Строение и происхождение галактик

Галактики представляют собой гигантские скопления звезд, связанные между собой силами гравитации. Галактики содержат от нескольких миллионов до многих сотен миллиардов звезд. Наряду со звездами в состав галактик входят межзвездный газ, межзвездная пыль, космические лучи.

Первую удачную классификацию галактик по их внешнему виду предпринял Э. Хаббл в 1925 г. Он предложил относить галактики к одному из следующих трех типов: 1) эллиптические; 2) спиральные; 3) неправильные. Эллиптические галактики, имеющие вид правильных кругов или эллипсов, характеризуются высокой плотностью звезд и яркостью в центре с плавным уменьшением периферии. В большинстве эллиптических галактик очень мало газа – менее 0,1 % по массе.

Для спиральных галактик характерно наличие двух (иногда более) спиральных рукавов, образующих плоскую систему – «диск». Кроме диска в спиральных галактиках имеется сферическая составляющая, которая образуется объектами, располагающимися примерно сферически-симметрично вокруг центра галактики. В спиральных рукавах сосредоточено много молодых ярких звезд и светящихся газовых облаков. Количество газа в спиральных галактиках составляет 1 –15 % от общей массы.

К неправильным галактикам отнесены объекты, у которых отсутствует четко выраженное ядро и не обнаружена вращательная симметрия. Количество газа в неправильных галактиках может доходить до 50 % от общей массы. Предполагается, что эллиптические галактики составляют 17 %, спиральные – 80 и неправильные – 3 % от общего числа галактик.

В конце XX – начале XXI в. обнаружены звездные системы, которые не укладываются в данную классификацию. Эти галактики получили название «пекулярные». К их числу относятся, например, «компактные» галактики, обладающие высокой поверхностной яркостью, а также карликовые звездные системы с низкой светимостью.

Вопрос об образовании галактик является одним из сложнейших вопросов современной астрофизики. К настоящему времени имеются различные модели образования галактик. Так, российским физиком Я. Б. Зельдовичем была предложена конденсационная модель образования галактик в результате сжатия (конденсации) газовых сгустков. Согласно этой теории, в однородной и изотропной расширяющейся Вселенной возникают бесконечно малые неоднородности плотности вещества, которые в процессе расширения Вселенной усиливаются. Нарастание неоднородностей приводит к образованию мощных ударных волн, сжимающих газ в плотные газовые облака массой 10¹³–10¹⁵ масс Солнца. Позже эти облака в результате охлаждения и гравитационной неустойчивости распадаются на отдельные сгустки. Продолжая сжиматься и теряя при этом энергию на излучение, уплотнившееся вещество в результате своей эволюции превращается в современные галактики.

Эволюция галактики зависит от массы и начальной скорости вращения газового облака. Если начальное вращение отсутствует, то гравитация равномерно сжимает облако – образуется эллиптическая галактика.

Во вращающемся облаке газ концентрируется в галактической плоскости, перпендикулярной оси вращения, – образуется спиральная галактика, например наша Галактика, или Млечный Путь.

Чем больше начальная масса газового облака, тем сильнее гравитационное сжатие и тем быстрее образуется галактика.

Вопросы для самоконтроля:

1. Что называют галактическим экватором?

2. Какое строение имеет наша Галактика?

3. Как возникают радиогалактики?

4. Как вы понимаете бесконечность Вселенной?

5. Что изучает космология?

6. Сформулируйте закон Хаббла.

7. Расскажите о модели расширяющейся Вселенной

8. Изложите гипотезу горячей Вселенной.

9. Что такое реликтовое излучение?