Галактики и метагалактики кратко
Обновлено: 30.06.2024
Галактики в своем немыслимом множестве населяют космическую систему более высокого уровня – Метагалактику. Метагалактика – это вся видимая часть Вселенной. Даже свет с ее окраин доходит до центра, в котором находимся мы, за много миллиардов световых лет. Структура Метагалактики видна на схемах, приведенных ниже. Здесь яркие пятна и тяжи – это не звезды, а скопления галактик. Модель показывает, насколько неравномерно распределены галактики в Метагалактике.
Метагалактика, если судить по красному смещению линий поглощения химических элементов в спектрах света от дальних галактик, расширяется, а галактики убегают от нас со скоростями, которые тем больше, чем дальше от нас находятся эти галактики. Самые дальние улетают от нас со скоростью большей, чем 300000 км/сек (их скорость больше скорости света в вакууме!). Поэтому нам видны только те галактики, скорость удаления которых меньше скорости света. Если бы мы переместились на несколько миллиардов световых лет, то все равно оказались бы в центре наблюдаемой Метагалактики. Движение галактик связано с раздвижением пространства, о чем я уже писал в своих статьях, размещенных на этом сайте.
Если бы не чудовищные расстояния в миллиарды световых лет, то эту структуру можно было бы спутать с нервной тканью, в которой клетки связаны в систему отходящими от них нейронами, по которым передаются нервные импульсы. Что удерживает галактики в ярких узлах (скоплениях галактик) и в длинных тяжах? Скорее всего, силы гравитации. А что раздвигает пространство (вакуум) между скоплениями галактик? Скорее всего, силы антигравитации.
Млечный Путь (наша Галактика) в Метагалактике выглядит как маленькая, едва заметная микрозвёздочка. А вообще структура Метагалактики похожа на очень сложную структуру живой материи. Если по этим волокнам передаются некие импульсы, то Метагалактика – это сложнейшее кибернетическое устройство, способное накапливать и обрабатывать информацию. Может быть, информация, которую мы собираем в течение всей нашей жизни, после смерти тоже накапливается в этой структуре Метагалактики? Не к этой ли информационной структуре подключен и наш мозг в течение жизни? Недавно группой европейских астрономов был открыт гигантский протогалактический шар необычного типа.
Этот шар состоит из плазмы, он больше самой крупной известной галактики и в 5 миллионов раз больше солнечной системы. Этот шар движется со скоростью 750 км/сек., оставляя за собой светящийся хвост. Шар находится в скоплении галактик Abell 3266, содержащем более ста миллионов галактик. Шар удерживается гравитационными силами находящейся в нем темной материи, или антигравитацией раздвигающегося вакуума-эфира. Шар постоянно теряет массу. По подсчетам авторов исследования, на оставляемый им хвост каждый час уходит масса, приблизительно равная массе Солнца. ( Выпуск новостей: RealAudio WinMedia MP3 ).
Системы галактик
Гравитационные системы образуются не только из звезд и планет, но и из галактик. Астрономы уже несколько десятилетий наблюдают в космосе якобы "столкнувшиеся" галактики. Но возникает вопрос: а всегда ли это простое грубое "лобовое" столкновение? Оказывается, не все так просто. Некоторые галактики действительно так тесно взаимодействуют друг с другом, что вещество из одной перетекает в другую. Нередко при таком столкновении разрушаются спиральные структуры галактик, а некоторые даже вытягиваются в результате такого столкновения в подобие длинного космического жгута. Картины эти, на первый взгляд, конечно, жутковатые, как говорят, не для слабонервных.
Но все же это не столкновения галактик, а их гравитационные взаимодействия, так как в результате таких столкновений-взаимодействий входящие в эти галактики звезды и планеты друг с другом сталкиваются крайне редко. Нот при этом во взаимодействующих галактиках могут образовываться новые гравитационные звездные и планетные системы. Космические тела из разных галактик при этом могут сближаться на такие расстояния, что эти тела попадают в гравитационные ловушки друг к другу и, вращаясь вокруг общего центра или вокруг более массивных тел, они уже никак не могут разлететься и образуют новые гравитационные системы – так, что в одной планетной системе могут оказаться планеты, которые прежде находились в разных галактиках.
