Какие вы знаете спиральные галактики. Галактики с перемычкой

Д-р. Дэнни Фолкнер

Со времени своего открытия галактики не перестают удивлять человеческий разум. Многие из них имеют форму прекрасных спиралей. Но если бы они вращались на протяжении миллиардов лет, разве не утратили бы они свои отчетливые формы рукавов спирали?

Огромные звездные острова, называемые «галактиками» парят в черном, как смоль, космосе. Предполагаемое количество видимых галактик составляет около 170 миллиардов, и каждая из них содержит в себе миллиарды или даже триллионы отдельных звезд. Созерцая это мерцающее чудо, мы задаемся вопросом: «Откуда взялись эти сияющие драгоценности?»

В первой главе книге Бытия нам дан безошибочный ответ: в четвертый день Создатель сотворил звезды (Бытие 1:16 ). Астрономы, отрицающие историю, данную нам Богом, не могут найти альтернативного объяснения происхождению звезд.

Одной из главных проблем для них являются прекрасные рукава спирали, украшающие многие галактики. Проще говоря, эти спирали должны были бы утратить свою форму, если бы они существовали в древней вселенной . Но на самом деле присутствие рукавов спиралей доказывает, что вселенная очень молода.

Строение галактик

Любое здравое толкование происхождения галактик требует длительного объяснения. Галактики расположены далеко друг от друга, и кажется, что между ними нет материи. Например, наша галактика, которая называется Млечный Путь, отделена от ближайшей галактики значительного размера - Андромеды (M 31)- расстоянием в два миллиона световых лет.

В каждой галактике присутствует огромное количество звезд. Млечный путь и M 31, которые являются обычными галактиками, состоят из около 200 миллиардов звезд каждая, и простираются от края до края на 100 000 световых лет. Довольно интересен тот факт, что другие галактики меньшего размера вращаются по орбите вокруг более крупных галактик, таких как наша и галактика M 31.

Галактики разделяются на два основных вида – спиральные и эллиптичные. Эллиптичные галактики, как следует из названия, имеют форму эллипса. Спиральные галактики, в свою очередь, имеют густую концентрацию звезд в центре, который называется ядром, и изящные рукава спирали, исходящие от ядра ко внешнему краю. Это придает галактике вид завихрения. Откуда же взялось такое расположение и многообразие?

Спирали порождают больше всего споров среди ученых-астрономов. Начиная с 30х годов предыдущего столетия, ученые начали спорить о строении и происхождении рукавов спирали и эти споры продолжаются и сегодня.

Открывая молодую вселенную

Прежде, чем разобраться с техническими трудностями, мы должны рассмотреть одно общепринятое заблуждение. Многие люди считают, что звезд много внутри рукава спирали, однако между рукавами они практически отсутствуют. На самом же деле, кучность звезд между рукавами и внутри рукава практически одинакова.

Если это так, то почему рукава спирали кажутся на вид такими яркими? Причина заключается в том, что в рукаве спирали находятся очень горячие и яркие синие звезды. Свет этих звезд доминирует в видимом спектре, поэтому рукава спирали так выделяются на фотографиях. Особенно это касается старых черно-белых фотографий, которые были очень чувствительны к синему цвету. На более современных цветных фотографиях в инфракрасной области спектра рукава спиралей не так сильно выделяются, так как более многочисленные красные звезды доминируют.

Кроме ярких синих звезд, в рукавах спирали присутствует также множество пыли и газа. Иногда пыль и газ концентрируются в «облака», которые называются «туманностями». Астрономы называют туманности и синие звезды «спутниками спирали», так как они вычерчивают местоположения рукавов спирали.

Однако еще в 1930-х годах астрономы столкнулись с одной проблемой. Внешним звездам требовалось больше времени, чтобы завершить движение по своей орбите, чем звездам, находящимся внутри спирали. Поскольку расстояние от центра галактики увеличивается, рукава спирали должны становиться нестабильными. То есть, после нескольких вращений, рукава спирали, должны были бы рассеяться.

Астрономы многие годы спорили о направлении движения рукавов спирали, пытаясь определить - они закручиваются или раскручиваются. Но не зависимо от того, какого взгляда они не придерживались, если бы возраст галактик составлял как минимум десять миллиардов лет, как обычно предполагается, то рукавов спиралей сейчас уже не должно было быть.

Неудачные предположения

К концу 1960-х годов астрономам показалось, что они нашли ответ на свой вопрос. Они разработали теорию волновой плотности спирали. Согласно этой концепции, рукава спирали ведут себя в межзвездном пространстве подобно звуковым волнам. Если некие внешние силы сжимают межзвездное пространство, в рукавах спирали возникают облака газа и пыли. Кроме того, из-за компрессии газа, предположительно, образовывались звезды.

