Эволюция Вселенной

между  самими  сгущениями.  Позднее  из   отдельных   участков   с   помощью собственного притяжения образовались сверхгалактики  и  скопления  галактик. Итак, крупнейшие структурные единицы Вселенной - сверхгалактики  -  являются результатом неравномерного распределения водорода,  которое  происходило  на ранних этапах истории Вселенной.

 

                            4. Рождение галактик

 

    Астрономические   исследования   показывают,   что   скорость   вращения завихрения  предопределила  форму  галактики,  родившейся  из  этого  вихря.

Выражаясь научным языком, скорость осевого вращения определяет  тип  будущей галактики. Из медленно вращающихся вихрей возникли эллиптические  галактики, в  то  время  как  из  быстро  вращающихся  родились  сплющенные  спиральные галактики.

    В результате  силы тяготения очень медленно  вращающийся вихрь сжимался в шар  или  несколько  сплюнутый   эллипсоид.   Размеры   такого   правильного гигантского водородного облака были от  нескольких  десятков  до  нескольких сотен тысяч световых лет. Нетрудно определить, какие  из  водородных  атомов вошли в состав  рождающейся  эллиптической,  точнее  говоря  эллипсоидальной галактики, а  какие  остались  в  космическом  пространстве  вне  нее.  Если энергия связи сил гравитации атома на периферии превышала  его  кинетическую энергию, атом становился составной частью галактики. Это условие  называется критерием Джинса. С его помощью можно определить, в какой  степени  зависела масса и величина  протогалактики  от  плотности и температуры водородного газа.     Протогалактика,    которая    вообще    не    вращалась,    становилась родоначальницей  шаровой  галактики.  Сплющенные   эллиптические   галактики рождались  из  медленно  вращающихся  протогалактик.   Из-за   недостаточной центробежной силы преобладала сила гравитационная. Протогалактика  сжималась

и плотность водорода  в  ней  возрастала.  Как  только  плотность  достигала определенного  уровня,  начали  выделятся  и сжимается сгустки   водорода. Рождались протозвезды, которые позже  эволюционировали  в  звезды.  Рождение всех звезд в шаровой или слегка  приплюснутой  галактике  происходило  почти одновременно. Этот процесс продолжался относительно  недолго,  примерно  сто миллионов лет.  Это  значит,  что  в  эллиптических  галактиках  все  звезды приблизительно одинакового возраста,  т.е.  очень  старые.  В  эллиптических галактиках весь водород был исчерпан сразу же в  самом  начале,  примерно  в  первую сотую существования галактики. На  протяжении  поседующих  99  сотых

этого периода звезды уже  не могли возникать. Таким образом, в  эллиптических

галактиках количество межзвездного вещества ничтожно.

    Спиральные галактики,  в том числе  и  наша,  состоят из  очень старой

сферической составляющей ( в этом они похожи на эллиптические  галактики)  и

из более молодой плоской  составляющей,  находящейся  в  спиральных  рукавах.

Между  этими  составляющими  существует  несколько  переходных   компонентов

разного уровня сплюснутости, разного возраста и скорости вращения.  Строение

спиральных галактик, таким  образом, сложнее и  разнообразнее,  чем  строение

эллиптических.  Спиральные  галактики  кроме  этого  вращаются   значительно

быстрее,  чем  галактики  эллиптические.  Не  следует  забывать,   что   они

образовались  из  быстро  вращающихся  вихрей  сверхгалактики.   Поэтому   в

создании спиральных галактик участвовали  и  гравитационная  и центробежная

силы.

    Если  бы  из  нашей  галактики  через   сто  миллионов  лет   после   ее

возникновения (это время  формирования сферической  составляющей)  улетучился

весь межзвездный водород, новые  звезды  не  смогли  бы  рождаться,  и  наша

галактика стала бы эллиптической.

