19) Галактики

Грандиозные звездные системы - галактики, далекие и загадочные, одни из самых потрясающих и наиболее изучаемых современной астрономией объектов.

В данной статье мы рассмотрим типы галактик, их основные отличия и особенности.

Галактики во Вселенной не похожи друг на друга. Одни имеют круглую и эллиптическую форму, другие наблюдаются в форме закрученных спиралей.

В 20-хх годах ХХ века Эдвин Хаббл в своей работе предложил классифицировать галактики на три основных типа: эллиптические, спиральные и неправильные, обозначаемые соответственно Е, S и Irr.

Проще всего выглядят эллиптические галактики. Структура данного типа характеризуется эллиптической формой, равномерной яркостью, постепенно убывающей от центра к краю.

Форма галактик данного типа варьируется от практически совершенно круглой, до сплюснутого эллипса. Соответственно для обозначения степени сплюснутости галактики к букве Е прибавляется число n, определяемое по формуле: n = 10 (a - b) / a, где а - b - это соответственно большая и малая полуоси галактики. Таким образом, эллиптическая галактика круглой формы будет отнесена к типу Е0, а сильно сплюснутая может быть классифицирована как Е6.

Наиболее распространенным типом галактик являются спиральные. Строение галактик данного типа гораздо более сложное, нежели эллиптических. Спиральная галактика имеет хорошо выраженное ядро, а также спиральные ветви (рукава), исходящие прямо из ядра, либо из так называемой перемычки (бара), в центре которого расположено ядро.

В спиральных галактиках ядро представляет собой наиболее яркую область, обладающую признаками эллиптических галактик. Открытый Хабблом закон падения яркости для эллиптических галактик оказался справедливым и для центральных ядерных областей спиральных систем.

Наличие в спиральной галактике перемычки (бара) позволяет разделить их на два основных типа. К первому относятся нормальные спиральные галактики, обозначаемые буквой (S). Ко второму типу относятся так называемые пересеченные галактики, обозначаемые (SB). Для более точной характеристики той или иной галактики, деления их на 2 типа недостаточно. Поэтому Хаббл классифицировал спиральные галактики по следующим трем критериям:

1) относительной величине ядра, по сравнению с размерами всей галактики;

2) по тому, насколько сильно или слабо закручены спиральные ветви;

3) фрагментарности спиральных ветвей.

К типу Sa или (SBa) относятся галактики с очень обширной ядерной областью и сильно закрученными спиральными ветвями - непрерывными и гладкими, а не фрагментарными.

Галактики типа Sb и SBb имеют относительно небольшую ядерную область, и не очень сильно закрученные спиральные ветви, которые разрешаются на отдельные яркие фрагменты. Галактики типа Sc и SBc характеризуются сильно фрагментарными обрывочными спиральными рукавами. У галактик SBc даже бар разделяется на отдельные фрагменты.

Кроме того, отдельно выделен тип галактик, промежуточный, между спиралями и эллиптическими системами, - галактики типа SO. У них чрезвычайно толстый диск, мощный балдж и не видно спиральных ветвей. Кстати, обозначив этот тип галактик буквой S, несмотря на отсутствие спиралей, Хаббл тем самым подчеркнул, что главным в различии спиральных и эллиптических систем является звездный диск.

К третьему типу галактик относятся все объекты, которые не удалось причислить ни к эллиптическим галактикам, ни к спиральным - это неправильные галактики (Irr).

Неправильные галактики не обладают какой-либо характерной структурой. Они чрезвычайно фрагментарны и в них можно различить отдельные наиболее яркие звезды и области горячего излучающего газа. По классификации Хаббла неправильные галактики можно разделить на два подтипа Irr 1 и Irr 2.

К первому подтипу относятся галактики, у которых заметен бар и у многих из них можно различить обрывки структуры, напоминающей фрагменты спиральных рукавов. Они являются как бы крайним продолжением типа спиральных галактик. Однако фрагментарность и обрывочность рукавов настолько велика, что их уже нельзя назвать спиральными.

Ко второму подтипу относятся галактики неправильной формы, с большим содержанием газа, пыли и других аномалий.

Существует ряд систем, которые заслуживают того, чтобы их рассматривали отдельно. В числе первых следует назвать эллиптические галактики, которые стали обозначать как тип сD. Это самые крупные галактики Вселенной, их звездная масса нередко превышает значение 10¹² М Солнца. Обычные, не сD - галактики не "дотягивают" до значения 10¹² М Солнца, и даже крупнейшие из них практически не выходят по массе за пределы (1-3) _* 10¹¹ М Солнца.

