené aj stratou energie molekúl plynu pri zrážke s pevnými prachovými časticami.

Ďalej ku stláčaniu protogalaxie dochádza takmer podľa Jeansa: spočiatku sa sférická hmlovina otáča a splošťuje a pri kontrakcii sa začína otáčať stále rýchlejšie, čo vedie k jej splošteniu, ktoré nie je ničím obmedzené. Ale protogalaxia vôbec nie je eliptická hmlovina, pretože v nej nie sú žiadne hviezdy a nemôžeme si to všimnúť.

Ale v určitom štádiu kompresie a sploštenia sa v protogalaxii objavia kondenzácie, najprv veľké, s priemerom tisícok svetelných rokov, potom menšie a menšie. Z tých najväčších potom vzniknú hviezdne oblaky, z menších hviezdokopy a ešte menšie hviezdy. K tvorbe hviezd dochádza prostredníctvom gravitačnej kondenzácie. Hviezdy sa objavujú v najviac sploštených špirálových galaxiách. Špirálové vetvy vznikajú, pretože vo vysoko sploštených systémoch je to energeticky výhodné. Pri malom sploštení – ako napríklad v eliptických galaxiách – je tvorba špirál a hviezd nemožná.

Astrofyzik Alexander Ignatievič Lebedinsky. Foto zo stránky: http://slovari.yandex.ru/ Teória ďalšieho vývoja mladej špirálovej galaxie od A.I. Lebedinský vyvinul spolu s L.E. Gurevič. Ukázali, že s tvorbou hviezd v galaxii začína redistribúcia momentu hybnosti, ktorá sa uskutočňuje s malými hmotnosťami. Systém je rozdelený na centrálnu časť, jadro a obvodovú, vysoko sploštenú časť. Ďalej gravitačné interakcie hviezd vedú k postupnému zvyšovaniu odchýlky ich pohybov od kruhových a k ich kolísaniu v smere kolmom na rovník galaxie. Galaxia sa naďalej zmenšuje v smere svojich polomerov, ale rozširuje sa pozdĺž svojej osi, čo spôsobuje, že jej sploštenie sa trochu zmenšuje. Hviezdy sú rozptýlené z centrálnej časti galaxie vo všetkých smeroch. V tomto prípade sa vytvorí sférický subsystém. A v plochom subsystéme pokračuje tvorba mladých hviezd z difúznej hmoty. Gravitačné interakcie zničia hviezdokopy a asociácie, potom sa hviezdne oblaky a špirálové vetvy rozpadnú. Špirálová galaxia podľa L.E. Gurevicha a A.I. Lebedinský, na konci evolúcie by sa mal zmeniť na elipsovitý. V dôsledku vyčerpania difúznej hmoty by sa tvorba hviezd mala zastaviť.

Táto teória vysvetlila mnohé problémy, ako napríklad vznik medzihviezdnych magnetických polí a magnetických polí v blízkosti hviezd, procesy urýchľovania nabitých častíc a tvorbu zložitých štruktúrnych prvkov. Kozmogonický koncept A.I. Lebedinský a L.E. Gurevičova teória bola dôležitou etapou vo vývoji galaktickej kozmogónie, no má aj slabiny. Po prvé, predpokladalo existenciu protogalaxií, ktoré nikto nepozoroval (či už predtým, ani neskôr). Po druhé, autori hypotézy neposkytli vysvetlenie špirálovej štruktúry galaxií a obmedzili sa na poznámku o energetickej výhode tejto štruktúry. Diskusia o tomto probléme A.I. Lebedinský sľúbil, že vykoná druhú časť svojej práce. Bohužiaľ, ani on, ani L.E. Gurevich to nikdy neurobil a druhá časť diela nebola zverejnená.

V práci na tomto probléme pokračoval v roku 1958 leningradský teoretik T.A. Agekyan. Po štúdiu vývoja rotujúcich systémov vzájomne sa priťahujúcich telies vo forme rovnovážnych útvarov T.A. Agekyan bral do úvahy možnosť ich rozptýlenia, teda jednotlivých hviezd opúšťajúcich systém.

Meraním rýchlosti, ktorou sa susedné hviezdy od seba vzďaľujú, astrofyzici zistili, že hviezdy patriace do rovnakej skupiny sa často pohybujú, ako keby boli vymrštené z rovnakého bodu vo vesmíre. To je celkom v súlade s mojou hypotézou o vzniku hviezdnych jadier v dôsledku výbuchov v čiernych dierach. Po zhromaždení vodíkových atmosfér okolo seba, tieto fragmentaristi vzplanú nové hviezdy. Nedávno astronómovia L.E. Gurevič a A.I. Lebedinský vytvoril teóriu vzniku takzvaných nových hviezd. Predtým astronómovia verili, že každá hviezda musí nevyhnutne prejsť fázou „novy“ - na krátku dobu preniknúť do nezvyčajne jasnej supernovy. Podľa teórie L.E. Gurevič a A.I. Lebedinsky, nie každá hviezda sa môže stať „supernovou“. Aby hviezda mohla vzplanúť, jej vnútro musí mať veľmi vysokú teplotu a tlak. Vedení svojou teóriou predpovedali výbuch „supernovy“ v súhvezdí Corona Borealis a tento výbuch skutočne nastal. Čerpanie zo stránky: http://russkoe-pervenstvo.narod.ru

Lev Emmanuilovič Gurevič (1904 – 1990). Rozsah jeho tvorivosti bol veľmi široký: problémy fyzikálnej kinetiky, molekulovej fyziky, fyziky plazmy. Fotografia zo stránky: http://www.lomonosov-fund.ru/ Tateos Artemyevich Agekyan (1913 – 2006). Sovietsky astronóm , Ctihodný vedec Ruskej federácie.

Teória veľkého tresku (hypotéza)

Všetky hypotézy, ktoré sa snažia vysvetliť pôvod galaxií, používajú ako axióm teóriu Veľkého tresku, v dôsledku ktorého vznikol vesmír. Podľa tejto teórie sa celý vesmír vytvoril v dôsledku výbuchu: najprv sa z elementárnych častíc vytvoril horúci „plyn“, ktorý ochladzovaním počas expanzie vesmíru vytvoril štruktúry: atómové jadrá, atómy, molekuly; oblaky tohto plynu boli potom gravitáciou stlačené do galaxií a hviezd. Z nejakého dôvodu sa nevenuje zvláštna pozornosť skutočnosti, že takáto hypotéza veľkého tresku vedie k absurdným záverom o konečnosti vesmíru. Zdá sa, že táto hypotéza, ktorú sa ponáhľali nazvať teóriou, jednoducho zaslepila mysle väčšiny astronómov a astrofyzikov.

Čo teda hovorí hypotéza veľkého tresku? Počas éry žiarenia (podľa tejto hypotézy bolo na začiatku svetlo!) pokračovala rýchla expanzia kozmickej hmoty pozostávajúcej z fotónov, medzi ktorými boli voľné protóny a elektróny, a extrémne zriedkavo - častice alfa. Fotónov bolo miliardkrát viac ako protónov a elektrónov. Počas radiačnej éry zostali protóny a elektróny vo veľkej miere nezmenené, iba ich rýchlosť sa znížila. S fotónmi bola situácia oveľa komplikovanejšia. Aj keď ich rýchlosť zostala rovnaká, počas éry žiarenia sa fotóny gama postupne zmenili na röntgenové fotóny, ultrafialové fotóny a fotóny svetla. Na konci tejto éry sa hmota a fotóny ochladili natoľko, že každý protón mohol byť spojený jedným elektrónom. V tomto prípade bol vyžarovaný jeden ultrafialový fotón alebo niekoľko fotónov viditeľného svetla. Takto vznikol atóm vodíka a takto vznikol vodíkový vesmír. Toto bol prvý časticový systém vo vesmíre. So vznikom atómov vodíka sa začala hviezdna éra - éra protónov a elektrónov.

Potom vesmír vstúpil do hviezdneho veku vo forme plynného vodíka s obrovským množstvom svetelných a ultrafialových fotónov. Plynný vodík expandoval v rôznych častiach vesmíru rôznou rýchlosťou. Jeho hustota bola tiež nerovnaká. Vytváral obrovské zhluky - dlhé milióny svetelných rokov. Hmotnosť takýchto zhlukov kozmického vodíka bola státisíce alebo dokonca miliónkrát väčšia ako hmotnosť našej súčasnej Galaxie. Expanzia plynu vo vnútri zhlukov bola pomalšia ako expanzia riedeného vodíka medzi samotnými zhlukami. Neskôr z jednotlivých oblastí pomocou vlastnej gravitácie vznikali supergalaxie a zhluky galaxií. Najväčšie štruktúrne jednotky vesmíru - supergalaxie - sú teda výsledkom nerovnomerného rozloženia vodíka, ku ktorému došlo v raných fázach histórie vesmíru.

Kolosálne koncentrácie vodíka sú zárodkami zhlukov galaxií: podľa hypotézy rotovali pomaly. V ich vnútri sa vytvorili víry podobné vírom. Priemer týchto kozmických vírov dosiahol približne stotisíc svetelných rokov. Takto vznikli systémy – protogalaxie, t.j. embryá galaxií. Napriek svojej neuveriteľnej veľkosti boli víry protogalaxií len nepodstatnou časťou supergalaxií a svojou veľkosťou nepresahovali tisícinu supergalaxie. Gravitačná sila vytvorila z týchto vírov sústavy hviezd, ktoré nazývame galaxie.

