Светът на галактиките

В ясна и безлунна нощ можем да наблюдаваме белезникава ивица, опасваща целия небосвод. Това е Млечният път- нашата Галактика. Нашата Галактика е голяма звездна система, съдържаща около 400 милиарда звезди, към която принадлежи Слънцето заедно с всички членове на своето семейство (Слънчевата система), включително Земята. Извън нашата Галактика астрономите са открили множество други звездни системи, всяка от които има от няколко милиона до хиляди милиарди звезди. Те също се наричат галактики (фиг. 13-1). Силите, свързващи звездите в особени системи (галактики), са същите сили, които държат Луната на орбита около Земята и притискат заобикалящите ни тела към земната повърхност- това са гравитационните сили.

1. Нашата Галактика

    Нашата Галактика включва звезди с различни маси и възраст, достигнали различни стадии от своята еволюция- звезди от главната последователност, гиганти и свръхгиганти и т.н. Междузвездната среда, съставена от разреден газ, прах, заредени частици с голяма енергия (космични лъчи) и др. също е част от Галактиката. Разстоянията между звездите и размерите на Галактиката са огромни в сравнение с нашите земни мащаби. Затова за измерване на космическите разстояния се използва единицата за разстояние светлинна година. По определение една светлинна година (1ly) е разстоянието, което светлината изминава във вакуум със скорост c = 3.105 km/s за една година:

1ly = 9,46.1012 km         светлинна година

    Галактиката има форма на диск, който е изпъкнал по средата (фиг. 13-2). Погреднат отгоре, дискът се състои от сферично ядро и навити към него спирални ръкави. В ръкавите са съсредоточени почти всички горещи звезди с висока светимост и голяма част от междузвездната материя от газ и прах. Най- близо една до друга са разположени звездите в ядрото на Галактиката. Средното разстояние между звездите нараства при отдалечаване от центъра на Галактиката. Например Слънцето прави една обиколка за около 240 милиона години.

2. Видове галактики

    За разлика от звездите, които се наблюдават като точки, галактиките се виждат през телескопите като обемни обекти с определена площ, имащи различна форма. Според формата, американският астроном Едуин Хъбл разделя галактиките на три класа: елиптични, спирални и неправилни.

    Елиптичните галактики имат сплесната форма на елипсоид (фиг. 13- 3). Спиралните галактики са съставени от ядро и спирални ръкави. В нормалните спирални галактики ръкавите започват от самото ядро (фиг. 13-4). При друг вид спирални галактики ръкавите не започват от ядрото, а от пресичаща го ивица. Те се наричат пресечени спирални галактики (фиг. 13-5). В ръкавите на спиралните галактики преобладават горещите звезди, докато в ядрата са съсредоточени звезди, намиращи се в по- късните етапи от еволюцията си.

    При неправилните галактики не се наблюдават определени закономерности в строежа и формата (фиг. 13-6). В тези галактики има много междузвзедна материя, а голяма част от звездите са млади.

3. Закон на Хъбл

    В периода от 1928 до 1936 година с помощта на един от най- силните за онова време телескопи Хъбл определя разстоянията до голям брой галактики и техните скорости спрямо Земята. За измерване на скоростите на галактиките се използва ефектът на Доплер.

Той се състои в следното (фиг. 13-7): Ако източникът на светлината се отдалечава от наблюдателя, той регистрира по- голяма дължина на светлинната вълна, отколкото когато източникът е неподвижен. Това нарастване на дължината на вълната на отдалечаващ се източник се нарича червено отместване. Обратно, когато източникът се приближава към наблюдателя, последният измерва по- малка дължина на вълната. Колкото по- голяма е скоростта на източника, толкова по- голямо е изменението на дължината на вълната. Като се измери това изменение, може да се пресметне скоростта на източника.

    Хъбл установява, че скоростта v на отдалечените галактики е правопропорционална на разстоянието r до него:

(13.1)                                                закон на Хъбл

    Тази зависимост се нарича закон на Хъбл. Константата Н се нарича константа на Хъбл. Когато скоростта на галактиките се измерва в километри в секунда (km/s), а разстоянието- в светлинни години (ly), приблизителната стойност на константата на Хъбл е H = 17.10-6 km/(s.ly)

    Хъбл освен това установява, че при всички галактики се наблюдава червено отместване, т.е. те се отдалечават от нас. От закона на Хъбл следва, че колкото по- далечна е една галактика, толкова с по- голяма скорост тя се отдалечава от Млечния път. Това явление се нарича "разбягване на галактиките". Независимо къде се намира наблюдателят- на Земята или в някоя друга галактика, той ще наблюдава същото явление: всички останали галактики се отдалечават от галактиката на наблюдателя, като скоростите им се определят от закона на Хъбл.

4. Взаимодействащи галактики

    Както и при звездите, когато две или повече галактики са разположени близо една до друга, те гравитационно си взаимодействат, при което могат да настъпят деформации в тяхното първоначално устройство и форма (фиг. 13-8).

Фиг. 13-8. Взаимодействащи галактики

При взаимодействащите галактики се наблюдават твърде разнообразни деформации, които не винаги се обясняват с гравитационни сили: опашки, свързващи ги ивици и дъги и др.

    Нашата Галактика се отнася към слабовзаимодействащите галактики. Тя изпитва гравитационно въздействие от страна на близките й спътници- Големият и Малкият Магеланови облаци. Влиянието на нашата Галактика върху тези неголеми системи е много по- силно. Минавайки на близко разстояние от нея, те се разрушават непрекъснато. Вероятно след няколко милиарда години Магелановите облаци постепенно ще се разтворят в нея.

Дали научихме всичко?

Проверете със следния тест!

Любопитно

Същинското доказателство, че Млечният път се състои от много звезди, идва през 1610 година, когато италианецът Галилео Галилей използва телескоп за неговото наблюдение. През 1750 година английският астроном Томас Райт в своята „Оригинална теория или нова хипотеза за Вселената“ („An original theory or new hypothesis of the Universe“) стига до вярното разсъждение, че галактиката може би е въртящо се тяло, съставено от огромен брой звезди, задържани заедно от гравитационните сили, подобно на Слънчевата система, но в много по-голям мащаб.

Фиг. 13-1. Галактиката Андромеда- най- близката до Млечния път голяма галактика. Тя съдържа около 600 милиарда звезди и е отдалечена на повече от 2 милиона светлинни години от нас.

Фиг. 13-2. Млечният път- нашата Галактика. Слънцето се намира на повече от 30 000 светлинни години от центъра на  Галактиката. Около центъра на Галактиката са разположени най- старите звезди. Там са съсредоточени също така огромни облаци от газ и прах, от които продължават да се раждат звезди.

Фиг. 13- 3. Елиптична галактика- NGC 205

Фиг. 13-4. Нормална спирална галактика- NGC 5457

Фиг. 13-5. Пресечена спирална галактика

Фиг. 13-6. Неправилна галактика

Едуин Хъбл (1889-1953), американски астроном. Хъбъл променя основно разбиранията на човечеството за Вселената, като потвърждава съществуването и на други галактики, а не само на нашия Млечен път.