Что такое галактика?

Если вы посмотрите в ночное небо в телескоп и увидите за пределами того, что видно невооруженным глазом, вы увидите множество звезд, которые на самом деле являются самозванцами. Многие из этих световых точек на самом деле являются галактиками - скоплениями от миллионов до триллионов звезд. Галактики состоят из звезд, пыли и темной материи, удерживаемых вместе гравитацией.



Астрономы не знают, как именно образовались галактики. После Большого взрыва космос почти полностью состоял из водорода и гелия. Некоторые астрономы считают, что гравитация стягивала пыль и газ вместе, чтобы сформировать отдельные звезды, и эти звезды сблизились в скопления, которые в конечном итоге стали галактиками. Другие думают, что масса того, что станет галактиками, собралась вместе до того, как в них были созданы звезды. Астрономы также совершенствуют свои методы измерения массы отдельных галактик, например, это исследование 2018 года, в котором использовались трехмерные движения нескольких галактик, чтобы лучше сузить массу Млечного Пути.



Солнце - одна из миллиардов звезд в Галактике Млечный Путь.

Солнце - одна из миллиардов звезд в Галактике Млечный Путь.(Изображение предоставлено Калтехом)



Открытие островных вселенных

В начале 1900-х годов многие астрономы думали, что вся Вселенная находится внутри нашей галактики, Млечного Пути. Другие, такие как Харлоу Шепли, ученый и глава обсерватории Гарвардского колледжа, утверждали, что спиралевидные капли, которые считались пылью и газом, разделены, и называли их «островными вселенными».

Так продолжалось до 1924 года, когда Эдвин хаббл идентифицировал несколько особых пульсирующих звезд, названных Цефеид переменные и понял, что они лежат за пределами известного промежутка Млечного Пути. Эти небесные объекты представляли собой совершенно уникальные скопления звезд на расстояниях далеко за пределами нашей родной галактики.

После того, как Хаббл измерил расстояние до отдельных галактик, он продолжил их измерения. Доплеровский сдвиг - сколько света от галактик растянулось из-за их движения. Он определил, что галактики вокруг Млечного Пути удаляются от нас с огромной скоростью. Чем дальше галактики, тем быстрее они убегают. Благодаря этому он смог определить, что сама Вселенная расширение , а годы спустя астрономы определили, что расширение ускоряется.



Характеристики галактики

В центре большинства галактик есть черные дыры, которые могут производить огромное количество энергии, которую астрономы могут видеть на больших расстояниях. В некоторых случаях центральная черная дыра галактики очень большой или активны даже в относительно небольших галактиках. Материал, вращающийся вокруг черной дыры, может ускоряться за счет ее струй. Другие галактики могут содержать квазары - самые энергичные тела во Вселенной - в их основе.

Галактики классифицируются по форме. Каждый тип имеет разные характеристики и разную историю эволюции.

У некоторых из них, например, у Млечного Пути, есть рукава, уходящие по спирали вокруг их центра. Известный как спиральные галактики , эти группы составляют большинство галактик, которые могут видеть астрономы. Газ и пыль в спиральной галактике вращаются вокруг центра со скоростью сотни миль в секунду, создавая форму вертушки. Некоторые из них, известные как «спирали с перемычкой», имеют в центре стержневую структуру, образованную пылью и газом, направляемыми в центр. Пыль и газ в спиральных галактиках постоянно способствуют образованию новых звезд.



У эллиптических галактик отсутствуют спиральные рукава их более ярких собратьев. Их внешний вид варьируется от округлых до очень вытянутых. В эллиптических галактиках меньше пыли, чем в их спиральных собратьях, и поэтому процесс звездообразования практически закончился. Большинство их звезд старше. Хотя они составляют меньшую часть видимых галактик, астрономы считают, что более половины галактик во Вселенной имеют эллиптическую форму.

Остальные 3 процента галактик во Вселенной известны как неправильные галактики. Они не круглые, не имеют спиральных рукавов, а их формы не имеют четкого определения. Гравитация других галактик часто влияла на них, растягивая или искривляя их. Столкновения или близкие столкновения с другими галактиками также могут деформировать их форму.

