Типы галактик

Форма и содержание

Галактики различаются и морфологией (то есть формой). В целом их подразделяют на три основных класса — дисковидные, эллиптические и неправильные (иррегулярные). Это общая классификация, есть гораздо более детальные.

Галактики распределены в космическом пространстве вовсе не хаотично. Массивные галактики нередко окружены небольшими галактиками-спутниками. И наш Млечный Путь, и соседняя Андромеда имеют не менее 14 сателлитов, и, скорее всего, их гораздо больше. Галактики любят объединяться в пары, тройки и более крупные группы из десятков гравитационно связанных партнеров.

Ассоциации побольше, галактические кластеры, содержат сотни и тысячи галактик (первый из таких кластеров открыл еще Мессье). Порой в центре кластера наблюдается особо яркая гигантская галактика, возникшая, как считают, в процессе слияния галактик меньшего калибра.

И наконец, есть еще и суперкластеры, в которые входят как галактические кластеры и группы, так и отдельные галактики. Обычно это вытянутые структуры протяженностью до сотни мегапарсек. Их разделяют почти полностью свободные от галактик космические пустоты такого же размера.

Суперкластеры уже не организованы в какие-либо структуры более высокого порядка и разбросаны по Космосу случайным образом. По этой причине в масштабах нескольких сотен мегапарсек наша Вселенная однородна и изотропна.

Дисковидная галактика — это звездный блин, вращающийся вокруг оси, проходящей через его геометрический центр. Обычно по обе стороны центральной зоны блина имеется овальное вздутие — балдж (от англ. bulge). Балдж тоже вращается, однако с меньшей угловой скоростью, нежели диск. В плоскости диска нередко наблюдаются спиральные ветви, изобилующие сравнительно молодыми яркими светилами. Однако есть галактические диски и без спиральной структуры, где таких звезд много меньше.

Центральную зону дисковидной галактики может рассекать звездная перемычка — бар. Пространство внутри диска заполнено газопылевой средой — исходным материалом для новых звезд и планетных систем. Галактика имеет два диска: звездный и газовый.

Они окружены галактическим гало — сферическим облаком разреженного горячего газа и темной материи, которая и вносит основной вклад в полную массу галактики. Гало вмещает также отдельные старые звезды и шаровые звездные скопления (глобулярные кластеры) возрастом до 13 млрд лет. В центре едва ли не любой дисковидной галактики, как с балджем, так и без балджа, расположена сверхмассивная черная дыра. Самые крупные галактики этого типа содержат по 500 млрд звезд.

Апоп

Какие формы только не встречабтся во Вселенной.

В 2018 году астрономы заявили о наличии в нашей галактике уникальной системы. Она расположена в созвездии Наугольника и представляет собой тройную звездную систему, состоящую из двух звезд Вольфа-Райе и сверхгиганта. Научное название — 2XMM J160050.7–514245. Для просты ее прозвали Апоп. Название происходит из имени божества из египетской мифологии — огромного змея, олицетворяющего зло и Хаос, извечного врага бога солнца Ра. Уникальной ее делает то, что согласно нашим теориям должно произойти после ее звездного коллапса.

Когда звезды класса Вольфа-Райе погибают, они превращаются в сверхновые и создают очень мощные гамма-выбросы. Последнее является наиболее мощным явлением излучения энергетически заряженных частиц в известной нам Вселенной и никогда ранее не наблюдалось внутри Млечного Пути. Такие всплески происходят очень редко, но Апоп подает весомые надежды.

Визуально Апоп определяется как две звезды, но нижняя более крупная звезда на самом деле является двойной звездой Вольфа — Райе, состоящей из двух звезд, расположенных очень близко друг к другу. Третья звезда вращается вокруг двойной звезды на расстоянии около 1700 астрономических единиц (250 млрд. км) с периодом обращения, превышающим 10 тысяч лет. Система окружена облаками из звездного ветра и космической пыли. Скорость ветра здесь достигает 12 000 000 км/ч, а скорость вращения космической пыли составляет 2 000 000 км/ч.

Звезды Вольфа — Райе с быстрым вращением теоретически могут породить гамма-всплеск в ходе взрыва сверхновой. Звездная система 2XMM J160050.7–514245 подходит под это описание и может породить выброс двух гамма-джетов из своих полюсов. Потенциальный гамма-всплеск из данной системы не опасен для жизни на Земле, поскольку угол отклонения оси вращения звездной системы по отношению к Земле составляет примерно 30 градусов. Но зрелище будет незабываемым.

