Galaktiki

Soderzhanie:

1.Vvedenie
2.Mnogoobrazie form zvezdnyh sistem
3.Gruppy i skopleniya galaktik
4.Evolyuciya galaktik
5.Radioizluchenie i aktivnost' galaktik
6.Metagalaktika

1. Vvedenie

Galaktikami naz. gigantskie (do ~10¹³ zvezd) zvezdnye sistemy, raspolozhennye vne nashei Galaktiki. Ih naz. eshe vnegalaktich. tumannostyami, t. k. pri vizual'nom nablyudenii v teleskop oni vyglyadyat tumannymi pyatnyshkami, kak i obychnye gazovye tumannosti. Svedeniya o G. privodyatsya v spec. astronomich. katalogah. Iz nih naibolee izvestny pervyi katalog tumannostei i zvezdnyh skoplenii, sostavlennyi v konce 18 v. franc. astronomom Sh. Mess'e (v etom kataloge tumannost' Andromedy, napr., zapisana pod nomerom 31 i oboznachaetsya M 31), i "Novyi obshii katalog" (1888 g.) angl. astronoma '. Dreiera (sokrashenno NGC, v nem tumannost' Andromedy oboznachaetsya NGC 224).

Mir zvezdnyh sistem - G.- stal intensivno izuchat'sya s 1920 g., kogda shved. astronomu K. Lundmarku udalos' razlozhit' na zvezdy periferiinuyu chast' spiral'noi tumannosti M 33 (ili NGC 598) v sozvezdii Treugol'nika. Vskore amer. astronom E. Habbl, rabotavshii na krupneishem v to vremya teleskope s zerkalom diametrom 2,5 m, ustanovil zvezdnuyu prirodu spiral'nyh rukavov tumannosti Andromedy i neskol'kih bolee slabyh G. nepravil'noi formy. Eto polozhilo nachalo razvitiyu novoi otrasli astronomich. nauki - vnegalakticheskoi astronomii. Izuchenie G. trebuet maksimal'no moshnyh instrumentov, v chastnosti opticheskih teleskopov s zerkalami diametrom bolee metra, a takzhe noveishih sredstv i metodov issledovaniya dalekih slabyh ob'ektov. Isklyuchitel'no bystromu razvitiyu vnegalaktich. astronomii sposobstvovalo vnedrenie radioastronomich. metodov issledovaniya kosmich. ob'ektov (sm. Radioastronomiya).

Sredi vse bolee slabyh po blesku ob'ektov chislo G. bystro vozrastaet. Tak, G. yarche 12-i zvezdnoi velichiny izvestno ok. 250, 15-i - uzhe ok. 50 tys., a chislo G., k-rye mogut byt' sfotografirovany 6-metrovym teleskopom na predele ego vozmozhnostei, sostavlyaet mnogie milliardy. Eto ukazyvaet na znachit. udalennost' bol'shinstva G.

Vnegalaktich. astronomiya issleduet razmery zvezdnyh sistem, ih massy, stroenie, svoistva optich., IK-, rentg. i radioizlucheniya. Izuchenie prostranstvennogo raspredeleniya G. vyyavlyaet krupnomasshtabnuyu strukturu Vselennoi (mozhno skazat', chto dostupnaya nablyudeniyu chast' Vselennoi - eto mir G.). V issledovanii prostranstvennogo raspredeleniya G. i putei ih evolyucii vnegalaktich. astronomiya smykaetsya s kosmologiei - naukoi o Vselennoi v celom.

Odnoi iz vazhneishih vo vnegalaktich. astronomii ostaetsya problema opredeleniya rasstoyanii do G. Blagodarya tomu chto v blizhaishih G. naideny cefeidy, novye zvezdy, a takzhe yarchaishie zvezdy postoyannogo bleska (sverhgiganty), udalos' ustanovit' rasstoyaniya do etih G. Do eshe bolee udalennyh G., v k-ryh nevozmozhno razlichit' dazhe sverhgigantskie zvezdy, rasstoyaniya ocenivayutsya inymi sposobami (sm. Rasstoyaniya do kosmicheskih ob'ektov).

V 1912 g. amer. astronom V. Slaifer obnaruzhil zamechatel'noe sv-vo G.: v spektrah dalekih G. vse spektr. linii okazalis' smeshennymi k dlinnovolnovomu (krasnomu) koncu po sravneniyu s takimi zhe liniyami v spektrah istochnikov, nepodvizhnyh otnositel'no nablyudatelya (t. n. krasnoe smeshenie linii). V 1929 g. amer. astronom E. Habbl, sravnivaya rasstoyaniya do G. i ih krasnye smesheniya, obnaruzhil, chto poslednie rastut v srednem pryamo proporcional'no rasstoyaniyam (sm. Habbla zakon). Etot zakon dal v ruki astronomov effektivnyi metod opredeleniya rasstoyanii do G. po ih krasnomu smesheniyu. Izmereny krasnye smesheniya tysyach G. i soten kvazarov.

Opredelenie rasstoyanii do G. i ih polozheniya na nebe pozvolilo ustanovit', chto vstrechayutsya odinochnye i dvoinye G., gruppy G., bol'shie skopleniya ih i dazhe oblaka skoplenii (sverhskopleniya). Sr. rasstoyaniya mezhdu G. v gruppah i skopleniyah sostavlyayut nesk. soten kpk; eto primerno v 10-20 raz bol'she razmera krupneishih G. Sr. rasstoyaniya mezhdu gruppami G., odinochnymi G. i kratnymi sistemami sostavlyayut 1-2 Mpk, rasstoyaniya mezhdu skopleniyami - desyatki Mpk. T. o., G. zapolnyayut prostranstvo s bol'shei otnositel'noi plotnost'yu, chem zvezdy vnutrigalaktich. prostranstvo (rasstoyaniya mezhdu zvezdami v srednem v 20 mln. raz bol'she ih diametrov).

2. Mnogoobrazie form zvezdnyh sistem

Ris. 1. Tipichnye ellipticheskie galaktiki.

