Какое расстояние между галактиками. Галактика млечный путь

Большой Энциклопедический словарь

Внегалактические туманности или островные Вселенные, гигантские звездные системы, содержащие также межзвездный газ и пыль. Солнечная система входит в нашу Галактику Млечный Путь. Все космическое пространство до пределов, куда могут проникнуть… … Энциклопедия Кольера

Гигантские (до сотен млрд. звёзд) звёздные системы; к ним относится, в частности, наша Галактика. Галактики подразделяются на эллиптические (Е), спиральные (S) и неправильные (Ir). Ближайшие к нам галактики Магеллановы Облака (Ir) и туманность… … Энциклопедический словарь

Гигантские звёздные системы, подобные нашей звёздной системе Галактике (См. Галактика), в состав которой входит Солнечная система. (Термин «галактики», в отличие от термина «Галактика», пишут со строчной буквы.) Устаревшие название Г.… …

Гигантские (до сотен млрд. звезд) звездные системы; к ним относится, в частности, наша Галактика. Галактики подразделяются на эллиптические (Е), спиральные (S) и неправильные (Ir). Ближайшие к нам галактики Магеллановы Облака (Ir) и туманность… … Астрономический словарь

Галактики - гигантские звездные системы с числом звезд от десятков до сотен миллиардов в каждой. Современные оценки дают около 150 млн галактик в известной нам Метагалактике. Галактики подразделяются на эллиптические (обозначаются в астрономии буквой Е),… … Начала современного естествознания

Гигантские (до сотен млрд. звёзд) звёздные системы; к ним относится, в частности, наша Галактика. Г. подразделяются на эллип тич. (Е), спиральные (S) и неправильные (Ir). Ближайшие к нам Г. Магеллановы Облака (Ir) и туманность Андромеды (S). Г.… … Естествознание. Энциклопедический словарь

Галактика Водоворот (M51) и её спутник NGC 5195. Фотография обсерватории Китт Пик. Взаимодействующие галактики галактики, расположенные в пространстве достаточно близко, чтобы взаимная гравитация существенно в … Википедия

Звёздные системы, отличающиеся по форме от спиральных и эллиптических хаотичностью, клочковатостью. Иногда встречаются Н. г., не имеющие чёткой формы, аморфные. Они состоят из звёзд с примесью пыли, в то время как большинство Н. г.… … Большая советская энциклопедия

- … Википедия

Книги

• Галактики , Аведисова Вета Сергеевна, Сурдин Владимир Георгиевич, Вибе Дмитрий Зигфридович. Четвертая книга из серии "Астрономия и астрофизика" содержит обзор современных представлений о гигантских звездных системах - галактиках. Рассказано об истории открытия галактик, об их…
• Галактики , Сурдин В.Г.. Четвертая книга из серии "Астрономия и астрофизика" содержит обзор современных представлений о гигантских звездных системах - галактиках. Рассказано об истории открытия галактик, об их…

Ученые знали некоторое время, что Галактика Млечный Путь - не единственная во Вселенной. В дополнение к нашей галактике, которая является частью местной группы - коллекция из 54 галактик и карликовых галактик - мы тоже являемся частью большего образования, известного также как скопление галактик в Деве. Так что, можно сказать, у Млечного Пути много соседей.

Из них, большинство людей считают, что Галактика Андромеды - наш ближайший галактических сожитель. Но, по правде говоря, Андромеда - это ближайшая спиральная Галактика, но не ближайшая Галактика вообще. Это различие падает до образования, что фактически в пределах Млечного Пути сама, а карликовая Галактика, которая известна под именем Большого пса Гном Галакс (ака. Большой пес).

Эта звездная формация расположена порядка 42 000 световых лет от галактического центра и всего в 25 000 световых лет от нашей Солнечной системы. Это ставит ее ближе к нам, чем центр нашей собственной галактики, путь к которой составляет 30 000 световых лет от Солнечной системы.

До его открытия, астрономы полагают, что карликовая Галактика Стрельца была ближайшим галактическим образованием в, собственно, нашей. На 70 000 световых лет от Земли, эта Галактика была определена в 1994 году, чтобы быть ближе к нам, чем большое Магелланово облако, карликовая галактика, 180,000 световых лет от нас, которая ранее носила титул нашего ближайшего соседа.

Все изменилось в 2003 году, когда карликовая галактика "Большой пес" была обнаружена в два микрона панорамного обзора (2MASS), во время астрономической миссии, которая имела место в период между 1997 и 2001 годами.

С помощью телескопов, расположенных на МТ. Хопкинс обсерватории в Аризоне (для Северного полушария) и в межамериканской обсерватории в Чили в Южном полушарии, астрономы смогли провести всесторонний обзор неба в инфракрасном свете, который не блокируется газа и пыли, как жестоко, как видимый свет.

Из-за этого технику, астрономы сумели обнаружить очень значительной плотности класса M гигантских звезд в небе занимают созвездия большого пса, а также несколько других сопутствующих сооружений в составе этого типа звезда, две из которых имеют вид широких, обморок дуг (как видно на изображении вверху).

Распространенность M-класса звезд является то, что сделали образованием легко обнаружить. Эти классные, “красные карлики” не очень светлые по сравнению с другими классами звезд, и даже не может быть замечен невооруженным глазом. Однако, они очень ярко светят в инфракрасном, и в большом количестве появлялись.

В дополнение к его составу, Галактика имеет форму, близкую к эллиптической форму и, как полагают, содержат так много звезд, как Стрелец карликовые эллиптические Галактики, предыдущий претендент на ближайшая Галактика к нашему расположению в Млечном пути.

