Чи можливі польоти людини до інших зірок та іншим галактик?
Найважливішою особливістю небесних тіл є їхня властивість об'єднуватися в системи. Земля і її супутник Місяць утворюють систему з двох тіл. Тому що розміри Місяця не так вже й низькі в порівнянні з розмірами Землі, то деякі астрономи схильні розглядати Землю і Місяць як подвійну систему Юпітер і Сатурн зі своїми супутниками-приклади більш багатих систем. Сонце, дев'ять планет з їхніми супутниками, безліч малих планет, комет і метеорів утворюють систему більш високого порядку-Сонячну систему.
Не утворюють чи систем і зірки?
Перше систематичне дослідження цього питання виконав у другій половині 18 століття англійський астроном Вільям Гершель. Він робив у різних областях неба підрахунки зірок, які спостерігаються в полі зору його телескопа. Виявилося, що на небі можна намітити велике коло, що розтинає все небо на дві частини і володіє тим властивістю, що при наближенні до нього з будь-якої сторони кількість зірок, видимих в полі зору телескопа, неухильно зростає і на самому колі стає невеликим. Якраз уздовж цього кола, що отримав назву галактичного екватора, стелиться Чумацький Шлях, що оперізує небо трохи смуга, що світиться, утворена сяйвом слабких далеких зірок. Гершель правильно пояснив виявлена ним явище тим, що спостерігаються нами зірки утворюють гігантську зоряну систему, яка сплюснута до галактичного екватора.
І все ж, хоча слідом за Гершелем дослідженням будови нашої зоряної системи-Галактики займалися відомі астрономи-В. Струве, Каптейна та інші, саме уявлення л існування Галактики як відокремленої зоряної системи було до тих пір, поки не були виявлені об'єкти, що знаходяться поза Галактики . Це сталося лише в 20 роки нашого століття, коли з'ясувалося, що спиралевидні і деякі інші туманності є гігантськими зоряними системами, що знаходяться на величезних відстанях від нас і схожі з ними за будовою і розмірами з нашою Галактикою.
З'ясувалося, що існує безліч інших зоряних систем-галактик, дуже різноманітних за формою і за складом, причому серед них є галактики, дуже схожі на нашу. Це обставина виявилася дуже важливим. Наше становище всередині Галактики, з одного боку, полегшує її дослідження, а з іншого-утруднює, так як для вивчення будови системи вигідніше її розглядати не зсередини, а з боку.
Форма Галактики нагадує круглий сильно стислий диск. Як і диск, Галактика має площину симетрії, що розділяє її на дві рівні частини і вісь симетрії, що проходить через центр системи і перпендикулярну до площин симетрії. Але у всякого диска є точно змалювали поверхню-кордон. У нашої зоряної системи такої чітко окресленої межі немає, також як немає чіткої верхньої межі у атмосфери Землі. У Галактиці зірки розташовуються тим тісніше, ніж ближче дане місце до площини симетрії Галактики і чим ближче воно до її площини симетрії. Найбільша зоряна щільність у самому центрі Галактики. Тут на кожен кубічний парсек доводиться кілька тисяч зірок, тобто в центральних областях Галактики зоряна щільність у багато разів більше, ніж в околицях Сонця. При віддаленні від площини і осі симетрії зоряна щільність убуває, при чому при видаленні від площини симетрії вона спадає значно швидше. Тому якщо б ми домовилися вважати кордоном Галактики ті місця, де зоряна щільність вже дуже мала і становить одну зірку на 100 пс, то окреслене цією межею тіло було б сильно стиснутим круглим диском. Якщо кордоном вважати область, де зоряна щільність ще менше і складає одну зірку на 10 000 пс, то знову окресленої кордоном тіло буде диском приблизно тієї ж форми, але тільки великих розмірів. За цим не можна цілком виразно говорити про розміри Галактики. Якщо все-таки межами нашої зоряної системи вважати місця, де одна зірка доводиться на 1 000 пс простору, то діаметр Галактики приблизно дорівнює 30 000 пс, а її товщі 2 500 пс. Таким чином, Галактика-дійсно сильно стисла система: її діаметр у 12 разів більше товщини.
Кількість зірок у Галактиці величезна. За сучасними даними воно перевершує сто мільярдів, тобто приблизно в 25 разів перевершує число жителів нашої планети.
Існування газу в просторі між зірками вперше було виявлено по присутності в спектрах зірок ліній поглинання, що викликаються міжзоряним кальцієм і міжзоряним натрієм. Ці кальцій і натрій заповнюють весь простір між спостерігачем і зіркою і з зіркою безпосередньо не пов'язані.
Після кальцію і натрію було встановлено присутність кисню, калію, титану та інших елементів, а також деяких молекулярних сполук: ціану, вуглеводню та ін
Щільність міжзоряного газу можна визначити за інтенсивністю його ліній. Як і слід було чекати, вона виявилося дуже малою. Щільність міжзоряного натрію, наприклад, поблизу площини Галактики, де він найбільш щільний, відповідає одному атому на 10 000 см простору. Довгий час не вдавалося виявити міжзоряний водень, хоча в зірках він самий рясний газ. Це пояснюється особливостями фізичної будови атома водню і характером поля випромінювання Галактики. Поблизу площині Галактики один атом водню припадає на 2-3 см простору. Це означає, що площина всієї газової матерії близько площині Галактики становить 5-8 10 / 25 см, маса газу та інших елементів мізерно мала.
