Галактикалардын жашоосу жана аларды изилдөө тарыхы

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2023-12-16 16:10

Планеталарды жана жылдыздарды изилдөө тарыхы миңдеген жылдар менен, Күн, кометалар, астероиддер жана метеориттер - кылымдар менен ченелет. Бирок Ааламга чачыраган галактикалар, жылдыздардын кластерлери, космостук газ жана чаң бөлүкчөлөрү 1920-жылдары гана илимий изилдөөлөрдүн объектисине айланган.

Галактикалар байыртадан бери эле байкалып келет. Көзү курч адам түнкү асмандагы сүт тамчыларына окшош жарык тактарды ажырата алат. 10-кылымда перс астроному Абд-ал-Раман ас-Суфи өзүнүн «Турулбаган жылдыздар китебинде» азыр Чоң Магеллан булуту жана М31 галактикасы, башкача айтканда Андромеда деп аталган эки окшош тактарды айткан.

Телескоптордун пайда болушу менен астрономдор тумандуулук деп аталган объектилердин көбүн байкай башташты. Эгерде англис астроному Эдмунд Халли 1716-жылы алты тумандуулукту гана тизмектеген болсо, 1784-жылы француз деңиз астроному Шарль Мессиер тарабынан басылып чыккан каталогдо буга чейин 110 - жана алардын арасында төрт ондогон чыныгы галактикалар (анын ичинде M31) болгон.

1802-жылы Уильям Гершель 2500 тумандуулуктун тизмесин, ал эми анын уулу Жон 1864-жылы 5000ден ашык тумандуулуктун каталогун чыгарган.

Биздин эң жакын кошунабыз Андромеда галактикасы (M31) ышкыбоздордун астрономиялык байкоолору жана фотосүрөттөрү үчүн сүйүктүү асман объектилеринин бири.

Бул объектилердин табияты көптөн бери түшүнүксүз болуп келген. 18-кылымдын ортосунда кээ бир кыраакы адамдар аларда Саманчынын жолуна окшош жылдыз системаларын көрүшкөн, бирок ал кездеги телескоптор бул гипотезаны текшерүүгө мүмкүнчүлүк берген эмес.

Арадан бир кылым өткөндөн кийин, ар бир тумандуулук жаш жылдыздын ичинен жарык кылган газ булуттары деген пикир үстөмдүк кылган. Кийинчерээк астрономдор кээ бир тумандыктарда, анын ичинде Андромедада да көптөгөн жылдыздар бар экенине ынанышкан, бирок алар биздин Галактикада же андан тышкаркы мейкиндикте жайгашканы көпкө чейин белгисиз болчу.

1923-1924-жылдары гана Эдвин Хаббл Жерден Андромедага чейинки аралык Саманчынын жолунун диаметринен кеминде үч эсе (чындыгында 20 эсеге жакын) экенин жана Мессиер каталогундагы дагы бир тумандуулук M33 эмес экенин аныктаган. бизден азыраак алыс.аралык. Бул жыйынтыктар жаңы илимий дисциплинанын - галактикалык астрономиянын башталышын белгиледи.

1926-жылы атактуу америкалык астроном Эдвин Пауэлл Хаббл морфологиясы боюнча галактикаларды классификациялоону сунуш кылган (жана 1936-жылы модернизацияланган). Мүнөздүү формасынан улам бул классификация "Хаббл тюнинг айры" деп да аталат.

Камеронун “сабыгында” эллиптикалык галактикалар, айрынын тиштеринде – жеңи жок лентикулярдуу галактикалар жана штанга-көпүрөсү жок спиралдык галактикалар жана тилкеси бар. Сандалган класстардын бирине кирүүгө мүмкүн болбогон галактикалар туура эмес же туура эмес деп аталат.

Эргежээлдер жана гиганттар

Аалам ар кандай өлчөмдөгү жана массадагы галактикаларга толгон. Алардын саны болжол менен белгилүү. 2004-жылы Хаббл орбиталык телескобу үч жарым айдын ичинде 10 000ге жакын галактикаларды таап, Форнакс түштүк топ жылдызында Айдын дискинин аянтынан жүз эсе кичине болгон асман аймагын сканерлеген.

