Почему космос черный: Вселенная для "чайников". Можно ли увидеть на небе звезды других галактик? Галактика которую видно невооруженным глазом

Не смотря на гигантское расстояния до (составляющее 2,54 млн св. лет) она всё же имеет видимую звёздную величину 3,44 и линейный размер 3,167×1° на звёздном небе, что позволяет наблюдать её невооружённым глазом на небе как немного продолговатое пятнышко. Это достигается тем что Андромеда содержит около триллиона звёзд (превосходя тем самым размеры по крайней мере в 2,5 раза и являясь крупнейшей галактикой Местной группы). Однако не смотря на огромное число звёзд в ней, она всё ещё уступает по своей яркости примерно 150 звёздам в обоих полушариях звёздного неба.

Наблюдение

Галактика Андромеды находится в одноимённом созвездии, но её поиск лучше всего начинать от более легко находимой и двигаться через созвездия или .

Созвездие Пегаса: в данном случае на продолжении созвездия Пегаса нам необходимо будет найти Альферац (ярчайшую звезду созвездия Андромеды) от которой необходимо двигаться к Мираху, от которого мы поворачиваем на 90° и ищем две другие яркие звезды этого созвездия. Чуть далее второй из этих звёзд будет находиться Андромеда.

Созвездие Кассиопеи: другой способ нахождения Андромеды также начинается от Полярной звезды, но в данном случае нам следует найти созвездие Кассиопеи, выглядящее на небе как буква M или W в зависимости от текущего его положения. На продолжении линии Полярная звезда-Шедар (2-й звезды справа этого созвездия) чуть далее половины дистанции между ними будет находиться галактика Андромеды.

История наблюдений

Так как эта галактика видна невооружённым глазом, первые упоминания о ней датируются 946 годом н.э. Но до появления современных многометровых телескопов различить отдельные звёзды в ней было невозможно, так что истинная природа этого объекта скрывалась от наблюдателей под личиной маленькой туманности в нашей галактике. Первые признаки её внегалактического происхождения были получены посредством спектрального анализа, сделанного в 1912 году (оказалось, что она движется в нашу сторону со скоростью в 300 км/с) и зарегистрированного в 1917 году взрыва сверхновой (который дал первое приближённое значение дистанции до неё – 500 тыс. св. лет). Однако окончательную точку в спорах учёных удалось поставить только Эдвину Хабблу.

Млечный путь. На самом деле Млечный путь - название галактики, в которой расположена Солнечная система. Но в обиходе так называют видимое с Земли скопление звезд, составляющих эту галактику. Так как отдельные звезды невооруженным глазом не видно, небесный пейзаж действительно напоминает белую полосу, или дорогу в небе. Особенно хорошо Млечный путь виден осенью:

Галактика Андромеды. Ближайшего соседа нашей галактики видно невооруженным глазом – если выехать за город, где нет засветки. А с помощью бинокля или телескопа галактику Андромеды можно увидеть и в городе:

Это Плеяды - звездное скопление в созвездии Тельца. Видно невооруженным глазом, особенно хорошо просматривается зимой. Правда, речь идет о наблюдениях за городом, где нет яркого городского освещения. Но если взять телескоп, то можно рассмотреть Плеяды и в городе. Для этого понадобится телескоп-рефлектор с объективом диаметра 100-115 мм - например, Levenhuk Strike 115 PLUS с объективом 114 мм:

Туманность Ориона. Ночью, когда небо ясное, чуть ниже Пояса Ориона можно увидеть светлое пятно. Если посмотреть в бинокль, оно станет облаком, а если взять мощный телескоп, то облако превратится вот в такой фантастический космический цветок, как на фото:

Шаровое скопление в созвездии Геркулеса. Без телескопа и бинокля его почти невозможно увидеть. В бинокль оно напоминает светлое пятно. А если взять телескоп, то станет видно, что скопление состоит из множества звезд. Но чтобы пятно «распалось» на звезды, нужен телескоп с диаметром объектива не менее 70 мм - например, Levenhuk Strike 90 PLUS с объективом 90 мм:

Луна. Самый знакомый объект на звездном небе. Лунные моря и горы (светлые и темные пятна) видны без всяких оптических приборов. А лунные цирки и кратеры можно увидеть даже в самый простой телескоп:

Луну, как ни странно, лучше наблюдать не в полнолуние, а в первой и последней четверти. Это объясняется тем, что контраст деталей на поверхности Луны во время полнолуния очень мал, и их не видно.

