Концепції сучасного природознавства - Карпов Я. С. - 4.2.2 Метагалактика

4.2.1 Сонце та Галактика

Сонце — одна зі ста п'ятдесяти мільярдів зірок, що утворюють гігантську зоряну систему — Галактику. (Назву нашої Галактики ми будемо писати з великої літери, всі інші — з малої). У Галактиці розрізняють плоску підсистему, що має вигляд диска з потовщенням посередині, і сферичну підсистему (гало), в яку цей диск занурений. Диск Галактики і її сферична підсистема містять приблизно однакову кількість зірок. Сонце знаходиться в галактичному диску й віддалене від його центра на 2/3 радіуса диска. Радіуси диска й сферичної підсистеми приблизно однакові й становлять близько 15 кілопарсеків (1 парсек (пс) — це майже 3 світлових роки, або 3 • см; 1 кілопарсек (кпс)=1000 пс, 1 світловий рік — це відстань, яку світло проходить за один рік).

У диску Галактики, крім зірок, є міжзоряний газ і космічний пил, маса яких становить кілька відсотків від маси зірок. У сферичній підсистемі газу й пилу практично немає. Серед зірок диска є досить багато молодих зірок, тоді як у сферичній підсистемі таких зірок майже немає. Видимий ізсередини диск Галактики ми бачимо на небі у вигляді широкої смуги Молочного Шляху.

Диск Галактики обертається як одне ціле. У тій частині, де знаходиться Сонце, лінійна швидкість обертання диска становить 220-250 км/с. Зірки диска обертаються навколо центра по майже колових орбітах. У зірок сферичної підсистеми, які знаходяться недалеко від Сонця, швидкість обертання навколо центра Галактики разів у п'ять менша, ніж у зірок диска. Зірки сферичної підсистеми рухаються по витягнутих орбітах, їх швидкості — 200-300 км/с.

Значна частина зірок диска Галактики входить до складу різних груп. Не менше половини всіх зірок утворюють зоряні пари; великими утвореннями є розсіяні скупчення, що містять до 1000 зірок, зв'язаних взаємним тяжінням. Наймолодші зірки диска разом із хмарами газу й пилу розташовуються широкими смугами — спіральними рукавами, що яскравими широкими дугами виходять із центральної частини Галактики.

Розподіл зірок у сферичній підсистемі більш-менш симетричний. Приблизно тисячна їх частина входить до складу великих скупчень, що містять до мільйона зірок і називаються кулястими скупченнями.

Зірки в обох підсистемах Галактики згущуються до центральної частини — її ядра, що виявляє себе як джерело підвищеного радіовипромінювання, а також випромінювання в інфрачервоних, рентгенівських і гама-променях. З ядра, очевидно, відбувається також витікання газу.

Світність Галактики, тобто повна енергія, яку випромінюють усі її зірки за одиницю часу, становить Вт, що в сто мільярдів разів більше, ніж світність Сонця. Сумарна маса зірок Галактики оцінюється величиною г, тобто становить сто мільярдів мас Сонця. Масу й світність Сонця як міру мас і світимостей зірок та зоряних систем широко використовують в астрофізиці.

Галактика має протяжну корону, що простягається на відстані, що в десятки разів перевищують розміри диска й сферичної підсистеми. Повна маса корони в кілька разів перевищує сумарну масу всіх зірок у Галактиці, але через великі розміри її густина невелика порівняно зі щільністю, яку створюють зірки й газово-пилові хмари.

Дослідження показали, що, крім видимих зірок, повинні існувати ще якісь інші маси, які створюють тяжіння й розподілені в набагато більшому об'ємі навколо галактик. Існує припущення, що саме в короні і розташовані ці "приховані" маси.

4.2.2 Метагалактика

Майже всі галактики утворюють згущення у вигляді різних груп і скупчень, що нараховують від 3-4 до декількох тисяч компонентів. Наша Галактика разом з туманністю Андромеди і трьома десятками інших, не таких великих, галактик утворюють Місцеву групу галактик. Ця група, у свою чергу, входить до складу великого скупчення галактик із центром у напрямку сузір'я Діви. У центрі скупчення знаходиться дуже масивна еліптична галактика, що позначається як Діва А. Це скупчення, що нараховує близько тисячі галактик, називається Скупченням у Діві. Скупчення в Діві є ядром ще більшого утворення, яке називається Місцевим надскупченням. Крім Скупчення в Діві, до його складу входять ще кілька скупчень і груп галактик. Місцеве надскупчення — це сплющена система з найбільшим поздовжнім розміром близько 1022 м і поперечним розміром, меншим приблизно в 5 разів.

У наш час відкривають й інші утворення, подібні до Місцевого надскупчення. Разом вони утворюють щось подібне до сітчастої структури.

Уся видима частина Всесвіту називається Метагалактикою.

До 1934 року Хаббл підрахував кількість галактик до двадцятої зоряної величини й встановив, що на один квадратний градус у середньому припадає 131 галактика. Загальна кількість галактик становить більш як 5 мільйонів.

Хаббл дійшов висновку, що розподіл галактик у просторі в основному є однорідним.

Більш детальний аналіз показав, що галактики, як і зірки, утворюють групи й скупчення, до складу яких входить від десятків до десятків тисяч членів. Одним з найбільших є скупчення галактик у сузір'ї Волосся Вероніки. Воно знаходиться на відстані 400 мільйонів світлових років від нас. У ньому, нараховується близько 20000 галактик.

Ієрархія космічних структур обривається на скупченнях і надскупченнях. Крупніших утворень у Метагалактиці поки що не виявлено.

Підраховуючи кількість галактик у великих об'ємах, визначають середню густину речовини в них. Ця густина однакова по всьому об'єму — один атом водню на тридцять кубічних метрів ( г/см3). Той факт, що густина однакова, свідчить про однорідність Всесвіту. Це одна з фундаментальних властивостей навколишнього світу.