2. Галактики

В 1610 году Галилео Галилей направил свой телескоп на белую полосу, которая пересекает ночное небо и напоминает пролитое молоко. Он сделал великое открытие – Млечный Путь состоит из огромного количества звезд.

В 1755 году Иммануил Кант, которому едва исполнилось 30 лет, издал трактат «Всеобщая история и теория неба», в котором высказал немало пророческих мыслей. Он предполагал, что Галактика⁵ Млечный Путь состоит из множества звезд, которые удерживаются гравитационными силами, подобно Солнечной системе, но в более грандиозных масштабах. Галактика может быть вращающимся диском. Наблюдатель, который живет внутри этого диска в Солнечной системе, увидит его как светлую полосу. Туманности, которые видны на небе как бледные пятна, могут быть такими же галактиками, как и Наша.

В 1785 году английский астроном Уильям Гершель (1738 – 1822) поставил перед собой задачу определить, какую форму занимает звездная система Млечный Путь и какое место в ней занимает Солнечная система. Он разделил небесную сферу на участки и с помощью изготовленного им самим 6-метрового телескопа-рефрактора⁶ стал вести подсчет звезд на каждом участке. Этот метод он назвал методом «черпаков». Гершель как бы «вычерпывал» звезды и подсчитывал их количество на разных направлениях. Эта скрупулезная работа принесла плоды. Гершель пришел к выводу о том, что Млечный Путь представляет собой сплюснутую систему звезд. Это было великое открытие. Но главное заключалось в том методе, который Гершель разработал.

В 1930 году подобная работа была выполнена с помощью более совершенного оборудования и современных методов исследования. Руководил работой Роберт Джулиус Трюмплер (1886 −1956). Астрономы пришли к выводу о том, что Наша Галактика, называемая Млечный Путь, представляет собой огромное скопление звезд, приблизительно 200 млрд., по форме напоминающее диск. Если смотреть на него с ребра, то он похож на веретено, у которого имеется утолщение в центре, как в клубке ниток. Если смотреть сверху (или снизу), то будут видны спиральной формы рукава. На периферии они изгибаются. Это происходит потому, что Наша Галактика вращается, причем, не как твердое тело: на периферии угловая скорость⁷ вращения меньше, чем в центре.

Рис. 3. Наша Галактика в представлении Гершеля⁸. Гершель пришел к правильному выводу о том, что Наша Галактика сплюснута. Точка внутри рисунка обозначает Солнце. Широкая раздвоенная часть справа соответствует раздвоению Млечного Пути.

Рис. 4. Современные представления о форме Нашей Галактики⁹. Схема изображает вид Нашей Галактики сбоку. Яркой стрелкой показано положение Солнца. Большие светлые точки обозначают шаровые звездные скопления – скопления звезд, имеющие форму шара. Узкая темная полоса изображает тонкий слой межзвездной пыли, которая ослабляет свет звезд и других галактик.

Диаметр Нашей Галактики составляет около 100 000 световых лет. Ее масса – приблизительно 2·10¹¹ масс Солнца.

Солнечная система находится на расстоянии около 25 000 световых лет от центра Галактики. Она обращается вокруг него со ско­ростью около 220 км/с и совершает один оборот приблизительно за 250 млн. лет. Этот период называется галактическим годом. За время своего существования Солнце совершило вокруг центра Галактики 25 оборотов. Иными словами, нашему Солнцу – 25 галактических лет. Центр Нашей Галактики лежит в направлении на созвездие Стрельца.

Рис. 5. Спиральная галактика NGC891. Примерно так выглядит Наша Галактика сбоку¹⁰. Это не рисунок, а фотография галактики. Буквы NGC обозначают выражение «Новый Генеральный каталог» ‒ каталог туманностей и звездных скоплений. 891 – это номер, под которым данная галактика значится в этом каталоге. Как и в Нашей Галактике, имеется утолщение в центре и темная полоса межзвездной пыли.

Наша Галактика содержит громадное количество межзвездной пыли и газа. Ее пронизывают магнитные поля и космические лучи – потоки частиц.

В 1924 году в США, в обсерватории, расположенной на горе Маунт Вилсон, был построен телескоп-рефлектор, у которого диаметр главного зеркала достигал 2,5 м. Эдвин Хаббл (1889 ‒ 1953) с его помощью стал исследовать туманность, находящуюся в созвездии Андромеды. Он обнаружил, что она представляет собой огромное скопление звезд.

Хаббл разработал метод, позволяющий определять расстояние до подобных небесных объектов. По его оценкам, расстояние до Туманности Андромеды в несколько раз превышает размеры Нашей Галактики. Стало ясно, что она представляет собой такую же звездную систему, как и Галактика Млечный Путь.

Рис. 6. Вид Нашей Галактики сверху¹¹. Это рисунок, изображающий Нашу Галактику сверху, хотя понятие верха и низа в космосе условно. В центре находится сверхмассивная черная дыра, размер которой сопоставим с размером Солнечной системы. Солнце находится на расстоянии порядка 25 000 световых лет от центра Галактики. Хорошо видны галактические рукава. Они состоят из пыли, газа, молодых звезд и звездных скоплений. Галактика вращается вокруг своего центра. Галактические рукава загибаются, что говорит о том, что Наша Галактика вращается не как твердое тело.

Исследование других туманностей показало, что они не являются облаками пыли, которые светятся отраженным светом, как думали раньше. Они и не облака разреженного газа. Туманности – гигантские звездные системы, которые находятся от нас на громадных расстояниях.

Галактика – система, состоящая из звезд, межзвездного газа, космической пыли, связанная в единое целое гравитационными силами.

В начале 1990-х годов с помощью телескопа, который установлен на космической станции и в честь великого астронома получил имя «Хаббл», были получены многочисленные изображения далеких космических просторов. Они показали, что во Вселенной существуют сотни миллиардов галактик.

Рис. 7. Туманность Андромеды¹². Это фотография туманности в созвездии Андромеды. Поэтому она получила название Туманности Андромеды. На фотографии хорошо видно, что она состоит из огромного количества звезд. Исследования Хаббла показали, что это галактика.

Наблюдаемая нами область Вселенной ‒ это, прежде всего, мир галактик.

Совокупность галактик всех типов и межгалактической среды образует Метагалактику.

Метагалактика ‒ часть Вселенной, которая доступна исследованию астрономическими средствами.