Галактики
Реферат з астрономії
Зміст
Введення .. 3
1. Теорія дископодібного галактик І. Канта, її розвиток .. 3
2. Гіпотеза квазарів - ядерообразующіх галактик .. 6
3. Сучасні уявлення про галактики .. 8
4. Склад Галактики .. 13
Висновок .. 17
Список літератури ... 19

Введення

Від наївної давньої картини світу, яка приймала за дійсність уявну однакову віддаленість всіх зірок і располагавшую їх усіх на поверхні кришталевої сфери, ми повинні перейти до пізнання істинної просторової структури грандіозної зоряної системи.
Перше, що ми прагнемо встановити, - це загальні контури, загальні обриси нашої зоряної системи, хоча б у самих грубих рисах. Це вдалося зробити ще до того, як стало відомо відстань до найближчої зірки. На перших порах абсолютно правильно прийняли для цієї мети, що світність всіх зірок однакова і що різниця у їх видимому блиску залежить виключно від їх відстані до нас. Ми знаємо тепер, що насправді світності зірок розрізняються прямо-таки жахливо, але ми знаємо також і те, що дуже яскравих зірок дуже мало і що з дуже слабких зір видно лише ті, які до нас зовсім близькі.

1. Теорія дископодібного галактик І. Канта, її розвиток

Філософ І. Кант займався головним чином природно науковими проблемами і висунув ряд важливих гіпотез, в тому числі "небулярная" космогонічну гіпотезу, згідно з якою виникнення і еволюція сонячної системи виводиться з існування "первісної туманності". [1] У цей же час філософ висловив припущення про існування великої всесвіту галактик поза нашої галактики.
У 1747 році, не захистивши магістерської дисертації, Кант уперше залишає Кенігсберг. У цей період Кант написав рукопис з астрономії "Космогонія або спроба пояснити походження світобудови, утворення небесних тіл і причини їхнього руху загальними законами розвитку матерії відповідно до теорії Ньютона". Стаття була написана на конкурсну тему, запропоновану Прусської академією наук, але молодий учений не наважився взяти участь у конкурсі. Стаття була опублікована тільки 1754 року після повернення Канта в Кенігсберг. Дещо пізніше, в кінці літа 1754 року, Кант публікує другу статтю, присвячену також питанням космогонії, - "Питання про те, чи старіє Земля з фізичної точки зору". Ці дві статті були як би прелюдією до космогонічного трактату, який був незабаром написаний. Його остаточна назва наголошувала "Загальна природна історія і теорія неба, або спроба витлумачити будівлю і механістичне походження усієї світобудови, виходячи з принципів Ньютона". [2] Трактат вийшов анонімно в 1755 році, і незабаром в одному з гамбурзьких видань з'явилася схвальна рецензія. Робота являє собою своєрідну спробу сполучити допитливість натураліста зі звичними з дитинства догматами церкви. Приступаючи до викладу космогонічної системи Кант заклопотаний одним: як погодити її з вірою в бога. Філософ переконаний, що протиріччя між його гіпотезою і традиційним релігійними (християнським) віруванням немає. Однак, очевидно деяка подібність його поглядів з ідеями древніх матеріалістів - Демокріта та Епікура. Як і ці філософи, Кант думав, що первісним станом природи було загальне розсіювання первинної речовини, атомів. Він показав, як під впливом чисто механістичних причин з первісного хаосу матеріальних часток могла утворитися наша сонячна система. Таким чином, філософ заперечував за богом роль "зодчого всесвіту". [3] Проте, він бачив у ньому все-таки творця того спочатку розсіяного речовини, з якого (за законами механіки) виникла нинішня світобудова. Щодо Галактики Кант стверджував, що вона має чітку форму диска. [4]
Подальший розвиток цієї теорії ми бачимо в наступному. Припустимо, ви стоїте на високому пагорбі над рівниною, на якій розкидані купами старі і молоді дерева. Вони різні за висотою, висоту кожного з них ви не знаєте. Але, дивлячись на них з пагорба, ви по їхньої гаданої величиною досить правильно можете судити про відстані до кожної купи дерев. Такий шлях вивчення зоряного Всесвіту запропонував Вільям Гершель. До нього обмежувалися спостереженням положення зірок на небі і вивченням поверхні Місяця і планет, а також захоплювалися вивченням руху членів Сонячної системи.