Vplyvom gravitácie sa rotujúci vír stlačil do gule alebo (rotáciou) do trochu splošteného elipsoidu. Rozmery takéhoto pravidelného obrovského vodíkového oblaku sa pohybovali od niekoľkých desiatok do niekoľko stotisíc svetelných rokov. Ak energia gravitačných síl, ktoré držali atóm v protogalaxii na jej okraji, presiahla jeho kinetickú energiu, atóm sa stal integrálnou súčasťou galaxie, ak nie, opustil ju. Táto podmienka sa nazýva džínsové kritérium. S jeho pomocou môžete určiť, do akej miery závisí hmotnosť a veľkosť protogalaxie od hustoty a teploty plynného vodíka. Čím bol oblak chladnejší, tým viac atómov v ňom zostalo.

Protogalaxia, ktorá sa neotáčala, sa stala predchodcom sférickej galaxie. Oblátové eliptické galaxie sa zrodili z pomaly rotujúcich protogalaxií. V dôsledku nedostatočnej odstredivej sily v nich prevládala gravitačná sila. Protogalaxia sa stiahla a hustota vodíka v nej sa zvýšila. Len čo hustota dosiahla určitú úroveň, začali sa uvoľňovať a stláčať zhluky vodíkových atómov, z ktorých sa zrodili protohviezdy, z ktorých sa neskôr vyvinuli hviezdy. Zrod všetkých hviezd v sférickej alebo mierne sploštenej galaxii nastal takmer súčasne. Tento proces pokračuje relatívne krátky čas, asi sto miliónov rokov. To znamená, že v eliptických galaxiách sú všetky hviezdy približne rovnako staré a veľmi staré. V eliptických galaxiách sa všetok vodík spotreboval hneď na samom začiatku vzniku hviezd. V nasledujúcom čase sa hviezdy už nemohli objaviť v eliptických galaxiách. V eliptických galaxiách by teda množstvo medzihviezdnej hmoty malo byť zanedbateľné.

Špirálové galaxie sa podľa hypotézy Veľkého tresku skladajú zo starej sférickej zložky (ktorá je podobná eliptickým galaxiám) a mladšej plochej zložky, ktorá zahŕňa špirálové ramená. Medzi týmito zložkami je niekoľko prechodných zložiek rôznej úrovne sploštenosti, rôzneho veku a rýchlosti rotácie. Špirálové galaxie rotujú oveľa rýchlejšie ako eliptické galaxie, pretože vznikli z rýchlo rotujúcich vírov v ranom vesmíre. Preto sa na tvorbe špirálových galaxií podieľali gravitačné aj odstredivé sily.

Každý atóm medzihviezdneho plynu bol vystavený dvom silám: gravitácii, ktorá ho ťahala smerom do stredu galaxie, a odstredivej sile, ktorá ho odtláčala od osi rotácie. Nakoniec bol plyn stlačený smerom ku galaktickej rovine. V súčasnosti sa medzihviezdny plyn koncentruje v galaktickej rovine do veľmi tenkej vrstvy. Sústreďuje sa predovšetkým v špirálových ramenách a predstavuje plochú alebo strednú zložku nazývanú „populácia hviezd typu II“. V každom štádiu sploštenia medzihviezdneho plynu sa hviezdy rodili v čoraz tenšom disku.

Táto teória-hypotéza na prvý pohľad vyzerá veľmi presvedčivo, najmä keď je podporená značným množstvom matematických vzorcov. Ale diabol sa, ako obvykle, skrýva nie vo vzorcoch, ale v počiatočných predpokladoch prijatých ako axiómy. A jednou z axióm je nedokázané uznanie ako faktu predpokladu, že oblak plynu začne sám od seba rotovať a zároveň sa stále stláčať smerom k stredu. Vzájomná gravitačná interakcia atómov vodíka je taká nepatrná, že sa môžu „zlepiť“ do hrudky až pri absolútnej nule Kelvinov – t.j. s úplným zastavením tepelného pohybu. Na to, aby sa vodíkový plyn začal stláčať, je potrebný silný zdroj gravitácie.

Hypotéza sekulárnej evolúcie galaxií

Je potrebné objasniť význam pojmu „sekularizácia“. Podľa prvého priblíženia je sekularizácia oddelenie (rozdelenie), získanie nezávislosti. Termín „sekularizácia“ prvýkrát použil v roku 1646 Longueville počas rokovaní pred Vestfálskym mierom a znamenal možnosť uspokojiť záujmy víťazov prostredníctvom konfiškácie kláštorného majetku. Sekularizáciu (zhabanie) cirkevného majetku praktizovali európski panovníci a v Rusku ju pomerne hojne využívali Peter I. a Katarína II.

V 17. storočí Začala sa sekularizácia vedy od náboženstva, sformuloval sa princíp oddelenia rozumu a viery, svetské a duchovné princípy. Nezávislosť sekulárneho princípu sa jasne prejavuje nielen v politickom a vedeckom myslení tej doby, ale aj v etike, ktorá sa začína chápať skôr ako sekulárna než náboženská veda. Až doteraz s rôznymi úspechmi prebieha boj o skutočné oddelenie cirkvi od štátu a školy od cirkvi.

Eliptické galaxie boli na rozdiel od špirálových galaxií vždy považované za jednozložkové hviezdne systémy. Všetky hviezdy eliptickej galaxie sa zdajú byť si navzájom podobné, majú rovnaký vek, rovnakú metalicitu a sú rozložené v trojrozmernej sféroidnej štruktúre, ktorá pri premietnutí na rovinu oblohy môže mať zdanlivú axiálnu pomer od 1:1 do 1:3. Väčšina eliptických galaxií rotuje pomaly (v porovnaní s diskovými galaxiami). Hviezdy v takýchto galaxiách sa pohybujú chaoticky, ako škvrny prachu vo vzduchu, keď nefúka vietor. Dokazuje to vysoký rozptyl ich rýchlostí a smerov pohybu. Nedávno však vyšli najavo zaujímavé veci.

V roku 1988 boli v niektorých eliptických galaxiách objavené kinematicky odlišné jadrá, ktoré rotovali oveľa rýchlejšie ako celá galaxia. Vo veľkej väčšine eliptických galaxií strednej svietivosti boli okolo centrálnej časti zaznamenané izofoty „diskového tvaru“. D. Burstein o tom povedal: "Absolútne vo všetkých eliptických galaxiách sú malé disky." Disky objavené v centrách eliptických galaxií sa vyznačujú aj chemickým zložením – obsahujú viac ťažkých atómov.

Špirálová galaxia NGC 4826. Podľa vzhľadu galaxie nikto nemohol predpokladať, že vonkajší plyn disku rotuje smerom ku hviezdam. Fotografia J. Glissena (Whale Peak Observatory) prevzatá zo stránky: http://student.km.ru

Hypotéza sekulárnej evolúcie galaxií uvádza, že plyn „tečie“ do centier galaxií. D. Friedli a W. Benz (1993) sa domnievajú, že ak sa plyn spočiatku otáčal rovnakým smerom ako hviezdy, potom to stimuluje tvorbu hviezd v galaktickom jadre, a ak sa plyn „protirotuje“, to znamená, že sa otáča smerom k hviezdy, potom to V procese prúdenia smerom k stredu opúšťa rovinu galaxie a stabilizuje sa v rotujúcom, vysoko naklonenom kruhovom prstenci, bez toho, aby sa dostal do samotného stredu galaxie. Odkiaľ sa však berie plyn, ktorý rotuje smerom ku hviezdam? Astronómovia sa domnievajú, že prísun protibežného plynu je možný počas pomalého splývania galaxií. Napríklad vznik hrubého hviezdneho disku v našej Galaxii je spojený s menšou fúziou – pohltením jej satelitu galaxiou. Galaxie s veľkými plynnými diskami rotujúcimi proti rotácii hviezd sú známe aj v bezprostrednej blízkosti našej Miestnej skupiny galaxií, napríklad v špirálovej galaxii NGC 4826 všetok plyn súčasne mení smer rotácie vo vzdialenosti 1 kpc od stredu.

V piatich najbližších galaxiách boli objavené vnútorné polárne prstence ionizovaného plynu: tu, v rozmedzí niekoľkých stoviek parsekov od stredu galaxií, sa plyn otáča v rovine, ktorá je vo všeobecnosti kolmá na rovinu rotácie hviezd. Ide o úplne nečakaný objav.

S najväčšou pravdepodobnosťou sú guľové galaxie najmladšími galaxiami. V nich sa čierna diera v strede stále otáča veľmi pomaly a nestrhla okolitý plyn a prach do kruhového pohybu, možno preto, že hmotnosť tejto čiernej diery nie je dostatočne veľká.

Keď centrálne ťažké jadro (čierna diera) v sférickej galaxii pohlcuje prach a vodík, začne rotovať rýchlejšie a rýchlejšie, pričom do tejto rotácie vtiahne celý sférický oblak, čo spôsobí, že sa oblak začne splošťovať. Keď sa dosiahne kritická hmotnosť, čierna diera začne vyhadzovať úlomky - zhluky superhustej hmoty, ktoré zotrvačnosťou odlietajú zo stredu galaxie a zostávajú na obežnej dráhe okolo nej. V tomto prípade fragmenty s vysokou gravitáciou zbierajú časť plynu a prachu z galaktických ramien. Niektoré z fragmentov sa stanú čiernymi dierami, pretože ich hmotnosť a hustota sú veľmi vysoké. Iní sa stávajú hviezdami, iní sa stávajú planétami a satelitmi planét.

Predstavy o cestách formovania a vývoja galaxií sa za posledných 20 rokov dramaticky zmenili. Astronómovia a astrofyzici si uvedomili, že je pravdepodobné, že galaxie sa „formujú“, teda formujú a menia štruktúru počas svojho života. Predtým verili, že galaxie najskôr vznikajú a potom sa vyvíjajú. Prečo sa paradigma tak zmenila?

