Галактика і квазари

План

1. Сонце та Галактика

2. Метагалактика

3. Класифікація галактик

4. Обертання галактик

5. Походження галактик

6. Гіпотези про походження галактик

7. Квазари. Відкриття квазарів

8. Особливості квазарів

9. Розподіл квазарів у просторі

10. Гіпотези про походження квазарів

Сонце та Галактика

Сонце — одна зі ста п'ятдесяти мільярдів зірок, що утворюють гігантську зоряну систему — Галактику. (Назву нашої Галактики ми будемо писати з великої літери, всі інші — з малої). У Галактиці розрізняють плоску підсистему, що має вигляд диска з потовщенням посередині, і сферичну підсистему (гало), в яку цей диск занурений. Диск Галактики і її сферична підсистема містять приблизно однакову кількість зірок. Сонце знаходиться в галактичному диску й віддалене від його центра на 2/3 радіуса диска. Радіуси диска й сферичної підсистеми приблизно однакові й становлять близько 15 кілопарсеків (1 парсек (пс) — це майже 3 світлових роки, або 3 *  см; 1 кілопарсек (кпс)=1000 пс, 1 світловий рік — це відстань, яку світло проходить за один рік).

У диску Галактики, крім зірок, є міжзоряний газ і космічний пил, маса яких становить кілька відсотків від маси зірок. У сферичній підсистемі газу й пилу практично немає. Серед зірок диска є досить багато молодих зірок, тоді як у сферичній підсистемі таких зірок майже немає. Видимий ізсередини диск Галактики ми бачимо на небі у вигляді широкої смуги Молочного Шляху.

Диск Галактики обертається як одне ціле. У тій частині, де знаходиться Сонце, лінійна швидкість обертання диска становить 220-250 км/с. Зірки диска обертаються навколо центра по майже колових орбітах. У зірок сферичної підсистеми, які знаходяться недалеко від Сонця, швидкість обертання навколо центра Галактики разів у п'ять менша, ніж у зірок диска. Зірки сферичної підсистеми рухаються по витягнутих орбітах, їх швидкості — 200-300 км/с.

Значна частина зірок диска Галактики входить до складу різних груп. Не менше половини всіх зірок утворюють зоряні пари; великими утвореннями є розсіяні скупчення, що містять до 1000 зірок, зв'язаних взаємним тяжінням. Наймолодші зірки диска разом із хмарами газу й пилу розташовуються широкими смугами — спіральними рукавами, що яскравими широкими дугами виходять із центральної частини Галактики.

Розподіл зірок у сферичній підсистемі більш-менш симетричний. Приблизно тисячна їх частина входить до складу великих скупчень, що містять до мільйона зірок і називаються кулястими скупченнями.

Зірки в обох підсистемах Галактики згущуються до центральної частини — її ядра, що виявляє себе як джерело підвищеного радіовипромінювання, а також випромінювання в інфрачервоних, рентгенівських і гама-променях. З ядра, очевидно, відбувається також витікання газу.

Світність Галактики, тобто повна енергія, яку випромінюють усі її зірки за одиницю часу, становить  Вт, що в сто мільярдів разів більше, ніж світність Сонця. Сумарна маса зірок Галактики оцінюється величиною г, тобто становить сто мільярдів мас Сонця. Масу й світність Сонця як міру мас і світимостей зірок та зоряних систем широко використовують в астрофізиці.

Галактика має протяжну корону, що простягається на відстані, що в десятки разів перевищують розміри диска й сферичної підсистеми. Повна маса корони в кілька разів перевищує сумарну масу всіх зірок у Галактиці, але через великі розміри її густина невелика порівняно зі щільністю, яку створюють зірки й газово-пилові хмари.

Дослідження показали, що, крім видимих зірок, повинні існувати ще якісь інші маси, які створюють тяжіння й розподілені в набагато більшому об'ємі навколо галактик. Існує припущення, що саме в короні і розташовані ці "приховані" маси.

Метагалактика

Майже всі галактики утворюють згущення у вигляді різних груп і скупчень, що нараховують від 3-4 до декількох тисяч компонентів. Наша Галактика разом з туманністю Андромеди і трьома десятками інших, не таких великих, галактик утворюють Місцеву групу галактик. Ця група, у свою чергу, входить до складу великого скупчення галактик із центром у напрямку сузір'я Діви. У центрі скупчення знаходиться дуже масивна еліптична галактика, що позначається як Діва А. Це скупчення, що нараховує близько тисячі галактик, називається Скупченням у Діві. Скупчення в Діві є ядром ще більшого утворення, яке називається Місцевим надскупченням. Крім Скупчення в Діві, до його складу входять ще кілька скупчень і груп галактик. Місцеве надскупчення — це сплющена система з найбільшим поздовжнім розміром близько 1022 м і поперечним розміром, меншим приблизно в 5 разів.

У наш час відкривають й інші утворення, подібні до Місцевого надскупчення. Разом вони утворюють щось подібне до сітчастої структури.

Уся видима частина Всесвіту називається Метагалактикою.