    Но межзвездный  газ в те далекие времена  не улетучился, и, таким образом

гравитация  и  вращение  могли  продолжать  строительство  нашей  и   других

спиральных галактик. На каждый атом межзвездного газа действовали  две  силы

- гравитация, притягивающая  его к  центру  галактики   и  центробежная  сила,

выталкивающая его по направлению от  оси вращения.  В конечном  итоге газ

сжимался  по  направлению  к  галактической  плоскости.  В  настоящее  время

межзвездный газ сконцентрирован  к галактической плоскости в  весьма  тонкий

слой. Он сосредоточен прежде  всего в спиральных  рукавах и представляет

собой плоскую или промежуточную  составляющую, названную звездным  населением

второго типа.

    На каждом этапе  сплющивания межзвездного газа  во все более утончающийся

диск рождались звезды. Поэтому в нашей галактике  можно  найти,  как  старые,

возникшие примерно десять миллиардов лет  назад,  так  и  звезды  родившиеся

недавно в спиральных рукавах, в  так  называемых  ассоциациях  и  рассеянных

скоплениях. Можно сказать,  что чем более сплющена  система,  в которой

родились звезды, тем они  моложе.

 

 

                      5. Строение Галактик и Вселенной

 

    Число звезд  в галактике порядка 1012 (триллиона). Млечный путь, светлая

серебристая полоса звезд  опоясывает  всё  небо,  составляя  основную  часть

нашей Галактики. Млечный  путь  наиболее  ярок  в  созвездии  Стрельца,  где

находятся самые мощные облака звезд.  Наименее  ярок  он  в  противоположной

части неба. Из этого нетрудно вывести заключение, что солнечная  система  не

находится в центре Галактики, который от нас виден в  направлении  созвездия

Стрельца. Чем дальше от плоскости  Млечного  Пути,  тем  меньше  там  слабых

звезд и тем менее далеко  в этих направлениях тянется звездная система.

    Наша Галактика  занимает пространство, напоминающее  линзу или  чечевицу,

если смотреть на нее сбоку. Размеры Галактики были намечены по  расположению

звезд, которые видны на больших расстояниях. Это цефиды и горячие гиганты.

Диаметр Галактики примерно равен  3000  пк  (Парсек  (пк)  – расстояние,  с

которым большая полуось земной орбиты, перпендикулярная лучу  зрения,  видна

под углом в 1”. 1 Парсек = 3,26 светового года = 206265 а.е. =  3*1013  км.)

или 100000 световых лет (световой  год  –  расстояние  пройденное  светом  в

течении года), но четкой границы у нее нет, потому  что звездная  плотность

постепенно сходит на нет.

    В центре галактики  расположено ядро диаметром 1000-2000 пк – гигантское

уплотненное скопление звезд. Оно находится от нас на расстоянии почти  10000

пк (30000 световых лет) в направлении созвездия Стрельца, но  почти целиком

скрыто   плотной    завесой   облаков,   что   препятствует   визуальным   и

фотографическим обычным  наблюдениям этого интереснейшего объекта  Галактики.

В состав ядра входит много  красных гигантов и короткопериодических цефид.

    Звезды верхней  части главной последовательности а особенно сверхгиганты

и   классические   цефиды,   составляют   более   молодые   население.   Оно

располагается дальше от центра  и  образует  сравнительно  тонкий  слой  или

диск. Среди звезд этого  диска  находится  пылевая  материя  и  облака  газа.

Субкарлики и гиганты  образуют вокруг  ядра  и  диска  Галактики  сферическую

систему.

    Масса нашей   галактики  оценивается  сейчас  разными  способами,  равна

2*1011 масс  Солнца  (масса   Солнца  равна  2*1030  кг.)  причем  1/1000  ее

заключена в межзвездном газе и пыли.  Масса Галактики в Андромеде почти

такова же, а масса Галактики  в Треугольнике оценивается в  20  раз  мменьше.