Благодаря съемкам телескопа Хаббл, выяснилось, что "столкновения" галактик – весьма распространенное в Метагалактике явление. На этой фотографии видно, как две спиральные галактики гравитационно тесно взаимодействуют друг с другом.
Это скопление галактик называется Секстет Сейферта. Здесь шесть гравитационно связанных друг с другом галактик, вероятно, вращаются вокруг общего центра масс. Заметьте – эти галактики находятся не в одной плоскости. Спиральные галактики взаимодействуют с эллиптическими и шаровыми.
Скопления галактик бывают очень многочисленными. В таких рыхлых, как на фотографии ниже, скоплениях галактики тоже наверняка связаны гравитационно в единую систему. Структурирование во Вселенной проявляется на многих уровнях: атомного ядра, атома, молекулы, кристалла, малого космического тела (астероида), большого космического тела – планеты-звезды, гравитационной планетной системы, гравитационной системы галактики, гравитационной системы скопления галактик, . Метагалактики.
Согласно законам кинематики, галактики должны были бы распадаться, так как галактическое вещество вращается вокруг их центра с большой скоростью. При этом должны возникать центробежные силы, и вещество на периферии галактики должно выбрасываться за ее пределы и рассеиваться в пространстве Метагалактики.
Кроме того, для создания наблюдаемого вращения галактик гравитационное притяжение в их центре должно быть значительно больше, чем то, которое наблюдают астрономы. Чтобы создать необходимые центростремительные силы и поддерживать вращение с теми скоростями, которые в галактиках наблюдаются, их центральная масса должна быть в несколько раз больше наблюдаемой. Так что для создания наблюдаемого вращения в галактиках не хватает массы.
Астроном Вера Рубин (Vera Rubin) заметила эту аномалию в конце семидесятых годов прошлого века. Чтобы объяснить это, физики предположили, что во Вселенной имеется больше вещества, чем мы можем наблюдать. Однако пока никто не смог объяснить, чем же является эта “темная материя”, имеющая такую большую массу. Это очень неприятный пробел в нашем понимании устройства Вселенной. Астрономические наблюдения свидетельствуют о том, что темная материя должна составлять примерно 90% от "видимой" массы Вселенной.
Можно предположить, что эта недостающая темная масса сосредоточена в черных дырах. Кроме того, массу может иметь и вакуум, или эфир. Только плотность ее в вакууме слишком мала. Вероятно, вакуум (эфир) содержит ту самую массу со знаком (–), которой недостает, чтобы понимать гравитацию как симметричное природное явление (взаимодействие), подобное электромагнетизму. Возможно, именно об этом эфире говорил Никола Тесла: "Из эфира наш мир вышел, и эфир в конце концов его поглотит".
Темная энергия – одна из самых известных и наиболее трудноразрешимых проблем физики. В 1998 г. астрономы обнаружили, что Вселенная расширяется не с постоянной, а со все возрастающей скоростью. До этого считалось, что после Большого взрыва расширение Вселенной постепенно замедляется. Разумного объяснения этому увеличению скорости расширения Метагалактики до сих пор не найдено. Одно из предположений может быть таким: за это явление ответственно некое свойство пространства (вакуума, или эфира). Космологи называют это свойство "темной энергией". Но все попытки идентифицировать темную энергию потерпели неудачу.
По-моему, это та энергия, которая раздвигает пространство, это та самая таинственная гравитация со знаком минус, которую давно ищут космофизики и не находят. Когда плотность вещества в пространстве-вакууме меньше некоторого предела, пространство-вакуум начинает раздвигаться. Препятствует этому раздвижению вещество, которое тормозит это раздвижение. Вещество, напротив, стягивает пространство.
