Закон Габбла
При зменшенні відстані між спостерігачем і джерелом електромагнітних хвиль лінії у спектрі змішуються у бік великих частот (фіолетове зміщення), при збільшенні відстані – у бік малих частот (червоне зміщення). Для більшості відомих галактик спостерігається червоне зміщення спектральних ліній, що свідчить про те, що галактики віддаляються від спостерігача.
Використовуючи явище Допплера, можна визначити радіальну швидкість віддалення галактик
де v – швидкість, з якою джерело електромагнітних хвиль віддаляється (або наближається) від спостерігача, с – швидкість світла у вакуумі, λ – довжина хвилі, ∆λ– – зміна довжини хвилі.
Е.Габбл встановив, що швидкість віддалення галактик v пропорційна відстані до неї r:
r – відстань у мегапарсеках (1 Мпк = 106 пк), Н « 75 км/с–Мпк – стала Габбла.
Закон Габбла дає можливість визначити відстань до найвіддаленіших космічних об'єктів за їх спектрами:
Задача
У галактиці з червоним зміщенням ліній у спектрі, яке відповідає швидкості 6000 км/с, спалахнула наднова зоря. її яскравість у максимумі відповідає 19–й видимій зоряній величині. Знайдіть абсолютну зоряну величину цієї зорі.
Активні галактики, радіогалактики, квазари
У всіх галактик, окрім найменших, виділяється центральна яскрава зона – ядро.
Галактики з активними ядрами – галактики, що мають дуже яскраве джерело в центрі, з якого виривається світний газ із величезною швидкістю (тисячі км/с). Вони були відкриті 1943 року К. Сейфертом і отримали назву сейфертівських галактик. Сейфертівські галактики, або сейф ер ти, – це гігантські спіральні зоряні системи переважно типу SB. Існує гіпотеза, що в центрі такої галактики знаходиться чорна діра, оточена щільною хмарою звичайних зір та газу. Під час падіння в гравітаційному полі чорної діри речовина розганяється до швидкостей, близьких до швидкості світла. При цьому у разі зіткнення газових мас енергія руху перетворюється на випромінювання електромагнітних хвиль.
Радіогалактики – зоряні системи, радіовипромінювання в яких значно переважає їхнє світлове випромінювання. Найближча з них – Лебідь А – розташована на відстані 330 Мпк від Землі. Потужність її радіовипромінювання у 107 разів вища від світності Сонця.
Квазари (скорочено від англ. guasi–stellar radio source – квазізоряні радіоджерела) — надпотужні радіоджерела, відкриті на початку 60–х років XX ст. Найяскравіший квазар ЗС273. Спектральні дослідження квазарів показали дуже велике червоне зміщення (Z = АХ/Х ~= 3*5). Воно свідчить про те, що це дуже віддалені об'єкти (3680–3880 Мпк або 12–12,7 млрд св. р.), які рухаються за законом Габбла із швидкостями 0,92 с –0,97 с. На таких відстанях не помітні навіть найяскравіші галактики. Світність квазара у сотні разів більша від потужності величезної галактики, в якій сотні мільярдів зір.
У багатьох квазарів виявлено зміни блиску. У деяких випадках блиск змінюється дуже швидко – протягом доби. Це означає, що розміри квазарів відносно незначні – швидко змінний об'єкт не може бути великим.
Природа квазарів, джерела їхньої енергії дотепер залишаються остаточно не з'ясованими. Імовірно, квазари – це ядра галактик. У 80–х pp. XX ст. відкрито слабкі туманності навколо квазарів, у спектрах яких виявлено такі самі червоні зміщення, як і у самих квазарів. Вчені вважають, що ці туманні плями – галактики, центрами яких є квазари.
Метагалактика – доступна для спостереження частина Всесвіту – налічує близько 100млрд галактик з видимою величиною до 30т. Галактики, як і зорі, утворюють групи і скупчення. Наша Галактика, галактика Туманність Андромеди, галактика Трикутника, ВМХ, ММХ та понад 20 карликових і неправильних галактик утворюють Місцеву Групу. її діаметр близько 3млн св. р.
Нині відомо близько 4000 скупчень, в яких налічується тисячі зоряних систем. Одним з найбільших є скупчення у сузір'ї Волосся Вероніки, розташоване на відстані 70Мпк. Скупчення галактик об'єднуються в надскупчення.
На думку астрономів, Всесвіт має комірчасту структуру. Галактики розташовані переважно на межах гігантських комірок, усередині яких зоряних систем майже немає. Розміри порожнин наближаються до розмірів надскупчень. У Всесвіті, якщо його розглядати загалом, скупчення галактик розташовані майже рівномірно, чого не можна сказати про його окремі ділянки.