В соответствии с этим мировоззрением, некоторые новые звезды должны были стать массивными синими звездами с очень коротким жизненным циклом (в лучшем случае, в несколько миллионов лет). Такие звезды были очень важны для подтверждения данной теории, однако, поскольку, предположительно, они существуют не долго, времени для того, чтобы «волна» перемещалась и оставляла после себя синие звезды, оказывается недостаточно. Поэтому в своей теории они предположили, что здесь на сцену выходила гравитация галактики и завершала процесс сбора материала и формирования звезд.

Детали теории волновой плотности спирали трудно доказать, однако у данного мировоззрения до сих пор есть непреклонные приверженцы. К 1990 годам ученые изучили небольшие галактики-спутники, и пришли к выводу, что они могут быть тем самым механизмом, который поддерживает форму спирали, однако и эту теорию доказать детально довольно сложно.

Темная материя?

За последнее десятилетие астрономы получили доказательства существования темной материи, что только усложняет общую картину. Темная материя интересна тем, что она не излучает света, однако ее общая масса намного превышает общую массу освещенной материи, а ее гравитация оказывает величайшее влияние на структуры тел внутри галактики, а также на весь космос.

Факты свидетельствуют о том, что темная материя находится во внешних слоях галактик. Большинство астрономов на сегодняшний день считают, что именно темная материя помогает спиралям галактик поддерживать жизнь. Однако даже самое лучшее доказательство существования темной материи – более высокая скорость обращения внешних слоев галактик, нежели предполагалось – может только усугубить, а не разрешить проблему существования спиралей.

Креационисты давно утверждают, что рукава спирали не должны существовать в древней вселенной, поэтому наличие рукавов спирали указывает на очень молодой возраст вселенной. Однако, поскольку большинство астрономов-эволюционистов начинают свои исследования с предположения о том, что возраст вселенной составляет миллиарды лет, они убеждены в существовании неких механизмов, которые продолжают поддерживать спиральную форму галактик. Если бы у них на самом деле были бы убедительные ответы на все эти вопросы, они перестали бы выдвигать все новые предположения. Их ошибки свидетельствуют о том, что аргументы креационистов не следует сбрасывать со счетов.

В недавние годы был разработан еще один метод. Астрономы фотографировали отдаленные галактики, находящиеся на расстоянии в 12 миллионов световых лет от Земли. Предположив, что примерно 13,7 миллиардов лет назад произошел «большой взрыв», они считают, что эти галактики являются самыми молодыми во вселенной. Они практически ничем не отличаются от соседних (и, предположительно, более старых) галактик, и практически идентичны на вид. Иначе говоря, и здесь мы не наблюдаем эволюционных процессов.

Опираясь на теорию недавнего сотворения, мы можем предполагать, что дальние галактики должны выглядеть практически так же, как и ближние, однако эволюционная модель этого не может допустить. Скажем еще раз: Божье Слово проливает незыблемый свет на происхождение и строение Его великой вселенной.

Доктор Дэнни Фолкнер является профессором физики и астрономии при Ланкастерском университете штата Южная Каролина. Он написал множество статей для астрономических журналов, а также является автором книги «Вселенная, созданная по разумному замыслу ».

Спиральные галактики (обозначаются буквой S) – самый многочисленный вид, к которому принадлежит большая часть всех наблюдаемых галактик. Самыми известными представителями этого вида являются и один из красивейших объектов звездного неба - туманность Андромеды. Спиральные галактики получили свое название благодаря характерным спиральным рукавам звездного происхождения, расположенным внутри галактического диска.

Различают два типа спиралей. К первому типу, обозначаемому SA или S, относят спиральные ветви, выходящие непосредственно из центрального уплотнения (подобно рукавам нашей Галактики). У другого типа они начинаются у краев продолговатого обра зования, имеющего овальное уплотнение в центре. Складывается впечатление, что два спиральных рукава соединены между собой перемычкой, поэтому такие галактики и получили название «галактики, пересеченными спиралями», их обозначают символом SB.