История исследования галактики

Когда Галилео Галилей исследовал Млечный Путь с помощью телескопа в 1610 году, он обнаружил, что Млечный Путь состоит из большого количества слабых звезд. В трактате 1755 года, основанном на работе Томаса Райта, Иммануил Кант предположил, что галактика может представлять собой вращающееся тело, состоящее из большого количества звезд, удерживаемых гравитационными силами, схожими с силами Солнечной системы, но в большем масштабе. С точки наблюдения внутри галактики (особенно в нашей Солнечной системе) получившийся диск будет виден в ночном небе в виде светового бара. Кант также предположил, что некоторые из туманностей, видимые в ночном небе, могут быть отдельными галактиками. До конца XVIII века века Карл Мессье составил каталог 109 ярких туманностей. С момента публикации каталога до 1924 г. продолжались споры о природе этих туманностей, об объекте M31, галактике Андромеды.

Уильям
Хершель подозревал, что туманности могут быть далекими звездными системами,
похожими на систему Млечного Пути. В 1785 году он попытался определить форму и
размер Млечного Пути и положение Солнца в нем, используя метод
«ведра» — подсчета звезд в разных направлениях. В 1795 году, наблюдая
планетарную туманность NGC 1514, он ясно увидел в её центре единственную
звезду, окружённую туманной материей. Поэтому существование реальных
туманностей не подлежит сомнению, и не нужно думать, что все туманности
являются далекими звездными системами.

К
середине 19 века Джон Хершел, сын Уильяма Хершела, обнаружил еще 5000 туманных
предметов. Распределение, основанное на них, стало главным аргументом против
предположения, что это были далекие «островные вселенные», похожие на
нашу систему Млечного Пути. Было установлено, что существует «зона избегания»,
зона, где таких туманностей мало или вообще нет. Эта зона находилась вблизи
плоскости Млечного Пути и интерпретировалась как связь туманностей с системой
Млечного Пути. Поглощение света, самого сильного в плоскости галактики, было до
сих пор неизвестно.

Вращение
галактики вокруг ядра предсказал Мариан Ковальский, который в 1860 году
опубликовал статью с его математическим обоснованием в «Научных записках
Казанского университета», публикация была переведена на французский язык.
В 1865 году Уильям Хаггинс впервые получил спектр туманностей. Характер линии
излучения туманности Орион ясно говорил о ее газовом составе, но спектр
туманности Андромеда (М31 в каталоге Мессье) был непрерывным, как и у звезд.
Хаггинс пришел к выводу, что этот тип спектра М31 обусловлен высокой плотностью
и непрозрачностью газа, из которого он состоит.

В
начале XX века Весто Мелвин Слифер объяснял спектр туманности Андромеда
отражением света центральной звезды (для чего он взял ядро галактики). Этот
вывод был сделан на основе фотографий, сделанных Джеймсом Килером на
36-дюймовом отражателе. Было обнаружено 120 000 слабых туманностей. Спектр, в
котором он был получен, был отражающим. Как мы теперь знаем, это были спектры
отражающих (в основном пыльных) туманностей вокруг звезд Плеяды.

В
1920 году состоялся «Великий спор» между Харлоу Шепли и Хебером
Кертисом. Суть спора заключалась в том, чтобы измерить расстояние от Цефеид до
Магеллановых Облаков и оценить размер Млечного Пути. Используя
усовершенствованный вариант ковшового метода, Кертис пришел к выводу, что
небольшая (диаметром 15 килопарсеков) сплющенная галактика с Солнцем близко к
центру. А также небольшое расстояние до Магеллановых Облаков. Сепли, исходя из
расчета сферических скоплений, создал совершенно иную картину — плоский диск
диаметром около 70 килопарсеков с Солнцем вдали от центра. Расстояние до
Магеллановых Облаков было того же порядка величины. Результатом спора стал
вывод о необходимости еще одного независимого измерения.

Современная
картина нашей Галактики появилась в 1930 году, когда Роберт Джулиус Трамплер
измерил эффект поглощения света, изучив распределение рассеянных звездных
скоплений, сконцентрированных в плоскости Галактики. Новые наблюдения,
сделанные с помощью космического телескопа Хаббла в начале 1990-х годов,
показали, что темная материя в нашей Галактике не может состоять только из
очень слабых и маленьких звезд. Он также получил изображения далекого космоса
под названием «Хаббл Глубокое Поле» и «Хаббл Сверх Глубокое
Поле», которые показали, что в нашей Вселенной есть сотни миллиардов
галактик.