Розподілений міжзоряний газ нерівномірно, місцями утворюючи хмари з щільністю в десятки разів перевищує середню, а місцями створюючи розрядження. При віддаленні від площини Галактики середня щільність міжзоряного газу швидко падає. Загальна його маса в Галактиці складає 0,01-0,02 загальної маси всіх зірок.
Зірки-гарячі гіганти, випромінюють велику кількість ультрафіолетових квантів, іонізують навколо себе міжзоряний водень в значній області. Розмір зони іонізації в дуже великій мірі залежить від температури і світності зірки. Поза зон іонізації майже весь водень знаходиться в нейтральному стані.
Таким чином, весь простір Галактики можна розділити на зони іонізованого водню і де водню неіонізованих. Датський астроном Стремгрен теоретично показав, що поступового переходу від області, де водень практично весь іонізований, до області, де він нейтральний, немає.
В даний час розроблений метод визначення закону обертання всієї маси нейтрального водню Галактики за сукупністю профілів його емісійної лінії 21 см. Можна вважати, що нейтральний водень в Галактиці обертається так само або майже так само, як і сама Галактика. Тоді стає відомим і закон обертання Галактики.
Цей метод на даний час дає найбільш надійні дані про закон обертання нашої зоряної системи, тобто дані про те, як змінюється кутова швидкість обертання системи в міру віддалення від центру Галактики до її окраїнним областям.
Для центральних областей кутову швидкість обертання поки що визначити не вдається. Як видно, кутова швидкість обертання Галактики зменшується в міру віддалення її від центру спочатку швидко, а потім повільніше. На відстані 8 КПС. від центру кутова швидкість дорівнює 0, 0061 на рік. Це відповідає періоду обертання 212 млн. років. У районі Сонця (10 КПС. Від центру Галактики) кутова швидкість дорівнює 0, 0047 на рік, причому період обертання 275 млн. років. Зазвичай саме цю величину-період обертання Сонця разом з навколишніми зірками біля центру нашої зоряної системи-вважають періодом обертання Галактики і називають галактичним роком. Але потрібно розуміти, що спільного періоду для Галактики немає, вона обертається не як тверде тіло. У районі Сонця швидкість дорівнює 220 кмс. Це означає, що у своєму русі навколо центру Галактики Сонце і навколишні зірки пролітають за секунду 220 км.
Період обертання Галактики в районі Сонця дорівнює приблизно 275 млн. років, а області, розташовані від центру Галактики далі Сонця, роблять оборот повільніше: період обертання зростає на 1 млн. років при збільшенні відстані від центру Галактики приблизно на 30 пс.
Крім газу в просторі між зірками є порошинки. Розміри їх дуже малі і розташовуються вони на значних відстанях один від одного; середня відстань між порошинами-сусідами складає близько ста метрів. Тому середня щільність пилової матерії Галактики приблизно в 100 разів менше загальної маси газу і в 5000 - 10 000 разів менше загальної маси всіх зірок. Тому динамічна роль пилу в Галактиці дуже незначна. У Галактиці пилова матерія сильніше поглинає блакитні та сині промені, ніж жовті та червоні.
В деякому відношенні туман, в який занурена Галактика, істотно відрізняється від туману, який ми спостерігаємо на Землі. Відмінність полягає в тому, що вся маса пилової матерії має вкрай неоднорідну структуру. Вона не розподілена гладким шаром, а зібрана в окремі хмари різної форми і розмірів. Тому поглинання світла в Галактиці носить плямистий характер.
Пилова і газова матерії в Галактиці зазвичай перемішані, але пропорції їх у різних місцях різні. Зустрічаються газові хмари, в яких пил переважає. Для позначення розсіяною в Галактиці матерії газу, пилу та суміші газу і пилу-вживається загальний термін "дифузна матерія".
Форма Галактики дещо відрізняється від диска тим, що в центральній частині її є потовщення, ядро. Це ядро, хоча в ньому зосереджена велика кількість зірок, довгий час не вдавалося спостерігати, тому, що біля площини симетрії Галактики поряд з світної матерією зірочок є величезні темні хмари пилу, які поглинають світло летять за ними зірок. Між Сонцем і центром Галактики розташована велика кількість таких темних пилових хмар різної форми і товщини, і вони закривають від нас ядро Галактики. Проте розгледіти ядро Галактики все-таки вдалося.
У 1947 році американські астрономи Стеббінс і Уїтфорд використовували спільно з телескопом фотоелемент, чутливий до інфрачервоних променів, і зуміли окреслити контури ядра Галактики. У 1951 році радянські астрономи В.І. Красовський і В. Б. Никонов отримали фотографії ядра Галактики в інфрачервоних променях. Ядро Галактики виявилося не дуже великим, його діаметр становив близько 1300пс. Але все-таки присутність ядра в центральній області Галактики потовщує цю область, форму Галактики тепер можна порівнювати не просто з диском, а з дископодібним колесом, що мають в центральній частині потовщення-втулку.