В дополнение к карликовой галактики собой длинную нить из звезд видна отставая, за ним. Этот комплекс, кольцевые структуры - которые иногда называют Моноцерос кольцо - коробит вокруг галактики три раза. Поток был впервые обнаружен в начале 21 века астрономами проведении слоуновского цифрового обзора неба.

Именно в ходе расследования этого кольца звезд, и близко расположенные группы из шаровых скоплений, похожими на те, которые связаны со Стрельцом карликовые эллиптические Галактики, что карликовая Галактика большого пса был обнаружен.

Нынешняя теория заключается в том, что эта Галактика была сросшиеся (или поглотила) в Галактике Млечный Путь. Других шаровых скоплений, вращающихся вокруг центра Млечного Пути в качестве спутника - то есть или NGC 1851, NGC 1904, NGC 2298 и NGC 2808, как полагают, были частью большого пса карликовой Галактики до ее аккреции.

Обнаружение этой галактики, и последующий анализ звезд, связанные с ним, оказывает определенную поддержку для текущего теория, что галактики могут увеличиваться в размерах, проглотив своих меньших соседей. Млечный Путь стал же, что и сейчас, поедая до других галактик, как большого пса, и он продолжает делать это и сегодня. И поскольку звезды большого пса карликовые Галактики являются технически уже часть Млечного Пути, она по определению ближайшая Галактика к нам.

Астрономы также считают, что большого пса карликовые галактики в процессе растаскивают гравитационное поле более массивной галактики Млечный Путь. Главное тело галактики уже чрезвычайно деградирует, и этот процесс будет продолжаться, путешествуя вокруг и по нашей Галактике. Во время аккреции, вероятно, завершится с большой пес карликовой Галактики на хранение 1 млрд звезд на 200 т0 400 млрд, которые уже являются частью Млечного Пути.

До его обнаружить в 2003 году, это был Стрелец карликовые эллиптические Галактики, которые занимал должность ближайшая Галактика к нашей собственной. На расстоянии 75 000 световых лет. Эта карликовая Галактика, которая состоит из четырех шаровых скоплений, которые измеряют около 10 000 световых лет в диаметре, был обнаружен в 1994 году. До этого, большом Магеллановом облаке, как думали, был наш ближайший сосед.

Галактика Андромеды (М31) - ближайшая спиральная галактика по отношению к нам. Хотя - гравитационно - она связана с Млечным путем, это все же не ближайшая Галактика - 2 миллиона световых лет от нас. Андромеда в настоящее время приближается к нашей галактике со скоростью около 110 километров в секунду. Примерно через 4 миллиарда лет, Галактика Андромеды, как ожидается, сольется, образуя единую Супер-галактику.

Разбираясь в том, как и когда могли появиться галактики, звёзды и планеты, учёные приблизились к разгадке одной из главных тайн Вселенной. они утверждают, что в результате большого взрыва - а он, как мы уже знаем, произошёл 15-20 миллиардов лет назад (см. «Наука и жизнь» № ) - возник именно такой материал, из которого впоследствии смогли сформироваться небесные тела и их скопления.

Планетарная газовая туманность Кольцо в созвездии Лиры.

Крабовидная туманность в созвездии Тельца.

Большая туманность Ориона.

Звёздное скопление Плеяды в созвездии Тельца.

Туманность Андромеды - одна из ближайших соседок нашей Галактики.

Спутники нашей Галактики - галактические скопления звёзд: Малое (вверху) и Большое Магеллановы Облака.

Эллиптическая галактика в созвездии Центавра с широкой пылевой полосой. Её иногда называют Сигарой.

Одна из самых больших спиральных галактик, видимая с Земли в мощные телескопы.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наша Галактика - Млечный Путь - насчитывает миллиарды звёзд, и все они движутся вокруг её центра. В этой огромной галактической карусели крутятся не только звёзды. Там есть ещё и туманные пятна, или туманности. Невооружённым глазом их видно не так уж много. Другое дело, если рассматривать звёздное небо в бинокль или телескоп. Что за космический туман мы увидим? Далёкие маленькие группы звёзд, которые по отдельности не разглядеть, или что-то совсем-совсем другое?

Сегодня астрономы знают, что представляет собой та или иная туманность. Оказалось, что они совершенно разные. Есть туманности, состоящие из газа, их освещают звёзды. Часто они бывают круглой формы, за что получили название планетарные. Многие из этих туманностей образовались в результате эволюции состарившихся массивных звёзд. Пример «туманного остатка» сверхновой звезды (о том, что это такое, мы ещё расскажем) - Крабовидная туманность в созвездии Тельца. Эта туманность, похожая на краба, довольно молодая. Точно известно, что родилась она в 1054 году. Есть туманности и значительно старше, их возраст насчитывает десятки и сотни тысяч лет.

Планетарные туманности и остатки когда-то вспыхнувших сверхновых звёзд можно было бы назвать туманностями-памятниками. Но известны и другие туманности, в них звёзды не гаснут, а, наоборот, рождаются и подрастают. Такова, например, туманность, которая видна в созвездии Ориона, называется она Большая туманность Ориона.

Совсем непохожими на них оказались туманности, представляющие собой скопления звёзд. Невооружённым глазом в созвездии Тельца хорошо видно скопление Плеяды. Глядя на него, трудно представить, что это не облако газа, а сотни и тысячи звёзд. Существуют и более «богатые» скопления из сотен тысяч, а то и миллионов звёзд! Такие звёздные «клубки» называют шаровыми звёздными скоплениями. Целая свита из таких «клубков» окружает Млечный Путь.

