Обнаружена галактика, возраст которой составляет более 13 миллиардов лет

Форма и содержание

Галактики различаются и морфологией (то есть формой). В целом их подразделяют на три основных класса — дисковидные, эллиптические и неправильные (иррегулярные). Это общая классификация, есть гораздо более детальные.

Галактики распределены в космическом пространстве вовсе не хаотично. Массивные галактики нередко окружены небольшими галактиками-спутниками. И наш Млечный Путь, и соседняя Андромеда имеют не менее 14 сателлитов, и, скорее всего, их гораздо больше. Галактики любят объединяться в пары, тройки и более крупные группы из десятков гравитационно связанных партнеров. Ассоциации побольше, галактические кластеры, содержат сотни и тысячи галактик (первый из таких кластеров открыл еще Мессье). Порой в центре кластера наблюдается особо яркая гигантская галактика, возникшая, как считают, в процессе слияния галактик меньшего калибра. И наконец, есть еще и суперкластеры, в которые входят как галактические кластеры и группы, так и отдельные галактики. Обычно это вытянутые структуры протяженностью до сотни мегапарсек. Их разделяют почти полностью свободные от галактик космические пустоты такого же размера. Суперкластеры уже не организованы в какие-либо структуры более высокого порядка и разбросаны по Космосу случайным образом. По этой причине в масштабах нескольких сотен мегапарсек наша Вселенная однородна и изотропна.

Дисковидная галактика — это звездный блин, вращающийся вокруг оси, проходящей через его геометрический центр. Обычно по обе стороны центральной зоны блина имеется овальное вздутие — балдж (от англ. bulge). Балдж тоже вращается, однако с меньшей угловой скоростью, нежели диск. В плоскости диска нередко наблюдаются спиральные ветви, изобилующие сравнительно молодыми яркими светилами. Однако есть галактические диски и без спиральной структуры, где таких звезд много меньше.

Центральную зону дисковидной галактики может рассекать звездная перемычка — бар. Пространство внутри диска заполнено газопылевой средой — исходным материалом для новых звезд и планетных систем. Галактика имеет два диска: звездный и газовый. Они окружены галактическим гало — сферическим облаком разреженного горячего газа и темной материи, которая и вносит основной вклад в полную массу галактики. Гало вмещает также отдельные старые звезды и шаровые звездные скопления (глобулярные кластеры) возрастом до 13 млрд лет. В центре едва ли не любой дисковидной галактики, как с балджем, так и без балджа, расположена сверхмассивная черная дыра. Самые крупные галактики этого типа содержат по 500 млрд звезд.

Ссылки

Интересные факты

Кастет запрещен или нет в россии? Что будет за кастет в россии

1.

Swift J1357.2Мы начнем этот список с самой близкой структуры, найденной с Земли (и единственной фактически расположенной в нашей галактике), формально известной как Swift J1357.2. Она расположена почти в 5000 световых годах от Земли в созвездии Девы. Сама структура является одной из наименее понятых из этого списка, но физики полагают, что она основана на двойной системе, содержащей звезду и черную дыру. Звезда-компаньон в системе совершает полный оборот вокруг центра масс в кратчайший из известных на данный момент орбитальный период, всего за 2,8 часа.

Вопреки распространенному мнению, черные дыры не являются космическими пылесосами, откачивающими весь материал, до которого могут дотянуться. На самом деле черные дыры поглощают только вещество, которое находится слишком близко к ним (попадая в так называемый «горизонт событий», который в основном является границей, из-за которой ничто, даже свет, не может вырваться). Гравитационные возмущения могут быть катализатором, заставляя объект (или совокупность материи) на устойчивой орбите поблизости от черной дыры отклониться от курса, посылая его по спирали внутрь. Довольно часто черная дыра вытягивает из соседнего небесного больше вещества, чем может поглотить. Это вещество накапливается и образует нечто, называемое аккреционным диском.

Структура, известная как Swift J1357.2, вероятно, похожа по конструкции на одну из подобных систем. В отличие от более привычных аналогов, этот конкретный объект сформировался во внешнем слое аккреционного диска и ведет себя как волна (движущаяся во внешнем вертикальном направлении вместо горизонтального), что приводит к систематическому «затемнению» звезды-спутника каждые несколько секунд.