Также на ночном небе хорошо видно Венеру - ближайшую к нам планету Солнечной системы. Это самый яркий объект после Солнца и Луны. А в телескоп можно разглядеть и другие планеты - Марс, Юпитер, Сатурн, причем у Сатурна будут видны кольца, и даже Уран и Нептун. Правда, самые далекие планеты будут видны как маленькие, довольно тусклые звезды.

Видимость каждого космического объекта зависит не только от времени суток, но и от времени года. Однако основной фактор - место наблюдения: городское освещение затмевает свет звезд и других объектов. Оптимально выезжать на природу. Но если в Ваших руках окажется бинокль или телескоп, то и в городе можно увидеть много всего интересного.

Вид звездного неба, особенно на деревенском небе, прекрасен. Десятки ярких звезд подобны драгоценным камням. Сотни тусклых и едва видимых звезд наполняют извечную картину мелкими деталями. В темную прозрачную ночь на небе можно увидеть невооруженным глазом около 3000 звезд (и 6000 звезд, включая небо южного полушария Земли). Возникает вопрос: неужели звездное небо - это только наша Галактика, Млечный Путь? Неужели среди 6000 звезд на небе нет ни одного светила, принадлежащей другим звездным островам, ведь галактик во Вселенной миллиарды?

Для человека, знакомого с астрономией, ответ очевиден: увы, но это так. Все звезды, видимые на небе, принадлежат Млечному Пути.

Все звезды, которые мы можем видеть ночью невооруженным глазом, принадлежат нашей Галактике. © Михаил Рева

Несмотря на то, что количество галактик во Вселенной невероятно велико, все они находятся чрезвычайно далеко от нас, и лишь считанные единицы видны на небе невооруженным глазом. В северном полушарии это Туманность Андромеды и, при крайне благоприятных атмосферных условиях, за городом, а лучше в горах, - галактика Треугольника (М33). В южном полушарии можно увидеть два спутника Млечного Пути, галактики Большое и Малое Магеллановы Облака . Туманность Андромеды и галактика М33 видны как небольшие туманные пятнышки, а Магеллановы Облака темной ночью и впрямь похожи на облачка, оторвавшиеся от Млечного Пути (см. видео ниже).

Тусклое туманное свечение вышеперечисленных галактик представляет собой суммарный свет от десятков и сотен миллиардов звезд, входящих в их состав. Можно представить, насколько огромно расстояние, отделяющее нас от этих звездных систем!

Да что там, мы видим далеко не все звезды даже нашей собственной галактики, Млечного Пути! Одним из главных виновников выступает межзвездная пыль, которая поглощает свет очень далеких звезд. Из-за этого луч нашего зрения проникает примерно на 10000 световых лет вдоль плоскости нашей галактики (вдоль дорожки Млечного Пути).

Но не только пыль мешает нам наслаждаться видом бо́льшего числа звезд! Еще и гигантские расстояния между звездами. Так, если Солнце поместить на расстоянии 60 световых лет от Земли, то оно перестанет быть видимым невооруженным глазом. А ведь диаметр Млечного Пути составляет не менее 100 тысяч световых лет ! Неудивительно, что даже те звезды, которые находятся в пределах 10000 световых лет от нас, сливаются в одну сплошную туманную дорожку, названную древними Млечным Путем! Галактики же находятся он нас на расстоянии сотен тысяч (Магеллановы Облака) и миллионов (Туманность Андромеды и М33) световых лет. Ясно, что они предстанут для нас тусклыми туманными пятнышками и звезд в них не различить не только невооруженным глазом, но даже и в крупный любительский телескоп.

