Навколишній нас космічний простір - це не просто самотні зірки, планети, астероїди і комети, блискучі на нічному небокраї. Космос є величезною систему, де все знаходиться в тісній взаємодії один з одним. Планети групуються навколо зірок, які в свою чергу збираються в скупчення або в туманність. Ці утворення можуть бути представлені поодинокими світилами, а можуть і налічувати сотні, тисячі зірок, формуючи вже більш масштабні вселенські освіти - галактики. Наша зоряна країна, галактика Чумацький шлях, є тільки малою частиною безкрайньому Всесвіті, в якій крім цього існують і інші галактики.
Всесвіт постійно знаходиться в русі. Будь-який об'єкт в космосі входить до складу тієї чи іншої галактики. Слідом за зірками переміщаються і галактики, кожна з яких має свої розміри, певне місце в щільному вселенському строю і свою траєкторію руху.
Людина зумів підрахувати кількість зірок на небосхилі, а ось визначити, скільки галактик у Всесвіті - завдання надскладна, як технічно, так і теоретично.
Яка реальна структура Всесвіту?
Тривалий час наукові уявлення людства про космос будувалися навколо планет Сонячної системи, зірок і чорних дір, що населяють наш зоряний будинок - галактику Чумацький шлях. Будь-який інший галактичний об'єкт, виявляється в космосі за допомогою телескопів, автоматично вносився в структуру нашого галактичного простору. Відповідно були відсутні уявлення про те, що Чумацький Шлях - не єдине всесвітнє освіту.
Обмежені технічні можливості не дозволяли зазирнути далі, за межі Чумацького Шляху, де по усталеній думці починається порожнеча. Тільки в 1920 році американський астрофізик Едвін Хаббл зумів знайти докази того, що Всесвіт значно більше і поряд з нашою галактикою в цьому величезному і безкрайньому світі існують інші, великі і маленькі галактики. Реальною кордону Всесвіту не існує. Одні об'єкти розташовані до нас досить близько, всього кілька мільйонів світлових років від Землі. Інші навпаки, розташовані в дальньому кутку Всесвіту, перебуваючи поза зоною видимості.
Минуло майже сто років і кількість галактик сьогодні вже оцінюється в сотні тисяч. На цьому тлі наш Чумацький шлях виглядає зовсім не таким величезним, якщо не сказати, зовсім крихітним. Сьогодні вже виявлені галактики, розміри яких важко піддаються навіть математичного аналізу. Наприклад, найбільша галактика у Всесвіті IC 1101 має діаметр 6 мільйонів світлових років і складається з більш 100 трильйонів зірок. Цей галактичний монстр знаходиться на відстані понад мільярд світлових років від нашої планети.
Структура такого величезного освіти, яким є Всесвіт в глобальному масштабі, представлена порожнечею і міжзоряними утворень - волокнами. Останні в свою чергу поділяються на надскупчення, міжгалактичні скупчення і галактичні групи. Найменшим ланкою цього величезного механізму є галактика, представлена численними зоряними скупченнями - рукавами і газовими туманностями. Передбачається, що Всесвіт постійно розширюється, змушуючи тим самим рухатися галактики з величезною швидкістю у напрямку від центру Всесвіту до периферії.
Якщо уявити, що ми спостерігаємо за космосом з нашої галактики Чумацький Шлях, яка нібито знаходиться в центрі світобудови, то великомасштабна модель структури Всесвіту матиме такий вигляд.
Темна матерія - вона ж пустота, надскупчення, скупчення галактик і туманності - це все наслідки Великого вибуху, який поклав початок утворенню Всесвіту. Протягом мільярдів років відбувається трансформація її структури, змінюється форма галактик, так як одні зірки зникають, поглинені чорними дірами, а інші навпаки, трансформуються в наднові, стаючи новими галактичних об'єктами. Мільярди років тому в розташування галактик було зовсім інше, ніж ми спостерігаємо зараз. Так чи інакше, на тлі постійних астрофізичних процесів, що відбуваються в космосі, можна зробити певні висновки про те, що наш Всесвіт має не постійну структуру. Всі космічні об'єкти знаходяться в постійному русі, змінюючи своє положення, розміри і вік.
На сьогоднішній день завдяки телескопу Хаббл вдалося виявити місце розташування найближчих до нас галактик, встановити їх розміри і визначити місце розташування відносного нашого світу. Стараннями астрономів, математиків і астрофізиків складена карта Всесвіту. Виявлено поодинокі галактики, проте в більшості своїй, такі великі вселенські об'єкти групуються по кілька десятків в групі. Середній розмір галактик в такій групі становить 1-3 млн. Світлових років. Група, до якої відноситься наш Чумацький Шлях, налічує 40 галактик. Крім груп в міжгалактичному просторі є величезна кількість карликових галактик. Як правило, такі утворення є супутниками більших галактик, як наш Чумацький шлях, Трикутник або Андромеда.