фото: Спиральная галактика типа Sc (M74)

Спиральные галактики различают по степени развитости их спиральной структуры, что в классификации обозначается добавлением букв a, b, c к символам S (или SA) и SB. К примеру, обозначение Sa говорит о галактике со слабо развитой или только намечающейся спиральной структурой. Системы Sb имеют уже хорошо заметные ветви, как и у туманности Андромеды, а структура Sc характеризуется наличием клочковатых спиральных ветвей, которые выходят из довольно небольшого центрального уплотнения. Считается, что, чем сильнее развита спиральная структура, тем меньше оказываются размеры центрального уплотнения. Лучше всего спиральная структура изучена у галактик, в которых плоскость спирали перпендикулярна лучу зрения. Если же луч зрения наоборот, лежит в этой плоскости, то спиральная структура не видна, однако хорошо заметно, что галактика имеет вид плоского образования, напоминающего чечевицу с ярко выраженным центральным утолщением. Вдоль средней линии такого образования тянется полоса светопоглощающей материи, которая, как и в нашей Галактике, сильно концентрируется к основной плоскости спирали.

О том, что спиральные ветви галактик представляют собой области преимущественного звездообразования, свидетельствует наличие в них молодых горячих звезд, ионизующих водород на больших расстояниях вокруг себя. , пересекающие спираль, испытывают сжатие или расширение и порождают ударные волны в газе. Это, в свою очередь, вызывает нарушение равновесия в облаках и приводит к интенсивному звездообразованию в спиральных рукавах. Если учесть тот факт, что время жизни самых ярких гигантов и сверхгигантов в несколько тысяч раз меньше, чем возраст Солнца, то выходит что большинство ярких голубых гигантов собрано в сравнительно небольшом объеме спиральной ветви: сверхгигантам не удается покинуть спираль за то время (порядка нескольких миллионов лет), которые существуют до взрыва сверхновой. Именно поэтому множество голубых сверхгигантов придает спиралям галактик заметный голубоватый оттенок.

Содержащей множество старых звёзд - так называемое «Население II » - и нередко сверхмассивную чёрную дыру в центре;

диск является плоским вращающимся образованием, состоящим из межзвёздного вещества , молодых звёзд «Населения I » и рассеянных звёздных скоплений .

Спиральные галактики названы так, потому что имеют внутри диска яркие рукава звёздного происхождения, которые почти логарифмически простираются из балджа. Хотя иногда их нелегко различить (например, во флоккулентных спиралях), эти рукава служат основным признаком, по которому спиральные галактики отличаются от линзообразных галактик , для которых характерно дисковое строение и отсутствие ярко выраженной спирали. Спиральные рукава представляют собой области активного звездообразования и состоят по большей части из молодых горячих звёзд; именно поэтому рукава хорошо выделяются в видимой части спектра. Абсолютное большинство наблюдаемых спиральных галактик вращается в сторону закручивания спиральных ветвей .

Диск спиральной галактики обычно окружён большим сфероидальным гало , состоящим из старых звёзд «Населения II », большинство которых сосредоточено в шаровых скоплениях , вращающихся вокруг галактического центра. Таким образом, спиральная галактика состоит из плоского диска со спиральными рукавами, эллиптического балджа и сферического гало, диаметр которого близок к диаметру диска.

Многие (в среднем две из трёх) спиральные галактики имеют в центре перемычку («бар» ), от концов которой отходят спиральные рукава . В рукавах содержится значительная часть пыли и газа, также множество звёздных скоплений . Вещество в них вращается вокруг центра галактики под действием гравитации.

Масса спиральных галактик достигает 10 12 масс Солнца.

Известен следующий парадокс: время обращения звёзд вокруг ядра галактики составляет порядка 100 миллионов лет; возраст самих галактик в несколько десятков раз больше. Между тем спирали закручены как правило на небольшое число оборотов. Парадокс объясняется тем, что принадлежность звёзд спиралям не постоянна: звёзды входят в область, занимаемую спиральным рукавом, на некоторое время замедляют своё движение в этой области, и покидают спираль. Между тем спираль, как область повышенной плотности вещества в диске спиральной галактики, может существовать неограниченно долго - спирали подобны стоячим волнам.

Спирали галактик могут несильно отличаться по количеству звёзд от окружающего их диска, но могут быть существенно ярче. Газовые облака, пересекая спираль, испытывают сжатие или расширение, порождающие ударные волны в газе. Всё это приводит к нарушению равновесия в облаках и интенсивному звёздообразованию в области спирали. А если учесть, что время жизни ярчайших гигантов и сверхгигантов в тысячи раз меньше, чем возраст Солнца, то получается что большинство ярких голубых звёзд собрано в небольшом объёме спирального рукава: сверхгиганты не успевают покинуть спираль за те несколько миллионов лет, которые существуют до взрыва сверхновой. Как следствие, большое количество голубых сверхгигантов придаёт спиралям галактик яркий голубоватый оттенок.

Расположение Солнца

Солнце интересно тем, что расположено между спиральных рукавов Галактики и делает оборот вокруг центра Галактики в точности за то же время, что и спиральные рукава. Как следствие, Солнце не пересекает области активного звездообразования, в которых часто вспыхивают сверхновые - источники губительного для жизни излучения.