И все же иногда звезды других галактик можно увидеть невооруженным глазом! Как это возможно? Очень редко, раз в несколько десятков или сотен лет в галактике вспыхивает сверхновая звезда . Вспышка сверхновой, по сути, представляет собой грандиозный взрыв, которым оканчивает свое существование массивная звезда (после вспышки ядро звезды может перейти в принципиально новую форму нейтронной звезды или черной дыры, или же совсем прекратить существование). Во время взрыва выделяется столько энергии, что в течение нескольких месяцев сверхновая звезда может излучать столько же света, что и целая галактика!

Если сверхновая вспыхнет в одной из перечисленных выше галактик, то мы, скорее всего, сможем увидеть ее невооруженным глазом! За примерами далеко ходить не надо: в 1987 году сверхновая звезда зажглась в Большом Магеллановом Облаке. Она была прекрасно видна невооруженным глазом в южном полушарии Земли как звезда 3-й величины.

Звездное небо издревле притягивало взгляды людей. Лучшие умы всех народов пытались осмыслить наше место во Вселенной, вообразить и обосновать ее устройство. Научный прогресс позволил перейти в деле изучения бескрайних просторов космоса от романтических и религиозных построений к логически выверенным теориям, базирующимся на многочисленном фактическом материале. Теперь любой школьник имеет представление о том, как выглядит наша Галактика согласно последним исследованиям, кто, почему и когда дал ей столь поэтичное название и каково ее предполагаемое будущее.

Происхождение названия

Выражение «галактика Млечный Путь», по сути, тавтология. Galactikos в примерном переводе с древнегреческого означает «молочный». Так жители Пелопоннеса звали скопление звезд в ночном небе, приписывая его происхождение вспыльчивой Гере: богиня не пожелала кормить Геракла, внебрачного сына Зевса, и в гневе разбрызгала грудное молоко. Капли и образовали звездную дорожку, видную в ясные ночи. Спустя столетия ученые открыли, что наблюдаемые светила — лишь ничтожная часть существующих небесных тел. Пространству Вселенной, в котором находится и наша планета, они дали название Галактика или система Млечный Путь. После подтверждения предположения о существовании и других схожих формирований в космосе первый термин стал для них универсальным.

Взгляд изнутри

Научные познания о структуре части Вселенной, включающей Солнечную систему, мало что взяли у древних греков. Понимание того, как выглядит наша Галактика, прошло эволюцию от сферического мироздания Аристотеля до современных теорий, в которых есть место черным дырам и темной материи.

Тот факт, что Земля — элемент системы Млечный Путь, накладывает определенные ограничения на тех, кто пытается выяснить, какую форму имеет наша Галактика. Для однозначного ответа на этот вопрос необходим взгляд со стороны, причем на большом расстоянии от объекта наблюдения. Сейчас наука лишена такой возможности. Своеобразным заменителем стороннего наблюдателя становится сбор данных о структуре Галактики и соотнесение их с параметрами других космических систем, доступных для изучения.

Собранные сведения позволяют с уверенностью говорить, что наша Галактика имеет форму диска с утолщением (балджем) в середине и расходящимися от центра спиральными рукавами. Последние содержат наиболее яркие звезды системы. Диаметр диска составляет более 100 тысяч световых лет.

Структура

Центр Галактики скрыт межзвездной пылью, затрудняющей изучение системы. Справиться с проблемой помогают методы радиоастрономии. Волны определенной длины легко преодолевают любые препятствия и позволяют получить столь желанное изображение. Наша Галактика, по полученным данным, имеет неоднородную структуру.

Условно можно выделить два связанных друг с другом элемента: гало и собственно диск. Первая подсистема обладает следующими характеристиками:

по форме это сфера;

центром ее считается балдж;
наибольшая концентрация звезд в гало характерна для его срединной части, с приближением к краям плотность сильно уменьшается;
вращение этой зоны галактики довольно медленное;
в гало в основном встречаются старые звезды с относительно небольшой массой;
значительное пространство подсистемы заполнено темной материей.