Formy G. chrezvychaino raznoobrazny. Odnako bol'shinstvo G. otnosyat k nesk. osn. tipam, rukovodstvuyas' ih naibolee harakternymi vnesh. priznakami, a bolee melkie razlichiya G. pomogayut podrazdelit' eti tipy na otdel'nye podtipy. Klassificirovat' G. po morfologich. osobennostyam predlozhil Habbl. Ok. 25% izuchennyh G. imeet krugluyu ili elliptich. formu (ris. 1), poetomu ih naz. ellipticheskimi G. (v klassifikacii etot tip G. oboznachayut simvolom E). Eto naibolee prostye po strukture, zvezdnomu sostavu i harakteru vnutr. dvizhenii sistemy. V nih ne obnaruzheno zvezd vysokoi svetimosti (sverhgigantov), samye yarkie zvezdy v elliptich. G.- krasnye giganty. Poverhnostnaya yarkost' etih sistem plavno ubyvaet primerno obratno proporcional'no kvadratu rasstoyaniya ot yadra, postepenno slivayas' bez skachkov s okruzhayushim fonom neba. Rasshirenie linii v spektrah elliptich. G. ukazyvaet na to, chto zvezdy v nih dvizhutsya v samyh proizvol'nyh napravleniyah s vysokimi skorostyami (»200 km/s). V etih usloviyah raspredelenie zvezd vo vseh radial'nyh napravleniyah ot centra simmetrii dolzhno byt' pochti ravnoveroyatnym, chto i ob'yasnyaet blizkuyu k sferoidal'noi formu takih zvezdnyh sistem. Elliptich. tumannosti v zavisimosti ot stepeni vidimogo szhatiya podrazdeleny na vosem' podtipov: ot sferich. sistem E0 do checheviceobraznyh E7 (cifra ukazyvaet stepen' szhatiya).

Drugoi, samyi rasprostranennyi tip G. (ih ok. 50%) otlichaetsya bol'shim raznoobraziem struktury. Eti zvezdnye sistemy imeyut dva ili bolee klochkovatyh spiral'nyh rukava, obrazuyushih ploskii "disk", a v central'noi oblasti G. raspolozheno sferoidal'noe vzdutie (baldzh), v k-rom nahoditsya yadro G. Takie G. naz. spiral'nymi i oboznachayut simvolom S. Spiral'nye rukava, kak pravilo, bogaty yarkimi gazovymi tumannostyami, okruzhayushimi goryachie zvezdy-sverhgiganty, a takzhe oblakami temnoi gazovo-pylevoi materii. Primerno u poloviny spiral'nyh G. rukava nachinayutsya srazu ot yadra (eto normal'nye spiral'nye G., ris. 2), u ostal'nyh G. cherez yadro prohodit yarkaya peremychka (bar), idushaya daleko za predely yadra (peresechennye spiral'nye G.). Ot koncov peremychki i nachinayut zakruchivat'sya spiral'nye rukava. Takaya sistema pri vzglyade "sverhu" napominaet izvestnyi demonstracionnyi fiz. pribor "segnerovo koleso" (ris. 3). I normal'nye (S), i peresechennye (SB) spiral'nye G. podrazdelyayutsya eshe na podtipy Sa, Sab, Sb, Sc, SBa i t. d. po otnositel'nym razmeram yadra i diska (razmery yadra ubyvayut ot Sa k Sc). Nek-rye iz spiral'nyh sistem vidny v profil' kak tolstoe (v sluchae Sa) ili tonkoe vereteno, obychno peresechennoe polosoi temnogo veshestva, pogloshayushego svet. Na ris. 4 privedena odna iz krasiveishih spiral'nyh sistem, vidimyh "s rebra", - tumannost' "Sombrero" v sozvezdii Devy. Nasha Galaktika, kak izvestno, takzhe yavl. spiral'noi, veroyatnee vsego tipa Sb. Po-vidimomu, spiral'nye G. okruzheny sferoidal'noi zvezdnoi koronoi, v k-roi soderzhitsya znachitel'naya chast' massy G.

Ris. 6. Linzoobraznye galaktiki: a - NGC 205, sputnik tumannosti Andromedy; b - galaktika NGC 7702, vneshne pohozhaya na planetu Saturn.

Ris. 7. Bol'shoe i Maloe Magellanovy Oblaka - blizhaishie k nam galaktiki.

Ris.8. Galaktika M82 tipa Ir (nepravil'naya).

Ris. 9. Vzaimodeistvuyushie radiogalaktiki NGC 4038 i NGC 4039.

Esli prosledit' izmenenie form elliptich. G. ot sfericheskoi do checheviceobraznoi i form spiral'nyh G. ot Sa ko vse bolee splyusnutoi sisteme Sc, to naprashivaetsya vyvod o sushestvovanii eshe odnogo tipa G., promezhutochnogo mezhdu etimi osnovnymi. Na ris. 5 privedena odna iz morfologicheskih klassifikacii G.- tak nazyvaemyi kamerton Habbla. Gipotetich. tip poluchil v etoi sheme simvol S0; on byl snachala predskazan, a zatem naiden. V G. etogo tipa (ih ok. 20% ot obshego chisla vstrechayushihsya vblizi nashei Galaktiki), v otlichie ot elliptich. sistem, yarkost' ot centra k krayu padaet stupen'kami. V takoi sisteme razlichayut yadro, "linzu" i slabyi "oreol" (ris. 6,a). Eti G. naz. linzoobraznymi. V naruzhnyh chastyah linzy inogda vidny zachatki spiral'nyh rukavov, peremychki i naruzhnoe svetloe kol'co. Sochetanie etih detalei pridaet sistemam inogda sovershenno neobychnyi vid (ris. 6,b).