Большинство видимых с Земли звёздных скоплений и туманностей хоть и находятся от нас на очень больших расстояниях, но всё-таки принадлежат нашей Галактике. Между тем есть совсем далёкие туманные пятна, которые оказались не звёздными скоплениями, не туманностями, а целыми галактиками!

Самая известная наша галактическая соседка - туманность Андромеды в созвездии Андромеды. Если смотреть невооружённым глазом, она выглядит как туманное пятно. А на фотографиях, сделанных с помощью больших телескопов, туманность Андромеды предстаёт прекрасной галактикой. В телескоп мы видим не только множество составляющих её звёзд, но и выходящие из центра звёздные ветви, которые называют «спиралями» или «рукавами». По своим размерам наша соседка даже больше Млечного Пути, её диаметр составляет около 130 тысяч световых лет.

Туманность Андромеды - самая близкая к нам и самая большая из известных спиральная галактика. Луч света идёт от неё до Земли «всего-то» около двух миллионов световых лет. Так что, если бы мы захотели поприветствовать «андромедян», сигналя им ярким прожектором, они узнали бы о наших стараниях почти через два миллиона лет! А ответ от них пришёл бы к нам ещё через такое же время, то есть туда-обратно - приблизительно четыре миллиона лет. Этот пример помогает представить, как далека туманность Андромеды от нашей планеты.

На фотографиях туманности Андромеды хорошо видны не только сама галактика, но и некоторые её спутники. Конечно, спутники галактики совсем не такие, как, например, планеты - спутники Солнца или Луна - спутник Земли. Спутники галактик - это тоже галактики, только «маленькие», состоящие из миллионов звёзд.

Есть спутники и у нашей Галактики. Их несколько десятков, причём два из них видны невооружённым глазом на небе Южного полушария Земли. Европейцы впервые увидели их во время кругосветного путешествия Магеллана. Они подумали, что это какие-то облака, и назвали их Большое Магелланово Облако и Малое Магелланово Облако.

Спутники нашей Галактики, конечно, находятся ближе к Земле, чем туманность Андромеды. Свет от Большого Магелланова Облака долетает до нас всего за 170 тысяч лет. До последнего времени эту галактику считали самым близким спутником Млечного Пути. Но недавно астрономы открыли спутники и поближе, правда, они значительно меньше, чем Магеллановы Облака, и невооружённым глазом не видны.

Рассматривая «портреты» некоторых галактик, астрономы обнаружили, что среди них есть непохожие на Млечный Путь по строению и форме. Таких галактик тоже много - это и галактики-красавицы, и галактики совершенно бесформенные, похожие, например, на Магеллановы Облака.

Не прошло и ста лет с тех пор, как астрономы сделали удивительное открытие: далёкие галактики разбегаются одна от другой во все стороны. Чтобы понять, как это происходит, можно воспользоваться воздушным шариком и проделать с ним самый простой эксперимент.

Нарисуйте на шарике чернилами, фломастером или краской маленькие кружочки или закорючки, изображающие галактики. Когда вы начнёте надувать шарик, нарисованные «галактики» будут расходиться всё дальше и дальше одна от другой. Так происходит и во Вселенной.

Галактики мчатся, в них рождаются, живут и умирают звёзды. И не только звёзды, но и планеты, потому что во Вселенной наверняка есть множество звёздных систем, похожих и непохожих на нашу Солнечную систему, родившуюся в нашей Галактике. В последнее время астрономы уже открыли около 300 планет, движущихся вокруг других звёзд.

Из крупных звездных систем поблизости нас находится туманность Андромеды (М31) - спиральная галактика, в 2,6 раза превосходящая по размеру наш дом - галактику Млечный Путь: ее диаметр - 260 тысяч световых лет. Туманность Андромеды находится на расстоянии 2,5 млн. световых лет (772 килопарсек) от нас, а ее масса составляет 300 млрд. масс Солнца. В ее состав входит около триллиона звезд (для сравнения: в составе Млечного Пути - около 100 млрд звезд).

Туманность Андромеды - самый удаленный от нас космический объект, который можно наблюдать на звездном небе (северного полушария) невооруженным глазом даже в условиях городской засветки - она выглядит как светящийся размытый овал. При этом следует помнить, что из-за того, что свет от галактики Андромеды идет к нам 2,5 млн. лет, мы видим ее такой, какой она была 2,5 миллиона лет назад, и не знаем, как она выглядит в настоящий момент.

Астрономы выяснили, что галактика Андромеды и наша Галактика приближаются друг к другу со скоростью 100-140 км/с. Приблизительно через 3-4 миллиарда лет, возможно, произойдёт их столкновение и тогда они сольются в одну гигантскую галактику. Тех, кого беспокоит судьба Солнечной системы в результате этого столкновения, спешим успокоить: какого-либо воздействия на Солнце и планеты, вероятнее всего, не произойдёт. Процессы слияния галактик не сопровождаются катастрофическими звездными столкновениями, так как расстояния между звездами очень велики по сравнению с размерами самих звезд.

Однако не стоит думать, что процесс слияния галактик, растянутый на миллионы лет, происходит без драматических эффектов. При сближении двух галактик первыми соприкасаются облака межзвёздного газа. Из-за быстрого взаимопроникновения их плотность резко возрастает, они разогреваются, и растущее давление превращает эти газопылевые облака в центры формирования новых звёзд. Начинается бурный, взрывоподобный процесс звездообразования, сопровождающийся вспышками, взрывами и выбрасыванием наружу чудовищно протяжённых струй пыли и газа.

