Рождение и эволюция галактик

Рождение и эволюция галактик

Новости партнеров

В ясную ночь вы можете наблюдать за полосой Млечного Пути в небе. На протяжении тысячелетий астрономы смотрели на него с трепетом, медленно приближаясь к осознанию того, что наше Солнце – всего лишь одна из миллиардов звезд в Галактике. С течением времени улучшались наши инструменты и методы, и мы пришли к пониманию, что сам Млечный Путь всего лишь одна из миллиардов галактик, составляющих Вселенную.

Благодаря теории относительности и открытию скорости света мы также поняли, что, когда мы смотрим сквозь пространство, мы смотрим назад во времени. Увидев объект в одном миллиарде световых лет от нас, мы знаем, что так он выглядел миллиард лет назад. Эффект машины времени позволил астрономам изучить эволюцию галактик.

Процесс формирования и развития галактик остается предметом интенсивного внимания и по-прежнему скрывает долю тайн.

Формирование галактик

Текущий научный консенсус заключается в том, что вся материя во Вселенной была создана примерно 13,8 миллиарда лет назад во время события, известного как Большой Взрыв. Изначально вся материя была сжата в очень маленький шарик с бесконечной плотностью и огромной температурой, называемый сингулярностью. Вдруг сингулярность начала расширяться. Так началась Вселенная.

После быстрого расширения и охлаждения все вещество было почти однородно распределено. В течение нескольких миллиардов лет более плотные участки Вселенной стали гравитационно притягиваться друг к другу. Поэтому они стали плотнее, образовав газовые облака и большие сгустки материи.

Облака газообразного водорода внутри протогалактик претерпели гравитационный коллапс, чтобы стать первыми звездами. Некоторые из этих ранних объектов были крошечными карликовыми галактиками, в то время как другие приняли привычную спиральную форму, как и наш Млечный Путь.

Галактические слияния

Однажды сформировавшись, эти галактики развивались в более крупные галактические структуры, называемые группами, скоплениями и сверхскоплениями. С течением времени, галактики притягивались друг к другу силой тяжести и объединялись. Результат этих слияний зависел от массы столкнувшихся галактик.

Малые галактики поглощаются крупными соседями, увеличивая их массу. Так Млечный Путь недавно слопал несколько карликовых галактик, превратив их в потоки звезд, которые вращаются вокруг галактического ядра. Но галактики сходного размера объединяются и становятся гигантскими эллиптическими галактиками.

Когда это происходит, тонкие спиральные структуры исчезают. Эллиптические галактики являются одними из крупнейших звездных объединений. Еще одним последствием этих слияний является то, что сверхмассивные черные дыры в их центрах становятся еще больше.

Хотя не все слияния приводят к эллиптическим структурам, все они значительно изменяют строение объединенной галактики.

Во время слияний реальные столкновения звездных систем маловероятны, учитывая огромные расстояния между светилами. Однако, слияние может привести к гравитационным ударным волнам, которые способны спровоцировать образование новых звезд. Это то, что по прогнозам произойдет, когда Млечный Путь сольется с галактикой Андромеды через 4 миллиарда лет.

Смерть галактик

В конечном счете в галактиках перестают формироваться звезды, когда истощается запас холодного газа и пыли. Звездообразование замедляется в течение миллиардов лет, пока полностью не прекратится. Однако, продолжающиеся слияния гарантируют, что все новые и новые звезды, газ и пыль оседают в старых галактиках, тем самым продлевая их жизнь.

В настоящее время считается, что наша Галактика имеет почти полный запас водорода, и формирование звезд продолжится, пока он истощается. Звезды, подобные Солнцу, могут просуществовать около 10 миллиардов лет, но самые маленькие красные карлики смогут жить несколько триллионов лет. Благодаря наличию карликовых галактик и предстоящему слиянию с Андромедой Млечный Путь сможет существовать еще дольше.

В итоге все галактики во Вселенной со временем становятся гравитационно связанными друг с другом и объединяются в гигантские эллиптические галактики. Астрономы встречали подобные «ископаемые», хорошим примером которых является Messier 49, сверхмассивная эллиптическая галактика.

Эти галактики уже использовали все свои запасы газа для звездообразования, и все, что у них осталось, это небольшие долгоживущие звезды. В конце концов, звезды потухнут одна за другой.

После того, как наша Галактика сольется с Андромедой, она продолжит свой путь, чтобы слиться со всеми другими близлежащими галактиками в Местной группе. Мы можем ожидать, что эту сверхгалактику постигнет та же участь. Так, эволюция галактик происходит на протяжении миллиардов лет и продолжится в обозримом будущем.

1. У первых звезд и галактик не было твердых планет

Всякий раз, когда формируются звезды из молекулярного облака газа, можно полностью ожидать, что газ будет фрагментироваться в целую кучу сгустков, которые растут с разной скоростью, в зависимости от того, насколько они велики, и что еще находится в их окрестностях. Большие газовые облака превратятся в звёзды и планеты самых разных размеров, но даже самые маленькие миры в первую очередь будут состоять исключительно из газа: водорода и гелия. Без предшествующих поколений звезд не появятся тяжелые элементы для образования твердых тел, таких как твердые планеты или их спутники. Небольшие шарообразные скопления газа могут образоваться, но когда появятся первые звезды, они просто будут сожжены в межзвездном пространстве ионизирующим излучением тех первых ядерных пожаров во Вселенной.

Оставить след во Вселенной

Первые звезды были гораздо более активными, чем звезды, подобные нашему Солнцу. А это, в свою очередь, говорит о производимых ими огромных количествах ультрафиолетового излучения. Когда ученые ищут следы деятельности первого поколения звезд, остатки мощного УФ-света – именно то, что им нужно. Некоторые ученые даже предполагают, что нашли объект, возникший всего лишь через 190 миллионов лет после Большого взрыва.
Таким образом Вселенная рождала огромные звезды, которые быстро сжигали свое почти чистое водородное топливо всего за несколько миллионов лет. Физика говорит, что звезде требуется около 8-12 солнечных масс, чтобы закончить свою жизнь как сверхновая. Поэтому все эти монстры взорвались, выбросив в космос множество тяжелых элементов. Это изменило состав Вселенной навсегда.

Эти массивные звезды и черные дыры, которые они создали, притягивали звезды вокруг себя. И в космосе начали появляться первые галактики. Звезды всех размеров стали рождаться в новых звездных питомниках. И Вселенная стала такой, как мы ее знаем.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.