Астраномія
Выдавец: Выдавецтва БДУ
Памер: 224с.
Мінск 2003
3 усіх буйных узаемадзейных галактык, якія сутыкаюцца, най-бліжэй да нас знаходзіцца пара га-лактык NGC 4038 і NGC 4039 у сузор’і Крумкача (рыс. 29.12). Гэта ўзаемадзейная сістэма аддалена на 63 млн светлавых гадоў. Пад уз-дзеяннем сіл прыцягнення ў га-лактык з’явіліся доўгія «антэ-ны», якія складаюцца з газу і зорак,
185
таму іх часта называюць «антэннымі» галактыкамі. Гэтыя ўтварэнні ўзніклі ў выніку сутыкнення зорных сістэм. Астраномы адкрылі ў «ан-тэнных» галактыках больш за тысячу зорных скопішчаў, якія ўтвары-ліся нядаўна. У кожным з іх утрымліваецца да мільёна зорак. Узрост скопішчаў не перавышае 100 млн гадоў. Яны ўтварыліся пад уздзеян-нем прыліўных сіл, узбуджаных збліжэннем дзвюх сістэм.
Сіла прыцягнення галактыкі істотна ўплывае не на ўсю сусед-нюю галактыку ў цэлым, а толькі на яе бліжэйшыя вобласці. Такім чынам узнікаюць прыліўныя сілы, якія ўзбураюць і скажаюць пер-шапачатковую форму галактыкі. Вынік сутыкнення галактык зале-жыць ад геаметрыі ўдару і скорасці. Пры скорасці збліжэння каля 200 км/с зорныя сістэмы часцей за ўсё зліваюцца; 600 км/с — пра-ходзяць адна праз адну. Калі ж збліжэнне ідзе са скорасцю да 1000 км/с, галактыкі разлятаюцца на кавалкі.
6. Квазары. У пачатку 60-х гадоў XX ст. па радыёвыпрамяненні былі выяўлены аб’екты, падобныя на актыўныя ядры галактык, — квазары. Слова «квазар» утворана ад словазлучэння «квазізорныя радыёкрыніцы», г. зн. падобныя на радыёвыпрамяняльныя зоркі. Спектры квазараў утрымліваюць яркія эмісійныя лініі, моцна зру-шаныя ў чырвоны бок, як у далёкіх галактык. Як высветлілася, ад-легласці, вызначаныя па чырвоным зрушэнні, роўныя больш за 5 млрд светлавых гадоў. На фатаграфіях квазары выглядаюць вельмі яркімі ў параўнанні з аддаленымі галактыкамі і ў радыёдыяпазоне выпрамяняюць так жа магутна, як блізкія радыёкрыніцы. Некато-рыя з квазараў назіраюцца з такіх адлегласцей, на якіх звычайныя галактыкі пры дапамозе сучаснага абсталявання выявіць ужо немаг-чыма. Вакол дзесяткаў блізкіх квазараў знаходзяцца слабыя працяг-лыя аптычныя туманнасці. Іх сярэдні памер каля 90 000 пк, а свя-цільнасць у некалькі разоў меншая за свяцільнасць самых яркіх галактык. Пакуль што невядома, ці ёсць у гэтых туманнасцях зоркі.
Да адкрынця квазараў лічылася, што самыя грандыёзныя праяў-ленні выбуховых працэсаў — гэта ўспышкі Звышновых, але актыўнасць квазараў не падобная на актыўнасць звычайных зорак. Прырода актыў-насці радыёвыпрамянення квазараў пакуль што дакладна не ўстаноў-лена, але з пэўнай перакананасцю можна сказаць наступнае:
1) квазары — самыя далёкія аб’екты, якія назіраюцца ў Сусвеце;
2) значная іх частка — гэта ядры далёкіх галактык, якія знахо-дзяцца ў стане вельмі высокай актыўнасці;
3) квазары — самыя магутныя з вядомых у прыродзе крыніц бач-нага і інфрачырвонага выпрамяненняў, г. зн. гэта касмічныя аб’ек-ты з каласальнай яркасцю выпрамянення.
Вывучэнне вялікай колькасці квазараў пры дапамозе Касмічна-га тэлескопа Хабла ў 1995 г. прывяло вучоных да вываду, што недалё-
> U
2
2
<
S
VIII
186
кія квазары (з чырвоным зрушэннем z = 0,5) звязаны з узаемадзей-нымі эліптычнымі галактыкамі. Шмат якія квазары знаходзяцца ў цэнтрах падобных зорных сістэм. Гэта пацвярджае меркаванне пра тое, што квазары з’яўляюцца масіўнымі чорнымі дзірамі, на якія ад-бываецца падзенне рэчыва. Яны выпрамяняюць у аптычным, рэнт-генаўскім і радыёдыяпазонах.