Эгерде галактикалар асман сферасында бирдей тыгыздыкта таралган деп ойлосок, байкалган мейкиндикте 200 миллиард бар экени аныкталат. Бирок бул эсептөө өтө эле бааланбайт, анткени телескоп көптөгөн өтө алсыз галактикаларды байкай алган эмес..

Форма жана мазмун

Галактикалар морфологиясы (б.а. формасы) боюнча да айырмаланат. Жалпысынан алганда, алар үч негизги класска бөлүнөт - диск түрүндөгү, эллиптикалык жана туура эмес (тартипсиз). Бул жалпы классификация, бир топ майда-чүйдөсүнө чейин бар.

Галактикалар космос мейкиндигинде такыр эле туш келди бөлүштүрүлгөн эмес. Массивдүү галактикалар көбүнчө кичинекей спутник галактикалары менен курчалган. Биздин Саманчынын жолунда да, кошуна Андромедада да кеминде 14 спутник бар, сыягы, андан да көп. Галактикалар жуптарга, үч эгиздерге жана ондогон гравитациялык өнөктөштөрдүн чоңураак топторуна биригүүнү жакшы көрүшөт.

Чоңураак бирикмелер, галактикалык кластерлер жүздөгөн жана миңдеген галактикаларды камтыйт (мындай кластерлердин биринчисин Мессиер ачкан). Кээде кластердин борборунда өзгөчө жаркыраган гигант галактика байкалат, ал кичинекей галактикалардын кошулушу учурунда пайда болгон деп болжолдонууда.

Акыр-аягы, ошондой эле галактикалык кластерлерди жана топторду жана жеке галактикаларды камтыган суперкластерлер бар. Адатта, бул узундугу жүздөгөн мегапарсектерге чейин созулган структуралар. Алар бирдей өлчөмдөгү дээрлик толугу менен галактикасыз космос боштуктары менен бөлүнгөн.

Суперкластерлер мындан ары жогорку тартиптеги структураларга бөлүнбөйт жана Космоско туш келди чачыранды. Ушул себептен улам, бир нече жүз мегапарсек масштабында биздин Аалам бир тектүү жана изотроптук.

Диск түрүндөгү галактика – анын геометриялык борбору аркылуу өткөн огунун айланасында айланган жылдыз куймак. Көбүнчө куймактын борбордук зонасынын эки капталында сүйрү томпок (англисчеден чыккан) болот. Дөңгөлөк да айланат, бирок бурчтук ылдамдыгы дискке караганда азыраак. Дисктин тегиздигинде көбүнчө спираль бутактары байкалат, алар салыштырмалуу жаш жаркыраган лампаларда көп кездешет. Бирок спираль түзүлүшү жок галактикалык дисктер бар, аларда мындай жылдыздар азыраак.

Диск түрүндөгү галактиканын борбордук зонасын жылдыз тилкеси - тилке менен кесүүгө болот. Дисктин ичиндеги боштук газ жана чаң чөйрөсү менен толтурулган - жаңы жылдыздар жана планетардык системалар үчүн булак материалы. Галактикада эки диск бар: жылдыз жана газ.

Аларды галактикалык ореол курчап турат - галактиканын жалпы массасына негизги салым кошкон сейрек кездешүүчү ысык газ жана кара заттын сфералык булуту. Ореол ошондой эле 13 миллиард жылга чейинки жеке эски жылдыздарды жана глобулярдуу жылдыз кластерлерин (глобулярдык кластерлерди) камтыйт. Дээрлик бардык диск түрүндөгү галактикалардын борборунда, дөңсөөсү бар же жок, супермассивдүү кара тешик бар. Бул типтеги эң чоң галактикалардын ар биринде 500 миллиард жылдыз бар.

Саманчынын жолу

Күн 200-400 миллиард жылдызды камтыган кадимки спиралдык галактиканын борборунда айланат. Анын диаметри болжол менен 28 килопарсек (90 жарык жылынан бир аз көбүрөөк). Күндүн интрагалактикалык орбитасынын радиусу 8,5 килопарсек (биздин жылдыз галактикалык дисктин сырткы четине жылышы үчүн), Галактиканын борборунун айланасында толук айлануу убактысы 250 миллион жылдай.