Однако вернемся к нашим соседям. Вторая ближайшая к нам спиральная галактика - М33. Она находится в созвездии Треугольника и удалена от нас на 2,4 млн. световых лет. По диаметру она в 2 раза меньше Млечного Пути и в 4 раза меньше галактики Андромеды. Ее тоже можно увидеть невооруженным глазом, но только в безлунную ночь и вне города. Она выглядит как тусклое туманное пятнышко между α Треугольника и τ Рыб.

Все остальные галактики нашего ближайшего окружения - это карликовые эллиптические и неправильные галактики. Из ближайших к нам неправильных галактик наибольший интерес представляют две: Большое и Малое Магеллановы Облака .

Магеллановы Облака являются спутниками нашей Галактики Млечный Путь. Они тоже видны невооруженным глазом, правда, только в южном полушарии. Большое Магелланово облако находится в созвездии Золотой Рыбы. Оно удалено от нас на 170 тысяч световых лет (50 килопарсек), его диаметр 20 тысяч световых лет, и оно содержит порядка 30 миллиардов звезд. Несмотря на принадлежность к типу неправильных галактик, Большое Магелланово Облако имеет структуру, близкую к пересеченным спиральным галактикам. В нем есть все те типы звезд, которые известны в Млечном Пути. В Большом Магеллановом облаке обнаружен еще один интересный объект - один из ярчайших среди известных газопылевой комплекс протяженностью в 700 световых лет - туманность Тарантул , очаг бурного звездообразования.

Малое Магелланово Облако в 3 раза меньше Большого и тоже напоминает собою пересеченную спиральную галактику. Оно расположено в созвездии Тукана, по соседству с Золотой Рыбой. Расстояние от нас до этой галактики 210 тысяч световых лет (60 килопарсек).

Магеллановы Облака окружены общей оболочкой из нейтрального водорода, которую называют Магелланова Система.

Оба Магелланова облака являются жертвами галактического каннибализма со стороны Млечного пути: гравитационное воздействие нашей Галактики постепенно разрушает их и притягивает к себе вещество этих галактик. Отсюда и неправильная форма Магеллановых Облаков. Специалисты считают, что это остатки двух небольших галактик в процессе постепенного исчезновения. По подсчетам астрономов, в ближайшие 10 миллиардов лет Млечный Путь полностью поглотит все вещество Магеллановых Облаков. Между самими Магеллановыми облаками происходят похожие процессы: за счет своей гравитации Большое Магелланово облако "ворует" миллионы звезд из Малого Магелланова облака. Возможно, этот факт объясняет высокую звездообразовательную активность в туманности Тарантул: эта область находится как раз на пути потока газа, который вытягивает гравитация Большого Магелланова облака из Малого.

Таким образом, на примере происходящего в окрестностях нашей Галактики вы снова можете убедиться, что слияние галактик и поглощение малых галактик более крупными - вполне обыденное явление в галактической жизни.

Наша Галактика, галактика Андромеды и галактика Треугольника составляют группу галактик, связанных между собой гравитационным взаимодействием. Ее называют Местная группа галактик . Размер Местной группы - 1,5 мегапарсек в поперечнике. Кроме трех крупных спиральных галактик, в Местную группу входит более 50 карликовых и неправильных (по форме) галактик. Так, у галактики Андромеды есть, по меньшей мере, 19 галактик-спутников, у нашей Галактики известно 14 спутников (по состоянию на 2005 год). Помимо них, в Местную группу входят другие карликовые галактики, не являющиеся спутниками крупных галактик.

ГАЛАКТИКИ, «внегалактические туманности» или «островные Вселенные»,― это гигантские звездные системы, содержащие также межзвездный газ и пыль. Солнечная система входит в нашу Галактику – Млечный Путь. Все космическое пространство до пределов, куда могут проникнуть мощнейшие телескопы, заполнено галактиками. Астрономы насчитывают их не менее миллиарда. Ближайшая галактика находится от нас на расстоянии около 1 млн. св. лет (10 19 км), а до самых удаленных галактик, зарегистрированных телескопами, – миллиарды световых лет. Исследование галактик – одна из самых грандиозных задач астрономии.

Историческая справка. Ярчайшие и ближайшие к нам внешние галактики – Магеллановы Облака – видны невооруженным глазом на южном полушарии неба и были известны арабам еще в 11 в., равно как и ярчайшая галактика северного полушария – Большая туманность в Андромеде. С переоткрытия этой туманности в 1612 при помощи телескопа немецким астрономом С.Мариусом (1570–1624) началось научное изучение галактик, туманностей и звездных скоплений. Немало туманностей было обнаружено различными астрономами в 17 и 18 вв.; тогда их считали облаками светящегося газа.

Представление о звездных системах за пределом Галактики впервые обсуждали философы и астрономы 18 в.: Э.Сведенборг (1688–1772) в Швеции, Т.Райт (1711–1786) в Англии, И.Кант (1724–1804) в Пруссии, И.Ламберт (1728–1777) в Эльзасе и В.Гершель (1738–1822) в Англии. Однако лишь в первой четверти 20 в. существование «островных Вселенных» было однозначно доказано в основном благодаря работам американских астрономов Г.Кертиса (1872–1942) и Э.Хаббла (1889–1953). Они доказали, что расстояния до наиболее ярких, а значит, ближайших «белых туманностей» значительно превосходят размер нашей Галактики. За период с 1924 по 1936 Хаббл продвинул границу исследования галактик от ближайших систем до предела возможностей 2,5-метрового телескопа обсерватории Маунт-Вилсон, т.е. до нескольких сотен миллионов световых лет.