Kým astronómovia pomaly pozorovali a študovali galaxie, kozmológovia na základe teoretických úvah dospeli k záveru, že všetku gravitáciu a následne aj dynamický vývoj vesmíru určuje nebaryonická studená temná hmota, ktorá sa začína „zhlukovať“ pod vplyvom gravitačnej nestability, teda rozpadať sa na malé zhluky, ktoré sa potom spájajú do veľkých, potom do veľmi veľkých atď... A baryónová frakcia (plyn, hlavne vodík), ktorej hmotnosť je len 10% , je povinný sledovať temnú hmotu a tiež fragmentovať a splývať, splývať, splývať... Hviezdy vznikajú „popri ceste“, v procese spájania štruktúr. Z hlbín kozmologických záverov sa tak objavil hierarchický koncept vzniku galaxií.

Skoré práce kozmológov tvrdili, že ako prvé sa zrodili malé špirálové galaxie a ako posledné sa objavili obrie eliptické galaxie – nie viac ako pred 5 miliardami rokov, v dôsledku zlúčenia malých špirálových galaxií. V prvej miliarde rokov života vesmíru, ktorý vznikol v dôsledku Veľkého tresku, mohli vzniknúť galaxie s hmotnosťou nie väčšou ako 10 až 8. mocnina M¤ za prvých 6 miliárd rokov života vo vesmíre mohli vzniknúť galaxie s hmotnosťou nie väčšou ako 10 až 10 mocnina M ¤ a všetky hmotnejšie vznikli ešte skôr. Pozorovatelia pomocou nových obrovských ďalekohľadov však našli pomerne veľa masívnych galaxií s hmotnosťou hviezdnej hmoty väčšou ako 10 až 11. mocnina M¤, ktoré vznikli oveľa skôr ako pred 6 miliardami rokov. Ukázalo sa, že populácia obrovských eliptických galaxií, v zhlukoch aj v riedkom prostredí, sa vytvorila pred ~ 8 miliardami rokov. Potom sa kozmológovia stali menej kategorickými, ale hierarchický koncept formovania galaxií stále dominuje.

Galaxia sa naďalej vyvíja neustále a pod vplyvom nestabilít, ktoré sú generované externe, gravitačnou interakciou s jej susedmi, a pod vplyvom vnútorných 4 faktorov, ktoré sú vlastné aj úplne izolovaným galaxiám. Tento „tichý“ vývoj galaxií počas celého ich života sa nazýva sekulárny. Hoci je pokojný, môže viesť aj k veľmi výrazným zmenám v štruktúre.

Pozrime sa podrobne na hlavné mechanizmy štrukturálneho vývoja galaxií: vnútorné - gravitačné nestability tenkých studených diskov (hviezdnych aj plynných); vonkajšie - slapové interakcie (aj gravitačného charakteru), veľké a malé fúzie.

Modely D. Friedleyho a W. Benza (1993, 1995) majú zaujímavú vlastnosť: plyn sa môže dostať do stredu galaxie iba vtedy, ak sa spočiatku otáčal rovnakým spôsobom ako hviezdy. A ak sa plyn otáča v opačnom smere, potom v procese prúdenia smerom k stredu galaxie opúšťa rovinu disku a vytvára stabilný naklonený prstenec.

Keď galaxie úzko interagujú, objavujú sa v nich slapové štruktúry - „mosty“, „chvosty“, predĺžené špirálové ramená, „ťahané“ gravitáciou rušivého objektu z disku galaxie zapojenej do interakcie. Ukázalo sa tiež, že vonkajší gravitačný vplyv transformuje nielen vonkajšie časti galaxií: vo vnútorných oblastiach disku sa objavuje pruh. Nakoniec však všetok plyn spadne do stredu galaxie, po ktorom bude nasledovať masívny výbuch hviezd.

Ak sa plynný protogalaktický oblak vyvíja sám, potom sa z neho môže vytvoriť iba disková galaxia, pretože v tomto prípade galaxia nemá kam umiestniť extra uhlovú hybnosť plynu. Toto bol jeden z najväčších problémov klasických teórií formovania galaxií „monolitickým kolapsom“, ktoré sa vyvinuli v 70. rokoch.

Pri malých fúziách malá satelitná galaxia s hmotnosťou napríklad 10% hmotnosti veľkej galaxie padá na veľkú diskovú galaxiu. Výpočty ukazujú, že pri páde, dokonca aj pod uhlom k rovine hlavného disku, satelit po niekoľkých nárazoch naň stratí vertikálnu zložku svojej hybnosti, usadí sa v rovine veľkého disku a začne sa „spirovať“ smerom k jeho stred. V priebehu asi 1 miliardy rokov sa dostane do stredu hostiteľskej galaxie, pričom cestou stratí menšiu časť vlastnej hmoty. Čo prináša satelitná galaxia do stredu? Väčšinu svojich hviezd a plynu, ak ho pôvodne mal. Ak spočiatku v malej galaxii nebol žiadny plyn, aj tak to v dôsledku zrážky silne narušilo plynový disk veľkej galaxie, čo spôsobilo zosilnenie turbulencie a následne zvýšenie viskozity v globálnom plynovom disku. Zvýšenie viskozity znamená intenzívne prerozdelenie krútiaceho momentu a opäť rýchle radiálne prúdenie plynu smerom k stredu. Malé fúzie by tiež mali viesť ku koncentrácii plynu v galaktickom jadre a následnému výbuchu hviezd.

Mechanizmy sekulárneho vývoja galaxií vedú ku koncentrácii plynu v ich centrách a v dôsledku toho k pravdepodobnému vzniku hviezd v týchto centrách. Novovzniknuté hviezdy v strede galaxie budú s najväčšou pravdepodobnosťou rozmiestnené v kompaktnom kruhovom hviezdnom disku. A ak chceme nájsť dôsledky ich sekulárnej evolúcie v galaxiách blízko nás, je najrozumnejšie hľadať v centrách týchto galaxií kompaktné hviezdne disky, ktoré sa líšia od svojho okolia (napríklad vypuklina) v ich mladšom veku. a vyšším obsahom kovov, keďže vznikli neskôr z dobre vyvinutej hmoty. Ale prvé pôsobivé objavy kruhových hviezdnych diskov boli urobené v eliptických galaxiách, kde nikto nečakal, že ich nájde.

Numerické modelovanie ukazuje, že za obdobie asi miliardy rokov sa väčšina plynu vyvíjajúceho sa izolovaného galaktického disku nahromadí v jeho strede v okruhu asi 1 kpc, pričom v strede vznikajú vysoké hustoty a dochádza k energickej tvorbe hviezd v ich.

Jadrá v galaxiách sa chemicky odlišujú aj zvýšeným obsahom ťažkých atómov (Silchenko O.K., Afanasyev V.L., Vlasyuk V.V. Astronomical Journal, 1992, v. 69, s. 1121). V 7 z 12 galaxií študovaných týmito autormi boli objavené chemicky izolované jadrá. Medzi týmito galaxiami s chemicky izolovanými jadrami bola jedna eliptická, tri šošovkovité a tri špirálové galaxie. Neskôr sa tým istým autorom podarilo objaviť niekoľko desiatok galaxií s chemicky izolovanými jadrami. Rozdiel v priemernom veku jadier v galaxiách v hustom a riedkom prostredí možno vysvetliť tým, že v hustých prostrediach prebiehal jadrový výbuch hviezd efektívnejšie a skončil sa v kratšom čase ako v jadrách izolovaných galaxií.

Všetky mechanizmy sekulárneho vývoja galaxií vedú k „odvádzaniu“ plynu do stredu galaxie. Znamená to však jasne prepuknutie hviezdnej formácie v strede galaxie? D. Fridley a W. Benz (1993) odpovedajú: nie, iba ak sa plyn spočiatku otáčal rovnakým smerom ako hviezdy. A ak bol plyn „protibežný“, to znamená, že sa otáčal smerom k hviezdam, potom v procese prúdenia smerom k stredu opúšťa rovinu galaxie a stabilizuje sa v rotujúcom, silne naklonenom kruhovom prstenci bez toho, aby dosiahol samotný kruh. stred galaxie.

Všetky dynamické procesy reštrukturalizácie galaxií vedú ku koncentrácii plynu v ich strede. Štúdiom centrálnych oblastí blízkych galaxií, a to aj s pomocou relatívne skromných pozorovacích prostriedkov, ktoré majú ruskí astronómovia stále k dispozícii, je možné obnoviť kompletnú evolučnú históriu viditeľnej hmoty vo vesmíre a povedať, či majú kozmológovia pravdu pri konštrukcii takýchto galaxií. krásna, ale ešte nie úplne potvrdená schéma ako koncept hierarchického formovania galaxií.

Hypotéza V.A. Ambartsumyan

V.A. Ambartsumyan a jeho študenti ukázali, že tvorba hviezd v galaxiách pokračuje aj v našej dobe. Špirálové a nepravidelné galaxie preto môžu oplývať mladými hviezdami nie preto, že tieto galaxie samotné sú mladé, ale preto, že majú podmienky na tvorbu hviezd, zatiaľ čo eliptické galaxie nie.

B.V. Kukarkin poznamenal, že ani v jednej eliptickej galaxii, dokonca ani v tej najstlačenejšej, nebola objavená medzihviezdna difúzna hmota sústredená v rovníkovej rovine. Difúzne inklúzie, ktoré sa v nich nachádzajú, sú sústredené smerom k stredu týchto galaxií. Naopak, všetky špirálové galaxie sú bohaté na medzihviezdnu difúznu hmotu sústredenú v rovníkovej rovine, čo je obzvlášť jasne viditeľné, keď je galaxia videná zboku.

Špirálové galaxie sú rôzne: veľké a menšie a niekedy veľmi malé (v kozmickom meradle). Niektoré z nich, vzhľadom na nás, pozorovateľov, sú skrútené doprava, iné doľava. Galaxie majú jadrá, ramená a medziramenné priestory. Galaxie pozostávajú z masívnych kozmických telies - hviezd, planét a čiernych dier, ako aj z oblakov plynu a prachu.

