Галактика — це величезна сукупність зірок, зоряних скупчень, міжзоряного газу та пилу та темної матерії, які утримуються разом гравітацією. Слово «галактика» походить від грецького слова «galaxias», що означає «молочний», це посилання на нашу власну галактику Чумацький Шлях.
Галактики виглядають на небі як величезні хмари світла, тисячі світлових років у поперечнику. Потенційно існує понад 170 мільярдів галактик у доступному для спостереження Всесвіті. Деякі з них, які називаються карликовими галактиками, дуже малі й містять приблизно 10 мільйонів зірок, тоді як інші величезні й містять близько 100 трильйонів зірок. Гравітація пов’язує зірки разом, тому вони не блукають вільно в космосі. Світло, яке ми бачимо від кожної з цих галактик, походить від зірок усередині неї.
Ми живемо на планеті під назвою Земля, яка є частиною нашої Сонячної системи. Наша Сонячна система розташована в межах галактики. Наше Сонце є лише однією з понад 100 мільярдів зірок у галактиці під назвою Чумацький Шлях. Усі зірки, які ми бачимо на нічному небі, є частиною Чумацького Шляху. І так само, як наша Сонячна система, наша Галактика перебуває в русі. Зірки в Чумацькому Шляху обертаються навколо центрального ядра. Сам Чумацький Шлях також рухається. Фактично, здається, що всі галактики у Всесвіті віддаляються одна від одної з величезною швидкістю.
Галактики позначені відповідно до їх форми. Деякі галактики називають «спіральними», тому що вони схожі на гігантські вертушки в небі. Галактика, в якій ми живемо, Чумацький Шлях, є спіральною галактикою. Деякі галактики називають «еліптичними», оскільки вони виглядають як плоскі кулі. Галактику можна назвати «неправильною», якщо вона насправді не має форми.
Класифікаційна схема Хаббла
Кожній галактиці присвоєно літеру: E=еліптична, S=спіральна, Irr=неправильна
Давайте розглянемо характеристики чотирьох основних груп галактик:
1. Спіральна галактика
Вважається, що спіральні галактики молодші за еліптичні галактики, оскільки спіральні галактики згорають у своєму газі та пилу, уповільнюється утворення зірок, вони втрачають свою спіральну форму та повільно еволюціонують в еліптичні галактики.
Галактики S0 також відомі як лінзоподібні галактики.
2. Спіральна галактика з перемичками
3. Еліптична галактика
4. Неправильна галактика
5. Галактика зірка
Утворення та еволюція галактик
Існує дві провідні теорії, які пояснюють, як утворилися перші галактики.
Одна каже, що галактики народжувалися, коли величезні хмари газу та пилу руйнувалися під дією власного тяжіння, дозволяючи утворюватися зіркам.
Інша каже, що молодий Всесвіт містив багато маленьких «грудок» матерії, які злиплися разом, утворюючи галактики. Космічний телескоп Хаббл сфотографував багато таких грудок, які можуть бути попередниками сучасних галактик. Згідно з цією теорією, більшість перших великих галактик були спіральними. Але з часом багато спіралей злилися, утворивши еліптичні.
Процес утворення галактик не припинився. Наш Всесвіт продовжує розвиватися. Малі галактики часто поглинають більші. Чумацький Шлях може містити залишки кількох менших галактик, які він проковтнув протягом свого довгого існування. Чумацький Шлях перетравлює щонайменше дві невеликі галактики вже зараз і може потягнути інші протягом наступних кількох мільярдів років.
Коли дві або більше галактик знаходяться досить близько одна до одної, гравітаційні сили будуть тягнути галактики одна до одної. Це гравітаційне тяжіння посилюється, коли галактики рухаються назустріч одна одній. Галактики можуть проходити повз одна одну або стикатися.
Галактики Антени є прикладом двох спіралей, які перебувають у процесі зіткнення. Ми не побачимо кінцевого результату протягом нашого життя, оскільки цей процес займає сотні мільйонів років.
Іноді менші галактики занурюються у більші галактики. Цей тип зіткнення створює ефект хвилі, як камінь, кинутий у ставок. Прикладом такого зіткнення є галактика «Колесо». Зовнішнє кільце блакитних зірок у цій галактиці вказує на брижі зореутворення в результаті зіткнення.
Чумацький Шлях і Андромеди є прикладами двох спіральних галактик, які можуть зрештою зіткнутися (приблизно через 5 мільярдів років у майбутньому).
Злиття галактик може тривати від кількох сотень мільйонів до кількох мільярдів років. Вони можуть спровокувати інтенсивні спалахи новоутворення зірок і навіть створити гігантські чорні діри.
Галактика Чумацький Шлях є нашою рідною галактикою у Всесвіті. Наша Сонячна система, яка включає Сонце, Землю та сім інших планет, є частиною цієї галактики, яка називається Чумацький Шлях. Чумацький Шлях містить сотні мільярдів зірок, подібних до нашого Сонця. Усі зірки та планети, які ви бачите, є частиною галактики Чумацький Шлях. Наш найближчий сусід — Проксима Центавра. Це приблизно 4,2 світлових роки від Землі. Земля розташована приблизно посередині між центром Чумацького Шляху та його зовнішнім краєм.