Спиральные галактики

Млечный Путь (наша Галактика)

См. также

Примечания

Галактики
Виды
Структура
Активные ядра
Взаимодействие
Явления и процессы
Списки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Спиральная галактика" в других словарях:

Галактика, отличающаяся спиральной структурой. Любая галактика со спиральными рукавами. Эдвин Хаббл разделил спиральные галактики на две обширные группы с центральной перемычкой (SB галактики) и без нее (S). Каждая группа далее подразделяется на… … Астрономический словарь

СПИРАЛЬНАЯ ГАЛАКТИКА, тип стандартных ГАЛАКТИК в классификации Эдвина ХАББЛА … Научно-технический энциклопедический словарь

M101 Галактика История иссл … Википедия

Пример спиральной галактики, Галактика «Вертушка» (Pinwheel) (объект списка Мессье 101 или NGC 5457)

Спиральная галактика (обозначается S ) - один из основных типов , разновидность галактик в последовательности Хаббла, которые характеризуются следующими физическими свойствами:

значительный суммарный вращательный момент;
состоят из центрального балджа (почти сферического утолщения), окружённого диском:
- балдж имеет сходство с , содержащей множество старых - так называемое «Население II» - и нередко в центре;
- диск является плоским вращающимся образованием, состоящим из , молодых звёзд «Населения I» и рассеянных звёздных скоплений.

Спиральные галактики названы так, потому что имеют внутри диска яркие рукава звёздного происхождения, которые почти логарифмически простираются из балджа. Хотя иногда их нелегко различить (например, во флоккулентных спиралях), эти рукава служат основным признаком, по которому спиральные галактики отличаются от линзообразных галактик, для которых характерно дисковое строение и отсутствие ярко выраженной спирали. Спиральные рукава представляют собой области активного звездообразования и состоят по большей части из молодых горячих звёзд; именно поэтому рукава хорошо выделяются в видимой части спектра. Абсолютное большинство наблюдаемых спиральных галактик вращается в сторону закручивания спиральных ветвей.

Схема спиральной галактики, вид в профиль

Диск спиральной галактики обычно окружён большим сфероидальным гало, состоящим из старых звёзд «Населения II», большинство которых сосредоточено в шаровых скоплениях, вращающихся вокруг галактического центра. Таким образом, спиральная галактика состоит из плоского диска со спиральными рукавами, эллиптического балджа и сферического гало, диаметр которого близок к диаметру диска.

Многие (в среднем две из трёх) спиральные галактики имеют в центре перемычку («бар» ), от концов которой отходят спиральные рукава . В рукавах содержится значительная часть пыли и газа, также множество звёздных скоплений. Вещество в них вращается вокруг центра галактики под действием гравитации.

Наша Галактика, как демонстрируют недавние (2005) наблюдения в ИК-диапазоне на и многолетние радиоастрономические наблюдения, также относится к спиральным галактикам с перемычкой.

Масса спиральных галактик достигает 10 12 масс . Крупнейшей открытой на текущий момент спиральной галактикой является NGC 6872, общая протяженность которой составляет 522 тысяч световых лет, что в пять раз больше, чем диаметр .

Спиральные рукава

Спирали галактик могут несильно отличаться по количеству звёзд от окружающего их диска, но могут быть существенно ярче. Газовые облака, пересекая спираль, испытывают сжатие или расширение, порождающие ударные волны в газе. Всё это приводит к нарушению равновесия в облаках и интенсивному звёздообразованию в области спирали. А если учесть, что время жизни ярчайших гигантов и в тысячи раз меньше, чем возраст Солнца, то получается что большинство ярких голубых звёзд собрано в небольшом объёме спирального рукава: сверхгиганты не успевают покинуть спираль за те несколько миллионов лет, которые существуют до взрыва . Как следствие, большое количество голубых сверхгигантов придаёт спиралям галактик яркий голубоватый оттенок.

Расположение Солнца

Солнце интересно тем, что расположено между спиральными рукавами Галактики и делает оборот вокруг центра Галактики в точности за то же время, что и спиральные рукава. Как следствие, Солнце не пересекает области активного звездообразования, в которых часто вспыхивают сверхновые - источники губительного для жизни излучения.

В 1845 году английским астрономом лордом Россом был обнаружен целый класс туманностей спирального типа. Их природу установили только в начале двадцатого века. Учеными было доказано, что данные туманности являются огромными звездными системами, похожими на нашу Галактику, однако они удалены от нее на многие миллионы световых лет.