Prstencová galaxia je Hoagov objekt. Táto fotografia ukazuje niekoľko galaxií oveľa ďalej od Hoagovho objektu. Foto zo stránky: http://kapuchin.livejournal.com/191347.html Jadro tejto galaxie čoskoro prestane prijímať vodík z priestoru Metagalaxie. Všetok vodík je teraz zachytený prstencom plynu a prachu, „naplneným“ hviezdami, planétami a sekundárnymi čiernymi dierami.

V roku 1950 objavil Art Hoag nezvyčajný extragalaktický objekt. Vo vonkajšej časti je prstenec, ktorému dominujú jasne modré hviezdy, v strede je guľa z bielych a žltých hviezd. Medzi nimi je medzera, ktorá vyzerá takmer úplne tmavá. Hoagov objekt má priemer asi 100 000 svetelných rokov a leží asi 600 miliónov svetelných rokov za súhvezdím Hady. Teraz bolo objavených niekoľko podobných objektov, ktoré sú považované za jednu z foriem prstencových galaxií. Dôvodom ich vzhľadu mohla byť kolízia galaxií a rušivý gravitačný efekt na obyčajnú špirálovú galaxiu jadra s nezvyčajným tvarom a nezvyčajnými vlastnosťami. Fotografiu vľavo urobil Hubbleov vesmírny teleskop v roku 2001 (R. Lucas. Hubble Heritage Team, NASA). Dá sa predpokladať, že spočiatku sa táto galaxia vyvíjala podľa zvyčajného scenára: čierna diera okolo seba zhromaždila obrovský oblak plynu, roztočila ho do špirály, potom sa z nej začali vymršťovať zhluky superhustej hmoty – úlomky, ktoré sa nakoniec dostali do obieha okolo čiernej diery - stredu Galaxie . Ale v určitom štádiu sa aktivita jadra tejto galaxie prudko znížila. Čierna diera vo svojom strede pokračovala v pohlcovaní hmoty, ktorá vyžaruje svetlo predtým, ako spadne do tejto diery a stane sa neviditeľnou. Vonkajšie ramená však pod vplyvom príťažlivosti „upokojeného“ jadra galaxie vytvorili prstenec, v ktorom sú stále viditeľné stopy bývalej špirálovej štruktúry. S najväčšou pravdepodobnosťou tento krúžok nespadne na jadro, pretože sa veľmi rýchlo otáča okolo jadra. Presnejšie, hviezdy a úlomky tvoriace tento prstenec rotujú a s nimi rotuje aj plyn a prach viazaný gravitáciou týchto hviezd, a preto nepadajú na galaktické jadro. S najväčšou pravdepodobnosťou sa prstencové galaxie nachádzajú v tých častiach Metagalaxie, v ktorých je koncentrácia plynu a prachu extrémne nízka.

Za súhvezdím Kentaurus, 12 miliónov svetelných rokov ďaleko, leží šošovkovitá galaxia Kentaurus A (NGC 5128). Po Magellanových oblakoch, galaxii Andromeda a galaxii Triangulum je to najjasnejšia galaxia, akú môžeme vidieť. Ak by sme dokázali vnímať rádiové vyžarovanie, potom by táto galaxia bola pre nás viditeľná v podobe dvoch obrovských útvarov – výtryskov vychádzajúcich z jej stredu.

Centrálna oblasť galaxie Centaurus A je obklopená zmesou mladých modrých hviezdokôp, obrovských oblakov plynu a pôsobivých tmavých prachových pásov. Tieto fotografie boli urobené v prirodzených farbách v röntgenových a rádiových vlnových dĺžkach Hubblovým vesmírnym teleskopom. Infračervené snímky z Hubbleovho teleskopu umožnili vidieť disky hmoty v strede tejto galaxie, ktoré sa pohybujú po špirálových trajektóriách a padajú do čiernej diery. Zdá sa, že Centaurus A je produktom kolízie dvoch galaxií, ktorých hmotu intenzívne „pohlcuje“ čierna diera. Po páde na túto dieru, predtým ako do nej „zmizne“, hmota vyžaruje obrovské prúdy röntgenových kvánt. Astronómovia sa domnievajú, že práve tieto centrálne čierne diery slúžia ako zdroje tvrdého žiarenia. Silný prúd, vyvrhnutý z aktívneho jadra galaxie smerom nahor a mierne doľava, sa tiahol asi 13 tisíc svetelných rokov. Kratší výbuch vychádza z jadra v opačnom smere. Aktívna galaxia Centaurus A pravdepodobne vznikla zlúčením s menej aktívnou špirálovou galaxiou asi pred 100 miliónmi rokov.

Lentikulárna galaxia 509px-Ngc5866 Je viditeľná zboku. Foto zo stránky: http://ru.wikipedia.org/wiki/

Astrofyzici tvrdia, že „exotické“ čierne diery podľa moderných štandardov existujú takmer vo všetkých galaxiách, ale z nejakého dôvodu je v astrofyzike „napätie“ s „obyčajnými“ čiernymi dierami. Predpokladá sa, že čierne diery s nízkou hmotnosťou vznikajú, keď masívne hviezdy dosiahnu koniec svojho vývoja a vyvrhnú väčšinu svojho materiálu do okolitého priestoru pri výbuchu supernovy. A husté a kompaktné chladiace jadro, ktoré po nich zostane, sa postupne mení na čiernu dieru. Výskumníci tiež naznačujú, že v našom vesmíre je niekoľko miliónov takýchto čiernych dier s nízkou hmotnosťou. Takmer v každej galaxii nájdete takéto malé čierne diery a niekedy aj niekoľko naraz. Je však ťažké ich odhaliť, pretože nevyžarujú žiadne svetlo, žiadne elektromagnetické vibrácie ani toky častíc. To je dôvod, prečo väčšina čiernych dier zostáva stále neobjavená. V posledných rokoch však astronómovia urobili v tejto oblasti pomerne veľký pokrok. Pomocou špeciálnych vedeckých prístrojov a špeciálnych techník sú schopní odhaliť čoraz viac čiernych dier v našej Galaxii (zatiaľ najmä v dvojhviezdnych sústavách). Na detekciu obyčajnej čiernej diery v galaxii Centaurus A astronómovia použili röntgenový rozsah obiehajúceho teleskopu Chandra. Fotografia vľavo ukazuje galaxiu pozostávajúcu z jemného plynu, ktorého hustota sa smerom k jeho stredu zvyšuje. Ale táto galaxia, ktorú vidíme z profilu, má tenký disk, ktorý pozostáva z tmavej, nepriehľadnej hmoty. S najväčšou pravdepodobnosťou tento disk pozostáva z fragmentov vyvrhnutých rýchlo rotujúcim superhustým jadrom (čiernou dierou) galaxie. Tieto fragmenty neboli schopné vytvoriť vodíkové atmosféry a stať sa hviezdami, a preto sú viditeľné ako tmavé telesá. Bolo by pekné pozrieť sa na túto galaxiu spredu.

Záver

Na záver by sme mali všetko uvedené zhrnúť do nejakého všeobecného záveru, ktorý vyjadruje podstatu mojej hypotézy o štruktúre a dynamike galaxií. Na začiatku predpokladáme, že vesmír je večný a nekonečný, že jeho hmotu možno nájsť nielen vo forme nám známej svetelnej alebo svetelnej hmoty pozostávajúcej z kvánt, elementárnych častíc, atómov, molekúl, oblakov plynu. a prach, asteroidy, planéty a hviezdy, ale a v superhustom stave, ktorý sa nie veľmi výstižne nazýval čierne diery. Čierne diery nie sú body vo vesmíre, kde mizne hmota, sú to tmavé, nesvietivé, guľovité telesá, ktoré neodrážajú svetlo dopadajúce na ne. Tieto telesá sa musia otáčať veľmi rýchlo a čím sú masívnejšie, tým rýchlejšie sa otáčajú, pričom sa na póloch splošťujú. Gravitačná sila na povrchu týchto čiernych „vrcholov“ je taká, že látka, ktorá na ne dopadá, stráca svoju štruktúru a je stlačená na hustotu jadra atómu a možno ešte viac. S najväčšou pravdepodobnosťou sa kinetická a tepelná energia hmoty dopadajúcej na takéto teleso premení na rotačnú energiu tohto superhustého telesa, nazývaného čierna diera.

Keď rotačná energia dosiahne určitú hranicu, gravitácia čiernej diery už nie je schopná udržať hmotu a na rovníku sa začne odtrhávať a ako delová guľa vystrelená z monštruózneho praku odletí od čiernej diery. . Takéto jadrá ( Nazvime ich „fragmentári“) superhustej hmoty sú vrhané na galaktické dráhy v súlade s ich hmotnosťou a množstvom pohybu, ktorý dostali v okamihu oddelenia od čiernej diery.

V strede špirálových galaxií sa nachádzajú superhusté objekty, ktoré vyvrhujú zhluky superhustej hmoty – úlomky. Zhluky superhustej hmoty vyvrhnuté z jadra galaxie (presnejšie z čiernych dier v jadre) majú vo vlastnom gravitačnom poli podobu guľôčok. Ale vlastná gravitácia týchto telies nestačí na udržanie hmoty v rovnakom stave hustoty ako v čiernej diere. Hmota v týchto telesách sa dekomprimuje, čím sa zväčší ich objem a z protónov a neutrónov superhustého zhluku môžu pri jeho dekompresii vznikať ťažké jadrá chemických prvkov. Ďalšia dekompresia látky vedie k vytvoreniu elektrónových obalov okolo atómových jadier a tie sa stávajú atómami ťažkých kovov.