Еще одна загадка Вселенной

Вскоре после Большого взрыва Вселенная была заполнена газом, в основном водородом. Со временем, то тут то там, гравитация стала стягивать газ к облакам, которые впоследствии превратились в галактики внутри которых родились звезды. Знаете по какой причине сияют звезды? Все дело в термоядерном горении водорода — те звезды, что превращаются в сверхновые и погибают после взрыва “выталкивают” газ обратно из галактик.

Там, в таинственном межгалактическом пространстве, газ охлаждается и становится плотнее. Там он и находится, пока сила гравитации не втягивает его обратно в галактику, где образуются новые звезды. Процесс повторяется: гравитация конденсирует газ в галактики и звезды, звезды взрываются и выбрасывают газ, гравитация снова притягивает газ и рождаются новые звезды.

Телескоп Hubble сделал снимок взрыва сверхновой

Со временем в любой галактике начинает заканчиваться перерабатываемый газ. А без газа во Вселенной не могут образовываться новые звезды; старые звезды живут своей жизнью и умирают, и в конечном итоге галактика тоже умирает. Галактики обитают в так называемой газовой ванне, среде, из которой они родились, и которая питает их. Галактики вдыхают и выдыхают газ, а звезды продолжают гореть, пока газ не исчезнет. Красиво звучит, правда?

Как и где правильно встать на учет в военный комиссариат?

Астрофизические параметры и типы галактик

Первые исследования космоса, проведенные в начале XX века, дали обильную почву для размышлений. Обнаруженные в объектив телескопа космические туманности, которых со временем насчитали более тысячи, представляли собой интереснейшие объекты во Вселенной. Длительное время эти светлые пятна на ночном небе считались скоплениями газа, входящими в структуру нашей галактики. Эдвин Хаббл в 1924 году сумел измерить расстояние до скопления звезд, туманностей и сделал сенсационное открытие: эти туманности — ни что иное, как далекие спиралевидные галактики, самостоятельно странствующие в масштабах Вселенной.

Американский астроном впервые предположил, что наша Вселенная – это множество галактик. Исследования космоса в последней четверти XX века, наблюдения, сделанные с помощью космических аппаратов и техники, включая знаменитый телескоп Хаббл, подтвердили эти предположения. Космос безграничен и наш Млечный путь — далеко не самая крупная галактика во Вселенной и к тому же не является ее центром.

Усилиями Эдвина Хаббла мир получил систематизированную классификацию галактик, делящую их на три типа:

• спиральные;
• эллиптические;
• неправильные.

Эллиптические галактики и спиральные являются самыми распространенными типами. К ним относятся наша галактика Млечный Путь, а также соседняя с нами галактика Андромеда и многие другие галактики во Вселенной.

По классификации такие галактики обозначаются латинской буквой E. Все на сегодняшний день известные эллиптические галактики разделены на подгруппы E0-E7. Распределение по подгруппам осуществляется в зависимости от конфигурации: от галактик почти круглой формы (E0, E1 и E2)до сильно растянутых объектов с индексами E6 и E7. Среди эллиптических галактик встречаются карлики и настоящие гиганты, имеющие диаметры в миллионы световых лет.

К спиральным галактикам относятся два подтипа:

• галактики, представленные в виде пересеченной спирали;
• нормальные спирали.

Первый подтип выделяется следующими особенностями. По форме такие галактики напоминают правильную спираль, однако в центре такой спиральной галактики находится перемычка (бар), дающая начало рукавам. Такие перемычки в галактике обычно являются следствием физических центробежных процессов, делящих ядро галактики на две части. Существуют галактики с двумя ядрами, тандем которых и составляет центральный диск. Когда ядра встречаются, перемычка исчезает и галактика становится нормальной, с одним центром. Существует перемычка и в нашей галактике Млечный путь, в одном из рукавов которой находится наша Солнечная система. От Солнца к центру галактики путь по современным оценкам составляет 27 тыс. световых лет. Толщина рукава Ориона Лебедя, в котором пребывает наше Солнце и вместе с ним наша планета, составляет 700 тыс. световых лет.

