Происхождение и развитие галактик и звезд

В центре Галактики расположено  ядро диаметром 10002000 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  наблюдениям этого интереснейшего объекта Галактики. В состав ядра входит много красных гигантов и  короткопериодических цефеид.

Звезды верхней части главной  последовательности, а особенно сверхгиганты и классические цефеиды, 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 и равна 2*1011 масс Солнца (масса Солнца равна 2*1030 кг.) причем 1/1000 ее заключена в межзвездном  газе и пыли. Поперечник нашей Галактики  составляет 100000 световых лет.

Ближайшая к нашей галактике (которую  световой луч достигает за 2 млн. лет) – «туманность Андромеды». Она  названа так потому, что именно в созвездии Андромеды в 1917г. был открыт первый внегалактический объект. Его принадлежность к другой галактике былы доказана в 1923г. Э.Хабблом, нашедшим путем спектрального анализа в этом объекте звезды. Позже были обнаружены звезды и в других туманностях.

А в 1963г. были открыты квазары (квазизвездные  радиоисточники) – самые мощные источники радиоизлучения во Вселенной  со светимостью в сотни раз  большей светимости галактик и размерами  в десятки раз меньшими их. Было предположено, что квазары представляют собой ядра новых галактик и стало  быть процесс образования галактик продолжается и поныне.

Известно более 100 шаровых и сотни  рассеянных скоплений, но в Галактике  последних 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. Пример: газопылевая туманность в  созвездии Ориона и темная пылевая  туманность Конская голова. Во Вселенной  нет ничего единственного и неповторимого  в том смысле, что в ней нет  такого тела, такого явления, основные и общие свойства которого не были бы повторены в другом теле, другими явлениями. Внешний вид галактик чрезвычайно разнообразен, и некоторые из них очень живописны.

В основном классификация галактик делится на 4 вида: эллиптические – обозначаемые Е (elliptical); спиральные S (Spiral); неправильные – обозначаемые Irr (irregular) и линзовидные S0.

1. Эллиптические галактики (E) — галактики, у которых дисковой составляющей нет, либо она слабоконтрастна. Все остальные галактики дисковые.
2. Спиральные галактики (S) — галактики, обладающие спиральными ветвями. Иногда ветви могут вырождаться в кольца.
3. Линзовидные галактики (S0) — галактики, по своей структуре не отличающиеся от спиральных, за исключением отсутствия чёткого спирального узора. Объясняется это низким содержанием межзвёздного газа, а значит, и низким темпом звездообразования.
4. Неправильные галактики (Irr) — для них характерна неправильная клочковатая структура. Как правило, в них очень много межзвёздного газа, до 50 % от массы галактики.

Во многих случаях очень  удобной оказывается несколько  более подробная Хаббловская классификация галактик по подвидам. Хаббловское деление (или камертон Хаббла), охватывающее все галактики, основывается на их визуально воспринимаемом строении. И если эллиптические она описывает вполне точно, то одна и та же спиральная галактика может классифицироваться по-разному.

В 2003 году Майклом Дринкуотером (Michael Drinkwater) из университета Квинсленда (University of Queensland) был открыт новый вид галактик, классифицируемый как ультракомпактные карликовые галактики.

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  белоголубые 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.

С несколько однообразными эллиптическими галактиками контрастируют спиральные галактики, являющиеся может быть даже самыми живописными объектами во Вселенной. У эллиптических галактик внешний вид говорит о статичности, стационарности. Спиральные галактики, наоборот, являют собой пример динамики формы. Их красивые ветви, выходящие  из центрального ядра и как бы теряющие очертания за пределами галактики, указывает на мощное стремительное  движение. Поражает также многообразие форм и рисунков ветвей. Как правило, у галактики имеются две спиральные ветви, берущие начало в противоположных  точках ядра, развивающимися сходным  симметричным образом и теряющимися  в противоположных областях периферии  галактики. Однако известны примеры  большего, чем двух числа спиральных ветвей в галактике. В других случаях  спирали две, но они неравны –  одна значительно более развита, чем вторая.

Перечисленные до сих пор типы галактик характеризовались симметричностью  форм, определенным характером рисунка. Но встречаются большое число  галактик неправильной формы, без какой-либо закономерности структурного строения. Им дают обозначение от английского  слова irregular – неправильные.

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.

В отдаленном прошлом материя в  нашей области Вселенной находилась в сверхплотном состоянии. Затем  произошел «взрыв», в результате которого и началось расширение. Чтобы  выяснить дальнейшую судьбу метагалактики, необходимо оценить среднюю плотность межзвездного газа. Если она выше 10 протонов на 1м3, то общее гравитационное поле метагалактики достаточно велико, чтобы постепенно остановить расширение. И оно сменяется сжатием.

Наблюдения показывают, что галактики, подобно звездам, группирующиеся в  рассеянные и шаровые скопления, также объединяются в группы и  скопления различной численности. Вся охваченная современными методами астрономических наблюдений часть  Вселенной называется Метагалактикой (или нашей Вселенной). В Метагалактике  пространство между галактиками  заполнено чрезвычайно разряженным  межгалактическим газом, пронизывается  космическими лучами, в нем существуют магнитные и гравитационные поля, и, возможно, невидимые массы веществ. 
От наиболее удаленных метагалактических объектов свет идет до нас много миллионов лет. Но все-таки нет оснований утверждать, что метагалактика  это вся Вселенная. Возможно, существуют другие, пока не известные нам метагалактики.

Расширение Метагалактики проявляется  только на уровне скоплений и сверхскоплений галактик. Метагалактика имеет одну особенность: не существует центра, от которого разбегаются галактики. Удалось  вычислить промежуток времени с  начала расширения Метагалактики. Он равен 2013 млрд. лет. Расширение Метагалактики  является самым грандиозным из известных  в настоящее время явлений  природы.

Эволюцией галактики называется изменение  её интегральных характеристик со временем: спектра, цвета, химического состава, поля скоростей. Описать жизнь галактики непросто: на эволюцию галактики влияют не только эволюция отдельных её частей, но также и её внешнее окружение. Вкратце процессы, влияющие на эволюцию галактики, можно представить следующей схемой:

В центре указаны процессы, связанные с  отдельными объектами внутри галактики. Процессы, масштаб которых сравним  с масштабом галактики, делятся  на внешние и внутренние, с одной  стороны, и быстрые (характерное  время которых сравнимо со временем свободного сжатия) и медленные (чаще связанные с обращением звёзд  вокруг центра галактики), с другой.

Малое слияние галактик отличается от большого тем, что в большом участвуют  равные по массе галактики, а в  малом одна галактика значительно  превосходит вторую.

До сих пор  нет единой теории о том, как все  эти процессы согласуются между  собой.

Ниже  приведены несколько таблиц с  примечательными галактиками, галактиками  с собственными именами и галактиками, видимыми невооруженным глазом.

Примечательные  галактики

Галактики с собственными именами

Видимые невооружённым  глазом

Галактики, видимые  невооружённым глазом для наблюдателя  с острым зрением при очень  тёмном небе во время ясной погоды.