Поперечник  нашей  галактики   составляет   100000   световых   лет.   Путем

кропотливой работы московский  астрономом  В.В.  Кукарин  в 1944  г.  нашел

указания на спиральную структуру  галактики, причем оказалось, что  мы  живем

между двумя спиральными  ветвями, бедном звездами.

    Существует  два   вида  звездных  скоплений:   рассеянные   и   шаровые.

Рассеянные скопления  состоят обычно из  десятков  или  сотен  звезд  главной

последовательности и  сверхгигантов со слабой концентрацией  к центру.

    Шаровые же  скопления  состоят  из  десятков  или  сотен  звезд  главной

последовательности    и    красных    гигантов.    Иногда    они    содержат

короткопериодические  цефеиды.  Размер  рассеянных  скоплений  –   несколько

парсек. Пример их скопления  Глады  и  Плеяды  в  созвездии  Тельца.  Размер

шаровых скоплений с сильной  концентрацией звезд к центру –  десяток  парсек.

Известно более 100 шаровых  и сотни  рассеянных  скоплений,  но  в  Галактике

последних должно быть десятки  тысяч.

    Кроме  звезд   в  состав  Галактики  входит  еще   рассеянная   материя,

чрезвычайно рассеянное вещество, состоящее из межзвездного газа и  пыли.  Оно

образует туманности.  Туманности  бывают  диффузными  (клочковатой  формы  и

планетарными. Светлые они  от  того,  что  их  освещают  близлежащие  звезды.

Пример:  газопылевая  туманность  в  созвездии  Ориона  и   темная   пылевая

туманность Конская голова.

    Эллиптические  галактики внешне невыразительные.  Они имеют  вид  гладких

эллипсов или кругов с  постепенным круговым уменьшением  яркости от  центра  к

периферии.  Ни  каких  дополнительных  частей  у   них   нет,   потому   что

Эллиптические галактики  состоят из второго  типа  звездного  населения.  Они

построены из звезд красных и желтых гигантов, красных и желтых  карликов  и

некоторого количества белых  звезд не очень  высокой  светлости.  Отсутствуют

бело-голубые сверхгиганты и гиганты, группировки которых  можно  наблюдать  в

виде ярких сгустков, придающих структурность системе,  нет пылевой материи

которая,  в  тех  галактиках  где она имеется,  создаёт   темные   полосы,

оттеняющие форму звездной системы.

    Неправильная  форма у галактики может быть, вследствие того, что она  не

успела принять правильной формы из-за малой плотности в  ней материи или  из-

за молодого возраста. Есть  и другая  возможность:  галактика может стать

неправильной вследствие  искажения  формы  в  результате  взаимодействия   с

другой галактикой.

    Только  3  галактики   можно  наблюдать  невооруженным   глазом,  Большое

Магеланово  облако,  Малое Магеланово  облако  и туманность  Андромеды.  В

таблицы приведены данные о десяти ярчайших  галактиках  неба.  (БМО,  ММО –

Большое Магеланов облако и Малое Магеланово облако.).

    Не вращающаяся  звездная система по истечении   некоторого  срока  должна

принять форму шара. Такой  вывод следует из  теоретических  исследований.  Он

подтверждается на примере  шаровых  скоплений,  которые  вращаются  и  имеют

шарообразную форму.

    Если же звездная  система сплюснута, то это означает, что она вращается.

Следовательно, должны вращаться  и эллиптические  галактики,  за  исключением

тех, из них, которые  шарообразны,  не  имеют  сжатия.  Вращение  происходит

вокруг оси, которая перпендикулярна  главной плоскости  симметрии.  Галактика

сжата вдоль оси своего вращения. Впервые вращение галактик обнаружил в 1914

г. американский астроном Слайфер.

    Особый интерес  представляют галактики с резко   повышенной  светимостью.

Их  принято  называть  радиогалактиками.   Наиболее   выдающаяся   галактика

Лебедь(. Это слабая двойная галактика с чрезвычайно тесно расположенными

друг к другу  компонентами,  являющимися  мощнейшим  дискретным  источником.