Ostayushiesya 5% G. ne udaetsya otnesti ni k odnomu iz perechislennyh tipov, oni obrazuyut tip nepravil'nyh G. (simvol Ir). U takih G. chasto otsutstvuet simmetriya formy. Po metkomu zamechaniyu amer. astronoma V. Baade, etot tip yavilsya "musornoi korzinoi" dlya G., ne poddayushihsya klassifikacii. Deistvitel'no, v etom tipe chisto uslovno ob'edineno nesk. raznyh po harakteru klassov G. Naibolee rasprostraneny nepravil'nye G. tipa Magellanovyh Oblakov, nazvannye tak po imeni blizhaishih k nam zvezdnyh sistem, vidimyh nevooruzhennym glazom v yuzhnom polusharii (ris. 7). V sushnosti, eti zvezdnye sistemy - predel'nyi sluchai spiral'nyh G., kogda oni chrezvychaino ploski i v nih sovershenno otsutstvuet central'noe yadro, hotya i est' sledy spiral'noi struktury, svidetel'stvuyushei ob osevom vrashenii sistem. Drugoi klass nepravil'nyh G. ochen' stranen: po cvetu i plavnomu izmeneniyu yarkosti k krayam oni shodny s ellipticheskimi, a po spektru - so spiral'nymi sistemami, odnako v nih net tipichnyh dlya spiral'nyh sistem zvezd-sverhgigantov i yarkih gazovyh tumannostei. Primerom takih zvezdnyh sistem yavl. M82 - nepravil'naya G., v central'noi chasti k-roi obnaruzheny oblaka gaza, dvizhushiesya so skorostyami bolee tysyachi km/s vo vse storony (ris. 8). K nepravil'nym G. otnosyatsya takzhe pekulyarnye, kazhdaya iz k-ryh imeet sovershenno unikal'nuyu formu. Sredi nih v spec. klass vydeleny t. n. vzaimodeistvuyushie G. Eto obychno dvoinye G., mezhdu k-rymi nablyudayutsya peremychki, hvosty ili mostiki svetloi i temnoi materii i t. d. (ris. 9). Vse eti osobennosti schitayut priznakami vzaimnogo vliyaniya blizko raspolozhennyh galaktik.

Forma i struktura G. nerazryvno svyazany s ih osn. fiz. harakteristikami: razmerom, massoi, svetimost'yu. Pri ravnyh rasstoyaniyah do G. ih vidimye razmery, a takzhe massy vozrastayut po mere perehoda ot menee yarkih G. k bolee yarkim. Vidimuyu yarkost' (blesk) G. prinyato vyrazhat' v fotografich. zvezdnyh velichinah, opredelyaemyh fotometrirovaniem ih izobrazhenii na snimkah. Esli galaktika prevoshodit dr. odnotipnuyu galaktiku po abs. zvezdnoi velichine na edinicu, to ih diametry sootvetstvenno budut razlichat'sya v poltora raza, a massy - v dva (dlya spiral'nyh) ili v tri raza (dlya elliptich. G.).

Massy G. prinyato vyrazhat' chislom solnechnyh mass (massa Solnca ). Opredelit' massu zvezdnoi sistemy mozhno nesk. sposobami. Naibolee tochnyi sposob zaklyuchaetsya v nablyudenii skorostei vrasheniya periferiinyh, promezhutochnyh i central'nyh chastei spiral'nyh G. Spiral'nye G. vrashayutsya vokrug svoei osi ne kak tverdyi odnorodnyi po masse disk, a differencial'no - po zakonu, k-ryi zavisit ot raspredeleniya massy.

Dlya raschetov sozdany special'nye grafiki i tablicy, s pomosh'yu kotoryh po zakonu vrasheniya raznyh chastei spiral'noi galaktiki mozhno ocenit' ee polnuyu massu. U elliptich. G. massu ocenivayut po rasshireniyu linii v ih spektrah, k-roe vyzyvaetsya dvizheniem zvezd: chem bol'she skorosti zvezd, tem bol'she massa G. i shire linii v ee spektre. Dlya blizkih k nam sistem inogda udaetsya podschitat' yarkie zvezdy i po nim ocenit' massu vsei sistemy, t. k. na kazhduyu yarkuyu zvezdu dolzhno prihodit'sya v srednem opredelennoe chislo zvezd dr. svetimostei i mass. Takaya zavisimost' (ee naz. funkciei svetimosti zvezd) pozvolyaet opredelit' massy zvezdnyh sistem, imeyushih shodnye formy i zvezdnyi sostav.

Sleduet zametit', chto ocenki mass G. po poslednemu metodu poluchayutsya sistematicheski men'shimi, chem po vrasheniyu G. Rashozhdenie uvelichivaetsya dlya bolee massivnyh G., ego naz. "paradoks skrytoi massy". Est' predpolozhenie, chto ono mozhet byt' vyzvano prisutstviem v koronah G. znachit. mass. Osn. vklad v massu korony mogut davat' mnogochislennye malomassivnye zvezdy so stol' maloi svetimost'yu, chto obnaruzhit' ih opticheskimi metodami ne udaetsya.

Sushestvuet takzhe gipoteza, chto glavnyi vklad v skrytuyu massu dayut slabovzaimodeistvuyushie elementarnye chasticy (napr., neitrino, obladayushie massoi pokoya, sm. Skrytaya massa).

Po moshnosti izlucheniya G. mozhno podrazdelit' na nesk. klassov svetimosti. Samyi shirokii diapazon svetimostei nablyudaetsya u elliptich. G., v central'nyh oblastyah nek-ryh skoplenii G. obnaruzheny t. n. cD-galaktiki, yavlyayushiesya rekordnymi po svetimosti (abs. zvezdnaya velichina - 24^m, svetimost' ~10⁴⁵ erg/s) i masse (). A v nashei Mestnoi gruppe G. naideny elliptich. G. maloi svetimosti (abs. velichiny ot -14 do-6^m, t. e. svetimosti ~10⁴¹-10³⁸ erg/s) i massy (10⁸-10⁵). U spiral'nyh G. interval abs. zvezdnyh velichin sostavlyaet ot -22 do -14^m, svetimostei - ot 10⁴⁴ do 10⁴¹ erg/s, interval mass 10¹²-10⁸. Nepravil'nye G. po abs. velichinam slabee - 18^m, ih svetimosti 10⁴³erg/s, massy .

3. Gruppy i skopleniya galaktik

Bol'shinstvo G. vhodyat v gruppirovki, naschityvayushie ot nesk. yarkih chlenov (gruppy G.) i do soten i tysyach chlenov (skopleniya G.). Yarkie odinochnye G. redki - ih ne bolee 10% ot obshego chisla G.

Naibolee issledovana Mestnaya gruppa G., v k-roi samymi yarkimi i massivnymi yavl. nasha Galaktika i tumannost' Andromedy (ris. 10). Kazhdaya iz nih imeet po bogatomu semeistvu. V Semeistvo nashei Galaktiki vhodyat 14 karlikovyh elliptich. G., nesk. vnegalaktich. sharovyh skoplenii i nepravil'nye G., sredi k-ryh krupneishie - Magellanovy Oblaka, a k semeistvu M31 otnosyatsya odna spiral'naya i dve elliptich. G. i nesk. karlikovyh (tabl. 1).

