Этот снимок, сделанный космическим телескопом НАСА "Хаббл", показывает свежее рождение звезды в древней эллиптической галактике NGC 4150, расположенной примерно в 44 миллионах световых лет от Земли. На стенах в бесчисленных научных классах по всему миру висят иллюстрации нашей родной галактики, Млечного Пути. Вы, наверное, слышали об этом. Но вы, вероятно, не знали, что эти плакаты пропорционально больше, чем ключевой компонент самой галактики.
Верно. Подобно жареному яйцу, Млечный Путь состоит из центральной выпуклости, окруженной плоским тонким диском. И когда мы говорим "тонкий", мы имеем в виду умопомрачительно тонкий. Как отмечает физик и корреспондент Forbes Джиллиан Скаддер, "диск" галактики Млечный Путь имеет около 100 000 световых лет в длину, но только около 0,6 световых лет в высоту. Это означает, что пропорционально он в 30 раз тоньше обычного листа бумаги для принтера.
Астрономы подсчитали, что в наблюдаемой Вселенной насчитывается около 200 миллиардов галактик. Но когда мы видим другие галактики, изображенные в научно-фантастических фильмах, они, как правило, имеют ту же основную форму, что и наша. Это было бы примером наших человеческих предубеждений. Хотя многие из них действительно напоминают Млечный Путь, другие имеют совершенно разные формы.
Как галактики получают свои формы?
Прежде чем мы пойдем дальше, давайте сделаем шаг назад и поговорим о том, что общего у всех галактик. Галактики-это сложные системы, удерживаемые вместе гравитацией. Они состоят из газов, звездной пыли и миллионов — иногда даже миллиардов — звезд, которые сопровождаются собственными планетами и поясами астероидов.
Тем не менее, несмотря на сходство, у каждой галактики есть своя уникальная история. История каждого из них отражена в его форме. Ученые делят галактики на несколько категорий, основанных на внешнем виде. Млечный Путь-это то, что известно как спиральная галактика, что означает, что она выглядит как широкий, сплюснутый диск с небольшой выпуклостью, выступающей наружу в центре.
Это расположение является продуктом скорости вращения, времени и силы тяжести. Чтобы узнать больше, мы поговорили с астрофизиком Раджой Гухатакуртой, доктором философии, профессором Калифорнийского университета в Санта-Крусе и авторитетом в области изучения эволюции галактик. Это область, которая вызывает много споров.
"Физика того, как эти вещи формируются, до конца не изучена и не установлена", - говорит Гухатхакурта. Тем не менее широко распространено мнение, что большинство спиральных галактик начинают свою жизнь как вращающиеся облака газа и пыли. Скорость, с которой они вращаются, имеет огромное значение. Согласно Гухатхакурте, массивные, быстро вращающиеся облака, скорее всего, станут спиральными галактиками.
Гравитация пытается вытянуть эти вращающиеся аморфные тела в сплющенные плоскости. Со временем облака вынуждены сжиматься из-за гравитации и потери энергии из-за трения. И благодаря принципу сохранения углового момента, когда вращающийся объект сжимается, он вращается быстрее. Вы можете увидеть это в действии на вашем местном катке. Опытные конькобежцы умеют увеличивать скорость вращения, втягивая руки внутрь.
Таким образом, подобно вращающемуся сгустку теста для пиццы, спиральные галактики образуются, когда бесформенные облака газа/пыли расплываются с высокой скоростью. Те же физические силы воздействуют и на внешний вид заостренных "рук", которые можно увидеть вокруг ободков таких галактик.
"Типы спиральных рукавов почти наверняка связаны с частотой вращения", - говорит Гухатхакурта. Быстро вращающиеся системы, как правило, имеют кольцо маленьких, плотных рычагов. Напротив, те, которые двигаются медленнее, имеют более длинные, свободно обернутые. Чтобы понять почему, ГухаТхакурта рекомендует провести небольшой домашний эксперимент: "Представьте, что вы помешиваете кофе. Положите ложку сливок куда-нибудь в другое место, кроме центра.
