Мир астрономии. Рассказы о Вселенной, звездах и галактиках

Итак, посмотрим еще раз повнимательнее на камертонную диаграмму Хаббла. Очень многие из известных ныне астрономам галактик имеют эллиптическую форму. У самых крупных эллиптических галактик поперечник сравним с диаметром нашей Галактики, включая ее корону (примерно 10⁵ парсек), а масса их достигает 10¹³ солнечных масс. Таких гигантских эллиптических галактик сравнительно немного, и гораздо более распространены так называемые карликовые эллиптические галактики, имеющие размеры в поперечнике «всего» около 2000 парсек и содержащие несколько миллионов звезд (в нашей Галактике сотни миллиардов звезд, и она поэтому считается гигантской).

Камертонная диаграмма Хаббла.

Спиральные галактики были открыты первыми. Это сильно сплюснутые системы гораздо большей яркости, чем широко распространенные карликовые эллиптические галактики. Основное различие между обычными спиральными галактиками и спиралями с перемычкой заключается в форме ядра этих систем. Обычные, или нормальные, спирали имеют ядро приблизительно сферической формы, но у ряда спиральных галактик в области вытянутого ядра наблюдается перемычка.

На диаграмме Хаббла мы видим и линзовидные галактики. Они так же, как и спиральные, сильно сплюснуты и напоминают чечевицу, но у них нет спиральной структуры.

И наконец, еще один тип галактик — неправильные. К ним относятся, например, два основных «компаньона» нашей Галактики — Большое Магелланово Облако и Малое Магелланово Облако. Свое название «неправильные» эти звездные системы получили из за особенностей их видимой формы. Некоторые неправильные галактики несут на себе отпечатки мощных взрывных процессов, другие имеют искаженную форму за счет взаимодействия с соседними близкими галактиками.

Большинство галактик обладает «стадным» характером: они образуют скопления, большие и малые. Малые насчитывают десятки членов, большие — тысячи. Большое скопление в Волосах Вероники содержит примерно десять тысяч галактик, главным образом эллиптических. Размер этого огромного скопления около четырех мегапарсек.

Скопления галактик, в свою очередь, входят в состав еще более крупных структурных образований, которые называются сверхскоплениями. Эти самые крупные структурные ячейки Вселенной имеют размеры до сотни мегапарсек и массы, превышающие 10¹⁵ масс Солнца.

Именно галактики являются ключевым элементом в структуре наблюдаемой Вселенной, а проблемы образования галактик и структурирования мира — один из основных вопросов в современной космологии.

Здесь существует некоторая тонкость, на которую нам необходимо обратить внимание. Когда мы говорили о рождении нашего мира, мы подчеркивали что речь идет об однородной и изотропной Вселенной. И действительно, крупномасштабная структура мира в пределах той точности наблюдений, которой располагает современная астрономия, изотропна и однородна. Так, например, величина скорости разбегания галактик не зависит от того, в каком участке ночного неба проводятся измерения. То же самое можно сказать и о наблюдениях реликтового излучения, о числе далеких галактик в различных направлениях от Земли (но в достаточно больших сравниваемых объемах!).

Изотропность реликтового фона с полной определенностью свидетельствует о том, что распределение вещества Вселенной в эпоху отделения излучения от вещества было в высокой степени однородным. Это, по всей видимости, совершенно непреложный вывод. Но как согласовать его с очень сложной структурой сегодняшней Вселенной, которая определяется существованием галактик, их скоплений, и, наконец, сверхскоплений? Ведь совершенно ясно, что если бы расширение абсолютно однородной Вселенной было, в свою очередь, абсолютно однородным, то ни звезды, ни галактики не могли бы существовать в принципе. Вселенная в этом случае представляла собой однородный газ из атомов и элементарных частиц. Тем не менее в нашем мире мы можем наблюдать и звезды, и галактики. В чем же дело?

Рождение галактик

Еще раз вернемся к тому моменту, когда температура расширяющейся Вселенной упала до 4000 K. После Большого Взрыва прошло около миллиона лет. В это время в нашем остывающем мире произошли существенные перемены. Для нас сейчас особенно важно то обстоятельство, что Вселенная стала прозрачна для излучения. Произошло это по той причине, что электроны объединились в атомы с протонами и перестали участвовать в рассеянии фотонов. Излучение отделилось от вещества, и поэтому Вселенная стала для нас наблюдаемой.

Что это значит? Астрономия стала всеволновой. Наблюдения проводятся сейчас в широком диапазоне электромагнитных колебаний — от радиоизлучения до гамма-лучей. Естественно, чем дальше от нас находится объект, тем в более раннюю эпоху видит его астроном-наблюдатель. Свет от далеких галактик идет до Земли миллиарды лет, и мы видим эти галактики такими, какими они были миллиарды лет назад.