V tomto štádiu evolúcie kozmické superhusté telesá (úlomky) tvoria svoje vonkajšie obaly z plynu a prachu, zachytávajúc ich z galaktických mrakov, cez ktoré lietajú a do ktorých sa vrhajú, keďže boli vyvrhnuté z jadra galaxie - z čiernej diery umiestnenej v jej strede. Mohutné fragmenty vytvárajú okolo seba silné vodíkové atmosféry a následne sa stávajú hviezdami, keď v ich hĺbkach začnú termonukleárne reakcie fúzie jadier hélia z jadier vodíka. Niektoré obzvlášť masívne fragmenty, pohybujúce sa zo stredu galaxie na jej perifériu, zostávajú malými čiernymi dierami – čiernymi dierami druhého rádu. Zhromažďujú tiež vodík a prach z galaktických oblakov, ale ich gravitácia je taká veľká, že tento plyn a prach, padajúci na tieto sekundárne čierne diery, sa premenia na superhustú hmotu a opticky sa zdá, že „zmiznú v týchto dierach“. Fragmenty menšie ako sekundárne čierne diery sa mierne dekomprimujú a stanú sa jadrami budúcich neutrónových hviezd, iné sa dekomprimujú silnejšie a stanú sa jadrami obyčajných žltých hviezd a ďalšie s menšou počiatočnou hmotnosťou, a teda menšou gravitáciou, nedokážu udržať veľké rozmery. atmosfér, nestávajú sa hviezdami, ale planétami. Ako neskôr uvidíme, jadrá všetkých planét a veľkých sférických satelitov planét sú ťažké, kov - železo, ako hovoria planetárni vedci.

Podľa mojej hypotézy teda hviezdy a planéty svojou gravitáciou skutočne zachytili oblaky plynu a prachu z ramien galaxií, ale tieto oblaky samy osebe sa nepremenili na hviezdy, ani na planéty a ich satelity. Počiatočným zdrojom gravitácie, ktorý organizuje plyn a prach z Kozmu do hviezd a planét, je superhustá hmota vyvrhnutá z čiernych dier v centrách galaxií – fragmentov. Počiatočná hmotnosť týchto zhlukov superhustej hmoty svojim množstvom nesie informáciu o tom, či vznikajúce kozmické teleso bude čierna diera druhého rádu, neutrónová hviezda, žltá hviezda alebo planéta. Kozmické telesá, ktoré sa pohybujú v galaxii, na seba gravitačne interagujú a vytvárajú gravitačné systémy: dvojité a trojité hviezdy, planetárne systémy okolo hviezd, planetárne systémy z centrálnej masívnej planéty a jej satelitov.

V každom prípade v jadrách všetkých sférických vesmírnych objektov je alebo bola v počiatočnom momente ich existencie superhustá hmota, ktorá vytvorila gravitačné pole. Kozmické telesá sformované nie zo superhustoty, ale z obyčajnej hmoty, majú nepravidelný (nesférický) tvar v dôsledku úplného alebo čiastočného zničenia planét a ich satelitov. V laboratórnych podmienkach nie je možné získať superhustú hmotu, takže o jej vlastnostiach môžeme len hádať porovnaním kozmických telies rôznych hmotností a rôznych tvarov „plávajúcich“ v priestore galaxií.

Medzi týmto scenárom chaotickej inflácie a starou hypotézou o vytvorení celého vesmíru v nejakom nulovom časovom bode je podstatný rozdiel ( Veľký tresk) vo forme prakticky homogénnej hmoty zohriatej na nekonečne vysoké teploty vo forme najelementárnejších častíc a kvánt vákua-éteru. V novom modeli už nie je potrebná podmienka počiatočnej homogenity a termodynamickej rovnováhy. Každá časť vesmíru môže mať svoj vlastný jedinečný začiatok (Borde a kol, 2001). To však neznamená, že celý vesmír ako celok vznikol súčasne z jednej singularity. Rôzne časti vesmíru môžu vzniknúť v rôznych časových bodoch a potom rásť. To znamená, že už nemôžeme povedať, že celý vesmír sa zrodil v určitom bode v čase t=0, pred ktorým neexistoval.

Hmota Vesmíru môže mať rôzne podoby: 1 – hmota rôznej hustoty, 2 – žiarenie, 3 – vákuový éter a 4 – singularita (superhustá hmota). Hustota hmoty sa mení (v g/cm3): neutrónové hviezdy 1014, bieli trpaslíci 106, slnko 1,4, červené superobry 5/100 000 000, galaxie a metagalaxie ako celok majú hustoty o mnoho rádov menšie ako červené superobry (http: //www.astronet.ru/db/msg/1202878). Časť hmoty Metagalaxie je vo forme žiarenia a elementárnych častíc, hustota tejto „žiarivej“ hmoty je menšia ako 1/1000 hustoty hmoty v Metagalaxii. Ale významná časť hmoty je v stave singularity, t.j. čierne diery.

Pri písaní tejto stránky boli použité aj informácie z nasledujúcich stránok:

1. Wikipedia. Prístupová adresa: http://ru.wikipedia.org/wiki/

2. Webstránka Astronet. Prístupová adresa: http://www.astronet.ru/db/msg/1225526

3. Silčenko O.K. Evolúcia centrálnych oblastí galaxií. Prístupová adresa: http://lib.tr200.net/v.php?id=94040&sp=1&fs=18; http://ziv.telescopes.ru

4. http://lib.tr200.net/v.php?id=94040&sp=1&fs=18

5. http://www.infuture.ru/article/5983

Koncept " galaxia" v modernom jazyku znamená obrovské hviezdne systémy. Pochádza z gréckeho slova „mlieko, mliečny“ a bol použitý na označenie nášho hviezdneho systému, ktorý predstavuje svetlý pruh s mliečnym odtieňom, ktorý sa tiahne po celej oblohe, a preto sa nazýva „Mliečna dráha“. Počet hviezd v ňom je niekoľko stoviek miliárd, teda asi bilión (10 12). Má tvar disku so zhrubnutím v strede.

Priemer disku galaxie je 10 21 m Ramená Galaxie majú špirálovitý tvar, to znamená, že sa špirálovito rozbiehajú od jadra. V jednom z ramien, vo vzdialenosti asi 3 × 10 20 m od jadra, sa nachádza Slnko, nachádzajúce sa v blízkosti roviny symetrie. Najpočetnejšími hviezdami v našej galaxii sú trpaslíci (ich hmotnosť je asi 10-krát menšia ako hmotnosť Slnka). Okrem jednotlivých hviezd a ich satelitov (planét) existujú dvojité a viacnásobné hviezdy a celé hviezdokopy (Plejády). Viac ako 1000 z nich už bolo objavených. Jedným z objektov v Galaxii sú hmloviny, pozostávajúce najmä z plynu a prachu. Medzihviezdny priestor je vyplnený poľami a jemným medzihviezdnym plynom. Galaxia sa otáča okolo stredu a uhlová a lineárna rýchlosť sa mení s rastúcou vzdialenosťou od stredu. Lineárna rýchlosť Slnka okolo stredu Galaxie je 250 km/s. Slnko dokončí svoju obežnú dráhu približne za 290 miliónov rokov (2×108 rokov).

Začiatkom dvadsiateho storočia bolo dokázané, že okrem našej Galaxie existujú aj iné. Galaxie sa výrazne líšia veľkosťou, počtom hviezd v nich obsiahnutých, svietivosťou a vzhľadom. Sú označené číslami, pod ktorými sú uvedené v katalógoch.

Na základe ich vzhľadu sa galaxie bežne delia na tri typy: eliptické, špirálové a nepravidelné.

Takmer štvrtina všetkých študovaných galaxií je eliptických. Ide o najjednoduchšie galaxie v štruktúre.

Špirálové galaxie sú najpočetnejším typom. Zahŕňa hmlovinu Andromeda (jedna z najbližších galaxií od nás), vzdialenú od nás približne 2,5 milióna svetelných rokov.

Nepravidelné galaxie nemajú centrálne jadrá, zatiaľ sa v ich štruktúre neobjavili žiadne vzory. Toto sú Veľké a Malé Magellanove oblaky, ktoré sú satelitmi našej Galaxie.

Galaxie, ako sa ukazuje, tvoria skupiny (desiatky galaxií) a zhluky pozostávajúce zo stoviek a tisícok galaxií. Objavy z konca 70-tych rokov dvadsiateho storočia ukázali, že galaxie v superkopách sú rozmiestnené nerovnomerne: sú sústredené blízko hraníc buniek, t.j. vesmír má bunkovú (sieťovú, poréznu) štruktúru. V malých mierkach je hmota vo vesmíre rozložená nerovnomerne. Vo veľkých mierkach je homogénny a izotropný. Metagalaxia je nestacionárna. Všimnime si niektoré črty expanzie metagalaxie:

1. Expanzia sa prejavuje len na úrovni kopy a nadkopy galaxií. Samotné galaxie sa nerozširujú.

2. Neexistuje žiadne centrum, z ktorého dochádza k expanzii.

Viazaný silami gravitačnej interakcie. Počet hviezd a veľkosti galaxií sa môžu líšiť. Galaxie zvyčajne obsahujú niekoľko miliónov až niekoľko biliónov (1 000 000 000 000) hviezd. Okrem bežných hviezd a medzihviezdneho média obsahujú galaxie aj rôzne hmloviny. Veľkosti galaxií sa pohybujú od niekoľkých tisíc do niekoľko stoviek tisíc svetelných rokov. A vzdialenosť medzi galaxiami dosahuje milióny svetelných rokov.