Обратите внимание: Почему смартфон быстро разряжается, что делать.
Вы заметите, что крем образует спиральный узор", - говорит он. Затем размешайте варево ложкой. Если вы сделаете это быстро, руки узора станут меньше и плотнее.
Галактики NGC 4302n (слева) и NGC 4298 (справа) являются примерами спиральных галактик, подобных нашему Млечному Пути. Они выглядят по-разному на снимке, сделанном космическим телескопом Хаббла 24 апреля 1990 года, потому что они расположены под разными углами на небе.
Тайна выпуклости
Ладно, пора коротко подытожить. До сих пор мы говорили о том, как развиваются спиральные галактики и как вращение формирует их рукава. Но что же происходит с теми выпуклостями, о которых мы упоминали ранее? В центре спиральных галактик вы найдете скопление очень старых звезд, вращающихся вокруг центральной точки. Это и есть выпуклость. В то время как звезды вне диска движутся в упорядоченной горизонтальной плоскости, звезды, составляющие выпуклость, действуют подобно пчелам, беспорядочно роящимся вокруг улья. Астрономы до сих пор пытаются выяснить как образуются эти выпуклости. Некоторые предполагают, что они развиваются раньше, чем остальная часть спиральной галактики, в то время как другие думают, что верно обратное.
Теперь представьте себе галактику, которая вся выпуклая. Эта штука была бы без диска и выглядела бы либо как гигантская округлая сфера, либо как массивный американский футбол. Внутри его звезды будут вращаться вокруг центральной точки галактики во всех направлениях. Поздравляю, вы только что изобразили эллиптическую галактику. ГухаТхакурта говорит, что эллиптические галактики образуются, когда две спиральные галактики сравнимой массы сливаются вместе. (Хотя он добавляет, что это, возможно, не единственный процесс, с помощью которого образуются эллиптические галактики.)
Кстати, наш собственный Млечный Путь вот-вот примет участие в одном из таких слияний. Эксперты прогнозируют , что в конечном итоге она столкнется с соседней галактикой Андромеды, и этот процесс восстановит эти две спиральные галактики в одну эллиптическую. Этот процесс должен начаться примерно через 3 миллиарда лет и закончиться еще через 4 миллиарда. Очевидно, ни ты, ни я не доживем до этого. Но как бы то ни было, ученые уже придумали название для этой будущей эллиптической галактики: они называют ее "Милькомеда"." Все любят хороший чемодан.
Следует отметить, что некоторые галактики не являются ни спиральными, ни эллиптическими. Так называемые неправильные галактики лишены выпуклостей и могут иметь самые разнообразные формы. Кроме того, ученые наблюдали некоторые галактические слияния, которые в настоящее время продолжаются. Возможно, когда-нибудь они будут выглядеть как красивые, хорошо закругленные эллиптики, но в настоящий момент эти развивающиеся союзы выглядят дезорганизованными и искаженными. Есть также несколько документально подтвержденных примеров каннибализации больших спиральных галактик более мелкие, которые подошли слишком близко, и жертва медленно пожиралась по кусочкам. Как сказал бы Ганнибал Лектер, передайте бобы фава и кьянти.
Столкновение спиральных галактик NGC 2207 (слева) и IC 2163 (справа), зафиксированное космическим телескопом Хаббла в 2007 году. Ученые предсказывают, что Млечный Путь столкнется с нашей соседней галактикой Андромедой примерно через 3 миллиарда лет
Вот Это уже Интересно
Слово "галактика" происходит от греческого слова "gala", что означает "молоко" — как и "млечный путь"." У нас есть светящаяся полоса звезд, которая хорошо видна в ночном небе. Для древних астрономов это было похоже на полоску пролитого молока.
Спасибо за внимание!
Друзья подписываемся в раздел и ставим лайки. Буду очень благодарен Вам. А также буду видеть, что мой труд не напрасен. Пишите к комментариях была ли интересна тема для Вас.
Еще по теме здесь: Новости науки и техники.
Источник: Почему галактики бывают разных форм?.