В соответствии с классификацией спиральные галактики обозначаются латинскими буквами Sb. В зависимости от подгруппы, существуют и другие обозначения спиральных галактик: Dba, Sba и Sbc. Разница между подгруппами определяется длиной бара, его формой и конфигурацией рукавов.

Самый редкий тип — неправильные галактики. Эти вселенские объекты представляют собой крупные скопления звезд и туманностей, не имеющие четкой формы и структуры. В соответствии с классификацией они получили индексы Im и IO. Как правило, у структур первого типа диска нет или он слабо выражен. Нередко у таких галактик можно рассмотреть подобие рукавов. Галактики с индексами IO представляют собой хаотическое скопление звезд, облаков газа и темной материи. Яркими представителям такой группы галактик являются Большое и Малое Магелланово Облако.

Исходя из имеющейся классификации и по результатам исследований, можно с некоторой долей уверенности ответить на вопрос, сколько галактик во Вселенной и какого они типа. Больше всего во Вселенной спиральных галактик. Их более 55 % от общего количества всех вселенских объектов. Эллиптических галактик в два раза меньше — всего 22% от общего числа. Неправильных галактик, аналогичных Большому и Малому Магеллановым Облакам, во Вселенной только 5%. Одни галактики соседствуют с нами и находятся в поле зрения мощнейших телескопов. Другие находятся в самом дальнем пространстве, где преобладает темная материя и в объективе видна больше чернота бескрайнего космоса.

Из чего состоит Вселенная?

Раньше проблема с проверкой этой теории заключалась в том, что приборы астрономов были едва способны обнаружить признаки межгалактического газа, не говоря уже о его появлении и исчезновении. Однако сегодня, благодаря более чувствительным инструментам, ученые знают намного больше. Полученные данные говорят о том, что межгалактическая среда богата газом, который наполняет Вселенную и порождает галактики. Чуть менее убедительные, а иногда и загадочные свидетельства в около галактической среде показывают, что галактики живут за счет рециркуляции газа в звезды и из звезд.

А вот доказательства того, что у галактик может закончиться газ, и звезды перестанут рождаться, что приведет к гибели галактики пока только предварительные. Дело в том, что даже в молодой Вселенной газ не однороден. Межгалактическая среда также не является чистым водородом: она частично заполнена элементами, более тяжелыми, чем водород, которые появляются, когда звезды взрываются и умирают.

И все же, несмотря на множество вопросов, ученые сходятся во мнении, что эта древняя, охлаждающая, разреженная межгалактическая среда является хорошо понятой сущностью, которая содержит убедительную картину того, когда и из чего возникли галактики.

Однако, несмотря на появление новых инструментов и совместной работы ученых, на сегодняшний день общей картины рождения, жизни и смерти галактик нет. Чтобы лучше понять это, ученые прибегают к помощи компьютерной симуляции — так, недавно астрономы создали 8 миллионов галактик внутри компьютера. Вне зависимости от того, реальны симуляции или нет, именно с их помощью ученые смогут получить ответы на вопросы о природе межгалактического газа. Дело в том, что симуляции — наиболее ясная визуализация того, как газ мог создать галактики.

Ученые полагают что сегодня, 13,8 миллиардов лет спустя после Большого взрыва, только 60% газа сосредоточено в межгалактической среде; остальное находится в около галактической среде и внутри галактик. Получается, что на просторах Вселенной галактики нанизаны на пустоты, похожие на освещенные автомагистрали. Красиво! Несмотря на то, что многое пока остается загадкой.

Млечный путь

Эллиптическая галактика, как и следует из ее названия, имеет форму эллипсоида. Она не вращается как целое и потому не обладает осевой симметрией. Ее звезды, которые в основном имеют сравнительно небольшую массу и солидный возраст, обращаются вокруг галактического центра в разных плоскостях и иногда не по отдельности, а сильно вытянутыми цепочками. Новые светила в эллиптических галактиках загораются редко в связи с дефицитом исходного сырья — молекулярного водорода.

