Qalaktikaların həyatı və onların öyrənilmə tarixi

2024 Müəllif: Seth Attwood | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2023-12-16 15:57

Planetlərin və ulduzların öyrənilməsi tarixi minilliklərlə, Günəş, kometlər, asteroidlər və meteoritlərlə - əsrlərlə ölçülür. Lakin bütün Kainata səpələnmiş qalaktikalar, ulduz qrupları, kosmik qaz və toz hissəcikləri yalnız 1920-ci illərdə elmi tədqiqat obyektinə çevrildi.

Qalaktikalar qədim zamanlardan bəri müşahidə edilir. Kəskin görmə qabiliyyətinə malik insan gecə səmasında süd damcılarına bənzər işıq ləkələrini ayırd edə bilir. 10-cu əsrdə fars astronomu Əbd-əl-Raman əl-Sufi özünün Sabit Ulduzlar Kitabında indi Böyük Magellan Buludu və M31 qalaktikası, yəni Andromeda kimi tanınan iki oxşar nöqtədən bəhs etdi.

Teleskopların yaranması ilə astronomlar dumanlıq adlanan bu obyektlərin daha çoxunu müşahidə etdilər. Əgər ingilis astronomu Edmund Halley 1716-cı ildə cəmi altı dumanlığı sadalamışdısa, o zaman fransız dəniz astronomu Şarl Mesyenin 1784-cü ildə nəşr etdiyi kataloqda artıq 110- və onların arasında dörd onlarla həqiqi qalaktika (M31 daxil olmaqla) var idi.

1802-ci ildə Uilyam Herşel 2500 dumanlığın siyahısını, oğlu Con isə 1864-cü ildə 5000-dən çox dumanlığın kataloqunu nəşr etdi.

Ən yaxın qonşumuz olan Andromeda qalaktikası (M31) həvəskar astronomik müşahidələr və fotoqrafiya üçün sevimli göy cisimlərindən biridir.

Bu obyektlərin təbiəti uzun müddət başa düşülməmişdir. 18-ci əsrin ortalarında bəzi dərrakəli ağıllar onlarda Süd yoluna bənzər ulduz sistemlərini gördülər, lakin o dövrdə teleskoplar bu fərziyyəni yoxlamağa imkan vermədi.

Bir əsr sonra, hər dumanlığın gənc bir ulduz tərəfindən içəridən işıqlandırılan bir qaz buludu olduğu fikri üstünlük təşkil etdi. Sonralar astronomlar əmin oldular ki, bəzi dumanlıqlarda, o cümlədən Andromedada çoxlu ulduz var, lakin onların bizim Qalaktikamızda, yoxsa ondan kənarda yerləşdiyi uzun müddət aydın deyildi.

Yalnız 1923-1924-cü illərdə Edvin Hubble Yerdən Andromedaya qədər olan məsafənin Süd Yolunun diametrindən ən azı üç dəfə (əslində, təxminən 20 dəfə) olduğunu və Messier kataloqundan başqa bir dumanlıq olan M33-ün heç bir şey olmadığını müəyyən etdi. bizdən daha az uzaq.məsafə. Bu nəticələr yeni elmi intizamın - qalaktik astronomiyanın başlanğıcını qoydu.

1926-cı ildə məşhur Amerika astronomu Edvin Pauell Hubble qalaktikaların morfologiyasına görə təsnifatını təklif etdi (və 1936-cı ildə modernləşdirdi). Xarakterik formasına görə bu təsnifata "Hubble Tuning Fork" da deyilir.

Tüninq çəngəlinin “gövdəsində” elliptik qalaktikalar, çəngəlin uclarında qolları olmayan lentikulyar qalaktikalar və bar-körpüsüz və çubuqlu spiral qalaktikalar var. Sadalanan siniflərdən biri kimi təsnif edilə bilməyən qalaktikalar nizamsız və ya nizamsız adlanır.

Cırtdanlar və nəhənglər

Kainat müxtəlif ölçülü və kütləli qalaktikalarla doludur. Onların sayı çox təqribən məlumdur. 2004-cü ildə Hubble orbit teleskopu üç ay yarım ərzində təxminən 10.000 qalaktika aşkar edərək, Fornax cənub bürcündə Ay diskinin sahəsindən yüz dəfə kiçik olan səma bölgəsini skan etdi.