Саманчынын жолунун томпосу эллиптикалык формада жана жакында эле табылган тилкеси бар. Дөңгөлөктүн ортосунда ар кандай курактагы – бир нече миллион жылдан миллиардга чейинки жана андан улуу жылдыздар менен толтурулган компакттуу өзөк бар. Өзөктүн ичинде, жыш чаңдуу булуттардын артында, галактикалык стандарттар боюнча өтө жөнөкөй кара тешик жатат - болгону 3,7 миллион күн массасы.

Биздин Галактика кош жылдыздуу дискке ээ. Вертикалдуу 500 парсектен ашпаган ички диск бардык жаш жаркыраган жылдыздарды кошкондо, диск зонасында жылдыздардын 95% түзөт. Ал калыңдыгы 1500 парсек болгон сырткы диск менен курчалган, анда улгайган жылдыздар жашайт. Саманчынын жолунун газ түрүндөгү (тагыраак айтканда, газ-чаң) дискинин калыңдыгы 3,5 килопарсектен кем эмес. Дисктин төрт спиралдык колу газ-чаң чөйрөсүнүн тыгыздыгы жогорулаган аймактар болуп саналат жана эң массивдүү жылдыздардын көбүн камтыйт.

Саманчынын жолунун галонун диаметри дисктин диаметринен кеминде эки эсе чоң. Ал жерде 150гө жакын глобулярдык кластерлер табылган, кыязы, дагы элүүгө жакыны ачыла элек. Эң эски кластерлердин жашы 13 миллиард жылдан ашкан. Гало бүдөмүк түзүлүштөгү караңгы зат менен толтурулган.

Жакынкы убакка чейин гало дээрлик тоголок деп эсептелип келген, бирок акыркы маалыматтарга караганда, аны бир топ тегиздеп койсо болот. Галактиканын жалпы массасы 3 триллион күн массасына чейин болушу мүмкүн, караңгы зат 90-95% түзөт. Саманчынын жолундагы жылдыздардын массасы Күндүн массасынан 90-100 миллиард эсе чоң деп бааланат.

Эллиптикалык галактика, анын аты айтып тургандай, эллипсоиддик. Ал бүтүндөй айланбайт, ошондуктан октук симметрияга ээ эмес. Анын негизинен салыштырмалуу аз массасы жана бир топ жашы бар жылдыздары галактикалык борбордун айланасында ар кандай тегиздикте, кээде жекече эмес, өтө узун чынжырларда айланат.

Эллиптикалык галактикалардагы жаңы лампалар чийки заттын – молекулалык суутектин жетишсиздигинен улам сейрек күйөт.

Адамдар сыяктуу эле, галактикалар да чогуу топтолгон. Биздин жергиликтүү топтун курамына болжол менен 3 мегапарсекке жакын жайгашкан эң чоң эки галактика кирет - Саманчынын жолу жана Андромеда (M31), Триангулум галактикасы, ошондой эле алардын спутниктери - Чоң жана Кичи Магеллан Булуттары, Канис-Мажордогу эргежээл галактикалар, Pegasus, Карина, Секстант, Феникс жана башка көптөгөн адамдар - бардыгы болуп элүүгө жакын. Жергиликтүү топ өз кезегинде жергиликтүү Бийкеч суперкластеринин мүчөсү болуп саналат.

Эң чоң жана эң кичине галактикалар эллипс түрүнө кирет. Ааламдын галактикалык калкындагы анын өкүлдөрүнүн жалпы үлүшү 20% гана түзөт. Бул галактикалар (эң кичинекей жана эң алсыз галактикаларды кошпогондо) ошондой эле борбордук зоналарындагы супермассивдүү кара тешиктерди жашырышат. Эллиптикалык галактикаларда да галоктар бар, бирок диск формасындагы галактикалардай ачык эмес.

Бардык башка галактикалар туура эмес деп эсептелет. Алардын курамында чаң жана газ көп жана жаш жылдыздарды активдүү чыгарып жатышат. Саманчынын жолунан орточо аралыкта мындай галактикалар аз, болгону 3%.