Для з'ясування контурів Всесвіту Гершель став підраховувати кількість зірок різного блиску, видимих ​​в полі зору його телескопа в різних ділянках неба, - в Чумацькому Шляху й осторонь від нього. Він виявив, що чим слабкіше зірки, тим швидше зростає їх число в міру наближення до Чумацького Шляху. Сам же Чумацький Шлях, як відкрив ще Галілей, складається з незліченної безлічі слабких зір, що зливаються в суцільну сяючу масу, яка як кільце оперізує все небо.
З цих підрахунків Гершель стало ясно, що далі все наша зоряна система тягнеться на всі боки від нас у напрямку до Чумацького Шляху в площині, що проходить через його середню лінію. Так як Чумацький Шлях оперізує все небо, ділячи його майже навпіл, то, очевидно, наша Сонячна система знаходиться поблизу цього площині (поблизу галактичної площини, як її називають).
Однак Гершель приймав, що він своїм гігантським телескопом проник до кордонів нашої зоряної системи, що складається із зірок, розташованих в просторі нібито рівномірно.
Засновник Пулковської обсерваторії В. Я. Струве в 1847 р. переглянув розрахунки Гершеля і, вивчивши розподіл зірок, довів хибність таких висновків. Струве встановив, що в просторі зірки розташовані не рівномірно, а згущуються до площини Чумацького Шляху, що наше Сонце зовсім не займає центральне становище в цій зоряній системі і що найбільших телескопи Гершеля далеко ще не досягли її кордонів, а тому і про форму її говорити передчасно . Гершель вважав, що він як би сидить зі своїм телескопом в центрі правильно розташованої гаї, з якої оглядає всі її узлісся, а Струве довів, що Гершель сидів десь у величезному лісі, повному хащ і розріджень, звідки узлісся далеко ще не видно .
Чим далі від площині Чумацького Шляху, тим менше там видно слабких зірок і тим на меншу відстань в цих напрямках тягнеться зоряна система. Загалом наша зоряна система, названа Галактикою, займає простір, нагадує лінзу або сочевицю. Вона сплющена, товщі за все в середині і тоншає до країв. Якщо б ми могли бачити її «зверху» чи «знизу», вона мала б, грубо кажучи, вигляд кола (не кільця!). «Збоку» ж вона виглядала б як веретено. Але які розміри цього «веретена»? Однорідно чи розташування зірок у ньому?
Відповідь дає вже просте розглядання Чумацького Шляху, який весь складається як би з нагромадження зоряних хмар. Одні хмари яскравіше, в них більше зірок (як, наприклад, в сузір'ях Стрільця і ​​Лебедя), інші ж біднішими зірками. [5]
Видима клочковатості Чумацького Шляху створюється також і нерівномірним розподілом хмар космічного пилу, темними туманностями різної щільності, що поглинають світло зірок, що знаходяться за ними. Але і з урахуванням цього наша зоряна Всесвіт неоднорідна. Галактика складається з зоряних хмар. Сонячна система знаходиться в одному з них, що зветься «Місцевої системою». Найпотужніші хмари зірок перебувають у напрямку сузір'я Стрільця, там Чумацький Шлях найбільш яскравий. Він найменш яскравий у протилежній частині неба.
З цього неважко зробити висновок, що Сонячна система не перебуває в центрі Галактики, який від нас видно в напрямку сузір'я Стрільця. Значить, Чумацький Шлях - це картина, видима нами, знаходяться всередині Галактики, поблизу її площині, але далеко від її центру.
У середині Галактики знаходиться її ядро, яке за аналогією з ядрами інших зоряних систем повинно мати вигляд трохи сплюсненого еліпсоїда обертання. Ми знаходимося від нього кілька далі 25 000 світлових років. У ядрі Галактики немає гарячих надгігантів і порушуваних ними до світіння дифузних газових туманностей. Немає там і пилу, але є в ньому нейтральний водень, який, за неясною ще причини, розтікається звідти в площині Галактики зі швидкістю близько 50 км / сек. Ядро, ймовірно, оточене швидко обертається кільцем нейтрального водню. Основне випромінювання ядра створюється, по-видимому, помаранчевими зірками-гігантами (не надгігантами) спектрального класу К і безліччю зірочок карликів класу М. Окремо вони все не видно, і цей висновок грунтується на аналізі сумарного кольору і спектра ядра. У загальних рисах грубих форма Галактики схожа з сочевицею або з тонкою лінзою, в середині якої знаходиться більше товсте та яскраве ядро. Це ядро ​​повинне було б здаватися дуже яскравим, якби його не краде, не затьмарювало поглинання світла в масах космічного пилу.

