Острова Вселенной: галактики. Понятие метагалактики

Полноценный телескоп изготовил в 1609 г. Галилей. Телескоп – это астрономический инструмент для изучения небесных светил по их электромагнитному излучению. Телескопы делятся на гамма-телескопы, рентгеновские, ультрафиолетовые, оптические, инфракрасные и радиотелескопы. На Земле устанавливают только оптические и радиотелескопы. Остальные выносят за земную атмосферу, в космос, так как атмосфера пропускает только видимый свет, инфракрасный и радиоизлучение. После изобретения телескопа внимание наблюдателей привлекли многочисленные светлые, пятна туманного вида, видимые неизменно в одних и тех же местах в разных созвездиях. С помощью сильных телескопов Вильям Гершель и его сын Джон открыли множество таких туманных пятен, а к концу прошлого века у некоторых из них была обнаружена спиральная форма. Но что представляют собой эти туманности - долго оставалось загадкой. И только в 20-е годы XX века с помощью крупнейших в то время телескопов удалось разложить туманности на звезды. Стало ясно, что туманности - это не облака пыли, светящиеся отраженным светом, и не облака разреженного газа, а чрезвычайно далекие звездные системы. Их назвали галактиками. Галактики - это гигантские звездные системы (до ~ 10¹³ звезд).

Следует всегда помнить, что, наблюдая Вселенную, мы видим галактики не такими, какие они есть теперь, а такими, какими они были в далеком прошлом. Ведь свет от них приходит к нам через пространство в миллионы и миллионы километров, на преодоление которого он затрачивает миллионы лет. Свет от ближайшей к нам галактики Андромеды достигает нас через 1,5 млн. лет. В большие телескопы можно наблюдать еще намного более далекие галактики, и мы видим их такими, какими они были миллиарды лет назад! В настоящее время наблюдается 10¹⁴ галактик. А расстояния до самых дальних из них - свыше 10 млрд. световых лет.

Велики не только размеры галактик и расстояния до них, велико и количество галактик, которые наблюдаются астрономами. Так, самой большой 6-метровый телескоп позволяет сфотографировать миллиарды галактик (!). В хорошо исследованной области пространства, на расстояниях 1500 Мпк, находится сейчас несколько миллиардов галактик. Таким образом, наблюдаемая нами область Вселенной - это прежде всего мир галактик

Существует три основных типа галактик:

эллиптические, имеющие круглую или эллиптическую форму; это наиболее простые галактики, они не содержат горячих звезд, сверхгигантов, пыли и газовых туманностей, в центре их никакого ядра нет;

спиральные, которые Хаббл разбил на два семейства - обычные и пересеченные. У первых ветви выходят непосредственно из ядра; у вторых ядро пересечено широкой, яркой полосой, называемой перемычкой или баром; спиральные ветви отходят от концов бара;

неправильные галактики - клочковатого строения и неправильной формы; яркость и светимость их невелики; изобилуют горячими сверхгигантами, газовыми туманностями и пылью (например, Магеллановы Облака, Большое и Малое).

Совокупность галактик всех типов, квазаров (это сильно удаленные объекты малых угловых размеров, которые излучают энергии во много раз больше, чем самые мощные галактики; природа этой энергии на сегодня не известна), межгалактической среды образует Метагалактику - доступную наблюдениям часть Вселенной.

Одно из важнейших свойств Метагалактик - ее постоянное расширение, "разлет" скоплений Галактик. Об этом свойстве Метагалактик свидетельствует " красное смещение " в спектрах галактик и открытие реликтового излучения (фоновое, независимое от направления, внегалактическое тепловое излучение, соответствующее температуре ~ 3 К).

Из явления расширения Метагалактики вытекает важное следствие: то, что в прошлом расстояния между галактиками были меньше.

Метагалактика однородна и изотропна. Это значит, что свойства материи и пространства одинаковы во всех частях Метагалактики (однородность) и по всем направлениям (изотропность).

Энергетический состав вещества Вселенной по современным данным таков: 4% - барионное вещество, 25% - темная материя (она не подвержена ни электромагнитному, ни сильному взаимодействию, проявляет себя только своим притяжением. Она ничего не излучает и ничего не поглощает, состоит из дискретных носителей. Она гравитационно скучивается), более 70% - темная энергия (она гравитационно не скучивается, представляет собой совокупность полей, обладает свойством антигравитации). Необходимо учитывать, что существует система независимых наблюдений, которые однозначно говорят о том, что есть во Вселенной не только барионная, но и темная материя и темная энергия. Наблюдения показывают, что Галактики скучиваются. Чтобы удержать эти скопления, белого вещества мало. Кроме того, все Галактики вращаются. Если считать, что все вещество Галактик – барионное, то вся масса Галактик должна быть в центре, а это не так. Скорость движения Галактик, если бы они состояли только из барионного вещества, должна была бы падать при их разбегании. А она постоянна, что говорит о том, что во Вселенной есть темная энергия.

Итак, независимые данные подтверждают наличие во Вселенной и темной материи, и темной энергии. Но какова их природа – однозначного ответа нет.