Центр ядра Галактики-це центр всієї нашої зоряної системи. Матерія в центрі Галактики має високу температуру і знаходиться в стані бурхливого руху.
Усередині величезної зоряної системи-Галактики багато зірок об'єднані в системи меншої чисельності. Кожна з цих систем може розглядатися як колективний член Галактики.
Найменші колективні члени Галактики-це подвійні і кратні зірки. Так називаються групи з двох, трьох, чотирьох і т. д. До десяти зірок, в яких зірочок утримуються близько один до одного завдяки взаємному тяжінню згідно закону всесвітнього тяжіння. У подвійних і кратних зірок таких величезних тел-зірок (сонць) два або декілька. Вони притягують один одного, утримують один одного і, можливо, інші тіла менших мас усередині порівняльного невеликого обсягу.
Відстань, що розділяє компоненти подвійних зірок, можуть бути дуже різні. У тісних подвійних вони так близькі один одного, що відбуваються складні фізичні процеси взаємодії, пов'язані з явищами припливів.
У широких парах відстань між компонентами становить десятки тисяч астрономічних одиниць, періоди звернень настільки великі, що вимірюються тисячоліттями і орбітальний рух при спостереженнях не вдається виявити. Зв'язуючим компонентів у таких системах визначають за їх відносній близькості на небі і за спільністю власного руху.
Серед 30 найближчих до нас зірок 13 входять до складу подвійних і потрійних систем. Вимірювання швидкості руху зірок за їх орбітах дозволило оцінити масу зірок, що входять в подвійні системи. Виявилося, що і в цьому відношенні зірки різні. Деякі з них за масою поступаються Сонцю, а інші перевершують його. При цьому для всіх зірок, в тому числі і для Сонця, виконується умова-чим більше світимість зірки, тим більше і її маса. Удвічі більшій масі відповідають приблизно вдесятеро більша світність, так що різниця в світністях у зірок набагато більше, ніж розходження в масах.
Подвійні та кратні зірки часто складаються із зірок різних типів, наприклад, зірка білий гігант може комбінуватися з червоним карликом, або жовта зірка середньої світності-з червоним гігантом.
Більшими колективними членами Галактики, ніж подвійні і кратні зірки, є розсіяні зоряні скупчення. Ці скупчення містять від декількох десятків до декількох соте зірок, найбільші-до двох тисяч зірок. Термін "розсіяне" скупчення викликаний тим, що порівняно невелика чисельність зірок у таких скупченнях не дозволяє впевнено окреслити форму скупчення.
У розсіяних скупчень характерний склад. У них рідко зустрічаються червоні й жовті гіганти та зовсім немає червоних і жовтих надгігантів. У той же час білі й блакитні гіганти-неодмінні члени розсіяних скупчень. Тут частіше, ніж в інших місцях Галактики, можна зустріти і дуже рідкісні зірки-білі і блакитні надгіганти, тобто зірки високої температури і надзвичайно високої світності, що випромінюють, кожна в сотні тисяч і навіть мільйони разів більше, ніж наше Сонце.
Розсіяні скупчення розташовуються дуже близько до площини симетрії Галактики. Більшість з них лежить майже точно в цій площині. Число занесених в каталоги розсіяних зоряних скупчень перевищує в даний час тисячі. Далекі розсіяні скупчення невиразні, вони недостатньо для цього багаті зірками. Але за допомогою телескопів можна відрізнити відносно близькі розсіяні скупчення. Тому число наявних розсіяних скупчень у Галактиці насправді на багато більше тисячі і оцінюється приблизно в 30 тисяч. Якщо середнє число зірок в одному розсіяному скупченні становить 300 або дещо більше, то загальне число зірок, що входять в усі розсіяні скупчення Галактики, дорівнює приблизно десяти мільйонам.
Ще більшими колективними членами Галактики є кульові зоряні скупчення. Це дуже багаті зоряні скупчення, що налічують сотні тисяч, іноді понад мільйон зірок.
У центральних областях кульового скупчення зірки розташовані дуже тісно один до одного. Через це їх зображення зливаються і певні зірки розрізнити не можна. Це не означає, що зірки стикаються один з одним. Насправді навіть у центральних областях кульових скупчень відстані між зірками величезні в порівнянні з розмірами самих зірок.
Склад кульових скупчень істотно відрізняється від складу розсіяних скупчень. У кульових скупченнях дуже багато зірок червоних і жовтих гігантів, багато червоних і жовтих надгігантів, але дуже мало біло-блакитних зірок гігантів і зовсім відсутні біло-блакитні надгіганти.
Кульові скупчення-це щільні системи. Що складаються з великого числа зірок, тому вони різко виділяються серед інших об'єктів Галактики. До теперішнього часу відкрито 132 кульових скупчення, що входять до складу нашої Галактики. Передбачається, що буде відкрито ще деяке їх кількість.