Подобно людям, галактики объединяются в группы. Наша Местная группа включает две самые крупные галактики в окрестностях размером порядка 3 мегапарсек – Млечный путь и Андромеду (M31), галактику Треугольника, а также их спутники – Большое и Малое Магеллановы облака, карликовые галактики в Большом Псе, Пегасе, Киле, Секстанте, Фениксе, и еще множество других – всего числом около полусотни. Местная группа в свою очередь является членом местного сверхскопления Девы.

Как самые крупные, так и самые мелкие галактики относятся к эллиптическому типу. Общая доля его представителей в галактическом населении Вселенной всего около 20%. Эти галактики (возможно, за исключением самых мелких и тусклых) также скрывают в своих центральных зонах сверхмассивные черные дыры. Эллиптические галактики имеют и гало, но не столь четкие, как у дисковидных.

Все прочие галактики считаются иррегулярными. Они содержат много пыли и газа и активно порождают молодые звезды. На умеренных расстояниях от Млечного Пути таких галактик немного, всего-то 3%. Однако среди объектов с большим красным смещением, чей свет был испущен не позже, чем через 3 млрд лет после Большого взрыва, их доля резко возрастает. Судя по всему, все звездные системы первого поколения были невелики и обладали неправильными очертаниями, а крупные дисковидные и эллиптические галактики возникли гораздо позже.

Самый большой газовый гигант вне Солнечной системы

Определить самую большую экзопланету класса газовый гигнат – задача не из простых. Ученым необходимо учесть множество вещей. Например, в космосе существуют объекты настолько огромные, что их сложно назвать планетами. Они скорее похожу на звезду. В то же время их масса меньше минимально необходимой для поддержания ядерных реакций горения водорода и превращения в звезду. Такие объекты принято называть субзвездными.
Предположительно самой большой экзопланетой класса газовый гигант среди обнаруженных на данный момент является HD 100546 b, открытая в 2013 году. Она находится в 337 световых годах от Земли. Ученые считают, что HD 100546 b в 6,9 раз крупнее и в 20 раз тяжелее Юпитера.

Галактика NGC474

Галактика NGC474 Тип: Эллиптическая галактика Созвездие: Рыбы

Открыта Уильямом Гершелем в 1784 году. Многочисленные светящиеся оболочки показывают неожиданно сложную структуру этой галактики

Если Галактика южное колесо выглядит так, как должны выглядеть активные галактики, то NGC474 – как раз тот вариант, как эллиптические галактики выглядеть не должны. На снимке перед вами отнюдь не впечатление художника после прочтения научно-фантастического романа, а реально существующая галактика, которая разрывается на части приливными влияниями спиральной галактики позади нее и над ней. Однако именно из-за разреженных оболочек газа и пыли, которые придают этой галактике вид медузы, мы знаем, что многие, если не большинство известных галактик имеют вокруг себя подобные газовые оболочки. Исследователи полагают, что это – прямой результат столкновений с другими галактиками в (космологически говоря) недавнем прошлом.

Самые большие планеты: TrES-4 и WASP-17 b

Кроме гигантских образований в космосе существуют более мелкие, но близкие нам объекты, также поражающие своей величиной. Речь о экзопланетах – планетах по параметрам схожими с планетами Солнечной системы. Самым большим планетным исполином такого типа, является гигант TrES-4 (WASP-17 b совсем на чуточку больше), расположенный в ореоле Геркулеса. Планетарный масштаб объекта превосходит Землю в 20 раз, а самую большую планету нашей системы – Юпитер в 2 раза. Основа газового великана преимущественно водород и его температура составляет порядка 127С.

К удивлению у планеты очень низкая масса, и высокий разогрев способствует разбрасыванию атмосферы и самостоятельному расширению. Космический объект постоянно окутан газопылевыми облаками, что создает визуальную картину кометного хвоста.

На рисунке WASP-17 b по сравнению с Юпитером.

Самая большое скопление квазаров: Громадная группа квазаров (Huge-LQG7)

Одним из крупнейших формирований во вселенском пространстве является скопление квазаров – космических объектов с высокой энергетикой, располагающихся в центральных частях галактик. Вышеупомянутое название получила группа из 73 предметных образований, расположенная на площади превышающей в длину 4 млрд. парсеков.