2. Гіпотеза квазарів - ядерообразующіх галактик

Між галактиками можуть діяти сили іншої природи, ніж вже знайомі нам тяжіння і магнетизм.
Немає нічого неймовірного в цій можливості. Замість тяжіння в світі молекул виникають молекулярні сили, а в світі ще більш дрібних частинок, в ядрах атомів, - ядерні сили і квантові процеси. Безсумнівно, що і в галузі систем все зростаючих розмірів на зміну тяжінню, в основному визначає рух планет і подвійних зірок та їх форми, де-небудь виступлять нові сили або форми взаємодії.
Якщо ці уявлення підтвердяться, то виявиться, що чоловік проник не тільки в особливі закони, що управляють перетвореннями елементарних частинок в атомах, але і в особливі закони найбільш великих серед відомих нам матеріальних систем.
Зараз з кожним роком відкривають все нові і нові, все більш слабкі джерела радіовипромінювання, Між тим найпотужнішою з відомих радіогалактик і навіть самим потужним позагалактичних дивись джерелом є дуже далека галактика Лебідь А.
Найбільш дивним відкриттям останніх років було виявлення Сандейджем і Шмідтом (США) незвичайних джерел радіовипромінювання. Після уточнення координат потужних джерел радіовипромінювання деякі з них довелося ототожнити з дуже слабкими точковими об'єктами, не відмітними від зірок навіть у найлютіші телескопи. Сумніви у правильності їх ототожнення відпали, коли вдалося отримати і розшифрувати спектри цих голубуватих «зірочок» - вони явно виявилися не зірками. Ці об'єкти назвали квазізоряних («подібними зірок») джерелами радіовипромінювання або, скорочено (англійською мовою), квазарами. У їхніх спектрах, як правило, видно яскраві лінії, які довго не могли ототожнити. Не могли їх ототожнити довго тому, що це були лінії, що знаходяться нормально в далекій ультрафіолетової області спектра, що у спектрах небесних тіл недоступна для спостережень з-за її поглинання в земній атмосфері. Дивовижне червоний зсув в спектрі квазарів змістило ці лінії в спостережувану область спектра. Схилення квазарів в більшості випадків виявилося набагато більше, ніж у самих далеких галактик, у яких його вдалося виміряти.
Більшість квазарів позначається номерами по третьому Кембриджського каталогу джерел радіовипромінювання, обозначаемому скорочено ЗС.
Якщо червоне зміщення у спектрах квазарів тієї ж природи, що у галактик, то, значить відстані до них величезні і, виявляється, що їх оптична світність раз на 100 більше, ніж у найяскравіших галактик і радіогалактик! А їх радіовипромінювання майже таке ж і не менше, ніж у радіогалактик.
У 1965 р. Сандейдж в США зробив ще одне сенсаційне відкриття. Він виявив у напрямку на полюс Галактики безліч дуже слабких блакитних зіркоподібних об'єктів, за кольором схожих з квазарами. Він отримав фотографії спектрів шести з них. Один спектр належав звичайної, порівняно близькій зірку, два спектри були без всяких ліній, а в трьох випадках виявилися яскраві лінії з величезними червоними зсувами, як у квазарів, хоча радіовипромінювання від них поки не виявлено.
Такі об'єкти Сандейдж назвав «квазізоряних галактиками» або, скорочено, квазагамі і з вимірювання числа блакитних об'єктів уклав, що їх повинно бути в сотні разів більше, ніж квазарів. (Цим об'єктам давали й інші назви, якими краще не користуватися.) Подальші дослідження показали, що більшість блакитних об'єктів у полюса Галактики - це голубуваті зірки різних типів, що належать до околиць нашої Галактики, а квазарів в дійсності раз на 10 менше, але все ж багато більше в одиниці об'єму, ніж квазарів. Цвіккі вважає, що квазагі Сандейджа тотожні тим його вкрай компактним галактик, які блакитнувато і мають яскраві лінії в спектрі. (Йдеться про тотожність типів, а не індивідуальних об'єктів.)
Вважають, що, може бути, квазари є короткочасною фазою бурхливого розвитку квазагов, чому потужне радіовипромінювання спостерігається тільки в небагатьох з них, коли ми їх і реєструємо як квазари. У всякому разі, відкриття квазарів і квазагов стало найбільш хвилюючим відкриттям в астрономії не тільки за останній час. Адже це якісь абсолютно нові види небесних світил з загадковими властивостями, бути може, підводять нас до відкриття найбільших законів природи. [6]
Зауважимо, що більшість вчених дотримується переконання, що зірки й галактики виникають шляхом конденсації розрідженого газу. Говорячи про вибухи в галактиках, зазвичай не висловлюють думки про те, що ж, власне кажучи, вибухає.
Взагалі і зірки, і газ постають при вибухах із надщільного речовини. Вчені вважають, що в ядрах деяких галактик існує займає малий об'єм величезна маса надщільного речовини, здатного вибухоподібний ділитися і утворювати пари і групи розбігаються галактик. Дрібні викиди утворюють галактики-супутники. Радіогалактики, а може бути, і квазари, вчені розглядають як галактики, ядра яких знаходяться в процесі катастрофічного поділу. Знайдено чимало підтверджень тому, що багато груп галактик і навіть скупчення їх розпадаються, хоча невідомо, звідки може взятися потрібна для цього колосальна енергія. Але це ж питання залишається в силі щодо пізніше відкритих радіогалактик і квазарів. Як то кажуть: «неймовірно, але факт». Щоправда, поки що в ядрах галактик не виявлено дуже великих і вкрай щільних мас, але тепер ця можливість є менш неймовірною, ніж здавалося раніше. Тепер теза про величезну активності ядер галактик придбав загальне визнання.