Великая тайна

Здорово, правда? Вот только на самом деле эти структуры не настоящие. Они не связаны друг с другом и никогда не станут таковыми. Однако сама идея существования сверхскоплений и название для нашего – Ланиакея – будут сохраняться в течение длительного времени. Вот только назвав объект, реальным его не сделаешь: через миллиарды лет все различные компоненты будут просто разбросаны все дальше и дальше друг от друга, и в самом отдаленном будущем нашего воображения они исчезнут из поля зрения. Все это из-за того простого факта, что сверхскопления, несмотря на их названия, вовсе не являются структурами, а просто временными конфигурациями, которым суждено быть разорванными расширением Вселенной.

Примеры неправильных галактик

Неправильная галактика IC 4710 в созвездии Павлина, находится примерно в 34 миллионах световых лет от нас. Эта галактика состоит из ярких звезд, в ней активно идут процессы звездообразования. Диаметр IC 4710 составляет примерно 36 000 световых лет.

IC 4710 представляет собой карликовую неправильную галактику типа Irr I. У неё отсутствует выраженное ядро и спиральные рукава, а сам внешний вид напоминает скорее огромный шар из хаотично расположенных звезд. Галактика IC 4710 обнаружена Делайлом Стюартом 18 августа 1900 года.

Неправильная галактика IC 4710 в созвездии Павлина

Неправильная галактика IC 3583 расположена на расстоянии около 30 миллионов световых лет в созвездии Девы. Не первый взгляд может показаться, что у него нет какой-то четкой структуры, однако если присмотреться, то заметно явное “уплотнение” звезд ближе к центру IC 3583. Скорее всего эту галактику постигла судьба наших Магеллановых облаков – в прошлом будучи спиральной, она со временем оказалась раздавленной массой одного из более крупных соседей (например M90) и превратилась в неправильную галактику. Галактика IC 3583 обнаружена Исааком Робертсом 29 апреля 1892 года.

Неправильная галактика IC 3583 в созвездии Девы

Голубая карликовая галактика ESO 338-4 – тоже неправильная галактика, но в отличие от IC 4710 и IC 3583 совсем другого типа. Совсем недавно она слилась с другой галактикой поменьше, что вызвало бурную вспышку звездообразования и конечно же полный хаос в структуре. Новорожденные массивные звезды придающее голубое свечение ESO 338-4 обречены на очень короткое существование (несколько миллионов лет, а не миллиарды), так как быстро исчерпают запасы водородного топлива. Возможно, со временем, когда последствия слияния будут ощущаться меньше, и бурные процессы внутри недр галактики улягутся, она сможет принять более традиционную форму.

Голубая карликовая галактика ESO 338-4

Таблица характеристик основных видов галактик

Спиральные бывают с перемычкой и без. В первом типе центр пересекается плотным баром звезд. А у вторых подобного формирования не наблюдается.

В эллиптических галактиках проживают самые древние звезды и нет достаточного количества пыли и газа, чтобы создать молодые. Могут напоминать по форме круг, овал или же спиральный тип, но без рукавов.

Примерно четверть галактик представляют группу неправильных. Они меньше, чем спиральные и отображают порой причудливые формы. Их можно объяснить появлением новых звезд или же гравитационным контактом с соседней галактикой. Среди неправильных числятся Магеллановы Облака.

Характеристики Млечного Пути

Физику создают конкретные цифры и точные параметры — именно они помогают узнать судьбу всего: от падающего на пол бутерброда до громадных галактик, которые простираются на миллионы световых лет. Млечный Путь не является исключением. Давайте посмотрим, чем примечателен наш дом.

Галактика NGC 6744, которая считается очень похожей на Млечный Путь.

