Галактики — это большие скопления звезд, газа, пыли, планет, камней и темной материи, существующие сотнями миллиардов по всей наблюдаемой вселенной. И многие интересуются сколько во вселенной галактик всего существует? По оценкам астрономов, количество галактик во вселенной достигает 200 миллиардов. И можно увидеть с помощью телескопа как они необычайно разнообразны.
Виды галактик
Астрономы классифицируют галактики на три основные категории: бывают эллиптические, спиральные и неправильные.
Эти типы охватывают широкий диапазон размеров, от карликовых, содержащих до 100 миллионов звезд, до гигантских с более чем триллионом звезд.
Наша родная галактика, Млечный Путь, представляет собой спираль.
Существуют и другие формы, помимо этих трех. Галактики обычно встречаются в ассоциациях, таких как скопления и нити, которые разделены большими пустотами, образуя общую универсальную архитектуру, называемую Космической паутиной.
Характеристики основных видов галактик, таблица:
Практически все крупные виды имеют в своих центрах сверхмассивные черные дыры, активность которых оказывает глубокое влияние на эволюцию их галактических хозяев.
Спиральные
Обычная форма галактики — диск с центральной выпуклостью.
Диаметр диска обычно составляет 100 000 световых лет, а толщина — всего около 1000 световых лет. Его внешний вид характеризуется радиально уменьшающейся яркостью с наложенным спиральным или столбчатым рисунком, или и тем, и другим.
Центральная выпуклость может варьироваться в размерах от сотен до многих тысяч световых лет. Такие галактики классифицируются как спирали (S) и подклассы a b или c (например, Sa), чтобы отличать все более открытую спиральную структуру и небольшие размеры выпуклости.
В дисках этих галактик преобладают звезды популяции I, в то время как их выпуклости содержат в основном звезды Популяции II. Млечный Путь относится к типу Sb.
Многие спиральные и неправильные галактики имеют почти линейную особенность в своих центральных областях.
Называемые зарешеченными галактиками, эти объекты в остальном могут вписываться в общую схему типов галактик.
Буква B добавляется после S в классификации спиральных галактик, которые содержат заметные штрихоподобные объекты (например, M61 — SBC). Вполне вероятно, что почти во всех спиральных галактиках есть по крайней мере несколько звезд, движущихся по стержневым орбитам.
К спиральным относятся:
- Галактика Андромеды – спиральная галактика с решеткой внутри Локальной группы;
- Млечный Путь – спиральная галактика с решеткой, содержащая нашу Солнечную систему;
- Галактика Вертушка – обращенная спиральная форма в созвездии Большая Медведица;
- Галактика Подсолнухов;
- Галактика Треугольник – спиральный вид в созвездии Треугольник.
Эллиптические
Другим распространенным типом галактик является эллипсоид с радиально уменьшающейся яркостью.
Классифицируются как эллиптические (E) и подразделяются на подклассы в соответствии с их осевыми соотношениями числом от 0 (E0 = круглые) до 7 (E7 = осевое соотношение 3 к 1). Кроме того, эллиптические фигуры подразделяются на подклассы в соответствии с формой их линий постоянной яркости на изображениях, так называемых изофот.
Очень яркие галактики E показывают изофоты коробчатой формы, в то время как менее яркие типа E показывают изофоты дискообразной формы. Эллиптические формы могут варьироваться в размерах от тысяч до нескольких сотен тысяч световых лет.
Они чаще всего встречаются в скоплениях галактик и содержат горячее газовое гало и примерно в половине всех случаев заметное количество пыли. Самые яркие виды обычно имеют эллиптическую форму.
В них преобладают звезды популяции II такие, как:
- M87 (NGC 4486), чья сверхмассивная черная дыра в первые изображена телескопом «Горизонт событий»;
- М89;
- M105 (NGC 3379);
- IC 1101, одна из крупнейших галактик в наблюдаемой вселенной;
- Маффеи 1, ближайшая гигантская эллиптическая галактика;
- CG 049-033, известный тем, что обнаружил самую длинную галактическую струю;
- Центавр А (NGC 5128), эллиптическая/линзовидная радиогалактика со своеобразной морфологией и необычными пылевыми полосами;
- Неве 1, источник извержения сверхскопления Змееносца, самого мощного известного астрономического события.