Вся сукупність кульових скупчень утворює як би сферичну систему навколишнє Галактику і в той же час проникаючу в Галактику.
У наслідок того, що кульові скупчення розташовуються симетрично по відношенню до центру Галактики, а Сонце знаходиться далеко від нього, майже всі кульові скупчення повинні спостерігатися в одній половині неба, в тій, в якій знаходиться галактичний центр.
Якщо в кожному з відомих кульових скупчень у середньому є трохи менше мільйона зірок, то загальне число зірок у кульових скупченнях складе близько 100 мільйонів. Це тільки одна тисячна частка всіх зірок Галактики.
Є ще один тип членів Галактики-так звані зоряні асоціації. Вони були відкриті академіком В.А. Амбарцумяном, який виявив, що найбільш гарячі зірки-гіганти, розташовані на небі як би окремими гніздами. Зазвичай у такому гнізді два-три десятки зірок-гарячих гігантів спектральних класів. Асоціація займає великий обсяг, розміром в декілька десятків або сотень парсек, в який зазвичай порядком, як і в інші місця Галактики, входять у великій кількості зірки-карлики і зорі середньої світимості.
Зірки гарячі гіганти рухаються зі швидкістю 5-10 кмс, і їм потрібно всього кілька сотень тисяч років або, щонайбільше, кілька мільйонів років, щоб піти з асоціації. Тому факт існування гарячих гігантів у зоряних асоціаціях вказує на те, що ці зірки недавно сформувалися в асоціаціях і не встигли ще з них піти.
Саме відкриття зоряних асоціацій призвело до твердження, що поряд зі старими зірками, є й молоді і дуже молоді зірки, що зореутворення в Галактиці було тривалим процесом і триває в наші дні.
По розташуванню в Галактиці всі зірки і всі інші об'єкти можна розділити на три групи.
Об'єкти першої групи зосереджені в галактичної площини, тобто утворюють плоскі підсистеми. До цих об'єктів відносяться зірки гарячі надгіганти і гіганти, пилова матерія, газові хмари і розсіяні зоряні скупчення. Характерно, що до складу розсіяних скупчень в основному входять саме ті об'єкти, які самі по собі теж утворюють плоскі підсистеми.
Другу групу утворюють об'єкти, розташовані однаково часто у площині симетрії Галактики і на значній відстані від неї. Вони утворюють сферичні підсистеми. У числі таких об'єктів жовті та червоні субкарлики, жовті та червоні гіганти, кульові скупчення.
Третю групу складають проміжні підсистеми. У них об'єкти зосереджені до площини Галактики, але не так сильно, як у плоских підсистем. Проміжні підсистеми становлять червоні і жовті зірки-гіганти, жовті й червоні зірки-карлики, а також особливі змінні зірки, звані зірками типу Миру Кіта, дуже сильно і неправильним чином змінюють свій блиск.
Виявилося, що об'єкти різних підсистем відрізняються один від одного не тільки розташуванням у Галактиці, а й своїми швидкостями. Об'єкти сферичних підсистем мають найбільшу швидкість руху в напрямку. Перпендикулярному до площини Галактики, а у об'єктів плоских підсистем ця швидкість найменша.
Вдалося також встановити, що об'єкти різних підсистем відрізняються і хімічним складом: зірки плоских підсистем багатшими металами, ніж зірки сферичних підсистем.
Відкриття існування об'єктів різних підсистем у Галактиці має велике значення. Воно показує, що зорі різних типів формувалися в різних місцях Галактики і за різних умов.
З ядра до повинні виходити спіральні гілки. Ці гілки, огинаючи ядро поступово розширюючись і розгалужуючись втрачають яскравість і на деякій відстані їх слід пропадає.
Спіральні гілки інших Галактик складаються із зірок-гарячих гігантів і надгігантів, а також з пилу і газу-водню.
Щоб виявити спіральні гілки нашої Галактики, потрібно простежити розташування в ній зірок-гарячих гігантів, а так само пилу і газу. Ця задача виявилася дуже складною через те, що спіральну структуру нашої Галактики ми спостерігаємо зсередини і різні частини спіральних гілок проектуються один на одного.
Надії подає випромінювання нейтрального водню по довжині хвилі 21 см. У двох невеликих спектрах. спрямованих на центр і антіцентр Галактики, дослідження поки провести не вдається, тому картина не повна, але, хоча й невпевнено, починає намічатися розташування спіральних гілок, тому, що водень зазвичай сусідить із зірками-гарячими гігантами, визначальними форму спіральних гілок.
Місця ущільнення водню повинні повторювати малюнок спіральної структури Галактики.
Велика перевага використання випромінювання нейтрального водню полягає в тому, що воно довгохвильове, знаходиться в радіодіапазоні і для нього міжзоряне матерія практично абсолютно прозора - 21 сантиметрове випромінювання без будь-яких спотворень доходить до нас з самих далеких областей Галактики.