До недавнього часу найменшою галактикою у Всесвіті вважалася карликова галактика "Segue 2", що знаходиться в 35 кілопарсек від нашої зірки. Однак в 2018 році японськими вченими-астрофізиками була виявлена ще менша за розміром галактика - Virgo I, яка є супутником Чумацького Шляху і знаходиться на відстані 280 тис. Світлових років від Землі. Однак вчені вважають, що це не межа. Висока ймовірність того, що існують галактики куди більш скромних розмірів.
За групами галактик йдуть скупчення, області космічного простору в яких існує до сотні галактик різних видів, форм і розмірів. Скупчення мають колосальні розміри. Як правило, діаметр такого вселенського освіти становить кілька мегапарсек.
Відмінною рисою структури Всесвіту є її слабка мінливість. Незважаючи на величезні швидкості, з якими рухаються галактики у Всесвіті, всі вони залишаються в складі одного скупчення. Тут діє принцип збереження положення частинок в просторі, на які діє темна матерія, що утворилася в результаті великого вибуху. Передбачається, що перебуваючи під впливом цих пустот, заповнених темною матерією, скупчення і групи галактик продовжують мільярди років рухатися в одному напрямку, будучи сусідами один з одним.
Найбільші освіти у Всесвіті - галактичні надскупчення, які об'єднують групи галактик. Найвідоміше надскупчення - Велика Стіна Клоуна, об'єкт вселенського масштабу, що розтягнувся в довжину на 500 млн. Світлових років. Товщина цього надскупчення становить 15 млн. Світлових років.
У нинішніх умовах космічні апарати і техніка не дозволяють нам розглянути Всесвіт на всю її глибину. Нам під силу виявити тільки надскупчення, скупчення і групи. Крім цього наш космос має гігантські пустоти, бульбашки темної матерії.
Кроки на шляху вивчення Всесвіту
Сучасна карта Всесвіту дозволяє нам не тільки визначити своє місце розташування в космосі. Сьогодні, завдяки наявності потужних радіотелескопів і технічним можливостям телескопа Хаббл, людина зуміла не тільки приблизно підрахувати кількість галактик у Всесвіті, а й визначити їх типи і різновиди. Ще в 1845 році британський астроном Вільям Парсонс, за допомогою телескопа досліджуючи хмари газу, зумів виявити спиралевидную природу будови галактичних об'єктів, акцентуючи уваги на те, що в різних областях яскравість зоряних скупчень може бути більшою або меншою.
Сто років тому Чумацький Шлях вважався єдиною відомою галактикою, хоча математично було доведено наявність інших міжгалактичних об'єктів. Свою назву наш космічний двір отримав ще в глибоку давнину. Стародавні астрономи дивлячись на міріади зірок на нічному небі, помітили характерну особливість їх розташування. Основне скупчення зірок було зосереджено вздовж уявної лінії, що нагадує доріжку з розбризканого молока. Галактика Чумацький Шлях, небесні світила інший добре знайомої галактики Андромеда є найпершими вселенськими об'єктами, з яких почалося вивчення космічного простору.
Наш Чумацький Шлях має повний набір всіх галактичних об'єктів, який повинна мати нормальна галактика. Тут присутні скупчення і групи зірок, загальне число яких приблизно становить 250-400 млрд. Є в нашій галактиці хмари газу, що утворює рукави, присутні свої чорні діри і сонячні системи, подібні до нашої.
Разом з тим, Чумацький Шлях, як і Андромеда з Трикутником, є тільки малою частиною Всесвіту, що входить в місцеву групу надскупчення під назвою Діва. Наша галактика має форму спіралі, де основна маса зоряних скупчень, хмари газу і інші космічні об'єкти рухаються навколо центру. Діаметр зовнішньої спіралі становить 100 тис. Світлових років. Чумацький Шлях - за космічними мірками не велика галактика, маса якої становить 4,8х1011 Mʘ. В одному з рукавів Оріона Лебедя знаходиться і наше Сонце. Відстань від нашої зірки до центру Чумацького Шляху становить 26 000 ± 1 400 св. років.
Довгий час вважалося, що одна з найпопулярніших серед астрономів туманність Андромеди є частиною нашої галактики. Подальші дослідження цієї частини космосу дали незаперечні докази того, що Андромеда є самостійною галактикою, причому значно більші, ніж Чумацький Шлях. Отримані за допомогою телескопів знімки показали, що Андромеда має власне ядро. Тут також присутні скупчення зірок і є свої туманності, що рухаються по спіралі. Кожен раз астрономи намагалися все глибше і глибше заглянути всередину Всесвіту, досліджуючи великі області космічного простору. Кількість зірок у цьому вселенському гіганті оцінюється в 1 трильйон.