3. Сучасні уявлення про галактики

Галактики сталі предметом космогонічних досліджень з 20-х років ХХ століття, коли була надійно встановлена ​​їх дійсна природа і виявилося, що це не туманності, тобто не хмари газу і пилу, що знаходяться неподалік від нас, а величезні зоряні світи, що лежать від нас на дуже великих відстанях від нас. В основі всієї сучасної космології лежить одна фундаментальна ідея - висхідна до Ньютона ідея гравітаційної нестійкості. Речовина не може залишатися однорідно розсіяним у просторі, бо взаємне тяжіння всіх частинок речовини прагнути створити в ньому згущення тих чи інших масштабів і мас. У ранньому Всесвіті гравітаційна нестійкість посилювала спочатку дуже слабкі нерегулярності в розподілі і русі речовини і в певну епоху призвела до виникнення сильних неоднорідностей: "млинців" - протоскопленій. Межами цих шарів ущільнення служили ударні хвилі, на фронтах яких спочатку необертальне, безвихорової рух речовини набував завихореність. Розпад шарів на окремі згущення теж відбувався, очевидно, через гравітаційної нестійкості, і це дало початок протогалактікі. Багато хто з них виявлялися швидко обертаються завдяки завихреному станом речовини, з якої вони формувалися. Фрагментація протогалактіческіх хмар в результаті їх гравітаційної нестійкості вела до виникнення перших зірок, і хмари перетворювалися на зоряні системи - галактики. Ті з них, які володіли швидким обертанням, набували з-за цього двокомпонентну структуру - в них формувалися гало більш-менш сферичної форми і диск, в якому виникали спіральні рукави, де і до цих пір продовжується народження зірок протогалактікі, у яких обертання було повільніше або зовсім відсутнє, перетворювалися на еліптичні або неправильні галактики. Паралельно з цим процесом відбувалося формування великомасштабної структури Всесвіту - виникали сверхскопленія галактик, які, з'єднуючись своїми краями, утворювали подібність осередків або бджолиних сот; їх вдалося розпізнати в останні роки.
У 20-30 рр.. XX століття Хаббл розробив основи структурної класифікації галактик - гігантських зоряних систем, згідно з якою розрізняють три класи галактик:

I. Спіральні галактики - характерні двома порівняно яскравими гілками, розташованими по спіралі. Гілки виходять або з яскравого ядра (такі галактики позначаються S), або з кінців світлої перемички, яка перетинає ядро ​​(позначаються - SB).
II. Еліптичні галактики (позначаються Е) - мають форму еліпсоїдів.
Представник - кільцева туманність в сузір'ї Ліри знаходиться на відстані 2100 світлових років від нас і складається з світиться газу, що оточує центральну зірку. Ця оболонка утворилася, коли постаріла зірка скинула газові покриви і вони кинулися в простір. Зірка стиснулася і перейшла в стан білого карлика, за масою порівнянного з нашим сонцем, а за розміром із Землею.
III. Іррегулярні (неправильні) галактики (позначаються I) - володіють неправильними формами.
За ступенем клочковатості гілок спіральні галактики розділяються на підтипи а, в, с. У перших з них - гілки аморфні, у других - кілька клочковатое, у третіх - дуже клочковатое, а ядро ​​завжди неяскраво і мало.
Щільність розподілу зір у просторі зростає з наближенням до екваторіальної площини спіральних галактик. Ця площина є площиною симетрії системи, і більшість зірок при своєму обертанні навколо центру галактики залишається поблизу неї; періоди обертання складають 10 ⁷ - 10 ⁹ років. При цьому внутрішні частини обертаються як тверде тіло, а на периферії кутова і лінійна швидкості обігу убувають з видаленням від центру. Однак у деяких випадках знаходиться усередині ядра ще менше ядерце ("керн") обертається найшвидше. Аналогічно обертаються і неправильні галактики, які є також плоскими зоряними системами.
Еліптичні галактики складаються із зірок другого типу населення. Обертання виявлене лише в найбільш стиснутих із них. Космічного пилу в них, як правило, немає, чим вони відрізняються від неправильних і особливо спіральних галактик, в яких поглинаюча світло пилова речовина є у великій кількості.
У спіральних галактиках поглинаюча світло пилова речовина є в більшій кількості. Воно складає від декількох тисячних до сотої частки повної їхньої маси. Внаслідок концентрації пилової речовини до екваторіальної площини, вона утворює темну смугу у галактик, які повернені до нас ребром і мають вигляд веретена.
Подальші спостереження показали, що описана класифікація недостатня, щоб систематизувати все різноманіття форм і властивостей галактик. Так, були виявлені галактики, що посідають у певному сенсі проміжне положення між спіральними й еліптичними галактиками (позначаються Sо). Ці галактики мають величезне центральне згущення й оточуючий його плаский диск, але спіральні гілки відсутні. У 60-х роках ХХ століття були відкриті численні пальцеподібні і дисковидні галактики з усіма градаціями великої кількості гарячих зірок і пилу. Ще в 30-х роках ХХ століття були відкриті еліптичні карликові галактики в сузір'ях Печі й Скульптора з украй низькою поверхневою яскравістю, настільки малою, що ці, одні з найближчих до нас, галактик навіть у центральній своїй частині ніяк не видно на тлі неба. З іншого боку, на початку 60-х років ХХ століття було відкрито безліч далеких компактних галактик, із яких найбільш далекі за своїм виглядом не відрізняються від зірок навіть у найсильніші телескопи. Від зірок вони відрізняються спектром, в якому видно яскраві лінії випромінювання з величезними червоними зсувами, відповідними таким великим відстаням, на яких навіть найяскравіші поодинокі зорі не можуть бути видно. На відміну від звичайних далеких галактик в які, через поєднання істинного розподілу енергії в їх спектрі і червоного зсуву виглядають червонуватими, найбільш компактні галактики (називані також квазозвезднимі галактиками) мають блакитнуватий колір. Як правило, ці об'єкт у сотні разів яскравішими звичайних сверхгіганскіх галактик, але є і більш слабкі. У багатьох галактик виявлено радіовипромінювання нетепловий природи, що виникає, згідно теорії Руссо астронома І. С. Шкловського, при гальмуванні в магнітному полі електронів і важчих заряджених частинок, що рухаються зі швидкостями, близькими до швидкості світла (так зване сінхотронное випромінювання). Такі швидкості частинки одержують у результаті грандіозних вибухів усередині галактик.
Компактні далекі галактики, що мають потужний нетепловим радіовипромінювання, називаються N-галактиками.
Зіркоподібні джерела з таким радіовипромінювання, називаються квазарами (квазозвезднимі радіоджерелами), а галактики мають потужний радіовипромінюванням і мають помітні кутові розміри, - радіогалактиками. Всі ці об'єкти надзвичайно далекі від нас, що ускладнює їх вивчення. Радіогалактики, що мають особливо потужне нетеплове радіовипромінювання, володіють переважно еліптичною формою, зустрічаються і спіральні.