Qalaktikaların eyni sıxlıqla göy sferasında paylandığını fərz etsək, müşahidə edilən fəzada 200 milyard olduğu ortaya çıxır. Lakin teleskop çox sayda çox zəif qalaktikaları görə bilmədiyi üçün bu təxmin çox aşağı qiymətləndirilir..

Forma və məzmun

Qalaktikalar həm də morfologiyaya görə (yəni formada) fərqlənirlər. Ümumiyyətlə, onlar üç əsas sinfə bölünür - diskşəkilli, elliptik və nizamsız (düzensiz). Bu ümumi təsnifatdır, daha ətraflı olanlar var.

Qalaktikalar kosmosda heç də təsadüfi paylanmayıb. Kütləvi qalaktikalar çox vaxt kiçik peyk qalaktikaları ilə əhatə olunur. Həm Süd Yolumuzda, həm də qonşu Andromedada ən azı 14 peyk var və çox güman ki, daha çox peyk var. Qalaktikalar cütlər, üçlüklər və onlarla cazibə qüvvəsi ilə əlaqəli tərəfdaşlardan ibarət daha böyük qruplarda birləşməyi sevirlər.

Daha böyük assosiasiyalar, qalaktik klasterlər yüzlərlə və minlərlə qalaktikaları ehtiva edir (belə klasterlərdən birincisini Messier kəşf etmişdir). Bəzən çoxluğun mərkəzində xüsusilə parlaq nəhəng qalaktika müşahidə edilir ki, bu qalaktikanın kiçik qalaktikaların birləşməsi zamanı yarandığı güman edilir.

Və nəhayət, həm qalaktik qrupları və qrupları, həm də fərdi qalaktikaları əhatə edən superklasterlər də var. Adətən bunlar uzunluğu yüzlərlə meqaparsekə qədər uzanan strukturlardır. Onlar eyni ölçülü demək olar ki, tamamilə qalaktikadan azad kosmik boşluqlarla ayrılır.

Superklasterlər daha yüksək səviyyəli strukturlarda təşkil edilmir və təsadüfi şəkildə Kosmosda səpələnirlər. Bu səbəbdən bir neçə yüz meqaparsek miqyasında Kainatımız homojen və izotropdur.

Disk formalı qalaktika, həndəsi mərkəzindən keçən ox ətrafında fırlanan ulduz pancakedir. Adətən pancake mərkəzi zonasının hər iki tərəfində oval qabarıqlıq var (ingilis qabarıqlığından). Qabarıq da fırlanır, lakin diskdən daha aşağı bucaq sürəti ilə. Diskin müstəvisində, nisbətən gənc parlaq işıqlandırmalarda bol olan spiral budaqlar tez-tez müşahidə olunur. Bununla belə, spiral quruluşu olmayan qalaktik disklər var, burada belə ulduzların sayı daha azdır.

Diskşəkilli qalaktikanın mərkəzi zonası ulduz çubuq - bar ilə kəsilə bilər. Diskin içindəki boşluq qaz və toz mühiti ilə doldurulur - yeni ulduzlar və planet sistemləri üçün mənbə. Qalaktikanın iki diski var: ulduz və qaz.

Onlar qalaktik halo ilə əhatə olunub - nadirləşdirilmiş isti qaz və qaranlıq maddədən ibarət sferik bulud, qalaktikanın ümumi kütləsinə əsas töhfə verir. Halo həmçinin ayrı-ayrı köhnə ulduzları və yaşı 13 milyard ilə qədər olan qlobular ulduz klasterlərini (qlobular çoxluqlar) ehtiva edir. Demək olar ki, hər hansı disk formalı qalaktikanın mərkəzində, qabarıqlı və ya qabarıq olmayan superkütləvi qara dəlik var. Bu tip ən böyük qalaktikaların hər birində 500 milyard ulduz var.

süd Yolu

Günəş 200-400 milyard ulduzdan ibarət olduqca adi spiral qalaktikanın mərkəzi ətrafında fırlanır. Onun diametri təqribən 28 kiloparsek (90 işıq ilindən bir qədər çox) təşkil edir. Günəş intraqalaktik orbitinin radiusu 8,5 kiloparsek (ulduzumuz qalaktik diskin xarici kənarına doğru yerdəyişməsi üçün), Qalaktikanın mərkəzi ətrafında tam bir inqilabın vaxtı təxminən 250 milyon ildir.