Если это предположение верно, то на внешней границе Солнечной системы космические аппараты могут столкнуться с эффектом раздвижения пространства Галактики. Чтобы преодолеть расстояние в метр, им там придется преодолеть чуть большее расстояние, так как пока они движутся, это расстояние из-за раздвижения вакуума-эфира несколько увеличится. В пределах Галактики скорость раздвижения пространства очень небольшая, и этот эффект будет едва заметен. Но вот за пределами Галактики он уже должен быть весьма ощутим.
Наибольшим этот процесс раздвижения будет внутри вакуумных "пузырей" Метагалактики, в которых вещества очень мало. Разбегание галактик в Метагалактике наверняка обусловлено этим раздвижением пространства-вакуума-эфира в метагалактических пустотах.
Четыре года назад были обнаружены шесть частиц, которые, вообще-то, если следовать физической теории, не должны были существовать, их назвали тетранейтронами. Это четыре нейтрона, которые находятся в связи друг с другом вопреки законам физики. В лаборатории выстреливали ядра бериллия в небольшую углеродную цель и анализировали их траектории с помощью детекторов. При этом исследователи ожидали увидеть, что четыре разных нейтрона попадут в разные детекторы. Вместо этого они обнаружили только одну вспышку света в одном детекторе. Энергия этой вспышки показала, что все четыре нейтрона попали в один и тот же детектор.
Согласно традиционной физике элементарных частиц, тетранейтроны просто не могут существовать, так как согласно принципу Паули, в одной системе не может существовать даже двух протонов или двух нейтронов, которые могли бы обладать одинаковыми квантовыми свойствами. Ядерная сила не может (точнее, не должна по теории) удержать даже два одиночных нейтрона, не говоря о четырех. Маркес и его сотрудники, открывшие это явление, были ошеломлены полученными результатами и “похоронили” эти данные, сообщив в печати о некоей вероятности открытия тетранейтронов в будущем.
Ведь если начать менять законы физики, чтобы обосновать связь четырех нейтронов, то в физике возникнет хаос. Признание существования тетранейтронов означало бы, что сочетание элементов, образовавшихся после Большого взрыва, не согласуется с тем, что мы сейчас наблюдаем. И, что еще хуже, сформированные элементы становятся слишком тяжелыми для космоса. В этом случае Вселенная, вероятно, сколлапсировала бы прежде, чем стала расширяться. Так считает Наталья Тимофеюк – теоретик из Великобритании.
Но имеются и другие доказательства, говорящие в пользу того, что материя может состоять из многочисленных нейтронов, это – нейтронные звезды. Они содержат огромное количество связанных нейтронов, и это означает, что когда нейтроны собираются в большую массу, в действие вступают какие-то необъяснимые пока силы. Ведь по сути, нейтронная звезда, массой во много раз превосходящая Солнце, по плотности является ядром одного суператома. Интересно, что представляет собой электронное облако вокруг этого суперядра?
Огромные скопления звезд, планетных систем, межзвездной пыли и газа, взаимодействующих между собой, образуют особые объекты, которые называют галактиками. Земля принадлежит к одной из таких галактик, которая представляет собой гигантскую эллипсовидную спиралеобразную систему. Основная масса звезд, относящихся к нашей галактике, сосредоточена в диске размером 100 тыс. световых лет по диаметру и толщиной в 1500 световых лет (напомним, что скорость света около 300 тыс. км/с). Наше Солнце находится на окраине галактики и вращается вокруг ее ядра, делая полный оборот за 200 млн лет (так называемый галактический год).
Сейчас ядро нашей галактики спокойное; оно излучает постоянный поток энергии. Но в принципе ядра галактик могут быть и активными, способными к выбросам за короткий промежуток времени (за несколько месяцев и даже недель) чрезвычайно больших количеств энергии. Не исключено, что ядро нашей галактики через определенные (хотя и весьма длительные) промежутки времени тоже может проявлять взрывную активность.