• Галактический диск Млечного Пути простирается на расстояние 50-90 тысяч световых лет во все стороны от центра. Как мы уже знаем, это немного, но и не так мало. Радиус крупнейших спутников галактики, Магеллановых Облаков, составляет всего 7 тысяч с.л. Но ближайшая наша соседка, галактика Андромеды, значительно больше Млечного Пути. Чтобы добраться от ее ядра к самому краю, световому лучу нужно 110 тысяч лет.
• Наше Солнце удалено от ядра Млечного пути приблизительно на 27 тысяч световых лет. Считается, что оно ближе к краю диска, чем к центру. Поэтому размеры Млечного Пути обычно рассматривают в меньшем промежутке. А еще наше светило движется с громадной скоростью вокруг галактического центра — от 200 до 250 км/сек. Но даже так на полный круг по Млечному Пути нам нужно 240 миллионов лет. А чтобы преодолеть притяжение галактики и отправиться в межгалактическое путешествие, Солнцу надо разогнаться в два раза быстрее, до скорости 550 км/сек.
• Однако настоящий критерий размера галактики — это количество звезд. Точную оценку, разумеется, никто не может провести. Но именно количество видимого вещества позволяет судить о массивности и концентрации. В Млечном Пути насчитывается от 100 до 400 миллиардов звезд — все зависит от того, как оценивать количество звезд, закрытое от нас галактическим центром и другими рукавами.

Рукав Млечного Пути с Земли. Все видимые звезды на снимке принадлежат галактике

Впрочем, с массой галактики все куда более однозначно — она составляет от 1 до 1,5 триллиона масс Солнца. Эта цифра не поможет подсчитать количество звезд, поскольку большую часть массы покрывает невидимая темная материя, но зато позволяет нагляднее сравнивать Млечный Путь с соседями.

Все эти данные приблизительные, и обличены в числа лишь из-за необходимости в тех или иных вычислениях. Несмотря на развитые инструменты астрономов, точно измерить параметры галактики невозможно. Тем более изнутри, где большая часть звезд скрыта от взора. Поэтому ученые первоочередно задаются другими вопросами — например, как устроен Млечный Путь, и как его устройство работает. Об этом дальше.

Понятие темной энергии

В астрономии понятие темное энергии включает в себя энергию (существующую в теории), которая была введена в математическую модель Вселенной, чтобы объяснить ее расширение с ускорением. Ученые предполагают, что эта энергия не способна собираться в сгустки (в отличие от темной материи), а равномерно распределяется по всем просторам Вселенной. Темная энергия присутствует в галактиках, в галактических скоплениях, а также за их пределами. Интересным является тот факт, что она действует против гравитационных сил, то есть испытывает антигравитацию.

С помощью современных астрономических технологий ученые способны не только измерить скорость расширения Вселенной, но и проанализировать, как этот процесс изменялся со временем. Дело в том, что ускорение расширения Вселенной только растет, что позволяет говорить об антигравитационных силах. Если бы в космическом пространстве гравитация была стандартной, то со временем отдаление галактик друг от друга замедлялось бы.

Астрономы предполагают, что темной энергией может выступать вакуум. Его плотность не изменяется во время расширения Вселенной, что может означать его отрицательное давление. Также есть мнение, что темная энергия – это сверхслабое поле, которое пронизывает все пространство Вселенной, научно его называют «квинтэссенция».

К сожалению, на сегодняшний день не существует возможности в земных условиях экспериментально исследовать темную энергию. Но это не означает, что в будущем человечество не сможет объяснить природу данного явления или выяснить другие причины, способствующие такому быстрому ускорению расширения Вселенной.

Мертвая галактика

Не во всех калактиках есть жизнь.

Может прозвучать странно, но внутри нашей галактики находится труп другой галактики. В 2018 году астрономы проводили исследование движения звезд внутри Млечного Пути и в ходе этой масштабной научной работы было обнаружено, что примерно 33 000 звезд не принадлежат нашей галактике.

По движениям звезд ученые могут определить их природу, благодаря этому и было установлено, что обнаруженные звезды не принадлежат Млечному Пути, поскольку их поведение было не похоже на остальные звезды находящихся в соседних системах. Более детальный анализ 600 из этих светил позволил исследователям выяснить возраст и размер галактики, которой они принадлежали, пока не попали в Млечный Путь. Ученые назвали ее Гайя-Энцелад.

Астрономы утверждают, что наша галактика в прошлом уже не раз поглощала своих карликовых соседей. Та же судьба ожидала и галактику Гайя-Энцелад. Примерно 10 миллиардов лет назад ее размер составлял 1/5 размера Млечного Пути, но это не помешало последнему заглотнуть ее целиком.