Радіогалактики - це галактики, у яких ядра знаходяться в процесі розпаду. Викинуті щільні частини, продовжують дробитися, можливо, утворюють нові галактики - сестри, або супутники галактик меншої маси. При цьому швидкості розльоту осколків можуть сягати величезних значень. Дослідження показали, що багато груп і навіть скупчення галактик розпадаються: їхні члени необмежено віддаляються один від одного, як якщо б вони всі були породжені вибухом.
Галактики - надгіганти мають світності, в 10 разів перевищують світність Сонця, квазари в середньому еше в 100 разів яскравіше; слабша ж з відомих галактик - карликів можна порівняти зі звичайними кульовими зоряними скупченнями в нашій галактиці. Їх світність становить близько 10 світності сонця.
Розміри галактик вельми різноманітні і коливаються від десятків парсек до десятків тисяч парсек.
Простір між галактиками, особливо всередині скупчень галактик, очевидно, містить іноді космічний пил. Радіотелескопи не виявляють у них відчутної кількості нейтрального водню, але космічні промені, пронизують його наскрізь так само, як і в електромагнітне випромінювання.
Галактика складається з безлічі зірок різних типів, а також зоряних скупчень і асоціацій, газових і пилових туманностей, окремих атомів і частинок, розсіяних у міжзоряному просторі. Велика частина їх займає об "єм лінзоподібної форми діаметром близько 30 і товщиною близько 4 кілопарсек (відповідно близько 100 тисяч і 12 тисяч світлових років). Менша частина заповнює майже сферичний об" єм з радіусом близько 15 кілопарсек (близько 50 тисяч світлових років).
Усі компоненти галактики пов'язані в єдину динамічну систему, що обертається навколо малої осі симетрії. Земному спостерігачеві, що знаходиться усередині галактики, вона представляється у вигляді Чумацького Шляху (звідси і її назва - "Галактика") і всього безлічі окремих зірок, видимих ​​на небі.
Зірки і міжзоряне газо-пилова матерія заповнюють об'єм галактики нерівномірно: найбільш зосереджені вони біля площини, перпендикулярної осі обертання галактики і є площиною її симетрії (так званої галактичної площиною). Поблизу лінії перетину цієї площини з небесною сферою (галактичного екватора) і видно Молочний Шлях, середня лінія якого являє собою майже велике коло, тому що Сонячна система знаходиться неподалік від цієї площини. Чумацький Шлях являє собою скупчення величезної кількості зір, що зливаються в широку білясту смугу; одноко зорі, що проектуються на небі поруч, віддалені один від одного в просторі на величезні відстані, які виключають їх зіткнення, незважаючи на те, що вони рухаються з великими швидкостями (десятки і сотні км / сек) у напрямі полюсів галактики (її північний полюс знаходиться в сузір'ї Волосся Вероніки). Загальна кількість зірок у галактиці оцінюється в 100 мільярдів.
Міжзоряний речовина розсіяна в просторі також не рівномірно, концентруючись переважно поблизу галактичної площини у вигляді глобул, окремих хмар і туманностей (від 5 до 20 - 30 парсеків у діаметрі), їхніх комплексів або аморфних дифузних утворень. Особливо потужні, відносно близькі до нас темні туманності представляються неозброєному оку у вигляді темних прогалин неправильних форм на фоні смуги Чумацького Шляху; дефіцит зір у них є результатом поглинання світла цими світяться пиловими хмарами. Багато межзвездие хмари висвітлені близькими до них зірками великої світності і представляються у вигляді світлих туманностей, тому що світяться або відбитим світлом (якщо складаються з космічних порошин) або в результаті збудження атомів і наступного випускання ними енергії (якщо туманності газові).
Наші дні з повною підставою називають золотим століттям астрофізики - чудові і частіше за все несподівані відкриття у світі зірок слідують зараз одне за іншим. Сонячна система стала прследнее час предметом прямих експериментальних, а не тільки наглядових досліджень. Польоти міжпланетних космічних станцій, орбітальних лабораторій, експедиції на Місяць принесли безліч нових конкретних знань про Землю, навколоземному просторі, планетах, Сонце. Ми живемо в епоху разючих наукових відкриттів і великих звершень. Самі неймовірні фантазії несподівано швидко реалізуються. З давніх пір люди мріяли розгадати таємниці Галактик, розкиданих в безмежних просторах Всесвіту. Доводиться тільки дивуватися, як швидко наука висуває різні гіпотези і відразу їх спростовує. Однак астрономія не стоїть на місці: з'являються нові способи спостереження, модернізуються старі. З винаходом радіотелескопів, наприклад, астрономи можуть 'заглянути' на відстані, які ще в 40-x. роках ХХ століття здавалися недоступними. Однак треба собі чітко уявити величезну величину цього шляху й ті колосальні труднощі, з якими ще належить зустрінеться на шляху до зірок.