Возможно, что если бы в периоды взрывных процессов Земля не была экранирована пылевыми туманностями, а была открыта, то излучения ядра влияли бы на состояние и развитие жизни на ней. Важно осознавать, что и земная жизнь, и человечество как ее часть зависят от организации космоса. Поэтому знание принципов его организации столь необходимо для понимания и происхождения земной жизни, и наших взаимодействий с природой.
Галактики разных типов образуют скопления — системы галактик, которые представляют собой особые объекты, обладающие свойствами целостности. Если, несмотря на огромные расстояния между галактиками (в десятки, сотни миллионов и более световых лет), провести аналогию между молекулами макротела и галактиками в скоплениях, то оказывается: такие скопления можно уподобить весьма вязкой среде.
Наконец, кроме скопления галактик есть еще более высокий уровень организации материи — Метагалактика, представляющая собой систему взаимодействующих скоплений галактик. При этом взаимодействуют они так, что удаляются друг от друга с очень большими скоростями. И чем дальше отстоят они друг от друга, тем больше скорость их взаимного разбегания. Этот процесс называется расширением Метагалактики и представляет ее особое системное свойство, определяющее ее бытие. Расширение Метагалактики началось с момента ее возникновения. Согласно представлениям современной космологии, Метагалактика возникла примерно 20 млрд лет назад в результате Большого Взрыва.
Сам этот взрыв наука связывает с перестройками структуры физического вакуума, с его фазовыми переходами от одного состояния к другому, которые сопровождались выделением огромных энергий. Так что рождение нашей Вселенной (Метагалактики) — не акт ее творения из ничего (как это пытаются трактовать современные теологи), а результат развития, качественных преобразований одного состояния материи в другое.
Современная наука допускает возможность возникновения и сосуществования множества миров, подобных нашей Метагалактике и называемых Внеметагалактическими объектами. Их сложные взаимоотношения образуют многоярусную Большую Вселенную — материальный мир с его бесконечным разнообразием форм и видов материи. Причем не во всех этих мирах возможно то многообразие видов материи, которое возникает в истории нашей Метагалактики.
Диаметр самого диска, т.е. диаметр нашей Галактики равен приблизительно 1021м, масса Галактики - ~ 1042 кг. Рукава Галактики имеют спиральную форму, т.е. расходятся по спиралям от ядра. В одном из рукавов на расстоянии около 3´1020 м от ядра находится Солнце, расположенное вблизи плоскости симметрии. Самые многочисленные звезды в нашей Галактике — это карлики (массой примерно в 10 раз меньше массы Солнца). Кроме одиночных звезд и их спутников (планет), есть двойные и кратные звезды и целые звездные скопления. движущиеся как единое целое (например, звездное скопление Плеяды). Их открыто в настоящее время более 1000. Шаровые скопления содержат красные и желтые звезды-гиганты и сверхгиганты. Кроме этого, в галактике есть туманности, состоящие в основном из газа и пыли. Межзвездное пространство заполнено полями (электромагнитным и гравитационным) и разреженным межзвездным газом. Галактика вращается вокруг своего центра, причем угловая и линейная скорость с увеличением расстояния от центра изменяются. Линейная скорость движения Солнца вокруг центра Галактики равна 250 км/с, что практически соответствует максимальной линейной скорости звезд. Полный оборот по своей орбите Солнце делает примерно за 200 миллионов лет (2 • 108 лет). Этот период называется галактическим годом.
В начале 20-го в. было доказано, что кроме нашей Галактики существуют и другие, также состоящие из миллиардов звезд. В совокупности они образуют нашу вселенную, или Метагалактику. Одна из ближайших к нам галактик — Туманность Андромеды — находится от нас на расстоянии, примерно 2,5 • 1022 м, ее диаметр равен 1.3 диаметра Млечного Пути, а масса практически равна массе нашей Галактики. Но внешнему виду все галактики делятся на 3 основных типа: эллиптические, спиральные и неправильные.
