Тайны пространства и времени - Комаров Виктор Ноевич (читаем книги онлайн бесплатно TXT) 📗
Если наша Галактика является классическим представителем спиральных звездных систем, то Магеллановы Облака относятся по классификации Хаббла к типу неправильных галактик, которые имеют несимметричную форму. Неправильные галактики составляют примерно около 5% от числа всех существующих.
Помимо спиральных и неправильных звездных систем в мире звездных островов существуют также галактики третьего типа – эллиптические, имеющие сферическую, или эллиптическую, форму. Это наиболее простые по своему строению и по характеру движения составляющих их объектов галактики. Яркость этих звездных систем по мере удаления от центра постепенно убывает, а их периферийные области плавно сливаются с окружающим фоном.
Что же касается спиральных галактик, то они являются наиболее распространенным типом звездных систем и составляют примерно половину всех звездных островов Метагалактики. В свою очередь, спиральные галактики делятся на «нормальные», у которых спиральные рукава берут начало непосредственно от центра, и «пересеченные», у которых спиральные ветви отходят от концов яркой перемычки – «бара», проходящего через ядро.
Спиральные галактики могут значительно отличаться и по своим размерам. Одним из типичных представителей сверхгигантских спиральных галактик является знаменитая галактика в созвездии Андромеды – «Туманность Андромеды». По своей внешней форме и физическим свойствам эта звездная система во многом напоминает нашу Галактику. Свет от нее до Земли идет 2 миллиона лет. В непосредственной близости от галактики Андромеды расположены четыре эллиптические галактики значительно меньшей массы, которые являются ее спутниками.
Наряду с перечисленными типами галактик встречается еще и промежуточный тип звездных систем – линзообразные галактики, занимающие в классификации промежуточное место между спиральными и эллиптическими.
Различие внешних форм галактик не является простой случайностью. Формы звездных систем отражают характер физических процессов, которые в них протекают, конкретные обстоятельства их возникновения и пути их дальнейшего развития. А также то, на какой стадии своей эволюции они в данный момент находятся.
В последние десятилетия обнаружены звездные системы, которые в классификацию обычных, или, как их называют, «нормальных», галактик явно не укладываются. Эти галактики получили название «пекулярных». К их числу относятся, например, «компактные» галактики, обладающие высокой поверхностной яркостью, а также карликовые звездные системы с низкой светимостью, в том числе красные и голубые.
Как правило, большие галактики отделены друг от друга значительными расстояниями, составляющими несколько мегапарсек. В то же время галактики, как правило, избегают «одиночества» – девять десятых из общего числа звездных систем либо образуют «пары», либо входят в состав различных групп и скоплений.
В одну из таких групп с радиусом 1,6 Мпс, получившую название Местной, входит и наша Галактика. А вместе с ней приблизительно и 40 других звездных систем, в том числе и галактика Андромеды, известная под индексом М-31.
Если окружить нашу Галактику воображаемой сферой радиусом 10-20 мегапарсек, то в ее пределах окажутся несколько десятков групп галактик, похожих на нашу Местную группу.
Что же касается систем более крупного масштаба – скоплений галактик, то самое далекое из тех, до которых удалось определить расстояния, находится в созвездии Волосы Вероники на расстоянии около 5200 Мпс от нашей Галактики, а самое близкое – на расстоянии около 29 Мпс. Это скопление в созвездии Девы, включающее в себя приблизительно 200 галактик высокой и средней светимости; в том числе 10 гигантских спиральных систем и 7 гигантских эллиптических.
Галактики внутри групп и скоплений, а также сами группы и скопления движутся друг относительно друга. Так, внутри Местной группы галактика Андромеды к нам приближается. А вся Местная группа со скоростью, равной нескольким сотням километров в секунду, движется по направлению к скоплению в Деве.
Это скопление является центром еще более грандиозного объединения звездных островов – сверхскопления с поперечником, достигающим 60 Мпс. В него входит и наша Местная группа, а также ее космические соседи – всего около 20 тысяч галактик, не считая карликовых звездных систем. Все они обращаются вокруг скопления в Деве.
Когда-то считалось, что во Вселенной существует бесконечная «лестница», бесконечная иерархия звездных систем. Звезды образуют галактики, галактики объединяются в группы, группы – в скопления, скопления – в сверхскопления, сверхскопления – в сверхсверхскопления и так далее без конца. Однако исследования последних лет показали, что эта лестница обрывается на сверхскоплениях. Объединений большего порядка в нашей Вселенной, по-видимому, не существует.
«Соты» Вселенной
Еще в 1976 году, основываясь на теоретических исследованиях, проведенных в Институте прикладной математики имени М. Келдыша АН СССР, ученые высказали предположение о существовании в структуре Вселенной своеобразных «пустот» – областей, свободных от звезд и галактик.
Год спустя это предсказание было подтверждено данными, полученными сотрудниками Тартуской астрофизической обсерватории в Эстонии под руководством Я.Э. Эйнасто. Они обнаружили в созвездии Персея большую область, свободную от галактик. А затем американские астрономы открыли огромную полость, практически свободную от звезд и галактик, с поперечником около 300 миллионов световых лет.
Главная трудность при изучении пространственной структуры Вселенной состоит в том, что все космические объекты, в том числе далекие галактики, проектируются на небесную сферу, заполняя ее более или менее равномерно. Поэтому для того, чтобы составить представление о распределении галактик в пространстве, необходимо узнать расстояния до каждой из них. Но измерение расстояний до отдельных галактик – задача очень сложная. И в широких масштабах она стала решаться лишь в последние годы. Тогда и подтвердилось, что во Вселенной действительно существуют достаточно большие области, внутри которых галактики практически отсутствуют.
Представим себе на минуту, что с нашего земного неба исчезли все звезды и мы невооруженным глазом можем наблюдать далекие галактики. Какие «узоры» образуют они в пространстве?
С помощью электронно-вычислительной техники выяснилось, что галактики распределены в пространстве сверхскоплений не хаотически, а образуют своеобразные «сети» в виде дуг, перемычек и ребер гигантских ячеек, чем-то напоминающих пчелиные соты. Каждая сторона такой ячейки имеет протяженность около 100 миллионов световых лет.
В настоящее время уже известно несколько подобных «пустот», некоторые из них имеют весьма внушительные размеры. Так, американские астрономы обнаружили свободную от звезд и галактик область с поперечником около 300 миллионов световых лет. Они изучили распределение звездных островов вдоль трех близко расположенных прямых линий, направленных в глубины Вселенной. В результате такого зондирования обнаружилось, что по избранным направлениям вплоть до расстояний порядка 500 миллионов световых лет и начиная с расстояний около 800 миллионов световых лет, галактики расположены довольно густо. Но в промежутке между этими «отметками» ни одной галактики зарегистрировать не удалось. Ориентировочный объем открытой учеными полости составляет 1025 кубических световых лет.
На ранней стадии расширения Вселенной вещество представляло собой смесь водорода и гелия, достаточно равномерно распределенную в пространстве. Однако не абсолютно равномерно. В разных точках плотность среды могла несколько различаться. Как показывают расчеты, с течением времени под действием сил тяготения подобные различия должны были возрастать. А на еще более поздней стадии, согласно теоретическим представлениям, развивавшимся Я. Зельдовичем и его сотрудниками, исходное вещество стало стягиваться к стенкам тех самых ячеек, которые мы наблюдаем в современную эпоху.