Звезды уничтоженной галактики теперь составляют большую часть ореола Млечного Пути, а также формируют его толстый диск, придавая ему надутую форму. Другими словами, если бы этой коллизии не произошло, наша галактика выглядела бы совсем по-другому.

Галактика Сомбреро (M104)

Галактика Сомбреро (Sombrero Galaxy) Тип: Спиральная галактика без перемычки Созвездие: Дева

Галактика сомбреро находится на расстоянии 29,3 миллиона световых лет от Солнца. Согласно наблюдениям Spitzer, M104 является двумя галактиками: плоская спиральная находится внутри эллиптической.

Обнаруженная в 1781 году, галактика «Сомбреро» получила свое название благодаря выступающей центральной части и ребру из темного пылевого вещества. Обычно центр или ядро галактики состоит из одного однородного набора звезд, однако в случае М104 ядро состоит из нескольких четко разделенных скоплений звезд, хотя это не так легко увидеть в оптическом свете. На протяжении многих лет астрономы затруднялись объяснить наличие пылевой полосы, окружающей ядро. Ситуация изменилась в феврале 2020 года, когда команда астрономов под руководством Пола Гудфруа (Paul Goudfrooij) проанализировала данные наблюдений космического телескопа Hubble. Полученные результаты показали, что галактика М104 была сформирована в результате мощного столкновения крупных галактик. К такому выводу ученые пришли измерив металличность звезд гало, которые расположены далеко от центра и диска галактики.

Ближайшие миры

Небесные тела, которые просматриваются в телескопы — это сравнительно молодые объекты. К ним относятся наш Млечный путь и его ближайший соседи. В его окружении находится 54 галактики. Самым близкими соседями являются карликовая системы, которые расположены в созвездиях
Стрельца и Большого Пса. Их масса в 300 раз меньше Млечного пути. Они расположились на расстоянии в 42000 световых лет от центра нашей галактики. В карликовых системах насчитывается всего несколько миллиардов звезд. Со временем, они могут соединяются между собой либо их могут поглотить более крупные объекты.

Скорость расширения Вселенной составляет 20 км/с, что приводит к неизбежному столкновению различных систем.

Ближайшей спиральной галактикой является Андромеда. Она в три раза больше Млечного пути и находиться на расстоянии в 2,52 млн световых лет от нашей Земли. Диаметр этой огромной системы составляет шесть миллионов световых лет. Она состоит из темной материи, также в ее составе насчитываются триллионы звезд.

Неправильные галактики I типа

Неправильные галактики Irr I-типа появляются в исходной последовательности Хаббла как галактики типа Магелланова Облака, которые являются наиболее представительным примером. Их еще называют Sd-m.

Их можно рассматривать как тип спиральных галактик, следующих за Sc-галактиками, которые не имеют своей структуры или имеют ее в очень рудиментарной форме. Вот почему их иногда называют Sd-m, где S обозначает форму спирали, а буква m обозначает Магеллан.

На самом деле у Большого Магелланова Облака есть бар. Они являются наиболее часто встречающимися неправильными галактиками и изобилуют очень голубыми звездами, так как у них высокая звездная рождаемость.

Виды галактик

По классификации Хаббла, они могут быть:

1. Эллиптическими (Е). Это система небесных тел, которая обладает четко видимой сферической структурой и размытыми краями. Они медленно вращаются. Общее количество подобных объектов во Вселенной составляет 25%.
2. Линзообразные (SO). Этот вид не имеет спиральных рукавов. Основное небесное тело здесь линза, окруженная слабым ореолом. В космическом пространстве насчитывается 20% галактик этого типа.
3. Спиральные (обычные S). Внутри диска этой системы имеются звездные рукава.  В центре наблюдается сгущение и спиральные ветви голубого цвета. Здесь также имеется бар, т.е. перемычка, от краев которой образуются рукава. Наш Млечный путь относится к этой спиральной системе.
4. Неправильные. Это объекты, в которых нет определенной структуры. Небесные тела расположены в хаотичном порядке. В прошлом, они могли быть спиральными или эллиптическими, но под действием гравитационных сил, стали неправильными. Их количество составляет 25% от всех систем в космическом пространстве.

Слияние

Проследим дальнейшее развитие галактик. Полноценные галактики объединялись в группы, скопления и сверхскопления. В масштабах родной группы они могли подойти на достаточно близкое расстояние, чтобы запустить процесс слияния. Результат всегда зависит от массы.