Süd Yolunun qabarıqlığı elliptik formadadır və bu yaxınlarda kəşf edilmiş bir çubuğa malikdir. Çıxıntının mərkəzində müxtəlif yaşlarda - bir neçə milyon ildən milyarda qədər və daha yaşlı ulduzlarla dolu yığcam nüvə var. Nüvənin içərisində, sıx tozlu buludların arxasında, qalaktika standartlarına görə olduqca təvazökar bir qara dəlik yerləşir - cəmi 3,7 milyon günəş kütləsi.

Qalaktikamız ikiqat ulduzlu diskə malikdir. Şaquli olaraq 500 parsekdən çox olmayan daxili disk, bütün gənc parlaq ulduzlar da daxil olmaqla, disk zonasındakı ulduzların 95% -ni təşkil edir. O, köhnə ulduzların yaşadığı 1500 parsek qalınlığında xarici disklə əhatə olunub. Süd Yolunun qaz (daha doğrusu, qaz-toz) diskinin qalınlığı ən azı 3,5 kiloparsekdir. Diskin dörd spiral qolu qaz-toz mühitinin artan sıxlığının bölgələridir və ən kütləvi ulduzların əksəriyyətini ehtiva edir.

Süd Yolunun halosunun diametri diskin diametrindən ən azı iki dəfə böyükdür. Orada 150-yə yaxın qlobular klaster aşkar edilib və çox güman ki, daha əlliyə yaxını hələ də aşkar edilməyib. Ən qədim klasterlərin yaşı 13 milyard ildən çoxdur. Halo topaqlı quruluşa malik qaranlıq maddə ilə doludur.

Son vaxtlara qədər, halonun demək olar ki, sferik olduğuna inanılırdı, lakin son məlumatlara görə, əhəmiyyətli dərəcədə düzəldilə bilər. Qalaktikanın ümumi kütləsi 3 trilyon günəş kütləsinə qədər ola bilər, qaranlıq maddə 90-95% təşkil edir. Süd yolundakı ulduzların kütləsi Günəşin kütləsindən 90-100 milyard dəfə böyük hesab edilir.

Elliptik qalaktika, adından da göründüyü kimi, ellipsoiddir. Bütövlükdə fırlanmır və buna görə də eksenel simmetriya yoxdur. Onun əsasən nisbətən az kütləsi və xeyli yaşı olan ulduzları qalaktika mərkəzi ətrafında müxtəlif müstəvilərdə və bəzən ayrı-ayrılıqda deyil, çox uzunsov zəncirlərdə fırlanır.

Elliptik qalaktikalarda yeni işıqforlar nadir hallarda xammal - molekulyar hidrogen çatışmazlığı səbəbindən yanır.

İnsanlar kimi qalaktikalar da qruplaşdırılıb. Yerli Qrupumuza təxminən 3 meqaparsek yaxınlığında yerləşən iki ən böyük qalaktika - Süd Yolu və Andromeda (M31), Üçbucaq qalaktikası, həmçinin onların peykləri - Böyük və Kiçik Magellan Buludları, Canis Major, Pegasusdakı cırtdan qalaktikalar, Carina, Sextant, Phoenix və bir çox başqaları - cəmi əlliyə yaxın. Yerli qrup, öz növbəsində, yerli Qız bürcü superklasterinin üzvüdür.

Həm ən böyük, həm də ən kiçik qalaktikalar elliptik tipdədir. Onun nümayəndələrinin Kainatın qalaktika əhalisinin ümumi payı cəmi 20%-dir. Bu qalaktikalar (ən kiçik və ən zəif olanlar istisna olmaqla) həm də mərkəzi zonalarında superkütləvi qara dəlikləri gizlədirlər. Elliptik qalaktikaların da haloları var, lakin disk formalı olanlar qədər aydın deyil.