Разам з тым да гэтага часу няма адзінай думкі пра тое, якое мес-ца займаюць квазары сярод іншых касмічных аб’ектаў — гэта уні-кальныя ўтварэнні ці якія-небудзь прамежкавыя звёны эвалюцый-
нага развіцця касмічных сістэм.
Пытанні і практыкаванні
1. Ахарактарызуйце тыпы галактык па класіфікацыі Э. Хабла. Чым ад-розніваюцца эліптычныя і няправільныя галактыкі ад спіральных? Да якога тыпу адносіцца наша Галактыка? 2. Якія са згаданых у тэксце да-дзенага параграфа галактык даступныя і якія недаступныя назіранню ў на-шых геаграфічных шыротах? 3. Якім чынам вызначаюць адлегласці да га-лактык? Растлумачце сутнасць метаду чырвонага зрушэння, які для гэтага выкарыстоўваецца. 4. Сфармулюйце і растлумачце закон Хабла. 5. Як ацэньваюць масы галактык? 6. У чым заключаецца «парадокс скрытай масы»? 7. Якія асаблівасці галактык з актыўным ядром? 8. Як на аснове назіранняў можна адрозніць зоркі ад квазараў? 9. Якія асаблівасці маюць квазары?
VIII
зо.
РАСШЫРАЛЬНЫ СУСВЕТ
1. Прасторавае размеркаванне галактык. Галактыкі, як і зоркі, утвараюць групы і скопішчы. Вядома каля 7000 скопішчаў галак-тык. Каля 40 бліжэйшых галактык, з якіх найбольш масіўныя — наша Галактыка і туманнасць Андрамеды, утвараюць сістэму галак-тык памерамі ў некалькі соцень кілапарсек, якая атрымала назву Мясцовай групы галактык.
Больш буйныя аб’яднанні галактык групуюцца ў сістэмы га-лактык. Яны ўтрымліваюць да тысячы галактык, а іх памеры да-сягаюць некалькіх мегапарсек. Бліжэйшае буйное аб’яднанне га-лактык памерам прыблізна 5 Мпк знаходзіцца ў напрамку сузор’я Дзевы на адлегласці каля 20 Мпк (рыс. 30.1). У яго склад уваходзяць гіганцкія эліптычныя і спіральныя галактыкі, напры-клад, радыёгалактыка Дзева А, спіральная галактыка «Самбрэра» (рыс. 30.2) і інш.
187
Самае аддаленае скопішча га-лактык, да якога вызначана ад-легласць (5200 Мпк), знаходзіцца ў сузор’і Валасы Веранікі. Толькі пры дапамозе самых буйных тэ-лескопаў можна адрозніць яго самыя яркія галактыкі. Комплек-сы скопішчаў галактык памерамі 30—60 Мпк, якія ўтрымліваюць дзесяткі скопішчаў, называюцца звышскопішчамі галактык. Скопі-шча галактык у сузор’і Дзевы з’яўляецца цэнтральным згуст-кам у звышскопішчы галактык, у якое ўваходзіць і наша Мясцо-вая група галактык. Агульная колькасць галактык нашага звыш-скопішча, за выключэннем карлі-кавых, каля 2000, а памер — каля 60 Мпк. Пакуль што выяўлена каля 50 звышскопішчаў. Скопі-шчаў больш высокага рангу не выяўлена.
Звышскопішчы і скопішчы галактык утвараюць у прасторы валакнопадобныя структуры, якія нагадваюць сабой ячэйкі ці пча-ліныя соты (рыс. 30.3). У «валок-нах» знаходзяцца скопішчы, а на перасячэнні «сот» — звышскопі-шчы галактык. Памеры пустот «ячэек» складаюць каля 100—
1 4468
М88 4474 4459
13476 4477 . . .• 4402
44^7/458 44” * 7484 4473 ■ . М86.,я7 446.1' 4438 4387 4506 ■ - 4388 4425 4413
4436 .
М89 4476 4440 ^3’ М8>" •
4550 ’ ’ ' : • , 4452 ■ .
4497 4491
Рыс. 30.1. Скопішча галактык у сузор'і Дзевы
Рыс. 30.2. Галактыка «Самбрэра»
БУДОВА I ЭВАЛЮЦЫЯ СУСВЕТУ
VIII
150 Мпк, таўшчыня «валокнаў» —
каля 10 Мпк. Сярэдняя шчыльнасць рэчыва ў «валокнах» — парад-ку 10—24 кг/м3. Буйнамаштабная структура Сусвету мае ячэіста-со-тавы выгляд. Сярэдняя шчыльнасць святлівага рэчыва ў маштабах больш за 300 Мпк роўная 3-10—28 кг/м3. Гэта і ёсць сярэдняе значэн-не шчыльнасці святлівага рэчыва ў даступнай назіранню частцы Сусвету, г. зн. у вялікіх маштабах Сусвет у сярэднім аднародны.