Tabl. 1. - Naselenie Mestnoi gruppy galaktik
Semeistvo	Sostav semeistva s ukazaniem sozvezdiya, v kotorom galaktika nahoditsya	Tip galaktiki	Rasstoyanie ot Solnca, kpk	Abs. velichina	Massa, 106 ,
Galaktiki	Galaktika (centr v Strel'ce)	Sb	10	-21	250000
	Bol'shoe Magellanovo Oblako (Tukan)	Ir	52	-18	14000
	Maloe Magellanovo Oblaka (Zolotaya Rybka)	Ir	71	-16	5000
	Pech'	Ep*	188	-13	20
	Skul'ptor	Ep	84	-12	3
	Lev I	Ep	220	-11	4
	Drakon	Ep	76	-9	0,1
	Malaya Medvedica	Ep	67	-9	0,1
	Lev II	Ep	220	-9	1
	Pegas	Ep	170	-9	-
	Orion	Ep	80	-7	-
	Kozerog	Ep	70	-6	-
	Bol'shaya Medvedica	Ep	120	-6	-
	Bol'shaya Medvedica	Ep	130	-	-
	Sekstan-S	Ep	140	-	-
	Zmeya	Ep	30	-	-
	Kil'	Ep	170	-	-
Tumannosti Andromedy	Andromeda (M31, NGC 224)	Sb	690	-22	360000
	Treugol'nik (M33, NGC598)	Sc	720	-19	20000
	Andromeda (M32)	E2	690	-16	2600
	Andromeda (NGC205)	SB0	690	-15	2000
	Kassiopeya (NGC185)	E3	690	-15	100
	Kassiopeya (NGC147)	E5	690	-14	150
	Andromeda-I	Ep	690	-11	1
	Andromeda-II (Ryby)	Ep	690	-11	1
	Andromeda-III	Ep	690	-11	1
	Andromeda-IV	Ir	690	-11	10
	Ryby	Ir	690	-9	10
Periferiya Mestoi gruppy	Kit (IC 1613)	Ir	770	-15	400
	Strelec	Ir	500	-9	10
	Strelec (NGC6822)	Ir	600	-15	1500
	Kassiopeya (IC10)	Ir	1250	-17	15000
	Kozerog	Ir	1000	-11	30
	Kit (Vol'f-Lundmark-Mellot)	Ir	1300	-14	300
	Deva	Ir	1000	-11	40
	Lev-A	Ir	1100	-13	400
	Skul'ptor	Ir	1400	-10	10
	Sekstan-A	Ir	1300	-14	1000
* Ep - neobychnaya (pekulyarnaya) ellepticheskaya galaktika

Poskol'ku massa M31 v poltora raza bol'she massy nashei Galaktiki, centr mass Mestnoi gruppy G. nahoditsya v napravlenii M31 na ²/₃ rasstoyaniya do nee, t. e. v 0,46 Mpk ot Galaktiki.

Issledovanie radioizlucheniya neitral'nogo vodoroda pokazalo, chto Magellanovy Oblaka, karlikovye G. v Drakone, Maloi Medvedice i kroshechnaya elliptich. galaktika v Skul'ptore vmeste s dvumya vnegalaktich. sharovymi skopleniyami pogruzheny v obshuyu vodorodnuyu polosu - "Magellanov potok". Vyskazyvaetsya mnenie, chto etot gaz, tyanushiisya za Magellanovymi Oblakami po ih orbite otnositel'no nashei Galaktiki, poteryan imi vsledstvie vozmushayushego deistviya nashei zvezdnoi sistemy. Perechislennye karlikovye G. i skopleniya obrazovalis', vozmozhno, iz etogo gaza.

Blizhaishie sosednie gruppy G. raspolagayutsya v 2-5 Mpk ot Mestnoi gruppy G. i po sostavu pohozhi na nee, tol'ko samye slabye chleny etih grupp trudno obnaruzhit'. Neskol'ko desyatkov takih grupp galaktik naideno v predelah 10-20 Mpk okolo nashei Galaktiki.

Blizhaishee krupnoe skoplenie G. nahoditsya v sozvezdii Devy na rasstoyanii ok. 20 Mpk. V ego sostave sem' gigantskih elliptich. G., vt. ch. radiogalaktika Deva A, desyat' gigantskih spiral'nyh G., iz k-ryh yarchaishaya -"Sombrero". Vsego v skoplenie vhodit ok. 200 G. vysokoi i srednei svetimosti. Primerno tret' ih ellipticheskie i linzoobraznye, ostal'nye - spiral'nye G. vseh tipov. Naideno takzhe mnogo karlikovyh elliptich. G., no nepravil'nye G. tipa Magellanovyh Oblakov na takih rasstoyaniyah uzhe neobnaruzhimy. Razmery skopleniya sostavlyayut » 5 Mpk, central'naya plotnost' - ok. 500 G. na 1 Mpk³.

Skopleniya G. sostoyat, kak pravilo, iz elliptich. i lnnzoobraznyh G., chislo spiral'nyh G. v nih ochen' malo. Yarchaishimi G. v skopleniyah yavl. obychno linzoobraznye sverhgigantskie sistemy (cD-galaktiki). Naibolee izucheny dva sravnitel'no blizkih sferich. skopleniya G.: skoplenie v Volosah Veroniki (rasstoyanie 125 Mpk) i skoplenie v Severnoi Korone (rasstoyanie 350 Mpk). Samoe dalekoe skoplenie G., do k-rogo opredeleno rasstoyanie, takzhe nahoditsya v Volosah Veroniki, do nego 5200 Mpk. Tol'ko v samyi krupnyi teleskop mozhno razlichit' ego yarchaishie chleny.