4. Склад Галактики

Нашу галактику називають просто Галактикою. Вона має середні розміри і складається приблизно з 150 - 200 млрд зірок, включаючи Чумацький шлях (давня назва смуги зірок на небі, які відзначають площину нашої Галактики), і являє собою величезний диск, який складається із зірок і зоряних скупчень, що обертаються в просторі, подібно гігантського колеса. Зірки, що входять в Галактику, описують навколо її центру кола різного діаметра (рис. 1).

Рис. 1 Схема Галактики (хрестиком позначено положення Сонця): а) вид зверху, б) вид збоку (чорні точки зображують кульові скупчення)
Зірки і міжзоряне газопилова матерія заповнюють об'єм галактики нерівномірно: найбільш зосереджені вони біля площини, перпендикулярної осі обертання галактики і є площиною її симетрії (т. зв. Галактичної площиною). Поблизу лінії перетину цієї площини з небесною сферою (галактичного екватора) і видно Молочний Шлях, середня лінія якого являє собою майже велике коло, тому що Сонячна система знаходиться неподалік від цієї площини. Чумацький Шлях являє собою скупчення величезної кількості зір, що зливаються в широку білясту смугу; однак зорі, що проектуються на небі поруч, віддалені один від одного в просторі на величезні відстані, які виключають їх зіткнення, незважаючи на те, що вони рухаються з великими швидкостями (десятки і сотні км / сек) у різних напрямках. Найменша щільність розподілу зірок в просторі (просторова щільність) спостерігається у напрямку полюсів галактики (її північний полюс знаходиться в сузір'ї Волосся Вероніки). Загальна кількість зірок у галактиці оцінюється в 100 млрд.
Міжзоряний речовина розсіяна в просторі також нерівномірно, концентруючись переважно поблизу галактичної площини у вигляді глобул, окремих хмар і туманностей (від 5 до 20-30 парсеків у діаметрі), їхніх комплексів або аморфних дифузних утворень. Особливо потужні, відносно близькі до нас темні туманності представляються неозброєному оку у вигляді темних прогалин неправильних форм на фоні смуги Чумацького Шляху; дефіцит зір у них є результатом поглинання світла цими світяться пиловими хмарами. Багато міжзоряні хмари висвітлені близькими до них зірками великої світності і представляються у вигляді світлих туманностей, тому що світяться або відбитим світлом (якщо складаються з космічних порошин), або в результаті збудження атомів і наступного випускання ними енергії (якщо туманності газові).
Повна маса галактики, включаючи всі зірки і міжзоряний речовина, оцінюється в 10 ¹¹ мас Сонця, тобто близько ^жовтня 1944 Як показують результати детальних досліджень, будова галактики схоже за конструкцією великий галактики в сузір'ї Андромеди, галактики в сузір'ї Волосся Вероніки і ін Однак, перебуваючи усередині галактики, ми не можемо бачити всю її структуру в цілому, що ускладнює її вивчення.
Галактика має різко виражений підсистемні будова; розрізняють три підсистеми: плоску, проміжну і сферичну. Плоска підсистема характеризується наявністю молодих гарячих зірок, змінних зірок типу довгоперіодичних цефеїд, зоряних асоціацій, розсіяних зоряних скупчень і газо-пилової речовини. Всі вони зосереджені у галактичної площини у формі екваторіального диска (товщиною 1 / 20 поперечника галактики). Середній вік зоряного населення диска близько 3 млрд. років. Слабше концентруються до площини галактики жовті та червоні зірки-карлики і зорі-гіганти, що займають об'єм у вигляді сильно сплюсненого еліпсоїда. Всі субкарлики, жовті та червоні гіганти, змінні зорі типу короткоперіодичних цефеїд і кульові зоряні скупчення утворюють сферичну складову (іноді називається гало), заповнюючи сферичний обсяг (із середнім діаметром, що перевищує 30 тис. парсек, тобто 100 тис. світлових років) з різким падінням щільності в напрямі від центральних областей до периферії. Її вік більше 5 млрд. років. Объекты различных составляющих отличаются друг от друга также и скоростями движения, и химическим составом. Звёзды плоской составляющей имеют большие скорости движения относительно центра галактики и они богаче металлами. Это указывает на то, что звёзды разных типов, относящиеся к разным подсистемам, формировались при различных начальных условиях и в различных областях пространства, занимаемого галактическим веществом. Вся галактическая система погружена в обширную газовую массу, которую иногда называют галактической короной. Из центральной области галактики распространяются вдоль галактической плоскости спиральные ветви, которые, огибая ядро и разветвляясь, постепенно расширяются, теряя яркость. Спиральной структурой, оказавшейся весьма характерным свойством галактик на некотором этапе их эволюции, галактика сходна с множеством др. звёздных систем того же типа, что и она, имеющих такой же звёздный состав. В развитии спиральной структуры, по-видимому, играют роль гравитационные силы и магнитогидродинамические явления, при этом на неё влияют и особенности вращения галактики. Вдоль спиральных ветвей происходит звездообразование и они населены наиболее молодыми галактическими объектами.
Вопросы эволюции галактики в целом или отдельных её составных элементов имеют большое мировоззренческое значение. В течение долгого времени господствовал взгляд об одновременном образовании всех звёзд и др. объектов галактики. Такой взгляд связывался с признанием единовременного происхождения всех галактик в одной точке Вселенной и их последующего «разбегания» в разные стороны от неё. Однако детальные исследования, основанные на многочисленных наблюдениях, привели к заключению (советский астроном В. А. Амбарцумян), что процесс звёздообразования продолжается и в настоящую эпоху.
Проблема происхождения и развития звёзд в галактике является фундаментальной проблемой. Существуют две главные, но противоположные точки зрения на формирование звёзд. Согласно первой из них, звёзды образуются из газовой материи, в значительном количестве рассеянной в галактике и наблюдаемой оптическими и радиоастрономическими методами. Газовое вещество там, где его масса и плотность достигают достаточно большой величины, сжимается и уплотняется под действием собственного притяжения, образуя холодный шар. В процессе дальнейшего сжатия температура внутри него, однако, повышается до нескольких млн. градусов; этого достаточно для возникновения термоядерных реакций, которые вместе с процессами излучения и обусловливают дальнейшую эволюцию этого шара —звезды. Согласно второй точке зрения, звёзды образуются из некоторого сверхплотного вещества. Сверхплотное вещество такого рода ещё не обнаружено и его свойства неизвестны, но то обстоятельство, что в наблюдаемой Вселенной процессы истечения масс из звёзд, деления и распада систем наблюдаются во многих случаях, процессы же образования звёзд из межзвёздного вещества не наблюдаются, говорит в пользу второй точки зрения.
Предполагается, что галактика в целом развилась в процессе конденсации первичного газового облака, богатого водородом; образовавшиеся при этом звёзды в нашу эпоху наблюдаются как звёзды сферической составляющей, бедные металлами и имеющие наибольший возраст. Первичное газовое облако, продолжая сжиматься под действием гравитационных сил, обогащалось металлами за счёт выбрасывания вещества из недр ранее образовавшихся звёзд, в которых уже в течение многих сотен млн. лет шли внутриядерные реакции и водород превращался в более тяжёлые элементы. Поэтому более позднее «поколение» звёзд, образовавшее диск галактики, оказалось более богатым металлами. Эта концепция объясняет наблюдаемое распределение скоростей звёзд и расслоение последних по подсистемам. Тем не менее в изложенной картине остаётся немало противоречий.