В 1929 Хаббл открыл зависимость между расстоянием до галактики и скоростью ее движения. Эта зависимость, закон Хаббла, стала наблюдательной основой современной космологии. После окончания Второй мировой войны началось активное изучение галактик с помощью новых крупных телескопов с электронными усилителями света, автоматических измерительных машин и компьютеров. Обнаружение радиоизлучения нашей и других галактик дало новую возможность для изучения Вселенной и привело к открытию радиогалактик, квазаров и других проявлений активности в ядрах галактик. Внеатмосферные наблюдения с борта геофизических ракет и спутников позволили обнаружить рентгеновское излучение из ядер активных галактик и скоплений галактик.

Рис. 1. Классификация галактик по Хабблу

Первый каталог «туманностей» был опубликован в 1782 французским астрономом Ш.Мессье (1730–1817). В этот список попали как звездные скопления и газовые туманности нашей Галактики, так и внегалактические объекты. Номера объектов по каталогу Мессье используются до сих пор; например, Мессье 31 (М 31) – это знаменитая Туманность Андромеды, ближайшая крупная галактика, наблюдаемая в созвездии Андромеды.

Систематический обзор неба, начатый В.Гершелем в 1783, привел его к открытию нескольких тысяч туманностей на северном небе. Эта работа была продолжена его сыном Дж.Гершелем (1792–1871), который провел наблюдения в Южном полушарии на мысе Доброй Надежды (1834–1838) и опубликовал в 1864 Общий каталог 5 тыс. туманностей и звездных скоплений. Во второй половине 19 в. к этим объектам добавились вновь открытые, и Й.Дрейер (1852–1926) в 1888 опубликовал Новый общий каталог (New General Catalogue – NGC ), включающий 7814 объектов. С публикацией в 1895 и 1908 двух дополнительных Индекс-каталогов (IC) число обнаруженных туманностей и звездных скоплений превысило 13 тыс. Обозначение по каталогам NGC и IC с тех пор стало общепринятым. Так, Туманность Андромеды обозначают либо М 31, либо NGC 224. Отдельный список 1249 галактик ярче 13-й звездной величины, основанный на фотографическом обзоре неба, составили Х.Шепли и А.Эймс из Гарвардской обсерватории в 1932.

Эта работа была существенно расширена первым (1964), вторым (1976) и третьим (1991) изданиями Реферативного каталога ярких галактик Ж. де Вокулера с сотрудниками. Более обширные, но менее детальные каталоги, основанные на просмотре фотографических пластинок обзора неба были опубликованы в 1960-х годах Ф.Цвикки (1898–1974) в США и Б.А.Воронцовым-Вельяминовым (1904–1994) в СССР. Они содержат ок. 30 тыс. галактик до 15-й звездной величины. Недавно был закончен подобный обзор южного неба с помощью 1-метровой камеры Шмидта Европейской южной обсерватории в Чили и британской 1,2-метровой камеры Шмидта в Австралии.

Галактик слабее 15-й звездной величины слишком много, чтобы составлять их список. В 1967 опубликованы результаты подсчета галактик ярче 19-й звездной величины (к северу от склонения 20), проделанного Ч.Шейном и К.Виртаненом по пластинкам 50-см астрографа Ликской обсерватории. Таких галактик оказалось ок. 2 млн., не считая тех, которые скрыты от нас широкой пылевой полосой Млечного Пути. А еще в 1936 Хаббл на обсерватории Маунт-Вилсон подсчитал количество галактик до 21-й звездной величины в нескольких небольших площадках, распределенных равномерно по небесной сфере (севернее склонения 30). По этим данным на всем небе более 20 млн. галактик ярче 21-й звездной величины.

Классификация. Встречаются галактики различных форм, размеров и светимостей; некоторые из них изолированные, но большинство имеет соседей или спутников, оказывающих на них гравитационное влияние. Как правило, галактики спокойны, но нередко встречаются и активные. В 1925 Хаббл предложил классификацию галактик, основанную на их внешнем виде. Позже ее уточняли Хаббл и Шепли, затем Сэндидж и наконец Вокулер. Все галактики в ней делятся на 4 типа: эллиптические, линзовидные, спиральные и неправильные.

Эллиптические (E ) галактики имеют на фотографиях форму эллипсов без резких границ и четких деталей. Их яркость возрастает к центру. Это вращающиеся эллипсоиды, состоящие из старых звезд; их видимая форма зависит от ориентации к лучу зрения наблюдателя. При наблюдении с ребра отношение длин короткой и длинной осей эллипса достигает  5/10 (обозначается E5 ).

Рис. 2. Эллиптическая галактика ESO 325-G004

Линзовидные (L или S 0) галактики похожи на эллиптические, но, кроме сфероидального компонента, имеют тонкий быстро вращающийся экваториальный диск, иногда с кольцеобразными структурами наподобие колец Сатурна. Наблюдаемые с ребра линзовидные галактики выглядят более сжатыми, чем эллиптические: отношение их осей достигает 2/10.

Рис. 2. Галактика Веретено (NGC 5866), линзообразная галактика в созвездии Дракон.