Skoplenie v Deve predstavlyaet soboi, po-vidimomu, central'noe sgushenie eshe bolee krupnoi sistemy G.- Sverhskopleniya G. Uzhe davno zamechali, chto yarkie G. raspolozheny po nebu ne besporyadochno, a poyasom, k-ryi mozhno nazvat' Mlechnym Putem G. Okazalos', chto sredi G. etogo poyasa tol'ko tret' - ellipticheskie i linzoobraznye, toch'-v-toch' kak v skoplenii Devy, togda kak v dr. skopleniyah obychno preobladayut elliptich. G. Predstavlenie o sverhskoplenii, v k-roe vhodyat i nasha Mestnaya gruppa G., i ee sosedi kak nebol'shie sgusheniya gde-to na periferii sverhskopleniya, nahodit, mnogo podtverzhdenii. Tak, bylo naideno, chto sosednie s Mestnoi gruppoi galaktiki 10-13-i velichiny, vhodyashie v poyas G., prinimayut uchastie vo vrashatel'nom dvizhenii vokrug central'nogo sgusheniya - skopleniya v Deve. Obshee chislo G. nashego Sverhskopleniya, isklyuchaya karlikovye, ok. 20 000, diametr ego ok. 60 Mpk. Ego sosedyami yavl. sverhskopleniya vo L've (na rasstoyanii 140 Mpk) i v Gerkulese (190 Mpk). Vsego poka vyyavleno ok. 50 sverhskoplenii, k-rye slagayutsya iz desyatkov otdel'nyh krupnyh skoplenii galaktik, no naryadu s nimi sushestvuyut i prosto skopleniya galaktik, ne vhodyashie v kollektivy bolee vysokogo ranga.

4. Evolyuciya galaktik

Bogatstvo form zvezdnyh sistem mozhet byt' ob'yasneno raznoobraziem uslovii, v kakih oni rozhdalis' v rannyuyu epohu sushestvovaniya Vselennoi. Po sovr. vzglyadam, na rannei stadii razvitiya Vselennaya byla zapolnena razrezhennym gazom (sm. Model' goryachei Vselennoi), k-ryi raspalsya zatem iz-za gravitacionnoi neustoichivosti na sgusheniya, a sgusheniya v posleduyushem - na otdel'nye oblaka razlichnoi massy. Odni iz oblakov imeli vrashatel'nyi moment i central'noe sgushenie, iz nih vposledstvii obrazovalis' spiral'nye G., a drugie prakticheski ne vrashalis', oni polozhili nachalo elliptich. G., oblaka zhe bez znachitel'nogo central'nogo sgusheniya, no vse zhe obladavshie vrashatel'nym momentom, dali nachalo nepravil'nym G. tipa Magellanovyh Oblakov.

Gazovye oblaka-protogalaktiki, sostoyavshie iz pervichnogo veshestva (vodoroda i geliya), v svoyu ochered' raspadalis' na otdel'nye sgusheniya, szhimavshiesya k svoim centram. Skorosti etih sgushenii byli bol'shimi (do 250 km/s), raspolagalis' oni haotichno. Iz nih voznikli zvezdy 1-go pokoleniya i sharovye zvezdnye skopleniya. Oni obrazovali sferich. zvezdnye podsistemy v G. Roi bystryh zvezd i sharovyh skoplenii, sushestvuyushii vokrug glavnogo tela nashei sovremennoi Galaktiki, imeet, po-vidimomu, imenno takuyu prirodu. Posle togo kak v G. obrazovalis' zvezdy, dal'neishee razvitie G. dolzhno bylo poiti po raznym napravleniyam v zavisimosti ot togo, massivna ili net galaktika (v massivnyh evolyuciya idet bystree), i ot togo, kak velik vrashatel'nyi moment galaktiki. G. s bol'shim vrashatel'nym momentom razvilis' v tip Sc, so srednim - v tip Sb, a s nebol'shim - v tip Sa.

Prosledim vozmozhnuyu dal'neishuyu evolyuciyu spiral'nyh G. na primere nashei zvezdnoi sistemy - Galaktiki. 1-e pokolenie zvezd imelo raznyi po dlitel'nosti vek: zvezdy maloi massy sushestvuyut i seichas, a bolee massivnye (napr., s massami vdvoe bol'she solnechnoi) bystro prozhili svoyu zhizn'. Chem massivnee zvezda, tem sil'nei szhato veshestvo v ee nedrah, vyshe temp-ra v central'noi oblasti i bolee intensivno idut tam termoyadernye reakcii (ih moshnost' proporcional'na 15-20-i stepeni temp-ry). Massivnaya zvezda otnositel'no bystro szhigaet imeyushiisya v nei zapas yadernogo goryuchego (vodoroda) i mozhet okonchit' zhizn' vybrosom osn. chasti svoego veshestva, obogashennogo tyazhelymi elementami, v mezhzvezdnuyu sredu, chto fiksiruetsya nablyudatelyami s Zemli kak yarkaya vspyshka sverhnovoi zvezdy, (sm. Evolyuciya zvezd). Gaz, vybroshennyi zvezdami v processe ih evolyucii, vmeste s gazom, ne voshedshim v zvezdy 1-go pokoleniya, pod vozdeistviem tyagoteniya koncentriruetsya preimushestvenno k galaktich. ploskosti. V teh mestah, gde plotnost' gaza okazyvaetsya vysokoi, voznikayut snachala gazovye sgusheniya, a iz nih - zvezdy novogo pokoleniya (sm. Zvezdoobrazovanie). V etih zvezdah soderzhanie tyazhelyh elementov vyshe, chem v zvezdah predydushego pokoleniya.

V nastoyashee vremya v nashei Galaktike razlichayut nesk. podsistem, otlichayushihsya vozrastom vhodyashih v nih ob'ektov, kolichestvom tyazhelyh elementov, harakterom dvizheniya zvezd i raspredeleniem ih v prostranstve (sm. Galaktika). Raspolozhenie podsistem kak by illyustriruet istoriyu evolyucii Galaktiki: mezhzvezdnyi gaz postepenno szhimalsya, ego prostranstvennoe raspredelenie izmenyalos' ot sfericheskogo k ploskomu. Rozhdavshiesya iz nego zvezdy obrazovali sootvetstvenno sfericheskuyu i ploskuyu zvezdnye podsistemy Galaktiki. Sravnitel'no plotnyi gaz sohranilsya tol'ko v ploskoi podsisteme, gde on bol'she ne szhimaetsya: szhatiyu prepyatstvuet davlenie magn. polya i kosmich. luchei. Chem ton'she podsistema, tem men'she vozrast sostavlyayushih ee zvezd. Molodye zvezdy obrazuyutsya v ploskoi podsisteme i v nastoyashee vremya, poetomu tol'ko v ploskoi podsisteme vstrechayutsya goryachie massivnye zvezdy, imeyushie, kak uzhe govorilos', dovol'no korotkii "vek". No vse zhe ne ves' gaz v galaktich. ploskosti rashoduetsya na obrazovanie zvezd. Ostavshayasya chast' gaza sosredotochivaetsya glavnym obrazom v spiral'nyh rukavah (sm. Spiral'naya struktura galaktik).