2. Расшырэнне Сусвету. Сукупнасць даступных назіранню га-лактык усіх тыпаў і іх скопішчаў, квазараў, міжгалактычнага ася-роддзя ўтварае Метагалактыку. Пад Метагалактыкай разумеецца ўвесь бачны Сусвет.
188
ліэаэлэ BwhCHUvse I тяо»аз
Рыс. 30.3. Ячэістае размеркаванне галактык у прасторы (у сячэнні, якое пра-ходзіць праз скопішча ў сузор'і Валасы Веранікі)
VIII
Адна з найважнейшых уласцівасцей Метагалактыкі — яе па-стаяннае расшырэнне, «разлёт» скопішчаў галактык, пра што свед-чыць чырвонае зрушэнне ў спектрах галактык. Метагалактыка зна-ходзіцца ў стане прыблізна аднароднага і ізатропнага расшырэння. Аднароднасць азначае аднолькавасць усіх уласцівасцей матэрыі ўсюды ў прасторы, а ізатрапія — аднолькавасць гэтых уласцівас-цей у любым напрамку. Аднароднасць сведчыць пра адсутнасць вылучаных абласцей прасторы, а ізатрапія — пра адсутнасць вы-лучанага напрамку. Дапушчэнні пра аднароднасць і ізатрапію Сусвету называюць касмалагічным прынцыпам.
Гіпотэзу пра расшырэнне Сусвету на падставе агульнай тэо-рыі прыцягнення А.Эйнштэйна і строгіх разлікаў прапанаваў у 1922 г. расійскі вучоны Аляксандр Аляксандравіч Фрыдман
(рыс. 30.4). Разлікі паказалі, што Сусвет не можа быць стацыянарным; у залежнасці ад сярэдняй шчыльнасці рэчыва ў Сусвеце ён па-вінен або расшырацца, або сціскацца. Неста-цыянарная мадэль Сусвету ўсталявалася ў на-вуцы толькі пасля таго, як Э. Хабл выявіў разбяганне галактык (гл. закон Хабла ў § 29).
3 разлікаў Фрыдмана вынікалі 3 магчымыя высновы: Сусвет і яго прастора расшыраюцца з цягам часу; Сусвет сціскаецца; у Сусвеце чаргуюцца праз вялікія прамежкі часу цыклы сціскання і расшырэння. Узнікае пытанне: які
A. А. Фрыдман (1888—1925)
189
з трох варыянтаў рэалізуецца ў нашым Сусвеце? Адказаць на яго павінна назіральная астраномія, якая павінна ацаніць сучасную сярэднюю шчыльнасць рэчыва ў Сусвеце і ўдакладніць значэнне пастаяннай Хабла. Чаму важна ўдакладненне гэтых дзвюх пастаян-ных велічынь?
Пры стварэнні мадэлі расшыральнага Сусвету было паказана, што існуе некаторае значэнне крытычнай шчыльнасці ркр Сусвету, якое вызначаецца па формуле:
БУДОВА I ЭВАЛЮЦЫЯ СУСВЕТУ
ЗН2
Ркр 8rcG’
дзе G— гравітацыйная пастаянная, Н— пастаянная Хабла. Павод-ле гэтай формулы ркр = 10—26 кг/м3. Па сучасных ацэнках шчыль-насць рэчыва Сусвету блізкая да крытычнага значэння: яна альбо крыху болей, альбо крыху меней (не вырашана канчаткова пытан-не пра ўлік міжгалактычнага газу і «скрытай масы»), Калі фактыч-ная сярэдняя шчыльнасць рэчыва ў Сусвеце большая за крытычную, то ў будучым расшырэнне Сусвету павінна змяніцца на яго сціскан-не. Калі ж сярэдняя шчыльнасць рэчыва ў Сусвеце меншая за кры-тычную — расшырэнне будзе працягвацца.
Пастаянная Хабла дае магчымасць ацаніць прамежак часу, на працягу якога доўжыцца працэс расшырэння Сусвету. Вызначана, што ён не меншы за 10 млрд і не большы за 19 млрд гадоў. Калі гэтыя даныя, разлічаныя для Метагалактыкі, перанесці на Сусвет, то атрымаецца, што яго сярэдні ўзрост складае каля 15 млрд гадоў. Гэтая велічыня не супярэчыць ацэнкам узросту найбольш старых зорак.
У апошнія гады вучоныя ўсё больш схіляюцца да думкі, што даступнае назіранню «святлівае» рэчыва Сусвету ўяўляе сабой толькі невялікую частку ўсёй масы, што існуе. Калі гэта так, то
КНІГІ ОНЛАЙН