Asi 90 % hmotnosti galaxií pochádza z temnej hmoty a energie. Povaha týchto neviditeľných komponentov ešte nebola študovaná. Existujú dôkazy, že mnohé galaxie majú vo svojich centrách supermasívne galaxie. Priestor medzi galaxiami neobsahuje prakticky žiadnu hmotu a má priemernú hustotu menšiu ako jeden atóm na meter kubický. Vo viditeľnej časti vesmíru je pravdepodobne asi 100 miliárd galaxií.

Podľa klasifikácie, ktorú navrhol astronóm Edwin Hubble v roku 1925, existuje niekoľko typov galaxií:

• eliptický (E),
• šošovkovitý (S0),
• pravidelná špirála (S),
• prekrížená špirála (SB),
• nesprávne (Ír).

Eliptický galaxie - trieda galaxií s jasne definovanou sférickou štruktúrou a klesajúcou jasnosťou smerom k okrajom. Otáčajú sa relatívne pomaly; badateľná rotácia je pozorovaná len v galaxiách s výraznou kompresiou. V takýchto galaxiách nie je žiadna prachová hmota, ktorá je v tých galaxiách, v ktorých je prítomná, viditeľná ako tmavé pruhy na súvislom pozadí hviezd galaxie. Preto sa navonok eliptické galaxie od seba líšia najmä jedným znakom – väčšou či menšou kompresiou.

Podiel eliptických galaxií na celkovom počte galaxií v pozorovateľnej časti vesmíru je asi 25 %.

Špirála Galaxie sú tak pomenované, pretože majú v disku jasné ramená hviezdneho pôvodu, ktoré sa rozprestierajú takmer logaritmicky od vydutiny (takmer sférickej vydutiny v strede galaxie). Špirálové galaxie majú centrálnu kopu a niekoľko špirálových ramien alebo ramien, ktoré majú modrastú farbu, pretože obsahujú veľa mladých obrovských hviezd. Tieto hviezdy vzrušujú žiaru difúznych plynových hmlovín rozptýlených spolu s oblakmi prachu pozdĺž špirálových ramien. Disk špirálovej galaxie je zvyčajne obklopený veľkým guľovitým halo (svetelný prstenec okolo objektu; optický jav) pozostávajúci zo starých hviezd druhej generácie. Všetky špirálové galaxie rotujú značnou rýchlosťou, takže hviezdy, prach a plyny sú sústredené v úzkom disku. Množstvo oblakov plynu a prachu a prítomnosť jasne modrých obrov naznačujú aktívne procesy tvorby hviezd, ktoré sa vyskytujú v špirálových ramenách týchto galaxií.

Mnohé špirálové galaxie majú v strede priečku, z ktorej koncov vybiehajú špirálové ramená. Naša galaxia je tiež špirálovitá galaxia s priečkou.

Lentikulárny galaxie sú prechodným typom medzi špirálovými a eliptickými. Majú vydutie, halo a disk, ale nemajú špirálové ramená. Medzi všetkými hviezdnymi systémami je ich približne 20 %. V týchto galaxiách je jasné hlavné telo, šošovka, obklopené slabým halo. Niekedy má šošovka okolo seba prstenec.

Nesprávne galaxie sú galaxie, ktoré nevykazujú ani špirálovú, ani eliptickú štruktúru. Najčastejšie majú takéto galaxie chaotický tvar bez výrazného jadra a špirálových vetiev. V percentách tvoria jednu štvrtinu všetkých galaxií. Väčšina nepravidelných galaxií v minulosti bola špirálová alebo eliptická, ale boli deformované gravitačnými silami.

Evolúcia galaxií

Vznik galaxií sa považuje za prirodzené štádium evolúcie, ku ktorému dochádza pod vplyvom gravitačných síl. Ako vedci naznačujú, asi pred 14 miliardami rokov došlo k veľkému výbuchu, po ktorom bol vesmír všade rovnaký. Potom sa častice prachu a plynu začali združovať, spájať, zrážať a tak vznikali zhluky, ktoré sa neskôr zmenili na galaxie. Rozmanitosť tvarov galaxií je spojená s rozmanitosťou počiatočných podmienok pre vznik galaxií. Nahromadenie plynného vodíka v takýchto zhlukoch sa stalo prvými hviezdami.

Od okamihu svojho zrodu sa galaxia začína zmenšovať. Zmršťovanie galaxie trvá približne 3 miliardy rokov. Počas tejto doby sa oblak plynu premení na hviezdny systém. Hviezdy vznikajú gravitačnou kompresiou oblakov plynu. Keď stred stlačeného oblaku dosiahne hustoty a teploty dostatočné na to, aby termonukleárne reakcie prebehli efektívne, zrodila sa hviezda. V hĺbkach masívnych hviezd dochádza k termonukleárnej fúzii chemických prvkov ťažších ako hélium. Tieto prvky sa dostávajú do primárneho vodíkovo-héliového prostredia pri hviezdnych výbuchoch alebo pri tichom výleve hmoty s hviezdami. Prvky ťažšie ako železo vznikajú pri obrovských výbuchoch supernov. teda hviezdy prvej generácie obohacovať primárny plyn chemickými prvkami ťažšími ako hélium. Tieto hviezdy sú najstaršie a pozostávajú z vodíka, hélia a veľmi malého množstva ťažkých prvkov. IN hviezdy druhej generácie výraznejšia je prímes ťažkých prvkov, keďže vznikajú z primárneho plynu už obohateného ťažkými prvkami.

Proces zrodu hviezd nastáva pri prebiehajúcej kompresii galaxie, takže vznik hviezd nastáva stále bližšie k stredu sústavy a čím bližšie k stredu, tým viac ťažkých prvkov by malo byť vo hviezdach. Tento záver dobre súhlasí s údajmi o množstve chemických prvkov vo hviezdach halo našej Galaxie a eliptických galaxiách. V rotujúcej galaxii sa hviezdy budúceho halo formujú v skoršom štádiu kontrakcie, keď rotácia ešte neovplyvnila celkový tvar galaxie. Dôkazom tejto éry v našej Galaxii sú guľové hviezdokopy.

Keď sa kompresia protogalaxie zastaví, kinetická energia výsledných diskových hviezd sa rovná energii kolektívnej gravitačnej interakcie. V tomto čase sa vytvárajú podmienky na vytvorenie špirálovej štruktúry a zrodenie hviezd nastáva v špirálových vetvách, v ktorých je plyn dosť hustý. Toto hviezdy tretej generácie. Naša je jednou z nich.

Zásoby medzihviezdneho plynu sa postupne vyčerpávajú a zrod hviezd sa stáva menej intenzívnym. O niekoľko miliárd rokov, keď sa vyčerpajú všetky zásoby plynu, sa špirálová galaxia zmení na šošovkovitú galaxiu pozostávajúcu zo slabých červených hviezd. Eliptické galaxie sú už v tomto štádiu: všetok plyn v nich bol spotrebovaný pred 10-15 miliardami rokov.

Vek galaxií je približne vek vesmíru. Jedným z tajomstiev astronómie zostáva otázka, aké sú jadrá galaxií. Veľmi dôležitým objavom bolo, že niektoré galaktické jadrá sú aktívne. Tento objav bol neočakávaný. Predtým sa verilo, že galaktické jadro nie je nič iné ako zhluk stoviek miliónov hviezd. Ukázalo sa, že optická aj rádiová emisia niektorých galaktických jadier sa môže meniť v priebehu niekoľkých mesiacov. To znamená, že v priebehu krátkeho času sa z jadier uvoľní obrovské množstvo energie, ktorá je stokrát väčšia ako energia uvoľnená pri výbuchu supernovy. Takéto jadrá sa nazývajú „aktívne“ a procesy, ktoré sa v nich vyskytujú, sa nazývajú „aktivita“.

V roku 1963 boli objavené objekty nového typu nachádzajúce sa za hranicami našej galaxie. Tieto objekty majú hviezdicový vzhľad. Postupom času zistili, že ich svietivosť je mnohonásobne väčšia ako svietivosť galaxií! Najúžasnejšie je, že sa mení ich jas. Sila ich žiarenia je tisíckrát väčšia ako sila aktívnych jadier. Tieto objekty boli pomenované. Teraz sa verí, že jadrá niektorých galaxií sú kvazary.

Galaxie– obrie gravitačne viazané systémy hviezd a hviezdokôp, medzihviezdny plyn a prach a temná hmota. Vo vesmíre sú galaxie rozmiestnené nerovnomerne: v jednej oblasti môžete odhaliť celú skupinu blízkych galaxií alebo možno nezistíte ani jednu galaxiu, dokonca ani tú najmenšiu. Presný počet galaxií v pozorovateľnom vesmíre nie je známy, ale pravdepodobne je to rádovo sto miliárd.

Prvá podmienka Vzhľad galaxií vo vesmíre bol objavením sa náhodných zhlukov a koncentrácií hmoty v homogénnom vesmíre. Prvýkrát takúto myšlienku vyslovil I. Newton, ktorý tvrdil, že ak by bola hmota rovnomerne rozptýlená v nekonečnom priestore, nikdy by sa nezozbierala do jedinej hmoty.

Druhá podmienka vzhľad galaxií - prítomnosť malých porúch, kolísanie hmoty vedúce k odchýlke od homogenity a izotropie priestoru. Boli to práve výkyvy, ktoré sa stali „semenámi“, ktoré viedli k objaveniu sa väčších zhutnení hmoty. Tieto procesy možno znázorniť analogicky s procesmi tvorby oblakov v zemskej atmosfére.