Галактический диск по плотности звезд сильно превышает гало. В рукавах встречаются молодые и даже только формирующиеся

Центр и ядро

«Сердце» Млечного Пути находится в Без его изучения тяжело понять до конца, какова наша Галактика. Название «ядро» в научных трудах либо относится только к центральной области диаметром всего несколько парсек, либо включает в себя балдж и газовое кольцо, считающееся местом зарождения звезд. Далее будет использоваться первый вариант термина.

В центр Млечного Пути с трудом проникает видимый свет: он сталкивается с большим количеством космической пыли, скрывающей то, как выглядит наша Галактика. Фото и изображения, сделанные в инфракрасном диапазоне, значительно расширяют познания астрономов о ядре.

Данные об особенностях излучения в центральной части Галактики натолкнули ученых на мысль, что в сердцевине ядра находится черная дыра. Ее масса более чем в 2,5 млн раз больше массы Солнца. Вокруг этого объекта, по мнению исследователей, вращается еще одна, но менее внушительная по своим параметрам, черная дыра. Современные знания об особенностях структуры космоса позволяют предположить, что подобные объекты находятся в центральной части большинства галактик.

Свет и тьма

Совместное влияние черных дыр на движение звезд вносит свои коррективы в то, как выглядит наша Галактика: оно приводит к специфическим изменениям орбит, нехарактерным для космических тел, например, вблизи Солнечной системы. Изучение этих траекторий и соотношения скоростей движения с удаленностью от центра Галактики легло в основу активно развивающейся сейчас теории о темной материи. Природа ее пока покрыта тайной. Присутствие темной материи, предположительно составляющей подавляющую часть всего вещества во Вселенной, регистрируется лишь по воздействию гравитации как раз на орбиты.

Если рассеять всю космическую пыль, что скрывает от нас ядро, взору откроется поразительна картина. Несмотря на концентрацию темной материи, эта часть Вселенной полна света, излучаемого огромным количеством звезд. На одну единицу пространства их здесь в сотни раз больше, чем вблизи Солнца. Примерно десять миллиардов из них образуют галактический бар, также называемый перемычкой, не совсем обычной формы.

Космический орешек

Изучение центра системы в длинноволновом диапазоне позволило получить подробное инфракрасное изображение. Наша Галактика, как оказалось, в ядре имеет структуру, напоминающую арахис в скорлупе. Этот «орешек» и есть перемычка, включающая в себя более 20 млн красных гигантов (ярких, но менее горячих звезд).

От концов бара расходятся спиральные рукава Млечного Пути.

Работа, связанная с обнаружением «арахиса» в центре звездной системы, не только пролила свет на то, какая наша Галактика по структуре, но и помогла понять, как она развивалась. Изначально в пространстве космоса существовал обычный диск, в котором со временем образовалась перемычка. Под влиянием внутренних процессов бар изменил свою форму и стал походить на орех.

Наш дом на космической карте

Активное происходит как в перемычке, так и в спиральных рукавах, которыми обладает наша Галактика. Название им дали по созвездиям, где были обнаружены участки ответвлений: рукава Персея, Лебедя, Центавра, Стрельца и Ориона. Вблизи последнего (на расстоянии не менее 28 тысяч световых лет от ядра) и находится Солнечная система. Эта область обладает определенными характеристиками, по мнению специалистов, сделавшими возможным возникновение жизни на Земле.

Галактика и наша Солнечная система вместе с ней вращаются. Закономерности движения отдельных составляющих при этом не совпадают. звезд временами то входит в состав спиральных ответвлений, то отделяется от них. Лишь светила, лежащие на границе коротационной окружности, не совершают подобные «путешествия». К ним относится и Солнце, защищенное от мощных процессов, постоянно протекающих в рукавах. Даже незначительное смещение свело бы на нет все остальные преимущества для развития организмов на нашей планете.

Небо в алмазах

Солнце - лишь одно из многих подобных тел, которыми полна наша Галактика. Звезды, одиночные или сгруппированные, общим числом превышают по последним данным 400 млрд. Ближайшая к нам Проксима Центавра входит в систему из трех звезд вместе с чуть более удаленными Альфой Центавра A и Альфой Центавра B. Самая яркая точка ночного неба, Сириус A, находится в Ее светимость по разным данным превышает солнечную в 17-23 раза. Сириус также не одинок, его сопровождает спутник, носящий аналогичное название, но с маркировкой B.