В стандартном сценарии маленькие присоединяются к крупным («съедаются»). Не так давно и Млечный Путь «пообедал» несколькими карликовыми галактиками, присоединив их звезды к себе. Интересно наблюдать за столкновением одинаково крупных галактик, которые в конце трансформируются в гигантские эллиптические типы.

Две галактики сплелись в своем «смертельном танце»

В момент галактического столкновения их спиральная структура рушится, поэтому позволяет перейти на новый уровень. Эллиптические считаются крупнейшими в своем виде. Кроме того, при слиянии увеличиваются и центральные сверхмассивные черные дыры.

Правда, здесь стоит отметить, что не во всех случаях все заканчивается появлением эллиптической галактики. Полагают, что некий контакт уже сейчас происходит между нашей галактикой и Магеллановыми Облаками. Даже больше, оказывается, что Карликовая галактика в Большом Псе уже стала частью Млечного Пути.

Хотя сам процесс слияния воспринимается как нечто серьезное, звезды расположены на больших дистанциях, поэтому катастрофические взрывы и столкновения бывают редко. Но в этом процессе формируются волны ударной гравитации, которые приводят к появлению новых звезд. Это то, чего стоит ожидать через 4 миллиарда лет, когда Млечный Путь и Андромеда столкнутся.

Галактические скопления

Галактика – невероятно интересный, яркий и красивый объект Вселенной, таящий в себе невероятное количество загадок.

Сколько существует галактик? Сосчитать их количество просто невозможно. Астрономы предполагают, что их примерно 100 миллиардов или больше. Расположение их в пространстве неравномерное. В одной области их скапливается огромное количество, в другой могут быть единичные экземпляры.

Список галактик – одиночек очень мал. Почти 95% сливаются в группы. В них преобладает одна мощная спиралевидная или эллиптическая галактика. Она притягивает к себе своих спутников, разрушая их гравитационное поле. В результате образуется скопление с несколькими десятками или даже тысячи галактик (сверхскопление). Форма их может быть разнообразной. Это цепочки, стены. В сверхскоплениях звёздные островки вытягиваются в своеобразные нити. Они окружают войды (пустоты) и формируют плоские скопления.

Космические системы, постоянно перемещаясь, неизменно взаимодействуют между собой. Иногда они сталкиваются и сливаются. Во время столкновения часто происходит взрыв и в космос выбрасывается огромное количество энергии. Но в некоторых случаях звёздные галактики проходят мимо друг друга, только чуть затронув и изменив его структуру.

Звёздные островки по-разному откликаются на взаимодействие друг с другом. При среднем значении расстояний между космическими системами, превышающем их диаметр, наблюдаются приливные воздействия. Если расстояние большое, но и скорость пролёта галактик велика, то более массивное звёздное образование, пролетая мимо, перетягивает на себя межгалактический горячий газ, лишая источника питания и энергии более мелкое. В результате последняя теряет запасы межзвёздного газа необходимого для создания звёзд. Если расстояние станет меньше, то большой объект вообще перетянет к себе тёмное тело меньшего, оставив его без материи. При небольшом расстоянии и краткосрочном взаимодействии галактик внутри них формируются волны плотности газа, которые становятся причиной вспышки огромного количества звёзд и образованию спиральных ветвей.

Предельным случаем галактического взаимодействия является соединение звёздных островов. Астрономы установили, что процесс начинается со слияния тёмных галактических тел. Затем галактики, приближаются по спиралевидному пути друг к другу. Последними сливаются компоненты звёзд, вызывая вспышки звездообразования.

Изучение Солнечной системы

Долгое время человечество было убеждено, что все звёзды и планеты вращаются вокруг Земли. Система мира с неподвижной Землёй в центре была разработана греческим учёным Птолемеем во 2 веке до нашей эры и просуществовала более полутора тысяч лет. 

В 1453 году польский астроном Николай Коперник доказал, что Земля, как и другие планеты (на тот момент их было известно шесть), вращаются вокруг Солнца. Однако вплоть до XVII века церковь считала это учение ересью и боролась с его последователями. 

Одним из них был итальянский монах Джордано Бруно. В 1584 году он опубликовал исследование, в котором утверждал, что Вселенная бесконечна, а Солнце подобно остальным звёздам, просто находится гораздо ближе к Земле. Бруно был схвачен инквизицией и приговорён к сожжению на костре как еретик. 