Общая информация

Спиральные галактики (фото, приведенные в этой статье, демонстрируют особенности их структуры) своим внешним видом напоминают пару сложенных вместе тарелок или двояковыпуклую линзу. В них можно обнаружить как массивный звездный диск, так и гало. Центральную часть, которая визуально напоминает вздутие, принято называть балджем. А темную полосу (непрозрачную прослойку межзвездной среды), идущую вдоль диска, называют межзвездной пылью.

Спиральные галактики принято обозначать литерой S. Кроме того, их принято делить по степени структуры. Для этого к основному символу добавляют литеры a, b или c. Так, Sa соответствует галактике с малоразвитой спиральной структурой, однако с большим ядром. Третий класс - Sc - относится к противоположным объектам, со слабым ядром и мощными спиральными ветвями. У некоторых звездных систем в центральной части может находиться перемычка, которую принято называть баром. В таком случае к обозначению добавляется символ В. Наша Галактика относится к промежуточному типу, без перемычки.

Каким образом сформировались спиральные дисковые структуры?

Плоские дискообразные формы объясняют вращением звездных скоплений. Существует гипотеза, что в процессе образования галактики препятствует сжатию так называемого протогалактического облака в перпендикулярном направлении к оси вращения. Также следует знать, что характер движения газов и звезд внутри туманностей неодинаков: диффузные скопления вращаются быстрее, чем старые звезды. Например, если характерная скорость вращения газа составляет 150-500 км/с, то звезда гало будет всегда двигаться медленнее. А балджи, состоящие из таких объектов, будут иметь скорость в три раза ниже, чем диски.

Звездный газ

Сильно сжатые системы

Если описанный выше процесс происходит в сильно сжатой звездной системе, то диффузная материя должна осесть на основную плоскость галактики, ведь именно здесь уровень потенциальной энергии является наименьшим. Сюда же и собираются газовые и пылевые частицы. Далее диффузная материя начинает свое движение в основной плоскости звездного скопления. Перемещаются частицы практически параллельно по круговым орбитам. В результате столкновения здесь довольно редки. Если же они и происходят, то энергетические потери при этом незначительны. Из этого следует, что материя далее к центру галактики не перемещается, где потенциальная энергия имеет еще меньший уровень.

Слабо сжатые системы

Теперь рассмотрим, как ведет себя эллипсоидная галактика. Звездная система такого типа отличается совершенно иным развитием данного процесса. Здесь главная плоскость вовсе не является ярко выраженной областью с малым уровнем потенциальной энергии. Сильное снижение этого параметра происходит только в центральном направлении звездного скопления. А это значит, что межзвездные пыль и газ будут притягиваться в центр галактики. Как следствие, плотность диффузной материи здесь будет очень высока, гораздо больше, чем при плоском рассеивании в спиральной системе. Собравшиеся в центре скопления частицы пыли и газа под действием силы притяжения начнут сжиматься, тем самым сформируется малая по размерам зона плотного вещества. Ученые предполагают, что из данной материи в дальнейшем начинают формироваться новые звезды. Важным здесь является иное - малое по своим размерам облако газа и пыли, находящееся в ядре слабо сжатой галактики, не позволяет себя обнаружить в процессе наблюдения.

Промежуточные стадии

Мы рассмотрели два основных типа звездных скоплений - со слабым и с сильным уровнем сжатия. Однако существуют и промежуточные стадии, когда сжатие системы находится между этими параметрами. У таких галактик эта характеристика является недостаточно сильной для того, чтобы диффузная материя собралась вдоль всей основной плоскости скопления. И в то же время она недостаточно слабая и для того, чтобы частицы газа и пыли сконцентрировались в районе ядра. В таких галактиках диффузная материя собирается в небольшую плоскость, которая собирается вокруг ядра звездного скопления.

Галактики с перемычками

Известен еще один подтип спиральных галактик - это звездное скопление с перемычкой. Его особенность состоит в следующем. Если у обычной спиральной системы рукава выходят непосредственно из дискообразного ядра, то у данного типа центр располагается в середине прямой перемычки. А ветви такого скопления начинаются из концов данного отрезка. Еще их принято называть галактиками пересеченных спиралей. Между прочим, физическая природа данной перемычки до сих пор остается неизвестной.

Кроме того, ученым удалось обнаружить еще один вид звездных скоплений. Они характеризуются ядром, как и у спиральных галактик, однако рукавов у них нет. Наличие ядра говорит о сильном сжатии, но все остальные параметры напоминают эллипсоидные системы. Такие скопления получили название чечевицеобразных. Ученые предполагают, что эти туманности образуются в результате потери спиральной галактикой своей диффузной материи.