Висновок

Еще задолго до того, как были установлены огромные расстояния до галактик, человечество постоянно задавалось вопросом: «есть ли граница мира и если есть, то что за ней?». Учение о мире как целом составляет предмет космологии. По этому поводу вправе высказываться и философия, и математика, в которой трактуется понятие бесконечности, и астрономия, изучающая конкретные небесные тела. Вопрос этот оказывается очень сложным и многогранным. Философия диалектического материализма утверждает, что материя и ее движение вечны, хотя и меняют форму. В бесконечном многообразии явлений в природе, явлений всегда материальных, теперь едва ли сомневается кто-либо из естествоиспытателей, хотя защитники идеализма и пытаются всякое новое, еще не понятное явление природы истолковать идеалистически. В этом они терпят, однако, неудачу с каждым продвижением науки вперед. Сейчас, по-видимому, мало кто из ученых допускает, чтобы Вселенная имела границу — «стенку», в которую можно упереться. Однако вопрос о том, конечна ли Вселенная и каковы свойства пространства, в котором мы живем, можно попытаться проверить путем наблюдений в Космосе.[7]
В школе изучают евклидово пространство, в котором две прямые никогда не пересекаются. Но наш великий математик Лобачевский показал, что мыслимо пространство с другими свойствами. Позднее Эйнштейн доказал в своей теории относительности, что реальное физическое, а не абстрактное пространство, заполненное материей, может иметь кривизну, обусловленную существованием материи. Советский ученый А. А. Фридман, а за ним другие ученые математически разработали модели вселенных, опирающихся на теорию относительности. Таких моделей создано немало и большинство их — это модели безграничной, но конечной Вселенной. Сочетание безграничности и в то же время конечности поясняют обычно на грубом примере шара. У него нет границ для двухмерного существа, могущего перемещаться только по поверхности шара. В то же время размер поверхности шара конечен. Размеры шара могут увеличиваться, уменьшаться или пульсировать, оставаясь конечными.
Свойства конечной Вселенной теоретически зависят от средней плотности вещества в ней, от степени однородности этой плотности от места к месту. Обращаясь к наблюдения, мы можем изучать пока только часть Метагалактики, которую часто и неосновательно отождествляют со Вселенной в целом.[8]
Мы узнали, что галактики удаляются друг от друга, судя по красному смещению в их спектрах, и тем быстрее, чем они друг от друга дальше. Мы имеем некоторые сведения о массах галактик и об их распределении в пространстве. Очевидно, Метагалактика расширяется, но какая модель Вселенной больше всего на это похожа? Оказывается, что это можно выяснить, если установить связь величины красного смещения с расстоянием до галактики, если его определить другим независимым путем (а не по величине того же красного смещения. Для той же цели может служить и распределение очень далеких галактик (или источников радиоизлучения) в пространстве.[9] Расстояние до скоплений галактик, как мы говорили, можно определить по видимому блеску ярчайших галактик в них. Результаты наблюдений сравниваются с выводами теории для разных моделей Вселенной. Современное наше проникновение в глубину Метагалактики и точность наших данных еще недостаточны для уверенного, окончательного вывода. Все же большинство ученых склоняется сейчас к выводу, что Метагалактика конечна и расширяется с замедлением, которое создает взаимное тяготение. Вероятно, существует пульсация если не Вселенной, то Метагалактики, и когда-либо расширение сменится сжатием.
Из факта расширения Метагалактики можно сделать вывод, что несколько миллиардов лет назад ее объем был так мал, что галактики не могли существовать как отдельные объекты. Это, конечно, не означает, что тогда и было «сотворение мира», как хотят заключить идеалисты. Просто тогда вещество существовало в иной форме. Возможности превращения вещества безграничны и оно не всегда было и не всегда будет существовать в тех видах, в каких мы наблюдаем его вокруг себя сейчас.

Список літератури

1. Гулига А.В. Кант. - 2-е вид. - М., Мол. гвардія, 1981.
2. Данлоп С. Азбука звездного неба. М., “Мир”, 1990.
3. ЗасоваА.В. «Космология и наблюдения». М., 1985.
4. Зельманова А.Л. «Метагалактика и Вселенная». М., 1982.
5. Історія астрономії: Пер. з англ. / А. Панненкук .- М.: Наука, 1966.-592 с.: Іл.
6. Кант И. Сочинения в шести томах. М., 1963 - 1966.,Т.2.
7. Киппенхан р. 100 миллиардов солнц. М., “Мир”, 1990.
8. Нарский И.С. Кант. М., 1976.
9. Про системи галактики / М. Б. Сизов .- М.: Прометей, 1992.-16 с.
10. Походження та еволюція Землі та інших планет Сонячної системи / А. А. Маракушев .- М.: Наука, 1992.-204 с.
11. Фізична модель Всесвіту / Б. П. Іванов .- СПб.: Політехніка, 2000.-312 с.
12. Еволюція сонячної системи: Пер. з англ. / Х. Альвен, Г. Арреніус .- М.: Світ, 1979.-511 с.
13. Энциклопедический словарь астронома., М., “Педагогика” , 1980.