Другим последователем Коперника стал итальянский учёный Галилео Галилей. Он создал первый телескоп, который позволил увидеть кратеры Луны, пятна на Солнце, открыть четыре спутника Юпитера и установить, что планеты вращаются вокруг своей оси. Чтобы не повторить судьбу Бруно, Галилей был вынужден отречься от своих идей.

В XVII веке немецкий астроном Иоганн Кеплер открыл законы движения планет — ему удалось установить связь между скоростью вращения планеты и её расстоянием от Солнца. Его идеи воспринял знаменитый английский физик Исаак Ньютон, создатель теории всемирного тяготения. 

В XVIII—XIX веках открытия в области оптики позволили создать более мощные телескопы, которые позволили учёным узнать больше о солнечной системе. Были открыты планеты Уран и Нептун. 

В 1951 году Советский Союз вывел на орбиту Земли первый искусственный спутник. С этого момента началась Космическая эра — эпоха практического изучения солнечной системы. 

В 1961 году Юрий Гагарин стал первым человеком, побывавшем в космосе, а в 1969 году космический корабль «Аполлон-11» доставил людей на Луну. 

В 1970-х годах Советский Союз и США запустили несколько десятков аппаратов для исследования Марса, Венеры и Меркурия, а запущенные в 1980-х аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2» позволили получить данные о дальних планетах — Юпитере, Сатурне, Уране, Нептуне и их спутниках. Большую роль в изучении солнечной системы сыграл вывод на орбиту Земли космического телескопа «Хаббл» в 1990 году. 

В нынешнем десятилетии космические агентства разных стран планируют пилотируемый полёт на Марс. Экспедиция на другую планету станет величайшим событием в истории освоения солнечной системы. И всё же пока человечество находится в самом начале пути изучения космоса.

Наша галактика

Ближайшая к нам звезда Солнце относится к миллиарду звезд в галактике Млечный путь. Посмотрев на ночное звездное небо, тяжело не заметить широкую полосу, усыпанную звездами. Скопление этих звезд древние греки назвали Галактикой.

Если бы у нас была возможность посмотреть на эту звездную систему со стороны, мы бы заметили сплюснутый шар, в котором насчитывается свыше 150 млрд. звезд. Наша галактика имеет такие размеры, которые тяжело представить в своем воображении. Луч света путешествует с одной ее стороны на другую сотню тысяч земных лет! Центр нашей Галактики занимает ядро, от которого отходят огромные спиральные ветви, заполненные звездами. Расстояние от Солнца до ядра Галактики составляет 30 тысяч световых лет. Солнечная система расположена на окраине Млечного пути.

Звезды в Галактике несмотря на огромное скопление космических тел встречаются редко. Например, расстояние между ближайшими звездами в десятки миллионов раз превышает их диаметры. Нельзя сказать, что звезды разбросаны во Вселенной хаотично. Их местоположение зависит от сил гравитации, которые удерживают небесное тело в определенной плоскости. Звездные системы со своими гравитационными полями и называют галактиками. Кроме звезд, в состав галактики входит газ и межзвездная пыль.

Состав галактик.

Вселенную составляет также множество других галактик. Наиболее приближенные к нам отдалены на расстояние 150 тыс. световых лет. Их можно увидеть на небе южного полушария в виде маленьких туманных пятнышек. Их впервые описал участник Магеллановой экспедиции вокруг мира Пигафетт. В науку они вошли под названием Большого и Малого Магеллановых Облаков.

Ближе всего к нам расположена галактика под названием Туманность Андромеды. Она имеет очень большие размеры, поэтому видна с Земли в обычный бинокль, а в ясную погоду – даже невооруженным глазом.

Само строение галактики напоминает гигантскую выпуклую в пространстве спираль. На одном из спиральных рукавов за ¾ расстояния от центра находится Солнечная система. Все в галактике кружится вокруг центрального ядра и подчиняется силе его гравитации. В 1962 году астрономом Эдвином Хабблом была проведена классификация галактик в зависимости от их формы. Все галактики ученый разделил на эллиптические, спиральные, неправильные и галактики с перемычкой.

В части Вселенной, доступной для астрономических исследований, расположены миллиарды галактик. В совокупности их астрономы называют Метагалактикой.