Obrazovanie molodyh zvezd idet eshe v central'noi oblasti Galaktiki. K centru Galaktiki padaet gaz, ne imeyushii vrashatel'nogo momenta. Zdes' rozhdayutsya zvezdy 2-go pokoleniya sferich. podsistemy, sostavlyayushie yadro Galaktiki. No blagopriyatnyh uslovii dlya obrazovaniya zvezd-sverhgigantov v yadre ne imeetsya, tak kak gaz raspadaetsya na nebol'shie sgustki. V teh zhe redkih sluchayah, kogda gaz peredaet vrashatel'nyi moment okruzhayushei srede i szhimaetsya v massivnoe telo - massoi v sotni i tysyachi mass Solnca, etot process ne zavershaetsya blagopoluchno: szhatie gaza ne privodit k obrazovaniyu ustoichivoi zvezdy, mozhet proizoiti gravitacionnyi kollaps i vozniknut' chernaya dyra. Kollaps soprovozhdaetsya vybrosom chasti veshestva iz oblasti galaktich. yadra (sm. Galakticheskii centr).

Chem massivnee spiral'naya G., tem sil'nee tyagotenie szhimaet spiral'nye rukava, poetomu u massivnyh G. rukava ton'she, v nih bol'she zvezd i men'she gaza (bol'she obrazuetsya zvezd). Napr., v gigantskoi tumannosti M81 vidny tonkie spiral'nye rukava, togda kak v tumannosti M33, yavlyayusheisya spiral'yu srednih razmerov, rukava znachitel'no shire.

V zavisimosti ot tipa spiral'nye G. imeyut takzhe raznye skorosti obrazovaniya zvezd. Naibol'shaya skorost' u tipa Sc (ok. 5 v god), naimen'shaya - u Sa (ok. 1 v god). Vysokaya skorost' zvezdoobrazovaniya u pervyh svyazana eshe, po-vidimomu, s postupleniem gaza iz galaktich. koron.

U elliptich. zvezdnyh sistem evolyucionnyi put' dolzhen byt' proshe. Veshestvo v nih s samogo nachala ne obladalo znachitel'nymi vrashatel'nym momentom i magn. polem. Poetomu szhatie v processe evolyucii ne privelo takie sistemy k zametnomu vrasheniyu i usileniyu magn. polya. Ves' gaz v etih sistemah s samogo nachala prevratilsya v zvezdy sferich. podsistemy. V hode posleduyushei evolyucii zvezdy vybrasyvali gaz, k-ryi opuskalsya k centru sistemy i shel na obrazovanie zvezd novogo pokoleniya vse toi zhe sferich. podsistemy. Temp zvezdoobrazovaniya v elliptich. G. dolzhen byt' raven skorosti postupleniya gaza iz proevolyucionirovavshih zvezd, v osnovnom sverhnovyh zvezd, poskol'ku istechenie veshestva iz zvezd v elliptich. G. neznachitel'no. Godovaya poterya gaza zvezdami v elliptich. G. sostavlyaet po raschetam ~0,1 na galaktiku massoi 10¹¹ . Iz raschetov takzhe sleduet, chto central'nye chasti elliptich. G. iz-za prisutstviya molodyh zvezd dolzhny byt' golubee, chem periferiinye oblasti G. Odnako eto ne nablyudaetsya. Delo v tom, chto znachit. chast' obrazuyushegosya gaza v elliptich. G. vyduvaetsya goryachim vetrom, voznikayushim pri vspyshkah sverhnovyh zvezd, a v skopleniyah G.- eshe i dovol'no plotnym goryachim mezhgalaktich. gazom, obnaruzhennym v poslednee vremya po ego rentg. izlucheniyu.

Sravnivaya kolichestvo zvezd raznyh pokolenii u bol'shogo chisla odnotipnyh G., mozhno ustanovit' vozmozhnye puti ih evolyucii. U bolee staryh G. nablyudaetsya istoshenie zapasov mezhzvezdnogo gaza i snizhenie v svyazi s etim tempov obrazovaniya i obshego kolichestva zvezd novyh pokolenii. Zato v nih mnogo belyh karlikov - sverhplotnyh zvezd malyh razmerov, predstavlyayushih soboi odnu iz poslednih stadii evolyucii zvezd. V etom i zaklyuchaetsya starenie G. Sleduet otmetit', chto v nachale evolyucii G. imeli, po-vidimomu, bolee vysokuyu svetimost', t. k. v nih bylo bol'she massivnyh molodyh zvezd. Vyyavit' evolyucionnoe izmenenie svetimosti G. mozhno v principe sravnivaya svetimosti blizkih i ochen' dalekih G., ot k-ryh svet idet mnogie mlrd. let.

Vnegalaktich. astronomiya poka eshe ne dala opredelennogo otveta na voprosy, svyazannye s vozniknoveniem skoplenii G., v chastnosti, pochemu v sferich. skopleniyah preobladayut elliptich. i linzoobraznye sistemy. Po-vidimomu, iz otnositel'no nebol'shih oblakov gaza, ne imevshih vrashatel'nogo momenta, obrazovalis' sferich. skopleniya s preobladaniem elliptich. i linzoobraznyh sistem, takzhe imeyushih malyi vrashatel'nyi moment. A iz bol'shih oblakov gaza, obladavshih sushestvennym vrashatel'nym momentom, voznikli skopleniya G., podobnye Sverhskopleniyu v Deve. Zdes' bylo bol'she variantov raspredeleniya vrashatel'nogo momenta sredi otdel'nyh sgustkov gaza, iz k-ryh obrazovalis' G., i poetomu v takih skopleniyah chashe vstrechayutsya spiral'nye sistemy.