VŠEOBECNÁ CHARAKTERISTIKA GALAXIE(VEĽKOSŤ, SVIETOSŤ, HMOTNOSŤ, ZLOŽENIE)

Veľkosť. Pojem veľkosť nie je striktne definovaný, pretože... galaxie nemajú ostré hranice; ich jas postupne klesá so vzdialenosťou od stredu smerom von. Zdanlivá veľkosť galaxií závisí od schopnosti teleskopu zvýrazniť ich vonkajšie oblasti s nízkym jasom proti žiare nočnej oblohy, ktorá nikdy nie je úplne čierna. Okrajové časti galaxií sa „topia“ v jej slabom svetle. Na objektívny odhad veľkosti galaxií sa za ich hranicu bežne považuje určitá úroveň jasu povrchu alebo, ako sa hovorí, určitá izofota (toto je názov čiary, pozdĺž ktorej má jasnosť povrchu konštantnú hodnotu).

Svetelnosť galaxií(t. j. celkový výkon žiarenia) sa pohybuje v ešte väčších medziach, než je ich veľkosť – od niekoľkých miliónov slnečných jasov (Lc) pre najmenšie galaxie až po niekoľko stoviek miliárd Lc pre obrie galaxie. Táto hodnota zhruba zodpovedá celkovému počtu hviezd v galaxii alebo jej celkovej hmotnosti.

Hmotnosti galaxií, ako aj ich svietivosti sa môžu líšiť aj o niekoľko rádov - od milióna hmotností Slnka až po tisíc miliárd hmotností Slnka v niektorých eliptických galaxiách.

Zloženie a štruktúra. Zložkami Galaxie sú hviezdy, riedky plyn, prach (toto je medzihviezdne médium) a kozmické žiarenie. Galaxie sú predovšetkým hviezdne systémy. Priestorovo tvoria hviezdy dve hlavné štrukturálne zložky galaxie, akoby boli vnorené jedna do druhej: rýchlo rotujúci hviezdny disk, A pomaly rotujúca guľová (alebo guľovitá) zložka. Vnútorná, najjasnejšia časť sférickej zložky je tzv vydutie(z anglického bulge - opuch) a vonkajšia časť s nízkym jasom - hviezdne haló. V strede väčšiny galaxií sa nachádza jasná oblasť tzv jadro. V centrálnej časti masívnych galaxií je malá a rýchlo rotujúca perinukleárny disk ktorý pozostáva aj z hviezd a plynu. Veľké množstvo hviezd, úzko prepojených gravitáciou, sa točí okolo galaktického centra ako satelit - to je - guľová hviezdokopa. Okrem guľových hviezdokôp rozlíšiť otvorené hviezdokopy. Na rozdiel od otvorených hviezdokôp, ktoré sa nachádzajú na galaktickom disku, sa guľové hviezdokopy nachádzajú v halo; sú oveľa staršie, obsahujú oveľa viac hviezd, majú symetrický sférický tvar a vyznačujú sa nárastom koncentrácie hviezd smerom k stredu hviezdokopy. Pozorovania guľových hviezdokôp naznačujú, že sa vyskytujú predovšetkým v oblastiach s efektívnou tvorbou hviezd, to znamená, kde je medzihviezdne médium hustejšie ako normálne oblasti tvorby hviezd.

Hviezdy v otvorených zhlukoch sú navzájom spojené relatívne slabými gravitačnými silami, takže keď obiehajú okolo galaktického stredu, hviezdokopy môžu byť zničené prechodom blízko iných zhlukov alebo oblakov plynu, v takom prípade sa hviezdy, ktoré ich tvoria, stanú súčasťou normálu. populácie galaxie. Otvorené hviezdokopy sa nachádzajú iba v špirálových a nepravidelných galaxiách, kde prebiehajú aktívne procesy tvorby hviezd.

Okrem hviezd s rôznymi hmotnosťami, chemickým zložením a vekom obsahuje každá galaxia riedky a mierne zmagnetizovaný medzihviezdne médium (plyn a prach), prenikajú vysokoenergetické častice (kozmické žiarenie). Relatívna hmotnosť, ktorú možno pripísať medzihviezdnemu médiu, je tiež jednou z najdôležitejších pozorovateľných charakteristík galaxií. Celková hmotnosť medzihviezdnej hmoty sa medzi jednotlivými galaxiami značne líši a zvyčajne sa pohybuje od niekoľkých desatín percenta do 50 % celkovej hmotnosti hviezd (v zriedkavých prípadoch môže hmotnosť plynu dokonca prevažovať nad hviezdami). Obsah plynu v galaxii - to je veľmi dôležitá charakteristika, od ktorej do značnej miery závisí aktivita procesov prebiehajúcich v galaxiách a predovšetkým proces tvorby hviezd. Medzihviezdny plyn pozostáva najmä z vodíka a hélia s malou prímesou ťažších prvkov. Tieto ťažké prvky sa tvoria vo hviezdach a spolu s plynom, ktorý hviezdy stratili, končia v medzihviezdnom priestore.

Plynné prostredie medzihviezdneho priestoru obsahuje aj jemne rozptýlenú tuhú zložku - medzihviezdny prach. Prejavuje sa dvoma spôsobmi. Po prvé, prach absorbuje viditeľné a ultrafialové svetlo, čo spôsobuje celkové stmievanie a sčervenanie galaxie. Najnepriehľadnejšie (v dôsledku prachu) oblasti galaxie sú viditeľné ako tmavé oblasti na svetlom, jasnom pozadí. V blízkosti roviny hviezdneho disku je obzvlášť veľa nepriehľadných oblastí - tu sa sústreďuje studené medzihviezdne médium. Po druhé, samotný prach vyžaruje a uvoľňuje nahromadenú svetelnú energiu vo forme ďaleko infračerveného žiarenia. Celková hmotnosť prachu je relatívne malá: je niekoľko stokrát menšia ako celková hmotnosť medzihviezdneho plynu.

Galaxie sú veľmi rozmanité: medzi nimi možno rozlíšiť sférické eliptické galaxie, diskové špirálové galaxie, galaxie s priečkou, šošovkovité, trpasličie, nepravidelné atď. Rozmanitosť pozorovaných tvarov galaxií spôsobila, že astronómovia túžili spájať podobné objekty a rozdeľovať galaxie do sérií. triedy podľa ich vzhľadu (podľa morfológie). Najčastejšie používaná morfologická klasifikácia galaxií je založená na schéme, ktorú navrhol E. Hubble v roku 1925 a ktorú vyvinul v roku 1936. Galaxie sú rozdelené do niekoľkých hlavných tried: eliptické (E), špirálové (S), šošovkovité (S0) a nepravidelné (Irr).

Eliptické E-galaxie Vyzerajú ako eliptické alebo oválne škvrny, nie príliš pretiahnuté, ktorých jas vo vnútri postupne klesá so vzdialenosťou od stredu. Zvyčajne neexistuje žiadna vnútorná štruktúra (nie je v nich viditeľný disk, aj keď presné fotometrické merania v niektorých prípadoch umožňujú podozrenie na jeho existenciu. Zriedkavo sa v nich nachádzajú aj stopy prachu alebo plynu)

Špirálové galaxie (S) je najbežnejším typom (asi polovica z nich). Typickými predstaviteľmi sú naša Galaxia a hmlovina Andromeda. Na rozdiel od eliptických galaxií vykazujú štruktúru vo forme charakteristických špirálových vetiev. Napriek rôznorodosti tvarov majú špirálové galaxie podobnú štruktúru. Pozorujú sa v nich tri hlavné zložky: hviezdny disk, sféroidná zložka, svetlá vnútorná oblasť nazývaná vydutina a plochá zložka, ktorej hrúbka je niekoľkonásobne menšia ako hrúbka disku. Plochý komponent zahŕňa medzihviezdny plyn, prach, mladé hviezdy a špirálové ramená. Naša Galaxia má podobnú štruktúru.

Medzi typmi E a S existuje typ šošovkovité galaxie (S0). Rovnako ako galaxie S majú hviezdny disk a vydutie, ale nemajú špirálové ramená. Verí sa, že ide o galaxie, ktoré boli v dávnej minulosti špirálovité, ale teraz takmer úplne „stratili“ alebo spotrebovali medzihviezdny plyn a tým aj schopnosť vytvárať jasné špirálové vetvy. Akákoľvek špirálová galaxia, ak je zbavená plynu a mladých hviezd, bude klasifikovaná ako šošovkovitá.

Nepravidelné galaxie Irr nemajú usporiadanú štruktúru, nemajú špirálové vetvy, hoci obsahujú svetlé oblasti rôznej veľkosti (spravidla ide o oblasti intenzívnej tvorby hviezd). Vydutie v týchto galaxiách je veľmi malé alebo úplne chýba. Tieto galaxie majú tendenciu mať vysoký obsah medzihviezdneho plynu a mladých hviezd.

Niektoré galaxie majú nezvyčajne jasné jadro. Galaxie s aktívnymi jadrami sa zvyčajne delia na niekoľko typov. Existujú Seyfertove galaxie, rádiové galaxie, kvazary C Galaxie Heifert sú pomenované na počesť amerického astronóma Carla Seyferta, ktorý si ich prvýkrát všimol v roku 1943. V niektorých prípadoch sú jadrá Seyfertových galaxií 100 miliárd krát jasnejšie ako Slnko. S.g. - sú to spravidla špirálové galaxie. Najpravdepodobnejšia hypotéza na vysvetlenie aktivity jadier predpokladá prítomnosť čiernej diery (s hmotnosťou desiatok alebo stoviek miliónov hmotností Slnka) v strede galaxie.

Najneobvyklejšie zo všetkých sú predmety tzv kvasary. Anglický výraz kvazar doslova znamená „hviezdny rádiový zdroj“) - silné a vzdialené aktívne galaktické jadro. Vyžarujú z oblasti s priemerom menším ako 1 svetlo. rokov, rovnaké množstvo energie, aké by vyžarovali stovky normálnych galaxií Napriek svojej nezvyčajnej povahe nie sú kvazary vizuálne pôsobivé, takže si ich všimli až po roku 1963.