Бирок, жарыгы Биг Бенгден кийин 3 миллиард жылдан кеч эмес жарыкка чыккан чоң кызыл жылышы бар объектилердин арасында алардын үлүшү кескин көбөйөт. Сыягы, биринчи муундагы бардык жылдыз системалары кичинекей жана туура эмес контурлары бар, ал эми чоң диск түрүндөгү жана эллиптикалык галактикалар кийинчерээк пайда болгон.

Галактикалардын жаралышы

Галактикалар жылдыздардан кийин эле пайда болгон. Биринчи лампалар Биг Бенгден кийин 150 миллион жылдан кеч эмес жарк эткен деп эсептелет. 2011-жылдын январында Хаббл телескобунан алынган маалыматты иштеп чыгуучу астрономдор тобу Чоң жарылуудан 480 миллион жыл өткөндөн кийин жарыгы космоско түшкөн галактиканын болжолдуу байкоолорун билдиришкен.

Апрель айында дагы бир изилдөө тобу галактиканы ачкан, ал жаш ааламдын жашы болжол менен 200 миллион жыл болуп калганда, балким, толугу менен пайда болгон.

Жылдыздар менен галактикалардын жаралышы үчүн шарттар ал башталганга чейин эле пайда болгон. Аалам 400 000 жылдык белгиден өткөндө, космостогу плазма нейтралдуу гелий менен суутектин аралашмасы менен алмаштырылган. Бул газ дагы эле жылдыздарды пайда кылган молекулалык булуттарга кошулуу үчүн өтө ысык болчу.

Бирок ал караңгы заттын бөлүкчөлөрү менен чектеш болгон, алгач мейкиндикте бир калыпта эмес таралган – ал бир аз тыгызыраак, сейрек кездешкен жерде. Алар бариондук газ менен өз ара аракеттенген эмес, ошондуктан, өз ара тартуунун таасири астында тыгыздыгы жогорулаган зоналарга эркин кулап түшкөн.

Моделдик эсептөөлөргө ылайык, Биг Бенгден кийин жүз миллион жыл ичинде космосто азыркы Күн системасынын өлчөмүндөгү караңгы заттын булуттары пайда болгон. Алар мейкиндиктин кеңейгенине карабастан, чоң структураларга биригишкен. Мына ушундайча кара заттын булуттарынын кластерлери пайда болгон, андан кийин бул кластерлердин кластерлери пайда болгон. Алар космостук газды соруп, анын коюуланышына жана кулашына жол беришкен.

Ошентип, биринчи супермассивдүү жылдыздар пайда болуп, алар тез эле суперновага айланып, артына кара тешиктерди калтырышкан. Бул жарылуулар мейкиндикти гелийден да оор элементтер менен байытты, бул кулап бараткан газ булуттарын муздатууга жардам берди, демек, массасы азыраак экинчи муундагы жылдыздардын пайда болушуна мүмкүндүк берди.

Мындай жылдыздар миллиарддаган жылдар бою бар болушу мүмкүн жана ошондуктан (кайрадан караңгы заттын жардамы менен) тартылуу менен байланышкан системаларды түзө алышкан. Узак жашаган галактикалар, анын ичинде биздин галактикалар ушундайча пайда болгон.

Джон Корменди мындай дейт: «Галактогенездин көптөгөн деталдары дагы эле туманда катылган. - Тактап айтканда, бул кара тешиктердин ролуна тиешелүү. Алардын массасы он миңдеген күн массасынан баштап, Күндөн 53,5 миллион жарык жылы алыстыкта жайгашкан M87 эллиптикалык галактикасынын өзөгүндөгү кара тешикке таандык болгон 6,6 миллиард күн массасынын учурдагы абсолюттук рекордуна чейин жетет.

Эллиптикалык галактикалардын борборлорундагы тешиктер, адатта, эски жылдыздардан турган томпоктор менен курчалган. Спиралдык галактикаларда эч кандай томпоюпа жок же алардын жалпак окшоштуктары, псевдобулгалары болушу мүмкүн. Кара тешиктин массасы, адатта, томпоктун массасынан үч эсеге азыраак болот - табигый түрдө, эгерде ал бар болсо. Бул үлгү бир миллиондон миллиардга чейинки күн массасындагы тешиктерди камтыган байкоолор менен тастыкталат.