Evolyuciya G. v skopleniyah i gruppah obladaet ryadom osobennostei. Raschety pokazali, chto pri stolknoveniyah G. ih protyazhennye gazovye korony dolzhny "obdirat'sya" i rasseivat'sya po vsemu ob'emu gruppy ili skopleniya. Etot mezhgalaktich. gaz udalos' obnaruzhit' po vysokotemperaturnomu rentg. izlucheniyu, idushemu ot skoplenii G. Krome togo, massivnye chleny skoplenii, dvigayas' sredi ostal'nyh, sozdayut "dinamicheskoe trenie": svoim tyagoteniem oni uvlekayut sosednie G., no v svoyu ochered' ispytyvayut tormozhenie. Po-vidimomu, tak obrazovalsya Magellanov potok v Mestnoi gruppe G. Inogda nahodyashiesya v centre skopleniya massivnye G. ne tol'ko "obdirayut" gazovye korony prohodyashih cherez nih G., no zahvatyvayut i zvezdy "posetitelya". Predpolagaetsya, v chastnosti, chto cD-galaktiki, obladayushie massivnymi galo, obrazovali ih takim "kannibal'skim" putem.

Po sushestvuyushim raschetam, cherez 3 mlrd. let "kannibalom" stanet i nasha Galaktika: ona poglotit priblizhayusheesya k nei Bol'shoe Magellanovo Oblako.

5. Radioizluchenie i aktivnost' galaktik

Sredi obnaruzhennyh istochnikov kosmich. radioizlucheniya nek-rye raspolagayutsya v nashei Galaktike, a mnogie okazalis' yavno vnegalakticheskimi. Osn. istochnik radioizlucheniya v Galaktike - mezhzvezdnyi gaz (preimushestvenno vodorod, osobenno sil'no izluchayushii na volne l = 21 sm, sm. Radioliniya vodoroda 21 sm). Krome togo, nepreryvnoe teplovoe radioizluchenie daet ionizovannyi gaz, ono osobenno veliko v gazovyh emissionnyh tumannostyah, okruzhayushih goryachie zvezdy (sm. Mezhzvezdnyi gaz). Nakonec, sil'nymi istochnikami radioizlucheniya neteplovogo haraktera (sm. Sinhrotronnoe izluchenie) yavl. tumannosti - ostatki vspyshek sverhnovyh, a takzhe central'naya chast' Galaktiki. Etot tip radioizlucheniya vyzyvaetsya vysokoskorostnymi (relyativistskimi) elektronami, k-rye, popadaya v magn. pole, izluchayut svet (esli energiya elektronov i magn. pole dostatochno veliki) ili radiovolny (esli magnitnoe pole slabee).

Tabl. 2. - Radioizluchenie galaktik
Galaktiki	Opticheskie dannye			Rasstoyanie, Mpk	Radioizluchenie
	tip	vidimaya velichina	abs. velichina		Potok na volne 75 sm, Yan	moshnost' radioizlucheniya v intervale 30 m - 3 sm, erg/s
Normal'nye galaktiki
Galaktika	Sb	-	-21	-	-	4,4.1038
Tumannost' Andromedy	Sb	4,3	-22	0,69	75	3,7.1038
Treugol'nik	Sc	6,2	-19	0,73	4	8,4.1036
IC 1613	Ir	10,0	-15	0,69	0,8	1,4.1036
Radiogalaktiki umerennoi moshnosti
Deva A	E	9,6	-20,6	12,2	580	6,5.1040
Kentavr A	E+S	7,9	-20,7	4	220	2,7.1040
M82	Ir	9,2	-20,2	2,2	12	5,1.1038
Moshneishie radiogalaktiki
Lebed' A	E+E	16+16	-22,2	171	4500	1,2.1045
3C 295	E	21,5	-24	1380	52	2,7.1045

V spiral'nyh G. i nepravil'nyh G. tipa Magellanovyh Oblakov takzhe obnaruzheno radioizluchenie v linii 21 sm. No ego ne udaetsya obnaruzhit' dazhe u blizhaishih ellipticheskih i linzoobraznyh G. O tom, chto v ih yadrah vse zhe est' mezhzvezdnyi gaz, govoryat yarkie zapreshennye spektral'nye linii kisloroda, no voobshe gaza v nih nemnogo.

Moshnost' radioizlucheniya norm. G. nizhe moshnosti ih optich. izlucheniya. G., u k-ryh radiosvetimost' sravnima s optich. svetimost'yu, byli nazvany radiogalaktikami. Izluchenie radiogalaktik imeet neteplovoi harakter. U radiogalaktik umerennoi moshnosti osn. istochnikom radioizlucheniya yavl. oblast' yadra. Sredi nih est' G. s golubymi zvezdoobraznymi yadrami (N-galaktiki),  i seifertovskie G.- spiral'nye G. s chrezvychaino yarkimi yadrami (sm. Yadra galaktik), lineichatye spektry kotoryh ukazyvayut na burnye vnutrennie dvizheniya gaza - so skorostyami 1000- 3000 km/s.

Svidetel'stva burnoi aktivnosti nablyudayutsya, napr., v galaktike M82 (ris. 8).

Chuvstvitel'nost' sovr. radioteleskopov stol' vysoka, chto moshnye radiogalaktiki nablyudayutsya na ogromnyh (kosmologicheskih) rasstoyaniyah (8- 10 mlrd. svetovyh let). Blizhaishei k nam moshnoi radiogalaktikoi yavl. dvoinaya galaktika Lebed' A (rasstoyanie do nee » 630 mln. svetovyh let). Na fotografiyah ona vyglyadit kak para slabyh ellipticheskih G. 16-i velichiny, kakih vidno mnogo. Na volne zhe 75 sm, napr., ona izluchaet kak yarkii ob'ekt (1,2^.10⁴⁵ erg/s).

Problema otozhdestvleniya radioistochnikov s vidimymi kosmich. ob'ektami daleko ne reshena. Ne sushestvuet poka takogo vnesh. priznaka, po k-romu mozhno bylo by opredelit', chto iz dvuh blizkih opticheski shozhih G. radiogalaktikoi yavlyaetsya odna iz nih, a ne drugaya. Dlya bol'shinstva vnegalaktich. radioistochnikov poka voobshe ne naideno sootvetstvuyushih im opticheskih ob'ektov.