До 1934 року Хаббл підрахував кількість галактик до двадцятої зоряної величини й встановив, що на один квадратний градус у середньому припадає 131 галактика. Загальна кількість галактик становить більш як 5 мільйонів.

Хаббл дійшов висновку, що розподіл галактик у просторі в основному є однорідним.

Більш детальний аналіз показав, що галактики, як і зірки, утворюють групи й скупчення, до складу яких входить від десятків до десятків тисяч членів. Одним з найбільших є скупчення галактик у сузір'ї Волосся Вероніки. Воно знаходиться на відстані 400 мільйонів світлових років від нас. У ньому, нараховується близько 20000 галактик.

Ієрархія космічних структур обривається на скупченнях і надскупченнях. Крупніших утворень у Метагалактиці поки що не виявлено.

Підраховуючи кількість галактик у великих об'ємах, визначають середню густину речовини в них. Ця густина однакова по всьому об'єму — один атом водню на тридцять кубічних метрів ( г/см3). Той факт, що густина однакова, свідчить про однорідність Всесвіту. Це одна з фундаментальних властивостей навколишнього світу.

Класифікація галактик

Згідно із сучасною класифікацією галактики поділяються на три типи:

1) еліптичні (E);

2) спіральні (S);

3) неправильні (Ir).

1. Еліптичні галактики на підгрупи не поділяються. Ніякої внутрішньої структури в цих галактиках не виявлено. Усі вони мають вигляд плям, що нагадують за формою винятково правильні еліпси, які відрізняються ступенем сплюснутості.

Порівняно недавно було виділено тип галактик SO, що займають проміжне положення між еліптичними Е і спіральними S. Вони мають сильно сплюснуте ядро — "лінзу" — й ледь помітний ореол, позбавлений слідів спіральної структури.

2. Спіральні галактики. Залежно від ступеня розвитку спіралей вони поділяються на підгрупи Sa, Sb, Sc. У галактик типу Sa основною частиною є ядро, тоді як спіралі виражені слабо. У галактик типу Sb спіралі розвинуті більше, а в галактиках типу Sc майже вся речовина зосереджена в спіральних рукавах, тоді як ядро виражене слабо. Знаменита туманність Андромеди — характерний представник цього класу.

3. Неправильні галактики. Вони не мають чітко вираженої регулярної структури {Магелланові Хмари).

Група співробітників Астрономічного інституту в складі Московського університету склала "Морфологічний каталог галактик" (МСУ), що містить опис 30000 галактик, які мають світність не менш як . Складено також Атлас взаємодіючих галактик. У результаті класифікація галактик за типами виглядає в наш час значно багатше, ніж порівняно недавно.

Обертання галактик

Те, що спіральні галактики обертаються, виявили ще в 1917 році В. Слайфер і Р. Кертіс. При цьому було встановлено, що ядро галактики обертається як тверде тіло")

Періоди обертання ядер галактик укладаються в часові проміжки від 50 до 500 мли років. Найшвидше обертаються галактики типу SO і Sa.

Дотепер астрономи не можуть дійти згоди, в якому напрямку обертаються спіральні галактики: чи вони закручуються (тобто спіралі відстають від обертання ядра), чи ж розкручуються.

Еліптичні галактики теж обертаються, але дуже повільно. Щодо неправильних галактик таких даних немає.

Ці три типи галактик (спіральні, еліптичні й неправильні) Хаббл й інші астрономи вивчали ше у двадцяті — тридцяті роки XX століття. З того часу з'явилися відомості і про галактики інших типів, які не узгоджуються з первісною класифікацією. Це, насамперед, галактики з активними ядрами й потужним радіовипромінюванням.

Одним з об'єктів такого класу є відкриті в шістдесяті роки квазари (квазізоряні радіоджерела). У них зоряна складова не спостерігається: вона або взагалі відсутня, або, що більш імовірно, непомітна на тлі величезної світності щільного ядра, що сягає Вт, тобто в десять тисяч разів більша від світності Галактики.

Радіовипромінювання квазарів можна порівняти за інтенсивністю з їх оптичним випромінюванням. Існує різновид квазарів з низьким рівнем радіовипромінювання. Такі Об'єкти називають квазагами, тобто квазагалактиками.

Походження галактик

Вік Сонця перевищує 5 млрд. років, а найстаріших зірок у Всесвіті — 10 млрд. років. Наймолодші зірки народжуються й починають свою еволюцію на наших очах із хмар газу й космічного пилу. Зірки утворюють системи, що відрізняються за розмірами й масами: зоряні пари и групи, скупчення, асоціації, галактики. Ієрархія астрономічних систем не вичерпується галактиками, а продовжується до скупчень галактик і надгалактик.

Історія космічних структур нараховує 12-18 млрд. років. До утворення сучасних планет, зірок, галактик уся їхня речовина являла собою гарячу воднево-гелієву плазму, рівномірно розподілену у світовому просторі. Накопичені за багато століть знання й особливо відкриття, зроблені у XX столітті, дозволили скласти певне уявлення про властивості космічного середовища в дозоряну, догалактичну епоху,