У безмісячні осінні вечори далеко від яскраво освітлених будинків і вулиць, милуючись зоряним небом, можна побачити беленоватую смугу, що протягнулася через усе небо. Це Чумацький Шлях.
Відповідно до одного із стародавніх міфів, Чумацький Шлях - це дорога з Олімпу на Землю. Згідно з іншим - це пролите Герой молоко.
Чумацький Шлях оперізує небесну сферу по великому колу. Жителям північного півкулі Землі, в осінні вечори вдається побачити ту частину Чумацького Шляху, яка проходить через Кассіопею, Цефей, лебідь, Орел і Стрільця, а під ранок з'являються інші сузір'я. У південній півкулі Землі Чумацький Шлях простирається від Стрільця до сузір'їв Скорпіон, Циркуль, Центавр, Південний Хрест, Кіль, Стріла.
Чумацький Шлях, що проходить через зоряний розсип південного півкулі, дивовижно гарне і ярок. У сузір'ях Стрільця, Скорпіона, Щита багато яскраво світних зоряних хмар. Саме в цьому напрямку знаходиться центр нашої Галактики. У цій же частині Чумацького Шляху особливо чітко виділяються темні хмари космічного пилу-темні туманності. Якби не було цих темних, непрозорих туманностей, то Чумацький Шлях у напрямку до центру Галактики був би яскравіше в тисячу разів.
Дивлячись на Чумацький шлях, нелегко уявити, що він складається з безлічі нерозпізнаних неозброєним оком зірок. Але люди здогадалися про це давно. Одну з таких припущень приписують вченому і філософу Стародавню Грецію-Демокріту. Він жив майже на дві тисячі років раніше, ніж Галілей, який вперше довів на основі спостережень за допомогою телескопа зоряну природу Чумацького Шляху. У своєму знаменитому "Зоряному віснику" у 1609 році Галілей писав: "Я звернувся до спостереження сутності чи речовини Чумацького Шляху, і за допомогою телескопа виявилося можливим зробити її настільки доступною нашому зору, що всі суперечки замовкли самі собою завдяки наочності і очевидності, які й мене звільняють від багатослівного диспуту. У самому справі Чумацький Шлях являє собою не що інше, як незліченну безліч зірок, як би розташованих в купах, в яку б область не направляти телескоп, зараз же стає видимим величезну кількість зірок, з яких вельми багато досить яскраві і цілком помітні, кількість же зірок більш слабких не допускає взагалі ніякого підрахунку ".
Яке ж відношення зірки Чумацького Шляху мають до єдиної зірку Сонячної системи, до нашого Сонця? Відповідь сьогодні загальновідомий. Сонце-одна з зірок нашої Галактики, Галактики - Чумацький Шлях. Яке ж місце займає Сонце в Чумацькому Шляху? Вже з того факту, що Чумацький Шлях оперізує наше небо по великому кругу, вчені зробили висновок, що Сонце знаходиться поблизу головної площини Чумацького Шляху.
Щоб отримає більш точне уявлення про стан Сонця в Чумацькому Шляху, а потім і уявити собі, яка в просторі форма нашої Галактики, астрономи (В. Гершель, В. Я. Струве та ін) використовували метод зоряних підрахунків. Суть в тому, що в різних ділянках неба підраховують число зірок в послідовному інтервалі зоряних величин. Якщо допустити, що світності зірок однакові, то, спостерiгаючи блиску можна судити про відстані до зірок, далі, припускаючи, що зірки в просторі розташовані рівномірно, розглядають кількість зірок, що опинилися в сферичних обсягах, з центром у Сонце.
На основі цих підрахунків вже в 18 столітті зроблено висновок про "сплюснутості" нашої Галактики.
До складу Галактики входять не менше 150 млд. Зірок, подібних до нашого Сонця. У близи центральній області Галактики зоряна густина в мільйони разів більше, ніж поблизу Сонця. Беручи участь в обертанні Галактики, наше Сонце мчить зі швидкістю більше 220 кмс, здійснюючи один оборот за 200 - 250 мільйонів років. Галактика має складну будову і складний склад. Сучасні дослідження Галактики вимагають технічних засобів 20 століття, але почалося дослідження Галактики з допитливого углядування в тягнеться над нашими головами Чумацький Шлях.
Крім нашої Галактики, у Всесвіті існує безліч інших Галактик. Зовнішній вигляд їх надзвичайно різноманітний і деякі з них дуже мальовничі. Для кожної Галактики, як би не був складний її зовнішній малюнок, можна розшукати іншу Галактику, дуже на неї схожу, на перший погляд двійника. Однак більш уважний розгляд завжди виявить помітні відмінності в будь-якій парі Галактик, а більшість Галактик дуже сильно відрізняються один від одного своїм зовнішнім виглядом.