Неправильные
Другие, более редкие формы включают переходный класс, называемый S0, который имеет диск, наложенный на эллиптический тип распределения света, и неправильный (Irr) класс, состоящий из галактик с хаотическими формами и, как правило, низкой общей светимостью.
Некоторые неправильные формы кажутся маленькими спиральными галактиками, чьи упорядоченные формы были гравитационно искажены взаимодействиями с другими галактиками. Малое Магелланово облако, классифицируемое как карликовая неправильная галактика, вероятно, утратило свою прежнюю спиральную форму из-за возмущений со стороны своего более крупного соседа, Млечного Пути.
Экзотические типы
Некоторые виды лежат за пределами нормального диапазона морфологии. Большинство из этих галактик пережили какое-то тревожное событие, такое как гравитационное столкновение, слияние или бурная ядерная активность.
Другие же, по-видимому, начинались с аномальных явлений, к ним относятся галактики с низкой яркостью:
- Звездные вспышки. Одним из наиболее впечатляющих примеров экзотических форм являются звездообразователи, галактики, которые производят звезды с необычайно высокой скоростью. Теперь известно, что в большинстве случаев необычную активность звездообразования спровоцировал какой-то гравитационный импульс. Взрыв — это временное состояние, и галактики, которые сейчас взрываются, должно быть, провели большую часть своей жизни в более спокойном состоянии.
- Другим типом является галактика с низкой поверхностной яркостью, которая имеет такую низкую пространственную плотность звезд, что она почти невидима. Карлики-скульпторы обладают многими характеристиками, сходными с шаровыми звездными скоплениями (очень старые звезды, переменные звезды кластерного типа и равномерное распределение звезд), но в миллионы раз менее плотные и в них преобладает темная материя. Другие галактики имеют составную популяцию звезд. Например, по крайней мере два события звездообразования произошли в карлике Карина, около 13 и 7 миллиардов лет назад. Еще один тип включает крайне неправильные и спиральные галактики, которые обладают некоторыми структурными свойствами, но они настолько слабы, что их трудно обнаружить на фоне окружающей яркости неба. Значительная часть массы Вселенной может находиться в форме этих почти невидимых галактик.
Состав галактик, схема:
Исследования экспертами внутренних движений
Звезды и межзвездная материя вращаются вокруг центра масс, которым часто является яркое ядро. В спиральной форме, такой как Млечный Путь, обычно существует два типа звездных орбит.
Звезды в плоскости, как правило, имеют почти круговые орбиты, в то время как звезды в выпуклости и гало имеют более высокоэллиптические орбиты.
Все движения являются результатом реакции звезд на гравитационное поле галактики.
Эти движения защищают галактики от гравитационного коллапса в том же смысле, в каком планеты солнечной системы удерживаются от падения на Солнце своими орбитальными движениями. Обычно внутренние области в плоскости спиральной галактики вращаются почти как твердое тело (скорость пропорциональна радиусу), в то время как внешние области вращаются дифференциально (постоянная скорость).
Разброс скоростей вещества внутри галактик колеблется от одной до нескольких сотен км в секунду. Типичные орбитальные периоды звезд составляют несколько сотен миллионов лет. Распределение кинетической энергии в произвольно ориентированных и круговых вращательных движениях зависит от типа галактики.
Диск спиральной формы может иметь только около 1% своей общей кинетической энергии при случайных движениях, в то время как квадратные галактики E, в отличие от дискообразных, могут иметь большую часть своей энергии в своей случайной составляющей. Источник энергии, который управляет всеми этими разнообразными явлениями, высвобождается, когда материя попадает в сверхмассивную черную дыру, занимающую центр галактик.
Установлено, что массы этих черных дыр находятся примерно в диапазоне от миллиона до 10 миллиардов солнечных масс. Происхождение сверхмассивных черных дыр продолжает изучаться, хотя часть их совокупного объема обусловлена высокой плотностью материала, который, как ожидается, будет накапливаться в центре галактики из-за ее гравитационного поля.
Такая черная дыра будет продолжать накапливать любой газ, который попадет в ее окрестности.
Практически все крупные галактические образования имеют черные дыры в своих центрах, хотя большинство из них недостаточно активны, чтобы квалифицироваться как активные ядра. Обратная связь от этих черных дыр с их более широкими галактическими хозяевами оказывает глубокое влияние на общее звездообразование и эволюцию галактики на протяжении космической истории, механизм, который остается предметом значительных текущих исследований.