Профессор Кормендинин айтымында, галактикалык кара тешиктер эки жол менен масса алышат. Толук дөмпөк менен курчалган тешик галактиканын сырткы зонасынан дөмпөккө келген газдын сиңирүүсүнөн улам чоңоет. Галактикалардын биригиши учурунда бул газдын агып кирүүсүнүн интенсивдүүлүгү кескин жогорулап, квазарлардын жарылышын баштайт.

Натыйжада, томпок жана тешикчелер параллелдүү өнүгөт, бул алардын массаларынын ортосундагы өз ара байланышты түшүндүрөт (бирок, башка, азырынча белгисиз механизмдер да иштеши мүмкүн).

Питтсбург университетинин, Ирвайн университетинин жана Флоридадагы Атлантика университетинин изилдөөчүлөрү Саманчынын жолу менен Сагиттердеги карлик эллиптикалык галактикасынын (SagDEG) мурунку Кагылышуусун моделдешти.

Алар кагылышуунун эки вариантын талдашкан - жеңил (3x10¹⁰күн массалары) жана оор (10¹¹ күн массалары) SagDEG. Сүрөттө Саманчынын жолунун эргежээл галактика менен өз ара аракеттенүүсүз жана SagDEGдин жеңил жана оор варианты менен болгон 2,7 миллиард жылдык эволюциясынын натыйжалары көрсөтүлгөн.

Таз-эркин галактикалар жана псевдобулгалуу галактикалар - бул башка маселе. Алардын тешиктеринин массалары адатта 104-106 күн массасынан ашпайт. Профессор Кормендинин айтымында, алар тешиктин жанында болуп жаткан кокус процесстерден улам газ менен азыктанышат жана бүт галактикага жайылбайт. Мындай тешик галактиканын эволюциясына же анын псевдо-булкусуна карабастан өсөт, бул алардын массаларынын ортосундагы корреляциянын жоктугун түшүндүрөт.

Өсүп жаткан галактикалар

Галактикалар көлөмү да, массасы боюнча да көбөйүшү мүмкүн. Санта-Круздагы Калифорния университетинин астрономия жана астрофизика боюнча профессору Гарт Иллингворт: «Алыскы өткөндө галактикалар муну акыркы космологиялык доорлорго караганда алда канча натыйжалуу кылышкан», - деп түшүндүрөт. - Жаңы жылдыздардын төрөлүү ылдамдыгы космос мейкиндигинин көлөмүнүн бирдигине (көбүнчө бир куб мегапарсек) жылдыз материясынын бирдик массасынын (бул сыйымдуулукта Күндүн массасы) жылдык өндүрүшүнүн шартында бааланат.

Алгачкы галактикалар пайда болгон учурда бул көрсөткүч өтө аз болгон, андан кийин Аалам 2 миллиард жыл болгонго чейин уланып, ылдам өсө баштаган. Дагы 3 миллиард жыл бою ал салыштырмалуу туруктуу болгон, андан кийин дээрлик убакытка жараша азая баштаган жана бул төмөндөө ушул күнгө чейин уланууда. Демек, мындан 7-8 миллиард жыл мурда жылдыздардын пайда болуу ылдамдыгы азыркыдан 10-20 эсе жогору болгон. Көпчүлүк байкалуучу галактикалар ошол алыскы доордо толугу менен пайда болгон.

Сүрөттө ар кандай мезгилдеги эволюциянын натыйжалары көрсөтүлгөн - баштапкы конфигурация (а), 0, 9 (б), 1, 8 © жана 2, 65 миллиард жылдан кийин (г). Моделдик эсептөөлөргө ылайык, Саманчынын жолунун тилкеси жана спираль колдору башында 50-100 миллиард күн массасын тарткан SagDEG менен кагылышуулардын натыйжасында пайда болушу мүмкүн.