Bütün digər qalaktikalar nizamsız hesab olunur. Onların tərkibində çoxlu toz və qaz var və fəal şəkildə gənc ulduzlar əmələ gətirir. Süd Yolundan orta məsafədə belə qalaktikalar azdır, cəmi 3%.

Bununla belə, işığı Böyük Partlayışdan 3 milyard ildən gec olmayaraq yayılan böyük qırmızı sürüşmə ilə obyektlər arasında onların payı kəskin şəkildə artır. Göründüyü kimi, birinci nəslin bütün ulduz sistemləri kiçik idi və qeyri-müntəzəm konturlara malik idi və böyük disk formalı və elliptik qalaktikalar daha sonra yaranmışdır.

Qalaktikaların doğulması

Qalaktikalar ulduzlardan dərhal sonra yarandı. İlk işıqlandırıcıların Böyük Partlayışdan 150 milyon ildən gec olmayaraq parladığına inanılır. 2011-ci ilin yanvarında Hubble Kosmik Teleskopundan alınan məlumatları emal edən astronomlar qrupu Böyük Partlayışdan 480 milyon il sonra işığı kosmosa gedən qalaktikanın ehtimal olunan müşahidəsini bildirdilər.

Aprel ayında başqa bir tədqiqat qrupu gənc kainatın təxminən 200 milyon yaşı olanda, çox güman ki, artıq tam formalaşmış qalaktika kəşf etdi.

Ulduzların və qalaktikaların yaranması üçün şərait onun başlamasından çox əvvəl yaranmışdı. Kainat 400.000 il sərhədini keçəndə kosmosdakı plazma neytral helium və hidrogen qarışığı ilə əvəz olundu. Bu qaz hələ də ulduzları meydana gətirən molekulyar buludlara birləşmək üçün çox isti idi.

Bununla belə, o, qaranlıq maddənin hissəciklərinə bitişik idi, əvvəlcə kosmosda kifayət qədər bərabər olmayan - bir az daha sıx olduğu və daha nadir olduğu yerdə paylandı. Onlar barion qazı ilə qarşılıqlı təsir göstərmədilər və buna görə də qarşılıqlı cazibə təsiri altında artan sıxlıq zonalarına sərbəst şəkildə çökdülər.

Model hesablamalarına görə, Böyük Partlayışdan sonra yüz milyon il ərzində kosmosda indiki Günəş sisteminin ölçüsündə qaranlıq maddə buludları əmələ gəldi. Onlar məkanın genişlənməsinə baxmayaraq, daha böyük strukturlara birləşdilər. Qara maddə buludlarının çoxluqları, sonra isə bu çoxluqların çoxluqları belə yarandı. Kosmos qazını uddular, onun qalınlaşmasına və çökməsinə imkan verdilər.

Beləliklə, sürətlə fövqəlnovalara çevrilən və arxada qara dəliklər qoyan ilk superkütləli ulduzlar meydana çıxdı. Bu partlayışlar kosmosu heliumdan daha ağır elementlərlə zənginləşdirdi, bu da çökən qaz buludlarının soyumasına kömək etdi və buna görə də daha az kütləli ikinci nəsil ulduzların görünməsini mümkün etdi.

Belə ulduzlar milyardlarla ildir mövcud ola bilərdilər və buna görə də (yenə qaranlıq maddənin köməyi ilə) qravitasiya ilə bağlı sistemlər yarada bildilər. Uzunömürlü qalaktikalar, o cümlədən bizim qalaktikalar belə yaranıb.

Con Kormendi deyir: "Qalaktogenezin bir çox təfərrüatları hələ də dumanda gizlənir". - Xüsusilə, bu, qara dəliklərin roluna aiddir. Onların kütlələri on minlərlə günəş kütləsindən tutmuş, Günəşdən 53,5 milyon işıq ili uzaqlıqda yerləşən M87 elliptik qalaktikasının nüvəsindəki qara dəliyə aid olan indiki mütləq rekord olan 6,6 milyard günəş kütləsinə qədər dəyişir.

Elliptik qalaktikaların mərkəzlərindəki dəliklər adətən köhnə ulduzlardan ibarət qabarıqlarla əhatə olunur. Spiral qalaktikaların heç bir qabarıqlığı və ya düz oxşarlıqları, yalançı qabarıqlıqları ola bilər. Qara dəliyin kütləsi adətən qabarıqlığın kütləsindən üç dərəcə azdır - təbii olaraq, əgər varsa. Bu nümunə bir milyondan milyard günəş kütləsinə qədər olan dəlikləri əhatə edən müşahidələrlə təsdiqlənir.