Стараннями Едвіна Хаббла вдалося встановити приблизну відстань до Андромеди, яка ніяк не могла бути частиною нашої галактики. Ця була перша галактика, яка піддалася такому пильному вивченню. Наступні роки дали нові відкриття в області дослідження міжгалактичного простору. Більш ретельно вивчалася та частина галактики Чумацький Шлях, в якій знаходиться наша Сонячна система. З середини XX століття стало ясно, що крім нашого Чумацького Шляху і добре відомої Андромеди, в космосі є величезна кількість інших утворень вселенського масштабу. Однак для порядку потрібно впорядкувати космічний простір. Якщо зірки, планети та інші космічні об'єкти піддавалися класифікації, то з галактиками було складніше. Позначалися величезні розміри досліджуваних областей космічного простору, які не тільки було важко вивчити візуально, а й оцінити на рівні людської природи.
Типи галактик відповідно до прийнятої класифікації
Хаббл перший зважився на такий крок, зробивши в 1962 році спробу логічним шляхом класифікувати відомі на той момент галактики. Класифікація здійснювалася на підставі форми досліджуваних об'єктів. В результаті Хабблу вдалося розставити всі галактики за чотирма групами:
- найбільш поширеним типом є спіральні галактики;
- далі йдуть еліптичні спіральні галактики;
- з перемичкою (бар) галактики;
- неправильні галактики.
Слід зазначити, що наш Чумацький Шлях належить до типових спіральним галактик, однак є одне "але". З недавнього часу виявлено наявність перемички - бару, який присутній в центральній частині освіти. Іншими словами наша галактика бере свій початок не з галактичного ядра, а випливає з перемички.
Традиційно спіральна галактика виглядає у формі диска спиралевидной плоскої форми, в якому обов'язково присутній яскравий центр - ядро галактики. Таких галактик найбільше у Всесвіті і позначаються вони латинською буквою S. Крім цього існують поділ спіральних галактик на чотири підгрупи - So, Sa, Sb і Sc. Маленькі літери позначають наявність яскравого ядра, відсутність рукавів або навпаки, наявність щільних рукавів, що охоплюють центральну частину галактики. У таких рукавах розташовуються скупчення зірок, групи зірок, до складу яких входить наша Сонячна система, інші космічні об'єкти.
Головною особливістю цього типу є повільне обертання навколо центру. Чумацький Шлях робить повний оборот навколо свого центру за 250 млн. Років. Спіралі, розташовані ближче до центру складаються в основному з скупчень старих зірок. Центр нашої галактики - це чорна діра, навколо якої і відбувається все основне рух. Довжина шляху за сучасними оцінками складає у напрямку до центру 1,5-25 тис. Світлових років. У процесі свого існування спіральні галактики можуть зливатися з іншими вселенськими утвореннями менших розмірів. Свідченням таких зіткнень в більш ранні періоди є наявність гало зірок і гало скупчень. Подібна теорія лежить в основі теорії освіти спіральних галактик, які стали результатом зіткнення двох галактик, розташованих по сусідству. Зіткнення не могло пройти безслідно, надавши загальний обертальний імпульс новому утворенню. Поруч зі спіральною галактикою перебуває карликова галактика, одна, дві або відразу кілька, які є супутниками більшого освіти.
Близьким за своєю структурою і складом до спіральним галактик є еліптичні спіральні галактики. Це величезні, найбільші світові об'єкти, що включають велику кількість сверхскоплений, скупчень і груп зірок. У найбільших галактиках кількість зірок перевищує десятки трильйонів. Основна відмінність таких утворень - сильно розтягнута в просторі форма. Спіралі розташовані в формі еліпса. Еліптична галактика М87 є однією з найбільших у Всесвіті.
З перемичкою галактики зустрічаються значно рідше. На них припадає приблизно половина всіх спіральних галактик. На відміну від спіральних утворень, в таких галактиках початок береться з перемички, званої баром, яка витікає з двох найяскравіших зірок, розташованих в центрі. Яскравим прикладом такого утворення є наш Чумацький Шлях і галактика Велика Магелланова Хмара. Раніше це утворення відносили до неправильних галактик. Поява перемички є на даний момент однією з основних областей дослідження в сучасній астрофізиці. За однією з версій, близько розташована чорна діра висмоктує і поглинає газ з сусідніх зірок.
Найкрасивіші галактики у Всесвіті відносяться до типу спіральних і неправильних галактик. Однією з найкрасивіших є галактика Вир, розташована в небесному сузір'ї Гончі Пси. В даному випадку чітко видно центр галактики і спіралі, що обертаються в одному напрямку. Неправильні галактики являють собою хаотично розташовані надскупчення зірок, які не мають чіткої структури. Яскравим прикладом такого утворення є галактика під номером NGC 4038, розташована в сузір'ї Ворон. Тут поряд з величезними газовими хмарами і туманностями можна побачити повну відсутність порядку в розташуванні космічних об'єктів.
висновки
Вивчати Всесвіт можна нескінченно. Кожен раз, з появою нових технічних засобів, людина відкриває завісу космосу. Галактики є найбільш незбагненними для людського розуму об'єктами в космічному просторі, як з психологічної точки зору, так і озираючись на науку.