Центр обертання Чумацького Шляху відомий як Галактичний центр і розташований приблизно за 26 000 світлових років від Землі в напрямку сузір’їв Стрільця, Змієносця та Скорпіона.
Чумацький Шлях - це група з приблизно 50 галактик, яка називається Місцевою групою. Найбільшими, наймасивнішими галактиками в Місцевій групі є Чумацький Шлях, Андромеди та Галактика Трикутника. Кожну з цих галактик оточує набір галактик-супутників.
Галактика Андромеди є найближчою галактикою до Чумацького Шляху, і вона знаходиться приблизно в 2 мільйонах світлових років від нас. Чумацький Шлях зіткнеться з галактикою Андромеди приблизно через 5 мільярдів років.
Частини Чумацького Шляху
1. Галактичний диск. Більшість із понад 200 мільярдів зірок Чумацького Шляху розташовані тут. Галактичний диск складається з наступних частин:
2. Кульові скупчення – кілька сотень з них розкидані над і під диском. Зірки тут набагато старші за зірки галактичного диска.
3. Гало – велика тьмяна область, яка оточує всю галактику. Він складається з гарячого газу і, можливо, темної матерії. Більша частина маси галактики лежить у зовнішніх частинах галактики (наприклад, гало), де мало світла, що виділяється від зірок або газів.
Велика Магелланова Хмара (ВХМ) — це карликова галактика-супутник Чумацького Шляху, яка є однією з найближчих до Землі галактик. Він знаходиться на відстані приблизно 163 000 світлових років від Землі. Разом зі своєю супутньою карликовою галактикою Малою Магеллановою Хмарою LMC видно як слабку хмару в небі Південної півкулі. Воно лежить на межі сузір'їв Дорада і Менса. Чумацький Шлях споживає газ, який випливає з Магелланових Хмар. Згодом ці дві менші галактики можуть зіткнутися з Чумацьким Шляхом. І LMC, і SMC мають області зореутворення, і LMC був місцем вражаючого вибуху наднової 1987 року.
Галактика Андромеди є найближчою за величиною галактикою до Чумацького Шляху. Ця галактика названа на честь сузір'я Андромеди. Він також відомий як Messier 31 або M31. Ця спіральна галактика розташована на відстані 2,5 мільйонів світлових років від нашої галактики. Це найбільша галактика в локальній групі або локальному скупченні, але не найбільша галактика в цілому.
Вважається, що ця галактика утворилася від 5 до 9 мільярдів років тому, коли дві менші галактики зіткнулися та злилися.
Астрономи використовують цю галактику, щоб зрозуміти походження інших таких галактик, оскільки вона найближча до нашої планети. Це найвіддаленіший об'єкт, який можна помітити неозброєним оком людини.
Галактику Андромеди колись класифікували як туманність. Вона має різні галактики-супутники, включаючи 14 карликових галактик. Довжина цієї галактики становить приблизно 260 000 світлових років.
Галактика Андромеди наближається до нас зі швидкістю від 100 до 140 кілометрів на секунду. Галактика Андромеди та Чумацький Шлях з часом наближаються все ближче. Астрономи вважають, що ці дві галактики зіллються приблизно через 5 мільярдів років.
Ефект Доплера і червоний зсув
Ефект Доплера — це видима зміна частоти або довжини хвилі, яку сприймає спостерігач, що рухається відносно джерела хвилі.
Джерела світла, що наближаються, показують синє зміщення, а джерела світла, що віддаляються, показують червоне зміщення.
Коли зірки віддаляються від інших зірок або об’єктів із прискоренням, це червоне зміщення.
Коли зірка рухається до Землі, її світлові хвилі стискаються. Це призводить до того, що темні лінії в спектрі зміщуються до синьо-фіолетового кінця спектра. Це означає, що астрономічне джерело світла (зірка або галактика) наближається до Землі.
Хаббл використовував ефект Доплера для світла, щоб виміряти швидкість, з якою зірки та галактики наближаються або віддаляються від нас. Він виявив, що всі галактики за межами Місцевої групи демонструють червоне зміщення у своїх спектрах, це означає, що вони віддаляються від Землі. Якщо всі галактики за межами Місцевої групи віддаляються від Землі, то весь Всесвіт має розширюватися.
Закон Хаббла
Закон Хаббла — це твердження в астрономії, згідно з яким галактики віддаляються одна від одної, а швидкість, з якою вони віддаляються, пропорційна їхній відстані. Це веде до картини всесвіту, що розширюється, і шляхом екстраполяції назад у часі до теорії Великого вибуху.
Теорія великого вибуху
Провідна теорія про утворення Всесвіту називається теорією великого вибуху. Згідно з цією теорією, приблизно 13,7 мільярдів років тому Всесвіт почався з величезного вибуху. Увесь Всесвіт почав розширюватися всюди одночасно.