Спиральные (S ) галактики также состоят из двух компонентов – сфероидального и плоского, но с более или менее развитой спиральной структурой в диске. Вдоль последовательности подтипов Sa , Sb , Sc , Sd (от «ранних» спиралей к «поздним») спиральные рукава становятся толще, сложнее и менее закручены, а сфероид (центральная конденсация, или балдж ) уменьшается. У спиральных галактик, наблюдаемых с ребра, спиральные рукава не видны, но тип галактики можно установить по относительной яркости балджа и диска.

Рис. 2. Пример спиральной галактики, Галактика «Вертушка» (Pinwheel) (объект списка Мессье 101 или NGC 5457)

Неправильные (I ) галактики бывают двух основных видов: магелланового типа, т.е. типа Магеллановых Облаков, продолжающие последовательность спиралей от Sm до Im , и немагелланового типа I 0, имеющие хаотические темные пылевые полосы поверх сфероидальной или дисковой структуры типа линзовидной или ранней спиральной.

Рис. 2. NGC 1427A, пример неправильной галактики.

Типы L и S распадаются на два семейства и два вида в зависимости от наличия или отсутствия проходящей через центр и пересекающей диск линейной структуры (бар ), а также центральносимметричного кольца.

Рис. 2. Компьютерная модель галактики Млечный путь.

Рис. 1. NGC 1300, пример спиральной галактики с перемычкой.

Рис. 1. ТРЕХМЕРНАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ГАЛАКТИК . Основные типы: E, L, S, I располагаются последовательно от E до Im ; семейства обычных A и пересеченных B ; вида s и r . Круглые диаграммы внизу – сечение главной конфигурации в области спиральных и линзовидных галактик.

Рис. 2. ОСНОВНЫЕ СЕМЕЙСТВА И ВИДЫ СПИРАЛЕЙ на сечении главной конфигурации в области Sb .

Существуют и другие схемы классификации галактик, основанные на более тонких морфологических деталях, но пока еще не развита объективная классификация, основанная на фотометрических, кинематических и радиоизмерениях.

Состав . Два структурных компонента – сфероид и диск – отражают различие в звездном населении галактик, открытое в 1944 немецким астрономом В.Бааде (1893–1960).

Население I , присутствующее в неправильных галактиках и в рукавах спиралей, содержит голубые гиганты и сверхгиганты спектральных классов O и B, красные сверхгиганты классов K и M, а также межзвездные газ и пыль с яркими областями ионизованного водорода. В нем присутствуют и маломассивные звезды главной последовательности, которые видны вблизи Солнца, но неразличимы в далеких галактиках.

Население II , присутствующее в эллиптических и линзовидных галактиках, а также в центральных областях спиралей и в шаровых скоплениях, содержит красные гиганты от класса G5 до K5, субгиганты и, вероятно, субкарлики; в нем встречаются планетарные туманности и наблюдаются вспышки новых (рис. 3). На рис. 4 показана связь между спектральными классами (или цветом) звезд и их светимостью у различных населений.

Рис. 3. ЗВЕЗДНЫЕ НАСЕЛЕНИЯ . На фотографии спиральной галактики Туманности Андромеды видно, что в ее диске сосредоточены голубые гиганты и сверхгиганты Населения I, а центральная часть состоит из красных звезд Населения II. Видны также спутники Туманности Андромеды: галактика NGC 205 (внизу ) и М 32 (вверху слева ). Самые яркие звезды на этом фото принадлежат нашей Галактике.

Рис. 4. ДИАГРАММА ГЕРЦШПРУНГА – РЕССЕЛА , на которой видна связь между спектральным классом (или цветом) и светимостью у звезд разного типа. I: молодые звезды Населения I, типичные для спиральных рукавов. II: состарившиеся звезды Населения I; III: старые звезды Населения II, типичные для шаровых скоплений и эллиптических галактик.

Первоначально считалось, что эллиптические галактики содержат только Население II, а неправильные – только Население I. Однако выяснилось, что обычно галактики содержат смесь двух звездных населений в разных пропорциях. Детальный анализ населений возможен только для нескольких близких галактик, но измерения цвета и спектра далеких систем показывают, что различие их звездных населений может быть значительнее, чем думал Бааде.

Расстояние . Измерение расстояний до далеких галактик основано на абсолютной шкале расстояний до звезд нашей Галактики. Ее устанавливают несколькими методами. Наиболее фундаментальный – метод тригонометрических параллаксов, действующий до расстояний в 300 св. лет. Остальные методы косвенные и статистические; они основаны на изучении собственных движений, лучевых скоростей, блеска, цвета и спектра звезд. На их основе определяют абсолютные величины Новых и переменных типа RR Лиры и  Цефея, которые становятся первичными индикаторами расстояния до ближайших галактик, где они видны. Шаровые скопления, ярчайшие звезды и эмиссионные туманности этих галактик становятся вторичными индикаторами и дают возможность определять расстояния до более далеких галактик. Наконец, в качестве третичных индикаторов используются диаметры и светимости самих галактик. В качестве меры расстояния астрономы обычно используют разность между видимой звездной величиной объекта m и его абсолютной звездной величиной M ; эту величину (m – M ) называют «видимым модулем расстояния». Чтобы узнать истинное расстояние, его необходимо исправить с учетом поглощения света межзвездной пылью. При этом ошибка обычно достигает 10–20%.

Внегалактическая шкала расстояний время от времени пересматривается, а значит, меняются и прочие параметры галактик, зависящие от расстояния. В табл. 1 приведены наиболее точные на сегодня расстояния до ближайших групп галактик. До более далеких галактик, удаленных на миллиарды световых лет, расстояния оцениваются с невысокой точностью по их красному смещению (см. ниже : Природа красного смещения).