Скопление настолько мощной группы и аналогичных ей испускает столь массивное излучение (превышающее в 1000 раз мощность любого галактического скопления звезд), что по выводам ученых является предтечей и источником образования самых крупнейших объектов, а может и самих молодых Вселенных.

На картинке крестиками и кружочками обозначено расположение квазаров.

6.

Великая стена СлоунаГлядя на вселенную в целом, мы видим, что многие галактики (каждая из которых, как правило, содержит миллиарды звезд) имеют тенденцию слипаться, образуя скопления галактик. Эти скопления, в свою очередь, разделены потрясающе большими пустотами. Одно из самых массивных называется Великой стеной Слоуна. Эта структура имеет длину более 1,38 миллиарда световых лет и расположена примерно на расстоянии одного миллиарда световых лет от Земли. Длина особенно впечатляет, поскольку она составляет почти 1/60 (или около 5%) диаметра наблюдаемой вселенной (той части, которую действительно можно изучить; на самом деле она намного больше).

Еще более интересным является тот факт, что этот регион противоречит самой основе современной космологии, которая опирается на возраст вселенной всего 13,7 миллиардов лет. Многие известные физики считают, что для создания такой огромной структуры должно было потребоваться от 100 до 150 миллиардов лет.

Сверхскопление Laniakea

Галактики, как правило, объединены в группы. Эти группы называются скоплениями. Регионы космоса, где эти скопления более плотно расположены между собой, носят название сверхскоплений. Ранее астрономы проводили картографирование этих объектов путем определения их физического нахождения во Вселенной, однако недавно был придуман новый способ картографирования локального пространства, проливший свет на ранее неизвестные астрономии данные.

Новый принцип картографирования локального пространства и находящихся в нем галактик основан не столько на вычислении физического расположения объекта, сколько на измерении оказываемого им гравитационного воздействия. Благодаря новому методу определяется расположение галактик и на основе это составляется карта распределения гравитации во Вселенной. По сравнению со старыми, новый метод является более продвинутым, потому что он позволяет астрономам не только отмечать новые объекты в видимой нами Вселенной, но и находить новые объекты в тех местах, куда раньше не было возможность заглянуть. Так как метод основан на измерении уровня воздействия тех или иных галактик, а не на наблюдении за этими галактиками, то благодаря ему мы можем находить даже те объекты, которые мы не можем напрямую увидеть.

Первые результаты исследования наших местных галактик с использованием нового метода исследования уже получены. Ученые, на основе границ гравитационного потока, отмечают новое сверхскопление

Важность этого исследования заключается в том, что оно позволит нам лучше понять, где же наше место во Вселенной. Ранее считалось, что Млечный Путь находится внутри сверхскопления Девы, однако новый метод исследования показывает, что этот регион является лишь рукавом еще более крупного сверхскопления Laniakea — одного из самых больших объектов во Вселенной

Он простирается на 520 миллионов световых лет, и где-то внутри него находимся мы.

Супервойд

Совсем недавно ученые обнаружили самое большое холодное пятно во Вселенной (по крайней мере известной науке Вселенной). Оно расположено в южной части созвездия Эридан. Своей протяженностью в 1,8 миллиарда световых лет это пятно ставит ученых в тупик, потому что они даже предположить не могли, что такой объект может действительно существовать.

Несмотря на наличие слова «войд» в названии (с английского «void» означает «пустота») пространство здесь не совсем пустое. В этом регионе космоса расположено примерно на 30 процентов меньше скопления галактик, чем в окружающем их пространстве. По мнению ученых, войды составляют до 50 процентов объема Вселенной, и этот процент, по их же мнению, будет продолжать расти благодаря сверхсильной гравитации, которая притягивает к себе всю окружающую их материю. Интересным этот войд делают две вещи: его невообразимый размер и его отношение к загадочному холодному реликтовому пятну WMAP.

Что интересно, новый обнаруженный супервойд сейчас воспринимается учеными как лучшее объяснение такого явления, как холодные пятна, или регионы космического пространства, заполненные космическим реликтовым (фоновым) микроволновым излучением. Ученые долгое время спорят, чем же на самом деле являются эти холодные пятна.