V 1963 g. na meste pyati izvestnyh radioistochnikov byli obnaruzheny ob'ekty osoboi prirody. Ih nazvali kvazizvezdnymi radioistochnikami (sokrashenno kvazarami). Po sovr. predstavleniyam, kvazary - eto aktivnye yadra ochen' dalekih galaktik. Chislo otkrytyh kvazarov prevyshaet 1500. Chislo otozhdestvlennyh radiogalaktik, t. e. opticheski opoznannyh vnegalaktich. radioistochnikov, dostiglo dvuh tys. Etogo vse eshe nedostatochno dlya polucheniya vernyh predstavlenii ob ih roli i meste v processe razvitiya Vselennoi. Tak, prostranstvennoe raspredelenie vnegalaktich. radioistochnikov okazyvaetsya kraine ravnomernym. V to zhe vremya opticheski issledovannye G. pokazyvayut tendenciyu k obrazovaniyu skoplenii i sverhskoplenii. Eto vazhnoe razlichie v raspredelenii vnegalaktich. ob'ektov eshe predstoit ob'yasnit'. 

6. Metagalaktika

Sovokupnost' G. vseh tipov, kvazarov, mezhgalakticheskoi sredy obrazuet Metagalaktiku - dostupnuyu nablyudeniyam chast' Vselennoi. Metagalaktika, kak i sostavlyayushie ee sistemy, imeet specifich. sv-va, osobennosti struktury i sleduet sobstvennym zakonomernostyam razvitiya. Krasnoe smeshenie otrazhaet, po suti dela, odno iz vazhneishih svoistv Metagalaktiki. Smeshenie linii v spektrah G. v storonu dlinnyh voln svyazano s uvelicheniem razmerov Metagalaktiki - "razletom" skoplenii G. Popytki inache ob'yasnit' krasnoe smeshenie ne udalis'. Bolee togo, vse novye i novye fakty nablyudenii, napr. otkrytie reliktovogo izlucheniya, poluchayut svoe estestvennoe ob'yasnenie tol'ko pri podobnom tolkovanii krasnogo smesheniya.

Iz yavleniya rasshireniya Metagalaktiki vytekaet, v chastnosti, chto ran'she rasstoyaniya mezhdu G. i skopleniyami G. byli men'she. A esli uchest', chto sami G. v rannie epohi razvitiya byli protyazhennymi i razrezhennymi gazovymi oblakami, to kogda-to, milliardy let nazad, granicy etih oblakov smykalis', t. e. vse oni vydelyalis' iz pervonachal'no pochti odnorodnoi gazovoi sredy, nahodyasheisya v sostoyanii bystrogo rasshireniya.

Drugoe vazhnoe sv-vo Metagalaktiki - zakonomernost' raspredeleniya v nei veshestva. V G. seichas osn. massa veshestva sosredotochena v zvezdah, i tol'ko nesk. procentov veshestva, gl. obr. v spiral'nyh i nepravil'nyh G., prihoditsya na mezhzvezdnuyu sredu (gaz i pyl').

V tabl. 3 privedeny znacheniya sr. plotnosti veshestva v zvezdah, zvezdnyh sistemah i v Metagalaktike.

Nek-raya chast' materii Metagalaktiki nahoditsya v forme izlucheniya i elementarnyh chastic (sm. Neitrinnaya astronomiya). Plotnost' "luchistoi" materii sostavlyaet menee 10^-3 ot plotnosti veshestva, no plotnost', obuslovlennaya elementarnymi chasticami (gl. obr. neitrino, esli oni obladayut massoi pokoya), mozhet okazat'sya dostatochno bol'shoi i dovesti plotnost' materii vo Vselennoi do kritich. znacheniya ~10^-29 g/sm³ (sm. Kosmologiya). Po mere perehoda ot G. k sistemam G. vse bolee vysokih stepenei organizacii (gruppy, skopleniya, sverhskopleniya) massy veshestva v odinakovyh ob'emah, namnogo prevyshayushih razmery sverhskoplenii, poluchayutsya sravnimymi, a sr. plotnost' veshestva okazyvaetsya odnogo poryadka. S gorazdo bol'shei tochnost'yu odnorodnost' Vselennoi dokazyvaetsya po nablyudeniyam reliktovogo izlucheniya, intensivnost' k-rogo odinakova po vsem napravleniyam (sm. Mikrovolnovoe fonovoe izluchenie).

Ravnomernoe raspredelenie materii v masshtabah Metagalaktiki opredelyaet odinakovost' sv-v materii i prostranstva vo vseh chastyah Metagalaktiki (odnorodnost') i odinakovost' ih vo vseh napravleniyah (izotropiya). Eti vazhnye sv-va Metagalaktiki harakterny, po-vidimomu, dlya sovr. sostoyaniya Metagalaktiki, odnako v proshlom, v samom nachale rasshireniya, anizotropiya i neodnorodnost' materii i prostranstva mogli sushestvovat'. Poiski sledov anizotropii i neodnorodnosti Metagalaktiki v proshlom predstavlyayut soboi slozhnuyu i aktual'nuyu zadachu vnegalakticheskoi astronomii, k resheniyu kotoroi astronomy eshe tol'ko podhodyat.

Lit.:
Struve O., Linde B., Pillans E., Elementarnaya astronomiya, per. s angl., M., 1964;
Struve O., 3 e-b ergs V., Astronomiya XX v., per. s angl., M., 1968;
Agekyan T. A., Zvezdy, galaktiki, Metagalaktika, 3 izd., M., 1981;
Efremov Yu. N., V glubiny Vselennoi, 2 izd., M., 1977;
Pskovskii Yu. P., Sosedi nashei Galaktiki, M., 1983;
Na perednem krae astrofiziki, per. s angl., M., 1979;
Zvezdy i zvezdnye sistemy, M., 1981,
Teiler R. Dzh. Galaktiki. Stroenie i evolyuciya, per. s angl., M., 1981.

Publikacii s klyuchevymi slovami: galaktika Publikacii so slovami: galaktika
Sm. takzhe: Kometa Leonarda i galaktika Kit Pylevye volokna v NGC 1947 Magnitnoe pole v centre galaktiki Sigara NGC 4631: galaktika Kit. NGC 5078 s druz'yami M82: galaktika so sverhgalakticheskim vetrom NGC 4762: galaktika na rebre Vse publikacii na tu zhe temu >>