Всі Галактики діляться на три основних види:
еліптичні, що позначаються Е;
спіральні, що позначаються S;
неправильні, що позначаються J
Еліптичні Галактики зовні самий невиразний тип Галактик. Вони мають вигляд гладких еліпсів чи кіл із поступовим зменшенням яскравості від центру до периферії. Еліптичні Галактики складаються з другого типу населення. Вони побудовані з зірок червоних і жовтих гігантів, червоних і жовтих карликів і певної кількості білих зірок не дуже високої світності. Відсутні біло-блакитні надгіганти і гіганти, угруповання яких можна було б спостерігати у вигляді яскравих згустків, які надають структурістость системі. Ні пилової матерії, яка в тих галактиках, де вона є, створює темні смуги, що відтіняють форму зоряної системи. Тому зовні еліптичні Галактики відрізняються один від одного в основному однією рисою-більшим чи меншим стисненням.
Як з'ясувалося, дуже сильно стиснутих еліптичних галактик немає, показником стиснення 8, 9 і 10 не зустрічаються. Найбільш стислі еліптичні галактики - це-Е 7. У деяких показники стискування 0. Такі галактики практично не стиснуті.
Еліптичні галактики в скупченнях галактик-це гігантські галактики, в той час як еліптичні галактики поза скупчень-це карлики у світі галактик.
Спіральні галактики-одне із найбільш мальовничих видів галактик у Всесвіті. Спіральні галактики є приклад динамічності форми. Їх красиві гілки, що виходять з центрального ядра і як би втрачають обриси за межами галактики, вказують на потужний, стрімкий рух. Вражає так само різноманіття форм і малюнків спіральних гілок.
Ядра у таких галактик завжди великі, зазвичай складають близько половини спостережуваного розміру самої галактики.
Як правило, у галактики є дві спіральні гілки, що беруть початок у протилежних точках ядра, розвиваються подібним симетричним чином і що втрачаються в протилежних областях периферії галактики.
Доведено, що сильно стисла зоряна система в ході еволюції не може стати слабо стислій. Неможливий і протилежний перехід. Значить, еліптичні галактики не можуть перетворюватися в спіральні, а спіральні в еліптичні. Ці два типи являють собою різні еволюційні шляхи, викликані різним стиском систем. А різне стиснення зумовлено різним кількістю обертання систем. Ті галактики, які при формуванні отримали достатню кількість обертання, прийняли сильно стиснуту форму, у яких розвинулися спіральні гілки. Галактики, матерія яких після формування мала меншу кількість обертання, виявилися менш стиснутими і еволюціонують у вигляді еліптичних галактик.
Зустрічається велика кількість галактик неправильної форми, без якоїсь спільної закономірності структурної будови.
Неправильна форма у галактики може бути в наслідок того, що вона не встигла прийняти правильної форми з-за малої щільності у ній матерії або з-за молодого віку. Є й інша версія: галактика може стати неправильної у слідстві спотворення форми внаслідок взаємодії з іншого галактикою.
Обидва таких випадки зустрічаються серед неправильних галактик, може бути, з цим пов'язано поділ неправильних галактик на два підтипи.
Підтип J1 характеризується порівняно високої поверхневою яскравістю і складністю неправильної структури. Французький астроном Вокулера в деяких галактиках цього підтипу виявив ознаки зруйнованої спіральної структури. Крім того, Вокулера зауважив, що галактики цього підтипу часто зустрічаються парами. Існування одиночних галактик так само можливо. Пояснюється це тим, що зустріч з іншого галактикою могла мати місце в минулому, тепер галактики розійшлися, але для того, щоб прийняти знову правильну форму їм потрібен тривалий час.
Інший підтип J 2 відрізняється дуже низької поверхневою яскравістю. Ця риса виділяє їх серед галактик всіх інших типів. Галактики цього підтипу відрізняються так само відсутністю яскраво вираженої структурності.
Якщо галактика має дуже низьку поверхневу яскравість при звичайних лінійних розмірах, то це означає, що в ній дуже мала зоряна щільність, і, отже, дуже мала щільність матерії.
Обертове рідке тіло під дією внутрішніх сил в рівноважному стані приймає форму еліпсоїда. У загальній теорії цієї задачі доводиться, що при певних станах між щільністю рідини і кутовий швидкістю обертання еліпсоїд може бути і стиснутим еліпсоїдом обертання і витягнутим трехосним еліпсоїдом, що нагадує сигару або навіть голку.
Довгий час дослідники галактик припускали, що обертаються зоряні системи, прийшовши в рівновагу, повинні обов'язково прийняти форму стиснутого еліпсоїда обертання. Однак в 1956 р. К.Ф. Огородніков, спеціально розглянувши питання про застосованості теорії фігур рівноваги рідких тіл до зоряним системам, прийшов до висновку, що серед зоряних систем можуть бути і такі, які прийняли форму витягнутого тривісного еліпсоїда.
Також Огородников наводить приклади галактик, які, ймовірно мають форму витягнутих тривісних еліпсоїдів-сигар, а не є дисками, які спостерігаються з ребра.
Для таких галактик характерно відсутність ядра-потовщення, спостережуваного в центральній частині.
Саме Огородніков назвав ці галактики голкоподібними.