Professor Kormendiyə görə, qalaktik qara dəliklər iki yolla kütlə qazanır. Tam bir qabarıqla əhatə olunmuş dəlik qalaktikanın xarici zonasından çıxıntıya gələn qazın udulması hesabına böyüyür. Qalaktikaların birləşməsi zamanı bu qazın axınının intensivliyi kəskin şəkildə artır və bu da kvazarların partlamasına səbəb olur.

Nəticədə qabarıqlıqlar və dəliklər paralel olaraq inkişaf edir ki, bu da onların kütlələri arasındakı korrelyasiyanı izah edir (lakin digər, hələ naməlum mexanizmlər də işləyə bilər).

Pittsburgh, UC Irvine və Florida Atlantik Universitetinin tədqiqatçıları Oxatan bürcündə Süd Yolunun və Oxatan Cırtdan Elliptik Qalaktikasının (SagDEG) sələfinin toqquşmasını modelləşdiriblər.

Toqquşma üçün iki variantı təhlil etdilər - asan (3x10¹⁰günəş kütlələri) və ağır (10¹¹ günəş kütlələri) SagDEG. Şəkildə cırtdan qalaktika ilə qarşılıqlı əlaqə olmadan və SagDEG-in yüngül və ağır variantı ilə qarşılıqlı əlaqə olmadan Süd Yolunun 2,7 milyard illik təkamülünün nəticələri göstərilir.

Keçəlsiz qalaktikalar və psevdo qabarıqlı qalaktikalar fərqli məsələdir. Onların dəliklərinin kütlələri adətən 104-106 günəş kütləsindən çox olmur. Professor Kormendinin sözlərinə görə, onlar dəliyin yaxınlığında baş verən təsadüfi proseslər səbəbindən qazla qidalanır və bütün qalaktikaya yayılmır. Belə bir dəlik qalaktikanın təkamülündən və ya psevdo qabarıqlığından asılı olmayaraq böyüyür ki, bu da onların kütlələri arasında korrelyasiya olmamasını izah edir.

Böyüyən qalaktikalar

Qalaktikalar həm ölçüdə, həm də kütlədə arta bilər. Santa Cruz, Kaliforniya Universitetinin astronomiya və astrofizika professoru Qart İllinqvort izah edir: "Uzaq keçmişdə qalaktikalar bunu son kosmoloji dövrlərə nisbətən daha səmərəli edirdi". - Yeni ulduzların yaranma sürəti kosmosun vahid həcminə (adətən kub meqaparsek) düşən ulduz materiyasının vahid kütləsinin (bu tutumda Günəşin kütləsi) illik istehsalı baxımından qiymətləndirilir.

İlk qalaktikaların yarandığı dövrdə bu rəqəm çox kiçik idi və sonra sürətlə böyüməyə başladı və bu, Kainatın 2 milyard yaşına qədər davam etdi. Daha 3 milyard il ərzində nisbətən sabit idi, sonra demək olar ki, zamana nisbətdə azalmağa başladı və bu azalma bu günə qədər davam edir. Beləliklə, 7-8 milyard il əvvəl ulduzların əmələ gəlməsinin orta sürəti indiki ilə müqayisədə 10-20 dəfə yüksək idi. Müşahidə oluna bilən qalaktikaların çoxu həmin uzaq dövrdə artıq tam formalaşmışdı”.

Şəkil müxtəlif dövrlərdə təkamülün nəticələrini göstərir - ilkin konfiqurasiya (a), 0, 9 (b), 1, 8 © və 2, 65 milyard ildən sonra (d). Model hesablamalarına görə, Süd Yolunun çubuq və spiral qolları ilkin olaraq 50-100 milyard günəş kütləsi ilə çəkilmiş SagDEG ilə toqquşmalar nəticəsində yarana bilərdi.

