1
Тема 8. Галактики
Нормални галактики. Пекулярни галактики. Разстояния до галактиките. Закон на Хъбл.
Зависимости между параметрите на галактикте. Структура и развитие на Вселената
1. Нормални галактики
С усъвършенстването на телескопите астрономите намират на небето множество слабо светещи
мъгливи обекти. С повишаване на мощността на телескопите започва да се вижда, че някои от тези мъгляви
обекти имат спирални структури. Считало се е, че тези обекти са част от Млечния път или поне, че са
разположени относително близо. През 1920 година двама видни астрономи дебатират публично върху
природата на спиралните “мъглявини”. Въпросът се решава окончателно след достатъчна експлоатация на
2.5 м телескоп на обсерваторията Маунт Уилсън, в Калифорния.
През 20те години на ХХ век Едуин Хъбъл изучава тези обекти и показва, че те са съставени от звезди.
Оказва се, че това не са мъглявини, а отделни галактики. Внезапно Вселената се оказва много голяма, а
нашата Галактика е една от милиардите галактики във Вселената.
Галактиките са огромни съвкупности от звезди и междузвездно вещество, въртящи се около общ
гравитационен център. Броят на звездите в тях е от милиарди до стотици милиарди. Най-големите галактики
имат диаметър около 30-40 хиляди парсека, а най-малките - хиляди пъти по-малък, а масите им могат да се
различават милиони пъти. Голяма част от галактиките са обединени в огромни галактични купове, а
разстоянията между тях са само около 10-20 пъти по-големи от диаметъра им, така, че нерядко се
наблюдават взаимодействащи галактики. В галактиките се съдържат звезди от най-различни типове, главно
от ІІ и І тип население. В тях, както и в Млечния пътима звездни купове, мъглявини и газово-прашна
междузвездна среда. В тази тема ще отбележим само най-важните неща относно галактиките.
Снимки на характерни галактики са показани в албума “82”. Материалът, който се дискутира по-долу е
онагледен с албума “81”.
Формите и размерите на галактиките са твърде разнообразни (фиг.1). Хъбъл продължава изучаването
на галактиките и неговите наблюдения довеждат до класифицирането на галактиките според тяхната форма
на елиптично, спирални и неправилни. Голямо значение за облика на формираща се галактика има и масата
на протогалактическия облак. Въртеливото движение на газовия облак предизвиква централно сгъстяване на
веществото и така се формират спиралните галактики. Характерно за тях са сравнително ярките спирални
ръкави, които излизат от ядрото (тип S), а има и такива, на които ядрото е пресечено от прахов диск (тип SB).
Фиг.1. Изображения на галактики с различни морфологични типове.
Днес се използва разширената от Вокульор Хъбълова класификация на галактиките, показана на фиг.2.
Тя прилича на камертон и често бива наричана “камертонна диаграма”
2
Фиг.2. Съвременната хъбълова класификация на галактиките
Галактиките и по-специално спиралните, са много по-разнообразни от обхвата на хъбъловата
класификация.. Различни случаи са систематизирани и показани схематично по Вокульор на фиг. 3. Тази
класификация е доста сложна и тук я пропускаме.
Фиг.3. Схематично представяне на различни галактики според класификацията на Вокульор.
И двата типа спирални галактики – нормали и пресечени - се разделят от Хъбъл на по три подтипа: a, b и c.
Първите имат добре очертани ядро и ръкави, вторите - по-отворени ръкави, а при третия подтип ръкавите са
много отворени, а ядрото е малко и почти незабележимо. Нашата галактика Млечния път не може да бъде видяна
отвън, но данните от изследванията показват, че тя е представител на спиралните галактики от тип Sb.
Единствената друга спирална галактика, видима с просто око, е галактиката съзвездието Андромеда (М31), която
е подобна на Млечния път, но около 1.5 пъти по-голяма. Други подобни галактики са тези в съзвездието
Ловджийски кучета (М51, наричана Водовъртеж) и в съзвездието Голяма мечка (М81),, които може да се
наблюдават с телескоп. Примери за галактики от тип Sс са М33 в Триъгълник и М 101 в Голяма мечка.