Галактики досить часто зустрічаються у вигляді пар, але набагато важче з'ясувати, чи є спостережувана пара фізично подвійний галактикою чи це тільки оптична пара. У подвійний галактики рух одного компонента по орбіті навколо іншого настільки повільно, що його неможливо помітити навіть після багаторічних спостережень.
Каталог подвійних галактик був складений шведським астрономом Хольмбером. Він виділив все пари галактик, у яких взаємне відстань компонентів не більше, ніж у два рази перевершує суму їх діаметрів.
У каталозі виявилося 695 подвійних галактик. Переважна більшість з них фізично подвійні галактики. Але про кожну пару окремо можна сказати: ймовірно, що це фізично подвійна галактика.
Пару галактик можна назвати фізично подвійний у трьох випадках:
Якщо компоненти мають спільне походження;
Якщо компоненти динамічно пов'язані, т. е. Сума кінетичної і потенційної енергії компонентів негативна;
Якщо компоненти перебувають у просторі близько один до одного.
Компоненти фізично подвійний галактики знаходяться практично на однаковому від нас відстані. Тому променеві швидкості, викликані розширенням простору, у них однакові.
Поняття "Метагалактика" не є цілком зрозумілим. Воно сформувалося на підставі аналогії з зірками. Спостереження показують, що галактики, подібно зіркам, що групуються в розсіяні й кульові скупчення, також об'єднуються в групи-скупчення різної чисельності.
Однак для зірок відомі об'єднання більш високого порядку-зоряні системи (галактики), характерні більшою автономністю, тобто Незалежністю від впливу інших тіл, і більшою замкнутістю, ніж у зоряних скупчень. Зокрема, всі зірки, які можуть спостерігатися простим оком в телескопи, утворюють зоряну систему-нашу Галактику, яка налічує близько 100млд. Членів. У разі галактик аналогічні системи вищого порядку безпосередньо не спостерігаються.
Проте є деякі підстави припускати, що така система, Метагалактика, існує, що вона відносно автономна і є об'єднанням галактик приблизно такого порядку, яким для зірок нашої системи є Галактика.
Слід припустити існування і інших метагалактик.
Реальність метагалактики буде доведена, якщо вдається якось визначити її межі і виділити спостережувані об'єкти, які не належать їй.
У зв'язку з гипотетичностью уявлень про Метагалактики як про автономну гігантській системі галактик, що включає всі спостережувані галактики, і їх скупчення, термін "Метагалактика" став частіше застосовуватися для полегшення оглядається (за допомогою всіх існуючих засобів спостереження) частини Всесвіту.
Розподіл зірок на небі став вперше вивчати В. Гершель в кінці 18 століття. Результатом було фундаментальне відкриття-явище концентрації зірок і галактичної площини.
Приблизно через півтора століття настав час вивчити розподіл по небу галактик. Зробив це Хаблі.
Галактики по блиску в середньому значно поступаються зіркам. Зірки до 6-ї видимої величини на всьому небі кілька тисяч, а галактики до 6 - ти тільки чотири. Зірок до 13 близько трьох млн., а галактики близько семисот. Тільки тоді, коли розглядаються дуже слабкі об'єкти, число галактик стає великим і починає наближатися до числа зірок тієї ж величини.
Щоб мати достатню кількість підраховуваних галактик, потрібно використовувати великі інструменти здатні уловити блиск слабких об'єктів. Але при цьому виникає додаткова складність, пов'язана з тим, що слабкі галактики і слабкі зірки не так помітно відрізняються один від одного, як яскраві зірки від яскравих галактик. Слабкі галактики мають дуже маленькі видимі розміри і їх легко при підрахунках прийняти за зірки.
Хаблі використовував 2,5 - метровий телескоп обсерваторії Маунт Вілсон в Каліфорнії, що вступив у 20 - ті роки ХХ століття в дію, і виконав підрахунки галактик до 20 - ї видимої зоряної величини в 1283 маленьких майданчиках, розподілених по всьому небу. У результаті, число галактик в майданчиках Хаблі виявлялося тим менше, чим ближче була розташована майданчик до Чумацького Шляху. Біля самого галактичного екватора в смузі товщиною в 20, галактики, за окремими винятками, зовсім не спостерігається. Можна сказати, що площина Галактики є для галактики площиною деконцентрації, а зона у галактичного екватора зоною уникнення.
Цілком очевидно, що інші зоряні системи, а їх мільйони, не можуть розташовуватися в просторі за зонним, диктуемому певної орієнтуванням площині симетрії нашої Галактики, яка сама є лише однією з безлічі зоряних систем. Хаблі було ясно, що в даному випадку спостерігається не істинне розподіл галактик у просторі, а розподіл спотворене деякими умовами видимості.
У 1953 році французький астроном Вокулера, досліджуючи розподіл по небу галактик до 12 - ї величини, тобто яскравих галактик, встановив, що вони безумовно концентруються до великому колу, який перпендикулярний до галактичного екватора. Смуга, товщиною в 12 біля цього кола, складова тільки 10% поверхні неба, включає приблизно 23 всіх яскравих галактик. Число галактик на 1 кв. градус в смузі приблизно в 10 разів більше, ніж в областях поза смугою. Наука вже мала аналогічний досвід, коли Гершель, виявивши концентрацію зірок у галактичної площини, встановив існування нашої зоряної системи і визначив, що вона сплюснута. Також і Вокулера прийшов до висновку про існування гігантської сплюсненою системи галактик і називав її сверхсістеми галактик.