Светимость. Измерение поверхностной яркости галактики дает полную светимость ее звезд на единицу площади. Изменение поверхностной светимости с расстоянием от центра характеризует структуру галактики. Эллиптические системы, как наиболее правильные и симметричные, изучены подробнее других; в целом они описываются единым законом светимости (рис. 5,а ):

Рис. 5. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СВЕТИМОСТИ У ГАЛАКТИК . а – эллиптические галактики (изображен логарифм поверхностной яркости в зависимости от корня четвертой степени из приведенного радиуса (r/r e) 1/4 , где r – расстояние от центра, а r e – эффективный радиус, внутри которого заключена половина полной светимости галактики); б – линзовидная галактика NGC 1553; в – три нормальные спиральные галактики (внешняя часть у каждой из линий прямая, что указывает на экспоненциальную зависимость светимости от расстояния).

Данные о линзовидных системах не так полны. Их профили светимости (рис. 5,б ) отличаются от профилей эллиптических галактик и имеют три основных участка: ядро, линзу и оболочку. Эти системы выглядят как промежуточные между эллиптическими и спиральными.

Спирали очень разнообразны, структура их сложна, и нет единого закона для распределения их светимости. Впрочем, похоже, что у простых спиралей вдали от ядра поверхностная светимость диска спадает к периферии экспоненциально. Измерения показывают, что светимость спиральных рукавов не так велика, как это кажется при рассматривании фотографий галактик. Рукава добавляют не более 20% к светимости диска в голубых лучах и значительно меньше в красных. Вклад в светимость от балджа уменьшается от Sa к Sd (рис. 5,в ).

Измерив видимую звездную величину галактики m и определив ее модуль расстояния (m – M ), вычисляют абсолютную величину M . У самых ярких галактик, исключая квазары, M  22, т.е. их светимость почти в 100 млрд. раз больше, чем у Солнца. А у самых маленьких галактик M 10, т.е. светимость ок. 10 6 солнечной. Распределение числа галактик по M , называемое «функцией светимости», – важная характеристика галактического населения Вселенной, но аккуратно определить ее нелегко.

Для галактик, отобранных до некоторой предельной видимой величины, функция светимости каждого типа в отдельности от E до Sc почти гауссова (колоколообразная) со средней абсолютной величиной в голубых лучах M m = 18,5 и дисперсией  0,8 (рис. 6). Но галактики поздних типов от Sd до Im и эллиптические карлики слабее.

У полной выборки галактик в заданном объеме пространства, например в скоплении, функция светимости круто растет с уменьшением светимости, т.е. количество карликовых галактик во много раз превосходит количество гигантских

Рис. 6. ФУНКЦИЯ СВЕТИМОСТИ ГАЛАКТИК . а – выборка ярче некоторой предельной видимой величины; б – полная выборка в определенном большом объеме пространства. Обратите внимание на подавляющее количество карликовых систем с M B < -16.

Размер . Поскольку звездная плотность и светимость у галактик постепенно спадают наружу, вопрос об их размере фактически упирается в возможности телескопа, в его способность выделить слабое свечение внешних областей галактики на фоне свечения ночного неба. Современная техника позволяет регистрировать области галактик с яркостью менее 1% от яркости неба; это примерно в миллион раз ниже яркости ядер галактик. По этой изофоте (линии одинаковой яркости) диаметры галактик составляют от нескольких тысяч световых лет у карликовых систем до сотен тысяч – у гигантских. Как правило, диаметры галактик хорошо коррелируют с их абсолютной светимостью.

Спектральный класс и цвет. Первая спектрограмма галактики – Туманности Андромеды, полученная в Потсдамской обсерватории в 1899 Ю.Шейнером (1858–1913), своими линиями поглощения напоминает спектр Солнца. Массовое исследование спектров галактик началось с создания «быстрых» спектрографов с низкой дисперсией (200–400 /мм); позже применение электронных усилителей яркости изображения позволило повысить дисперсию до 20–100/мм. Наблюдения Моргана на Йеркской обсерватории показали, что, несмотря на сложный звездный состав галактик, их спектры обычно близки к спектрам звезд определенного класса отA до K , причем есть заметная корреляция между спектром и морфологическим типом галактики. Как правило, спектр класса A имеют неправильные галактики Im и спирали Sm и Sd . Спектры класса A–F у спиралей Sd и Sc . Переход от Sc к Sb сопровождается изменением спектра от F к F–G , а спирали Sb и Sa , линзовидные и эллиптические системы имеют спектры G и K . Правда, позже выяснилось, что излучение галактик спектрального класса A в действительности состоит из смеси света звезд-гигантов спектральных классов B и K .

Кроме линий поглощения, у многих галактик видны линии излучения, как у эмиссионных туманностей Млечного Пути. Обычно это линии водорода бальмеровской серии, например, H  на  6563 , дублеты ионизованных азота (N II) на 6548 и 6583 и серы (S II) на  6717 и 6731, ионизованного кислорода (O II) на  3726 и 3729 и дважды ионизованного кислорода (O III) на  4959 и 5007. Интенсивность эмиссионных линий обычно коррелирует с количеством газа и звезд-сверхгигантов в дисках галактик: эти линии отсутствуют или очень слабы у эллиптических и линзовидных галактик, но усиливаются у спиральных и неправильных – от Sa к Im . К тому же интенсивность эмиссионных линий элементов тяжелее водорода (N, O, S) и, вероятно, относительное содержание этих элементов уменьшаются от ядра к периферии дисковых галактик. У некоторых галактик необычайно сильны эмиссионные линии в ядрах. В 1943 К.Сейферт открыл особый тип галактик с очень широкими линиями водорода в ядрах, указывающими на их высокую активность. Светимость этих ядер и их спектры меняются со временем. В целом ядра сейфертовских галактик похожи на квазары, хотя не так мощны.