Особенности имеет и структура сD - систем. Наряду с центральной, звездной компонентой, чрезвычайно компактной и не отличающейся по существу от обычных Е - галактик, они имеют гигантскую разреженную (диффузную) звездную оболочку, размеры которой могут составлять десятки килопарсек и больше. Галактики сD крайне редки. Ближайшей и наиболее изученной системой подобного рода является галактика М 87. Поразительный пример сD - системы - галактика А 1413. Ее диффузная оболочка простирается за пределы 2 Мпк от центра. сD - галактики - это всегда центральные системы скоплений галактик; отсюда, несомненно, их выдающиеся свойства. Данный тип галактик относится к так называемым радиогалактикам.

В 1943г. американский астроном К. Сейферт обнаружил в спектрах 12 галактик одну особенность, которой не было у других галактик, а именно - очень широкие эмиссионные линии водорода, гелия, иногда ионизированного железа Fe II, ширина которых, соответствовала движению облаков излучающего газа со скоростью в несколько тысяч километров в секунду. Обычно они не превосходят 200 км / с. Сейчас известны случаи, когда ширина линии "равна" 30 000 км/с, т. е. составляет 10% скорости света! Системы, открытые Сейфертом, были выделены в отдельный класс и стали называться его именем: сейфертовские галактики. Как правило, это гигантские спиральные галактики, и что, наряду с широкими линиями эмиссии в спектре они имеют целый ряд необычных свойств. Их ядра являются источниками сильного излучения незвездной природы, причем в очень широком диапазоне спектра электромагнитных волн: они излучают радиоволны, инфракрасные, ультрафиолетовые и рентгеновские кванты. Но, пожалуй, самое необычное их свойство - огромная мощность центрального источника: у наиболее энергичных сейфертов полная светимость ядра значительно превосходит суммарную светимость сотен миллиардов звезд всей галактики.

Первые наблюдения с помощью радиотелескопов открыли большое количество отдельных источников мощного радиоизлучения, многие из которых оказались связанными с гигантскими эллиптическими галактиками, причем их радиосветимость во многие десятки раз больше полной светимости нашей Галактики! Это и есть радиогалактики. Структура радиоизлучающей области довольно разнообразна. Наряду с центральным источником радиоизлучения, "классические" радиогалактики имеют протяженные, размером иногда в сотни килопарсек области мощного радиоизлучения, зачастую расположенные симметрично по обе стороны от родительской галактики. Наблюдения на радиотелескопах говорят о том, что у большинства "активных галактик" имеется небольших размеров мощный объект в центре. Он оказывается источником обычно испускаемых в двух противоположных направлениях больших струй вещества и излучения. Излучение струй - это типичное излучение электронов, движущихся почти со скоростью света в сильном магнитном поле. Оно называется "синхротронным", потому что наблюдается в виде свечения ускорителей частиц высоких энергий типа синхротронов. В настоящее время мы не знаем, чем являются на самом деле радиогалактики. Однако большинство астрономов считают, что в центре галактики находится массивный объект, возможно черная дыра.

Активные галактики замечательные объекты, но они не идут ни в какое сравнение с группой таинственных объектов, впервые обнаруженных в 60-хх годах. Крохотные яркие радиоисточники, излучающие огромное количество энергии в радио и оптическом диапазоне, эти объекты получили название квазаров. Природа квазаров, на сегодняшний день, остается еще до конца не ясной. Они обладают огромными скоростями удаления от нас. Самые большие скорости звезд в нашей Галактике составляют около 400 км/с. Квазары имеют красные смещения, соответствующие таким большим скоростям, как 150 000 км/с. Квазары являются самыми далекими объектами и удаляются от нас в рамках общего расширения Вселенной. У многих квазаров была обнаружена переменность блеска и их светимость может меняться во много раз. В некоторых случаях блеск меняется очень быстро – на протяжении всего одного дня. Это говорит о том, что квазары не могут быть очень большими. Однако по светимости они излучают света в 100 раз больше, чем галактика из сотен миллиардов звезд. В настоящее время известно, что квазары являются активными ядрами галактик. Многие квазары оказались пересеченными спиральными галактиками, а необычно большая их часть имеет спутники. Пока еще неизвестно, почему квазарами преимущественно оказываются двойные галактики или почему среди них так много пересеченных галактик.