Ал биздин Галактиканын дискинен эки жолу өтүп, өзүнүн материясынын бир бөлүгүн (жөнөкөй да, караңгы да) жоготуп, анын түзүлүшүн бузуп салган. SagDEG учурдагы массасы он миллиондогон күн массасынан ашпайт жана 100 миллион жылдан кеч эмес күтүлүп жаткан кийинки кагылышуу, кыязы, ал үчүн акыркы болуп калат.

Жалпысынан алганда, бул тенденция түшүнүктүү. Галактикалар эки негизги жол менен өсөт. Биринчиден, алар курчап турган мейкиндиктен газ жана чаң бөлүкчөлөрүн тартуу менен жаңы жылдыз жарылуучу материалды алышат. Биг Бенгден кийин бир нече миллиард жыл бою бул механизм жөн гана мейкиндикте бардыгы үчүн жетиштүү жылдыз чийки заты болгон үчүн туура иштеген.

Андан кийин запастар түгөнүп калганда жылдыздардын төрөлүү көрсөткүчү төмөндөгөн. Бирок, галактикалар кагылышуулар жана биригүү аркылуу аны көбөйтүү мүмкүнчүлүгүн тапты. Ырас, бул вариант ишке ашуусу үчүн кагылышкан галактикалар жылдыздар аралык суутектин татыктуу запасына ээ болушу керек. Иш жүзүндө жок болгон чоң эллиптикалык галактикалар үчүн биригүү жардам бербейт, бирок дискоиддик жана туура эмес галактикаларда ал иштейт.

Кагылышуу курсу

Келгиле, эки болжолдуу бирдей диск тибиндеги галактикалар бириккенде эмне болорун карап көрөлү. Алардын жылдыздары дээрлик эч качан кагылышпайт – алардын ортосундагы аралык өтө чоң. Бирок, ар бир галактиканын газдуу диски кошунасынын тартылуу күчүнөн улам толкундуу күчтөрдү башынан өткөрүп жатат. Дисктин бариондук заты бурчтук импульстун бир бөлүгүн жоготот жана галактиканын борборуна жылат, мында жылдыздардын пайда болуу ылдамдыгынын жарылуучу өсүшү үчүн шарттар пайда болот.

Бул заттын бир бөлүгү кара тешиктер тарабынан сиңилет, алар дагы масса алышат. Галактикалардын биригүүсүнүн акыркы фазасында кара тешиктер биригип, эки галактиканын жылдыз дисктери мурунку түзүлүшүн жоготуп, мейкиндикте чачырап кетет. Натыйжада бир жуп спираль галактикадан бир эллиптик пайда болот. Бирок бул толук сүрөттөлүш эмес. Жаш жаркыраган жылдыздардын радиациясы жаңы төрөлгөн галактикадагы суутектин бир бөлүгүн учурушу мүмкүн.

Ошол эле учурда, кара тешикке газдын активдүү кошулушу акыркыны мезгил-мезгили менен космоско эбегейсиз чоң энергия бөлүкчөлөрүнүн учактарын атууга мажбурлап, бүт галактика боюнча газды ысытып, ошону менен жаңы жылдыздардын пайда болушуна жол бербейт. Галактика акырындап тынчып баратат - балким, түбөлүккө.

Ар кандай чоңдуктагы галактикалар ар кандай кагылышат. Чоң галактика эргежээл галактиканы жутуп (бир эле учурда же бир нече кадам менен) жана ошол эле учурда өзүнүн түзүлүшүн сактап калууга жөндөмдүү. Бул галактикалык каннибализм жылдыздардын пайда болушун да стимулдай алат.

Эргежээл галактика толугу менен талкаланып, жылдыздардын чынжырларын жана космостук газдын агымдарын калтырат, алар биздин Галактикада да, кошуна Андромедада да байкалат. Кагылышкан галактикалардын бири экинчисинен өтө жогору болбосо, андан да кызыктуу эффекттер болушу мүмкүн.

Супер телескопту күтүп жатабыз

Галактикалык астрономия дээрлик бир кылым аман калган. Ал иш жүзүндө нөлдөн баштап, көп нерсеге жетишкен. Бирок чечилбеген көйгөйлөрдүн саны абдан көп. Окумуштуулар 2021-жылы ишке киргизиле турган Джеймс Уэбб инфракызыл орбиталык телескобунан көп нерсени күтүп жатышат.