Последната е най-голямата галактика в “близката околност”, с диаметър на диска над 2 пъти по-голям от този на
Млечния път
По-късно Вокульор въвежда още два подтипа спирални галактики, означавани с d (с по-слаби и по-
отворени спирали от подтип с) и m (тип на Магелановите облаци – галактики джуджета с намек за спирална
структура)
От газовите облаци, в които липсва достатъчно силно въртеливо движение, се оформят елиптични
галактики. Тези галактики се означават с буквата E и се разделят на няколко подгрупи според тяхната
сплеснатост. Представител на елиптичните галактики е гигантската М87 в съзвездието Дева. Неправилните
3
галактики (означават се с Ir) се формират от газови облаци, в които има въртящ момент, но няма централно
сгъстяване на веществото. Такива са галактиките Големия Магеланов облак и Малкия Магеланов облак, видими
отюжното полукълбо на Земята.
2. Пекулярни галактики
Една малка част от галактиките имат особени форми и странни характеристики. Наричат ги най-общо
пекулярни галактики. Сред тях най-необикновено изглеждат т.н..взривяващите се галактики. Тези галактики
излъчват огромно количество енергия във всички диапазони на спектъра. То не може да се обясни с
обикновените термоядрени процеси, протичащи в недрата на звездите.
Пекулярен вид имат и сблъскващите се галактики, които фактически преминават една през друга. При
преминаването практически всички звезди се разминават без особени последствия, но междузвездната среда
активно взаимодейства, при което се поражда мощно радиоизлъчване и се стимулират процесите на образуване
на нови звезди.
Мощно радиоизлъчване е регистрирано и от галактики, които не участват в сблъсъци. Наричат ги
радиогалактики, понеже отделят толкова голямо количество енергия в радиодиапазона, колкото би дал
едновременният взрив на 1 000 000 свръхнови звезди.
Също толкава мощно излъчване във всички диапазони се наблюдава и при така наречените Сийфъртови
галактики - малка група от спирални галактики с необикновено ярки ядра. Ядрата им са много компактни, но
светят около 100 пъти по-силно от цяла една галактика като Млечния път. Енергетичната активност на ядрата на
тези галактики, както и на радиогалактиките, е много голяма, поради което ги наричаме още и активни галактики.
Квазарите (QUASi-stellAR radio sources) са далечни изключително мощни източници на лъчение във
всички диапазони, които при наблюдения в оптическия диапазон са звездовидни. Квазарите излъчват
енергия, равняващи се на енергията, излъчвана от десетина големи галактики. Квазарите се оказват ядра на
далечни и едва забележими галактики.
Днес е ясно, че активните галактични ядра и квазарите са прояви на свръхмасивни черни дупки.
Масивни черни дупки съществуват във всички масивни галактики с мощни балджове, като Млечния
път, М 311 М 81. Ролята на черната дупка в еволюцията на галактиката е в процес на изясняване.
Примери за взаимодействащи галактики са показани в “82” – илюстрации 3, 5, 6.
3. Разстояния до галактиките
Галактиките са отделени една от друга на огромни разстояния. Дори най-близката до нас - Големия
магеланов облак се намира на повече от 150 000 св. г. от Слънцето. Паралаксите на галактиките са
неизмеримо малки. Затова се използват други начини за определяне на разстояния.
Един от начините е методът на “стандартните свещи”. Той се състои в това, че ако знаем светимостта
на даден източник на светлина, можем да използваме закона за намаляване на осветеността от източника
обратно пропорционално на квадрата на разстоянието и да намерим разстоянието до източника. Този метод е
вече разгледан при дефиницията на абсолютна звездна величина.
Различни астрономически обекти се използват като стандартни свещи. Едни от най-достоверните са
ярките променливи звезди познати като цефеиди. Цефеидите имат светимост около един милион пъти по-
голяма от слънчевата и тъй като те са ярки, е лесно да бъдат видяни в близки галактики. Това че пулсирайки
променят яркостта си ги прави лесно откриваеми. Още по-важно е, че периодът на пулсирането им е свързан
със светимостта. Става въпрос за зависимостта период – светимост при цефеидите Тя позволява да се
определи светимостта на цефеидата след като се определи периода. След като се преизчисли светимостта на
променливата звезда, разстоянието до нея с определя чрез сравнение с видимата яркост
Цефеидите са достатъчно ярки за определяния на разстояния до близки галактики, но те не могат да
бъдат използвани за намирането на разстоянията до далечни галактики. Затова се използват други
“стандартни свещи” като свръхгигантски звезди, планетарни мъглявини кълбовидни звездни купове нови
или (за най-далечни разстояния) свръхнови.
Точността на метода зависи от точното познаване на светимостта на стандартната свещ, която се
използва. Например, светимостите на свръхновите все още са известни с неголяма точност. Освен това,
точността зависи и от това доколко еднороден физически клас обекти са използваните като стандартна свещ.
75
13
14