Это изображение, полученное космическим телескопом Хаббла, демонстрирует всю красоту близлежащей спиральной галактики M83 в виде мозаики из множества сшитых вместе фотографий. Пурпурный и синий цвета указывают на области звездообразования. M83, также известная как Южная Вертушка, расположена в 15 миллионах световых лет от нас в созвездии Гидры. Изображение выпущено в январе 2014 г.

Это изображение, полученное космическим телескопом Хаббла, демонстрирует всю красоту близлежащей спиральной галактики M83 в виде мозаики из множества сшитых вместе фотографий. Пурпурный и синий цвета указывают на области звездообразования. M83, также известная как Южная Вертушка, расположена в 15 миллионах световых лет от нас в созвездии Гидры. Изображение выпущено в январе 2014 г.(Изображение предоставлено НАСА, ЕКА и группой «Наследие Хаббла» (STScI / AURA))

Когда галактики сталкиваются

Галактики не летают в пространстве изолированно, а сгруппированы в группы, известные как скопления. Некоторые скопления большие и содержат более тысячи галактик, а другие намного меньше. Млечный Путь находится в скоплении, известном как Местная группа, в котором всего 50 галактик.

Иногда галактики сталкиваются друг с другом, объединяя свои звезды и пыль. Это важный шаг в эволюции и росте многих галактик. В конце 2018 года астрономы опубликовали исследование, показывающее, что две сверхмассивные черные дыры врезаются друг в друга на заключительной стадии галактического столкновения, что представляет собой первый раз, когда такая поздняя стадия столкновения галактик была замечена в действии.

Отдельные звезды обычно не сталкиваются при галактическом столкновении, но приток пыли и газа увеличивает скорость звездообразования. Млечный Путь должен столкнуться с галактикой Андромеды примерно через 5 миллиардов лет, и столкновения произошли и в его древнем прошлом; его характерная выпуклость могла образоваться после поглощения галактики в форме сосиски. Чтобы не отставать, галактика Андромеды, вероятно, поглотила и одного из ранних братьев и сестер Млечного Пути.

Новые исследования галактик

В последние годы астрономы отслеживали галактики и то, как их эволюция формируется темной материей - веществом, которое невозможно обнаружить с помощью традиционных телескопов. Считается, что темная материя и темная энергия вместе составляют большую часть массы и энергии Вселенной, но их существование трудно доказать, потому что мы можем увидеть их только через их воздействие на более обычные объекты, такие как галактики.

В 2017 году астрономы обнаружили две огромные галактики древней Вселенной, которые образовались в море темной материи. Чрезвычайно большой размер галактик заставляет ученых задаться вопросом, увеличивались ли они постепенно со временем или же это могло быть связано с каким-то другим процессом. Всего через несколько месяцев после этого открытия астрономы также обнаружили группу галактик, которые вращались синхронно друг с другом по схеме, которую можно объяснить темной материей.

Но в 2018 году группа исследователей бросила вызов теории темной материи, когда они обнаружили, что галактика под названием NGC 1052-DF2 имеет примерно в 400 раз меньше темной материи, чем модели предсказывают для объекта такого размера, что также может изменить модели галактической эволюции. Однако результаты исследования противоречивы и все еще обсуждаются.

Периодические исследования галактик с использованием все более совершенных технологий позволили ученым идентифицировать галактики, которые ранее были слишком тусклыми, чтобы их можно было увидеть, и узнать больше об эволюции, размере и форме галактик. Например, в 2017 году инструмент Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) на Очень большом телескопе Европейской южной обсерватории обнаружил группу из 72 галактик, которые прятались у всех на виду.

В 2018 году изображение, полученное с космического телескопа Хаббла, позволило охватить около 15000 галактик, предоставив обширные охотничьи угодья для будущих галактических исследований. И в том же году сотни галактик были обнаружены за сверхэнергетической черной дырой, которая ранее скрывала их присутствие.

Дополнительные ресурсы:

Эта статья была обновлена ​​4 января 2019 года участником demokratija.eu Элизабет Хауэлл.