Dnes je najbežnejší názor, že kvazar je supermasívna čierna diera, ktorá nasáva okolitú hmotu. Keď sa nabité častice približujú k čiernej diere, zrýchľujú sa a zrážajú sa, čo vedie k intenzívnej emisii svetla. Podľa iného uhla pohľadu sú kvazary prvé mladé galaxie a my jednoducho sledujeme proces ich zrodu. Existuje však aj medziprodukt, aj keď presnejšie by bolo povedať „zjednotená“ verzia hypotézy, podľa ktorej je kvazar čierna diera, ktorá pohlcuje hmotu formujúcej sa galaxie.

Rádiová galaxia je typ galaxie, ktorá má oveľa väčšie rádiové vyžarovanie v porovnaní s inými galaxiami. Zdroje žiarenia rádiových galaxií sa zvyčajne skladajú z niekoľkých komponentov (jadro, halo, rádiové emisie). Rádiové galaxie majú zvyčajne tvar elipsy a sú gigantickej veľkosti.

Niekoľko percent pozorovaných galaxií nezapadá do opísanej klasifikačnej schémy, nazývajú sa Zvláštne. Typicky sú to galaxie, ktorých tvar je deformovaný silnými interakciami so susednými galaxiami (takéto galaxie sa nazývajú interagujúce. Neexistuje jasná definícia tohto pojmu a priradenie galaxií k tomuto typu môže byť sporné. Niekedy bola klasifikácia galaxie ako zvláštneho typu sporná. Takže napríklad B.A. Vorontsov-Velyaminov veril, že interagujúce galaxie nie sú zvláštne, pretože viditeľné zmeny v ich tvare sú spôsobené poruchami blízkych susedov. Medzi interagujúcimi systémami sú však objekty takých bizarných tvarov, že je ťažké ich nenazvať zvláštnymi.

Klasickým príkladom zvláštnej galaxie je rádiová galaxia Centaurus A (NGC 5128).

V samostatnej skupine sú pridelené trpasličích galaxií- malá veľkosť, ktorej svietivosť je tisíckrát menšia ako u galaxií, ako je naša alebo hmlovina Andromeda. Sú najpočetnejšou triedou galaxií, no ich nízka svietivosť sťažuje ich detekciu na veľké vzdialenosti. Medzi nimi sú aj eliptické dE, špirálové dS (veľmi zriedkavé) a nepravidelné (dIrr). Písmeno d (z anglického dwarf - dwarf) označuje členstvo v trpasličích sústavách.

Evolúcia galaxií

Pozorovaná rôznorodosť galaxií je dôsledkom rôznych podmienok, v ktorých vznikli. Analýza spektier a hviezdneho zloženia galaxií ukázala, že veľká väčšina z nich je veľmi stará a vznikla pred 10-15 miliardami rokov. Podľa moderných koncepcií sa formovanie galaxií začalo v ranej ére expanzie vesmíru, keď priemerná hustota hmoty vo vesmíre bola stokrát väčšia ako v súčasnosti. Galaxie vznikli z vodíkovo-héliových plynových oblakov, ktoré sa zrútili pod vplyvom vlastnej gravitácie. V určitom štádiu kompresie sa v protogalaxiach začala intenzívna tvorba hviezd. Masívne hviezdy, ktoré sa rýchlo vyvíjajú a explodujú ako supernovy, vyvrhovali plyn obohatený o rôzne chemické prvky, ktoré vznikli pri výbuchu, do okolitého priestoru.

Vznik disku v galaxiách je spojený s rozptyl(Disipácia energie je prechod časti energie usporiadaných procesov (kinetická energia pohybujúceho sa telesa, energia elektrického prúdu a pod.) na energiu neusporiadaných procesov, v konečnom dôsledku na teplo.) energia plynu v kontrahujúcej se protogalaxii. S určitým krútiacim momentom sa plyn, ktorý stráca svoju mechanickú energiu, stlačil do disku, ktorý sa v dôsledku vytvárania hviezd z plynu postupne zmenil na hviezdny disk.

Veľkú úlohu vo vývoji galaxií zohrala absorpcia menších systémov veľkými galaxiami, ktoré boli zničené slapovými silami a doplnili hmotu vznikajúcich galaxií.

KLUSTERY A SUPERKLUSTRY

Fotografie galaxií ukazujú, že skutočne osamelých galaxií je málo. Vzniká asi 95 % galaxií skupiny galaxií.. Často im dominuje jedna masívna eliptická alebo špirálová galaxia, ktorá vplyvom slapových síl po čase ničí satelitné galaxie a zväčšuje svoju hmotnosť, pričom ich pohlcuje.

Kopa galaxií sa nazývajú asociácie niekoľkých stoviek galaxií, ktoré môžu obsahovať jednotlivé galaxie aj skupiny galaxií. Pri pozorovaní v tejto mierke je zvyčajne možné identifikovať niekoľko veľmi jasných supermasívnych eliptických galaxií. Takéto galaxie by mali priamo ovplyvňovať proces vzniku a formovania zhlukovej štruktúry.

Superklastra- najväčší typ asociácie galaxií, zahŕňa tisíce galaxií. Na úrovni superkopy sa galaxie usporiadajú do pásov a vlákien obklopujúcich obrovské, riedke dutiny. Tvar takýchto zhlukov sa môže líšiť od reťaze, ako je Markariánska reťaz, až po steny, ako je veľká stena Sloan.

Miestna skupina galaxií. Mliečna dráha

Miestna skupina galaxií je súborom blízkych galaxií, ktorých vzdialenosti nepresahujú približne 1 milión pc (asi 3 milióny svetelných rokov). Pozostáva z dvoch veľkých skupín a medzi nimi roztrúsených trpasličích galaxií – celkovo asi 30 členov. Jednej zo skupín dominuje naša Galaxia so svojimi blízkymi Magellanovými mrakmi čo do veľkosti, hmotnosti a intenzity svetla. V ďalšej skupine zaberá hlavné miesto špirálová galaxia (hmlovina Andromeda), ktorá je ešte mocnejšia. Susedí s menšou špirálovou galaxiou - M 33 v Triangulum, dvoma malými eliptickými galaxiami a niekoľkými trpasličími galaxiami. Galaxie zahrnuté v M. g. sú vďaka svojej blízkosti k nám prístupné najpodrobnejšiemu štúdiu.

Členovia Miestnej skupiny sa voči sebe pohybujú, sú však spojení vzájomnou gravitáciou, a preto dlhodobo zaberajú obmedzený priestor asi 6 miliónov svetelných rokov a existujú oddelene od iných podobných skupín galaxií. Predpokladá sa, že všetci členovia Miestnej skupiny majú spoločný pôvod a približne 13 miliárd rokov sa spoločne vyvíjajú.

Naša Galaxia – Mliečna dráha – má tvar disku s vydutím v strede – jadrom, z ktorého vybiehajú špirálové ramená. Jeho hrúbka je 1,5 tisíc svetelných rokov a jeho priemer je 100 tisíc svetelných rokov. Vek našej Galaxie je približne 15 miliárd rokov. Otáča sa pomerne zložitým spôsobom: významná časť jeho galaktickej hmoty sa otáča rozdielne, podobne ako planéty rotujú okolo Slnka, bez toho, aby venovali pozornosť dráham, na ktorých sa pohybujú iné, dosť vzdialené kozmické telesá, a rýchlosť rotácie týchto telies sa znižuje. so zväčšovaním ich vzdialenosti od stredu. Ďalšia časť disku našej Galaxie sa pevne otáča ako hudobný disk, ktorý sa otáča na gramofóne. Naše Slnko sa nachádza v oblasti Galaxie, v ktorej sú rýchlosti tuhej fázy a diferenciálnej rotácie rovnaké. Takéto miesto sa nazýva korotačný kruh. Vytvára špeciálne, pokojné a stacionárne podmienky pre procesy tvorby hviezd.

Naša galaxia má dve malé satelitné galaxie nazývané Magellanove oblaky. Existujú Veľké a Malé Magellanove oblaky. Ide o bohaté oblasti na pozorovanie prístrojmi všetkých veľkostí a sú viditeľné voľným okom na južnej pologuli. Magellanove oblaky poznali námorníci na južnej pologuli a v 15. storočí sa nazývali „Capské oblaky“. Ferdinand Magellan ich použil na navigáciu, ako alternatívu k Polárke, počas svojej cesty okolo sveta v rokoch 1519-1521. Keď sa po Magellanovej smrti jeho loď vrátila do Európy, Antonio Pigafetta (Magellanov spoločník a oficiálny kronikár cesty) navrhol nazvať Cape Clouds Magellanove mraky ako druh zvečnenia jeho pamiatky.

Obidva oblaky boli predtým považované za nepravidelné galaxie, ale následne objavili štrukturálne znaky špirálových galaxií s priečkou. Nachádzajú sa pomerne blízko seba a tvoria gravitačne viazaný (dvojitý) systém. Oba Magellanove oblaky sú ponorené do spoločnej škrupiny neutrálneho vodíka. Okrem toho sú navzájom spojené vodíkovým mostíkom

V Magellanových oblakoch je veľa hviezdokôp. Vedci zaznamenali 1100 otvorených zhlukov vo Veľkom oblaku a viac ako 100 v Malom oblaku. Vo Veľkom oblaku bolo objavených 35 guľových hviezdokôp a v Magellanových oblakoch bolo objavených 5 guľových hviezdokôp, ktoré sa v našej Galaxii nenachádzajú. Obsahujú veľa modrých a bielych obrov. Preto sú biele. Bežné guľové hviezdokopy pozostávajú z červených obrov, takže ich farba je žltooranžová.

1). Hviezda ako predmet štúdia v astrofyzike.

2). Klasifikácia hviezd.

3). Zrod a vývoj hviezd.