O, iki dəfə Qalaktikamızın diskindən keçdi və onun strukturunun pozulmasına səbəb olan maddənin bir hissəsini (həm adi, həm də qaranlıq) itirdi. SagDEG-in hazırkı kütləsi on milyonlarla günəş kütləsini keçmir və 100 milyon ildən gec olmayaraq gözlənilən növbəti toqquşma, çox güman ki, onun üçün sonuncu olacaq.

Ümumiyyətlə, bu tendensiya başa düşüləndir. Qalaktikalar iki əsas şəkildə böyüyür. Birincisi, onlar ətrafdakı kosmosdan qaz və toz hissəciklərini çəkərək təzə ulduz partlayışı materialı əldə edirlər. Böyük Partlayışdan sonra bir neçə milyard il ərzində bu mexanizm sadəcə olaraq kosmosda hamı üçün kifayət qədər ulduz xammalı olduğu üçün düzgün işləyirdi.

Sonra, ehtiyatlar tükəndikdə, ulduzların doğuş nisbəti aşağı düşdü. Bununla belə, qalaktikalar toqquşma və birləşmələr vasitəsilə onu artırmaq qabiliyyətini tapdılar. Düzdür, bu variantın reallaşması üçün toqquşan qalaktikalar ulduzlararası hidrogenlə kifayət qədər təchiz olunmalıdırlar. Praktiki olaraq yox olduğu böyük elliptik qalaktikalar üçün birləşmə kömək etmir, lakin diskoid və nizamsız qalaktikalarda işləyir.

Toqquşma kursu

Gəlin görək iki təxminən eyni disk tipli qalaktikalar birləşdikdə nə baş verir. Onların ulduzları demək olar ki, heç vaxt toqquşmur - aralarındakı məsafələr çox böyükdür. Bununla belə, hər bir qalaktikanın qaz diski qonşusunun cazibə qüvvəsi səbəbindən gelgit qüvvələri yaşayır. Diskin barion maddəsi bucaq impulsunun bir hissəsini itirir və ulduz əmələ gəlmə sürətində partlayıcı artım üçün şərait yaranan qalaktikanın mərkəzinə keçir.

Bu maddənin bir hissəsi qara dəliklər tərəfindən udulur, onlar da kütlə qazanırlar. Qalaktikaların birləşməsinin son mərhələsində qara dəliklər birləşir və hər iki qalaktikanın ulduz diskləri əvvəlki quruluşunu itirərək kosmosda dağılır. Nəticədə bir cüt spiral qalaktikadan bir elliptik əmələ gəlir. Ancaq bu, heç də tam mənzərə deyil. Gənc parlaq ulduzlardan gələn radiasiya hidrogenin bir hissəsini yeni doğulmuş qalaktikadan çıxara bilər.

Eyni zamanda, qazın qara dəliyə aktiv şəkildə yığılması sonuncunu zaman-zaman nəhəng enerji hissəciklərindən ibarət reaktivləri kosmosa atmağa, bütün qalaktikada qazı qızdırmağa və beləliklə də yeni ulduzların yaranmasının qarşısını almağa məcbur edir. Qalaktika tədricən sakitləşir - çox güman ki, həmişəlik.

Müxtəlif ölçülü qalaktikalar fərqli şəkildə toqquşur. Böyük qalaktika cırtdan qalaktikanı (bir anda və ya bir neçə addımda) udmaq və eyni zamanda öz strukturunu qoruyub saxlamaq qabiliyyətinə malikdir. Bu qalaktik yamyamlıq ulduz əmələ gəlməsini də stimullaşdıra bilər.

Cırtdan qalaktika tamamilə məhv olub, ulduz zəncirlərini və həm bizim Qalaktikamızda, həm də qonşu Andromedada müşahidə olunan kosmik qaz jetləri buraxır. Əgər toqquşan qalaktikalardan biri digərindən çox üstün deyilsə, daha maraqlı effektlər mümkündür.

Super teleskopu gözləyirik

Qalaktik astronomiya bir əsrə yaxın sağ qaldı. O, praktiki olaraq sıfırdan başladı və çox şey əldə etdi. Bununla belə, həll olunmamış problemlərin sayı çox böyükdür. Alimlər 2021-ci ildə buraxılması planlaşdırılan James Webb İnfraqırmızı Orbit Teleskopundan çox şey gözləyirlər.