Дети часто начинают знакомиться с тем, как выглядит наша Галактика, с поиска на небе Полярной звезды или Альфы Малой Медведицы. Популярностью своей она обязана положению над Северным полюсом Земли. По светимости Полярная значительно превышает Сириус (почти в две тысячи раз ярче Солнца), но она не может оспаривать права Альфы Большого Пса на звание самой яркой из-за удаленности от Земли (по оценкам от 300 до 465 световых лет).

Типы светил

Звезды отличаются не только светимостью и удаленностью от наблюдателя. Каждой приписывается определенная величина (за единицу берется соответствующий параметр Солнца), степень нагрева поверхности, цвет.

Наиболее внушительными размерами обладают сверхгиганты. Самой большой концентрацией вещества в единице объема отличаются нейтронные звезды. Цветовая характеристика неразрывно связана с температурой:

красные самые холодные;
нагрев поверхности до 6 000º, как у Солнца, порождает желтый оттенок;
белые и голубые светила обладают температурой более 10 000º.

Может меняться и достигать максимума незадолго до ее коллапса. Взрывы сверхновых вносят огромный вклад в понимание, как выглядит наша Галактика. Фото этого процесса, полученные телескопами, поражают.
Собранные на их основе данные помогли восстановить процесс, приведший к вспышке, и спрогнозировать судьбу ряда космических тел.

Будущее Млечного Пути

Наша Галактика и другие галактики постоянно находятся в движении и взаимодействуют. Астрономы установили, что Млечный Путь неоднократно поглощал соседей. Подобные процессы ожидаются и в будущем. Со временем в него войдут Магелланово Облако и еще ряд карликовых систем. Самое же внушительное событие ожидается через 3-5 млрд лет. Это будет столкновение с единственным соседом, который виден с Земли невооруженным глазом. В результате Млечный Путь станет эллиптической галактикой.

Бескрайние просторы космоса поражают воображение. Обывателю трудно осознать масштабность не только Млечного Пути или всей Вселенной, но даже Земли. Однако благодаря достижениям науки мы можем представить себе хотя бы приблизительно, частью какого грандиозного мира являемся.

Галактика – это огромная вращающаяся звездная система. Кроме нашей Галактики, существует великое множество других, разнообразных как по внешнему виду, так и по физическим характеристикам.

Галактики большого размера обычно отделены друг от друга в пространстве расстояниями в несколько мегапарсек. Парсе́к (русское сокращение: пк; международное сокращение: pc) - распространённая в астрономии внесистемная единица измерения расстояний. 1пк=3,2616 светового года . Небольшие галактики часто находятся вблизи галактик-гигантов и являются их спутниками. На этой картинке показана спиральная галактика NGC 4414 из созвездия Волосы Вероники диаметром около 17 000 парсек, находящаяся на расстоянии примерно в 20 мегапарсек от Земли.

Можно ли увидеть другие галактики невооруженным глазом?

Да, можно. Но только ближайшие к нам. Таковыми являются три галактики: Большое и Малое Магеллановы Облака и Туманность Андромеды. С большим затруднением можно увидеть галактику Треугольника и галактику Боде. Другие галактики можно увидеть в телескоп как туманные пятна различной формы – это чрезвычайно далекие объекты. Даже расстояние до ближайших из них принято измерять в мегапарсеках.

Сколько всего галактик?

Точное количество назвать невозможно. Но изображения далёкого космоса, полученные в начале 1990-х годов на космическом телескопе «Хаббл», показывают с очевидностью, что в нашей Вселенной существуют сотни миллиардов галактик . Есть галактики с собственными именами, например, уже приведенные в этой статье названия галактик, а также галактики Веретено, Головастик, Антенны, Мыши, Подсолнух, Сигара, Фейерверк, Скульптор, Спящая Красавица и др. Некоторые галактики обозначены только буквами и цифрами: галактика М82, галактика М102, галактика NGC 3314A и др.