Формирование

Образование спиралевидных галактик, судя по всему, схоже с появлением волн от удара камня по поверхности воды. К появлению рукавов, по мнению ученых, привел некий толчок. Сами спиральные ответвления представляют собой волны повышенной плотности вещества. Природа толчка может быть различной, один из вариантов — перемещения в центральной массе звезд.

Спиральные ответвления — это молодые звезды и нейтральный газ (основной элемент — водород). Они лежат в плоскости вращения галактики, потому она напоминает сплющенный диск. Образование молодых звезд может быть и в центре таких систем.

Еще одна загадка Вселенной

Вскоре после Большого взрыва Вселенная была заполнена газом, в основном водородом. Со временем, то тут то там, гравитация стала стягивать газ к облакам, которые впоследствии превратились в галактики внутри которых родились звезды. Знаете по какой причине сияют звезды? Все дело в термоядерном горении водорода — те звезды, что превращаются в сверхновые и погибают после взрыва “выталкивают” газ обратно из галактик.

Там, в таинственном межгалактическом пространстве, газ охлаждается и становится плотнее. Там он и находится, пока сила гравитации не втягивает его обратно в галактику, где образуются новые звезды. Процесс повторяется: гравитация конденсирует газ в галактики и звезды, звезды взрываются и выбрасывают газ, гравитация снова притягивает газ и рождаются новые звезды.

Телескоп Hubble сделал снимок взрыва сверхновой

Со временем в любой галактике начинает заканчиваться перерабатываемый газ. А без газа во Вселенной не могут образовываться новые звезды; старые звезды живут своей жизнью и умирают, и в конечном итоге галактика тоже умирает. Галактики обитают в так называемой газовой ванне, среде, из которой они родились, и которая питает их. Галактики вдыхают и выдыхают газ, а звезды продолжают гореть, пока газ не исчезнет. Красиво звучит, правда?

Космические семьи

Как звёзды внутри галактик, сами галактики тоже объединяются в крупные образования — галактические скопления. Галактики удерживает вместе гравитация, образуя единую систему. Скопления бывают двух видов. Регулярные состоят из эллиптических и спиральных галактик, причём в центре скопления располагаются гигантские эллиптические галактики. Такие скопления имеют сферическую форму. У иррегулярных же нет строгой формы, в них меньше галактик, а большинство из них спиральные.

Местная группа, в которую входит наш Млечный Путь, состоит из более пяти десятков галактик, и эта цифра постоянно увеличивается по мере того, как учёные открывают новые. В свою очередь, Местная группа — часть Местного Сверхскопления Девы. Другие ближайшие к нам сверхскопления носят названия Гидры-Центавра, Волосы Вероники, Рыбы-Персея, Павлина-Индейца, Феникса, Змееносца, Геркулеса, Льва, Скульптора и Шепли.

Великолепная пятёрка — квинтет Стефана (NASA, ESA, and the Hubble SM4 ERO Team)

Долгое время считалось, что сверхскопления — самые крупные структурные образования во Вселенной. Однако недавние исследования показали, что они лишь часть комплекса галактических суперкластеров — нитей, или филаментов. Помимо нитей, учёные также обнаружили войды — свободное от галактик и звёзд пространство невероятных размеров. Вероятнее всего, войды состоят из тёмной материи и протогалактических облаков.

Нити образуют «великие стены» — относительно плоские структуры, окружённые войдами. Наиболее крупные из которых — Великая стена Геркулес — Северная Корона, Великая стена Слоуна и Великая стена CfA2. Первая пока самая крупная из известных: её протяжённость — 10 миллиардов световых лет, а до её обнаружения в 2013 году таковой считалась Великая стена Слоуна, размер которой гораздо меньше — около миллиарда световых лет.

Найди своё сверхскопление! (Фото: Andrew Z. Colvin)

Ещё одна крупномасштабная структура Вселенной — Громадная группа квазаров (астрономы, кажется, не очень утруждаются, придумывая названия), она же Huge-LQG или U1.27, расположенная в созвездии Льва. Это вторая по величине космическая суперструктура размером 4 миллиарда световых лет.

Кстати, если посмотреть на иллюстрации галактических филаментов, то можно заметить, что они чрезвычайно напоминают сеть нейронов. Впрочем, этому наверняка есть некое не слишком эзотерическое объяснение. Возможно, это просто наиболее удобная форма объединения и взаимодействия для простейших элементов.

Всё, что не светится — тёмная материя