Одна из предложенных теорий, например, предполагает, что холодные пятна являются отпечатками черных дыр параллельных вселенных, вызываемых квантовой запутанностью между вселенными.

Однако многие ученые современности больше склоняются к мнению о том, что появление этих холодных пятен может провоцироваться супервойдами. Объясняется это тем, что когда протоны проходят через войд, они теряют свою энергию и слабеют.

Тем не менее есть вероятность, что расположение супервойдов относительно близко к расположению холодных пятен может являться простой случайностью. Ученым предстоит провести еще немало исследований на этот счет и в конце концов выяснить, являются ли войды причиной возникновения загадочных холодных пятен или их источником является нечто иное.

Что такое галактика

Галактика часто воображается нами такой, какой традиционно показывается в энциклопедиях и документальных фильмах — громадной спиралью из голубоватого дыма, в котором прячутся гроздья звезд, посередине которой ярко светит ядро. Однако такой «звездный остров» — всего лишь одна разновидность правильных структур. Ведь бывают и неправильные галактики, лишенные выраженных ядер и рукавов — они бултыхаются в космическом пространстве подобно яйцу, разбитому в невесомости. Издали они мало чем отличаются от хаотичных туманностей: разница состоит в размерах и концентрации звезд.

Галактика Андромеды — ближайшая к нам крупная галактика

Итак, что нужно, чтобы назвать объект галактикой?

• Во-первых, это наличие в ней звезд и звездных скоплений — они составляют львиную долю видимой нам материи галактики. Но только видимой: большую часть массы любой галактики составляют прослойки газа и пыли, молекулярные облака и темная материя.
• Во-вторых, все это богатство должно быть связано в гравитационной системе и вращаться вокруг общего центра масс. Обычно им выступает галактический центр, о котором речь пойдет дальше — но его отсутствие не препятствие.
• Кроме внутреннего гравитационного взаимодействия, галактики взаимодействуют между собой. Меньшие «звездные острова» вращаются вокруг больших — а те выстраивают связи с другими гигантами, включаясь в крупномасштабную структуру Вселенной. Но в отличие от планет и их спутников, галактики славятся «хищными» нравами. Наш Млечный путь близок к тому, чтобы через пару миллиардов лет поглотить своих спутников, Большое и Малое Магеллановы Облака — а после этого его «слопает» галактика Андромеды.

Большое Магелланово облако — галактика-спутник Млечного пути

Видной характеристикой галактики является размер — как и содержание звезд, так и размах. Однако тут как раз точности и нет. Существуют галактики, которые в радиусе сотни–второй световых лет вмещают сотни миллионов звезд. Но бывают и другие, в которых на ту же сотню световых лет рассыпаны считаные тысячи звезд. Поэтому единственный четкий критерий тут — это гравитационная отделенность от близлежащих «островов» и наличие собственного центра массы. Так, во Вселенной одновременно существуют галактики с несколькими тысячами светил, и с сотнями триллионов звезд.

Как видите, нет четких рамок или определения для понятия что такое галактика. Поэтому они такие разнообразные, часто совсем невообразимые. Это и сверхяркие мощные квазары, и Великий Аттрактор, и громадные звездные поля протяженностью в миллионы световых лет. Но даже у самых обычных галактик есть чем удивить. Об этом дальше.

NGC 4889 или Кома В

Если верить оценкам астрономов (которые ошибаются все реже), сверхмассивная черная дыра в NGC 4889 имеет массу в 21 млрд раз больше массы Солнца. Кроме того, она обладает горизонтом событий диаметром около 130 млрд км. Для сравнения: черная дыра в центре Млечного Пути имеет массу всего в четыре раза превышающую массу Солнца.

Астрономы говорят, что черная дыра NGC 4889 в настоящее время находится в состоянии покоя. Она отдыхает после многих лет потребления звезд и облаков пыли. Астрономы не могут непосредственно наблюдать черную дыру, но ее масса может быть определена косвенно.

Астрономы использовали приборы обсерватории Кек II и Северного телескопа Близнецов, чтобы измерить скорость звезд, движущихся вокруг центра NGC 4889. Эти скорости были затем использованы для измерения массы сверхмассивной черной дыры.