Как сказано выше, галактики бывают разнообразными по форме: среди них можно выделить сфероподобные эллиптические галактики, дисковые спиральные галактики, галактики с перемычкой (баром), карликовые, неправильные и т. д. Их масса варьируется от 107 до 1012 масс Солнца. Сравним: масса нашей галактики Млечный Путь равна 2 1011 масс Солнца. Диаметр галактик тоже разнообразен: от 16 до 800 тысяч световых лет. Сравним: диаметр нашей галактики около 100 000 световых лет.

Строение галактик

Мы уже знаем, что галактика – это гигантская гравитационно-связанная система из звёзд и звёздных скоплений, межзвёздного газа и пыли и тёмной материи. Знаем также, что темная материя недоступна для прямых наблюдений современными средствами астрономии, т.к. не испускает электромагнитного или нейтринного излучения для наблюдений интенсивности и не поглощает их. Поэтому она является одной из нерешённых проблем строения галактик. Она может составлять до 90 % от общей массы галактики, а может и полностью отсутствовать, как в некоторых карликовых галактиках.
В пространстве галактики распределены неравномерно: в одной области может находиться целая группа близких галактик, но можно не обнаружить ни одной, даже самой маленькой галактики (так называемые войды).

Классификация галактик

В настоящее время используется введенная Хабблом классификация. Она основана на внешнем виде галактик и делит их на три класса: эллиптические, спиральные и неправильные . Частично эта классификация включает и физические различия.
Эллиптические (тип Е) имеют форму эллипсоида. Пространственная плотность звезд в них равномерно уменьшается от центра к периферии. Большинство из них почти лишено межзвездного газа, поэтому там не происходит формирование молодых звезд, они состоят из старых звезд типа Солнца. Вращение их происходит с небольшой скоростью (менее 100 км/сек.). Но именно среди эллиптических встречаются наиболее массивные галактики.

Спиральные (тип S) состоят как бы из двух подсистем: сферической и дисковой. Первая напоминает эллиптическую галактику, дисковая сильно сжата и содержит, кроме старых, молодые звезды и межзвездные газ и пыль. Звезды диска и облака газа вращаются вокруг центра галактики со скоростью 150-300 км/сек. Более плотные облака газа и молодые звезды сосредоточены в спиральных рукавах, которые выходят или из ядра, или из концов светлой перемычки (бара), пересекающей ядро. Такова наша галактика Млечный Путь. К спиральным относится также галактика Туманность Андромеды.

Неправильные (тип Ir) имеют относительно небольшую массу и размер, характеризуются клочковатой структурой – это связано с наличием нескольких очагов звездообразования. К такому типу галактик относятся Магеллановы облака.
Существуют еще промежуточные типы галактик : линзовидные, карликовые, компактные, радиогалактики (с интенсивным радиоизлучением), сейфертовские (спиральные, в ядрах которых наблюдаются активные процессы).
Большие галактики встречаются парами или группами: например, Местная группа галактик . Бывают взаимодействующие галактики, которые открыл астроном Б.А. Воронцов-Вельяминов – тесные группы, в которых галактики почти соприкасаются друг с другом или даже проникают друг в друга. Форма таких галактик сильно искажается.

Скопления галактик (объединения в несколько сотен галактик) имеют обычно сферическую или эллипсоидальную форму. Ближайшее к нам скопление галактик находится в созвездии Девы, оно является центром Местного сверхскопления галактик – системы, объединяющей несколько скоплений галактик, в том числе и Местную группу. Сверхскопления (тысячи галактик) обычно имеют плоскую или сигарообразную форму. Как установили астрономы, галактики разбегаются, т.е. расстояния между скоплениями и сверхскоплениями постоянно увеличиваются. Это связано с расширением Вселенной.
Наша Галактика является одной из галактик Местной группы, доминируя в ней вместе с Андромедой. В Местной группе поперечником около 1 мегапарсека находятся более 40 галактик. Сама Местная группа является частью сверхскопления Девы, главную роль в котором играет скопление Девы, в которое наша Галактика не входит.