Значення сверхсістеми галактик для загальної структури Всесвіту велике. Сверхсістеми за розмірами значно перевершує скупчення галактик. Число галактик, що входять до її складу, обчислюються не тисячами, як у великих скупченнях, а багатьма десятками тисяч, можливо, сягає ста тисяч.
Діаметр сверхсістеми можна оцінити в 30 М пс. Галактика знаходиться далеко від її центру і взагалі наближається до краю. Її відстань від зовнішньої межі сверхсістеми 2 - 4 М пс. Центр сверхсістеми знаходиться в скупченні галактик у Діві, а саме це скупчення може розглядатися як ядро сверхсістеми.
Не тільки оптичне випромінювання галактик показує концентрацію до площини сверхсістеми галактик. Загальне радіовипромінювання, що виходить від неба також виявляє явну концентрацію до тій же площині. Так як радіовипромінювання неба в значній мірі викликається галактиками, то в цьому можна бачити підтвердження реальності сверхсістеми галактик.
Відстань до інших галактик, на відміну від планет сонячної системи, дуже велике, тому чинник часу набуває вирішального значення.
Швидкість космічної ракети на різних ділянках шляху обмежується граничним прискоренням, яке здатні тривалий час переносити пасажири. Крім того, швидкість ракети не може досягти швидкості світла.
Якщо ракета буде рухатися з постійним прискоренням 10 мс, то пасажири будуть відчувати себе чудово. Стан невагомості не буде, пасажири будуть відчувати абсолютно ті ж фізичні відчуття, що і на Землі. Це пояснюється тим, що прискорення сили тяжіння на Землі також дорівнює 10 мс (точніше 9, 81 мс).
Але для зменшення тривалості польоту потрібна велика швидкість і, отже, більше прискорення.
Здорові люди можуть тривалий час задовільно переносити постійне прискорення в 20 мс. Пасажир почував би себе так само як і на поверхні такої планети, на якій прискорення сили тяжіння, і значить сила тяжіння, вдвічі більше, ніж на Землі. Додаткове навантаження до звичайного вазі буде при цьому рівномірно розподілятися по всьому організму людини.
Отже, можна прийняти постійне прискорення 20 мс. При такому прискоренні на величезних відстанях швидкість може досягти дуже великих величин.
Величина досягається ракетної швидкості тим більше, чим більше відношення маси ракети з паливом до її маси без палива.
Ще не досягнуто дуже великі швидкості і можна користуватися класичною механікою, постійне відношення сили тяги до маси ракети 20 мс одно прискоренню ракети.
Швидкість 55,2 кмс буде досягнута через 2760с, коли пройдений шлях виявиться рівним 76 000 км. Після цієї відстані паливо буде вичерпано, пристрій ракети перестане діяти.
Таким чином, вживається в даний час в космонавтиці спосіб повідомлення ракеті тяги за допомогою згоряння хімічного палива не може бути застосований для польоту до зірок і галактик. Він придатний тільки в Сонячній системі. Необхідно знайти такий метод створення реактивної тяги, при якому вилітають частинки мали б набагато більшу швидкість, ніж у сучасних ракет. Потрібно, щоб ця швидкість була порівнянна зі швидкістю світла, або навіть дорівнює їй. Ідея такої ракети запропонована давно. Роль вилітають частинок з ракети повинна грати частки світла-фотони, а ракета буде рухатися в протилежному напрямку. Джерелом випромінювання можуть бути ядерні реакції й інші процеси, при яких відбувається виділення електромагнітної енергії.
Труднощі пов'язані з необхідністю отримати потужний потік фотонів при порівняно невеликій вазі пристрою. Крім того, потрібно обгородити пристрій від руйнуючої дії високих температур. Поки таке джерело енергії не створено, але він мабуть, буде створений.
Але все-таки, як би не були великі досягнення людини, навіть використання в майбутньому фотонної ракети з дуже великим відношенням початкової і кінцевої мас дозволить здійснювати польоти з поверненням тільки до кількох найбільш близькі зірок. Досягнення інших галактик ніколи не буде доступне людині. І від того людям зірки здаються чимось загадковим, казковим, чудесним. І немає напевно людини, яка б не милувався ними, не любив зірки.
Список літератури
Арзуманян "Небо. Зірки. Всесвіт "М. 1987
Воронцов Б.А. "Нариси про Всесвіт" М. 1976
Зігель Ф.Ю. "Скарби зоряного неба" М. 1976
Климишин І.А. "Астрономія наших днів" М. 1980
Агекян Т.А. "Зірки. Галактики. Метагалактика "М. 1982р.
Чіхевскій А.А. "Земне відлуння сонячних бур" М. 1976.
Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://referat2000.bizforum.ru/