Вдоль морфологической последовательности галактик изменяется интегральный показатель их цвета (B – V ), т.е. разность между звездной величиной галактики в голубых B и желтых V лучах. Средний показатель цвета основных типов галактик таков:

В этой шкале 0,0 соответствует белому цвету, 0,5 – желтоватому, 1,0 – красноватому.

При детальной фотометрии обычно выясняется, что цвет галактики меняется от ядра к краю, что указывает на изменение звездного состава. Большинство галактик голубее во внешних областях, чем в ядре; у спиралей это проявляется гораздо заметнее, чем у эллиптических, поскольку в их дисках много молодых голубых звезд. Неправильные галактики, обычно лишенные ядра, нередко бывают в центре голубее, чем на краю.

Вращение и масса. Вращение галактики вокруг оси, проходящей через центр, приводит к изменению длины волны линий в ее спектре: линии от приближающихся к нам областей галактики смещаются в фиолетовую часть спектра, а от удаляющихся – в красную (рис. 7). По формуле Доплера, относительное изменение длины волны линии составляет  / = V r /c , где c – скорость света, а V r – лучевая скорость, т.е. компонента скорости источника вдоль луча зрения. Периоды обращения звезд вокруг центров галактик составляют сотни миллионов лет, а скорости их орбитального движения достигают 300 км/с. Обычно скорость вращения диска достигает максимального значения (V M ) на некотором расстоянии от центра (r M ), а затем уменьшается (рис. 8). У нашей Галактики V M = 230 км/с на расстоянии r M = 40 тыс. св. лет от центра:

Рис. 7. СПЕКТРАЛЬНЫЕ ЛИНИИ ГАЛАКТИКИ , вращающейся вокруг оси N , при ориентации щели спектрографа вдоль оси ab . Линия от удаляющегося края галактики (b ) отклонена в красную сторону (R), а от приближающегося края (a ) – в ультрафиолетовую (UV).

Рис. 8. КРИВАЯ ВРАЩЕНИЯ ГАЛАКТИКИ . Скорость вращения V r достигает максимального значения V M на расстоянии R M от центра галактики, а затем медленно уменьшается.

Линии поглощения и линии излучения в спектрах галактик имеют одинаковую форму, следовательно, звезды и газ в диске вращаются с одинаковой скоростью в одном направлении. Когда по расположению темных пылевых полос в диске удается понять, какой край галактики расположен к нам ближе, мы можем выяснить направление закрученности спиральных рукавов: во всех изученных галактиках они отстающие, т.е., удаляясь от центра, рукав загибается в сторону, обратную направлению вращения.

Анализ кривой вращения позволяет определить массу галактики. В простейшем случае, приравняв силу гравитации к центробежной силе, получим массу галактики внутри орбиты звезды: M = rV r 2 /G , где G – постоянная тяготения. Анализ движения периферийных звезд позволяет оценить полную массу. У нашей Галактики масса ок. 210 11 солнечных масс, у Туманности Андромеды 410 11 , у Большого Магелланова Облака – 1510 9 . Массы дисковых галактик приблизительно пропорциональны их светимости (L ), поэтому отношение M/L у них почти одинаковое и для светимости в голубых лучах равное M/L  5 в единицах массы и светимости Солнца.

Массу сфероидальной галактики можно оценить таким же образом, взяв вместо скорости вращения диска скорость хаотического движения звезд в галактике ( v ), которую измеряют по ширине спектральных линий и называют дисперсией скоростей: M  R  v 2 /G , где R – радиус галактики (теорема вириала). Дисперсия скоростей звезд у эллиптических галактик обычно от 50 до 300 км/с, а массы от 10 9 солнечных масс у карликовых систем до 10 12 у гигантских.

Радиоизлучение Млечного Пути было открыто К.Янским в 1931. Первую радиокарту Млечного Пути получил Г.Ребер в 1945. Это излучение приходит в широком диапазоне длин волн  или частот  = c / , от нескольких мегагерц (  100 м) до десятков гигагерц (  1 см), и называется «непрерывным». За него ответственны несколько физических процессов, важнейший из которых – синхротронное излучение межзвездных электронов, движущихся почти со скоростью света в слабом межзвездном магнитном поле. В 1950 непрерывное излучение на волне 1,9 м было обнаружено Р.Брауном и К.Хазардом (Джодрелл-Бэнк, Англия) от Туманности Андромеды, а затем и от многих других галактик. Нормальные галактики, как наша или М 31, – слабые источники радиоволн. Они излучают в радиодиапазоне едва ли одну миллионную часть своей оптической мощности. Но у некоторых необычных галактик это излучение гораздо сильнее. У ближайших «радиогалактик» Дева А (M 87), Кентавр А (NGC 5128) и Персей А (NGC 1275) радиосветимость составляет 10 –4 10 –3 от оптической. А у редких объектов, таких, как радиогалактика Лебедь А, это отношение близко к единице. Лишь через несколько лет после открытия этого мощного радиоисточника удалось отыскать слабую галактику, связанную с ним. Множество слабых радиоисточников, вероятно, связанных с далекими галактиками, до сих пор не отождествлено с оптическими объектами.