В 1963 г. во Вселенной были открыты квазизвездные, т.е. звездоподобные источники сильного радиоизлучения. Их назвали квазарами. Это – весьма удаленные от нас объекты Вселенной, расстояние до них порядка 1025 – 1026 м. К настоящему времени их насчитывается более тысячи. Квазары излучают огромное количество энергии. Так, квазизвездный объект размером с Солнечную систему может излучать в 10 раз больше энергии, чем Млечный Путь - наша галактика. Но современным представлениям квазары - это активные ядра далеких галактик или сами эти галактики, которые мы видим "сбоку". Галактики образуют группы, группы образуют систему, крупные системы называются скоплениями: они состоят из сотен и тысяч галактик.
Ближайшее к нам скопление галактик расположено в созвездии Девы и находится на расстоянии около 6´1023 м. Диаметр этого скопления более 1,8´1023 м. Современная внегалактическая астрономия позволяет говорить о сверхскоплениях галактик. К настоящему времени открыты десятки таких сверхскоплений. Все это свидетельствует о том, что Вселенной на самых разных уровнях присуща структурность: от фундаментальных частиц до гигантских сверхскоплений галактик.
Эволюция галактик. Согласно современным представлениям, вначале Галактика представляла собой медленно вращающееся гигантское газовое облако. Под действием сил тяготения (собственной гравитации) оно сжималось. В ходе этого сжатия, или коллапса рождались первые звезды, и происходило постепенное разделение звездной и газовой составляющих Галактики. Выделяющаяся при сжатии энергия гравитации переходила в кинетическую энергию движения звезд и газа. В конце концов кинетическая энергия звезд достигла значения, при котором дальнейшее сжатие поперек оси вращения стало невозможным. Таким образом, подсистема самых старых звезд, возникших в начале коллапса протогалактики, сохранила первоначальную сферическую форму, образовав гало. Сжатие газа вдоль оси вращения продолжалось, что привело к формированию тонкого газового диска. Впоследствии формирующиеся в нем звезды образовали вращающуюся дисковую спиральную подсистему. В результате продолжающейся гравитационной конденсации в Галактике происходит непрерывное образование звезд из межзвездного газа.
В 1944 г. астроном Бааде предложил называть все звезды звездным населением. Самые старые звезды, образующие гало, составляют население I, а средние по возрасту и молодые звезды, расположенные в диске (спиральных рукавах) – население II. Это – звезды Главной последовательности. Из них звезды спектральных классов O и B – самые молодые и горячие, а классов G, K, M – карлики.
Разбегание галактик. В 1929 г. американский астроном Хаббл обнаружил, что линии и спектрах многих галактик смещены к красному концу спектра. Кроме того, оказалось, что чем дальше галактика, тем больше смещение линий. На основе известного из физики эффекта Доплера было сделано заключение, что расстояние между нашей Галактикой и другими галактиками увеличивается. Так как наша Галактика не является центром Вселенной, это означает, что происходит взаимное удаление галактик.
Математически закон Хаббла записывается следующим образом:
V = H×r,
где V – линейная скорость галактики, км/с, r – расстояние до нее, измеряемое в мегапарсеках (Мпк). Н – постоянная Хаббла. По современным данным 50 Поделись с друзьями
Структура
Вещество Метагалактики распространено неравномерно, есть места с высокой плотностью, есть полностью пустые. Галактики собираются в группы, и даже супергруппы – облака, которые могут состоять из нескольких тысяч таких систем. Млечный Путь тоже является частью такого облака, ядро которого находится относительно недалеко от нас на расстоянии в 40 миллионов световых лет в созвездиях Волосы Вероники и Дева.
До сих пор мы очень мало знаем о составе, форме и истинных размерах Метагалактики. Скорее всего, наша Вселенная безгранична, так как нам до сих пор не удалось увидеть изменения в плотности расположения звездных систем. Но, возможно, наше оборудование просто способно исследовать лишь небольшую ее часть.
Структура метагалактики
Размеры
Мы уже как-то рассуждали на тему, что находится на краю Вселенной, и даже это лишь догадки. А то, что может происходить за ее пределами, мы, скорее всего, так никогда и не узнаем.
Читайте также: