Что находится между звездами в галактиках
Что можно найти в межгалактическом пространстве?
Мы знаем, что Земля расположена в Солнечной системе, которая находится в галактике Млечный Путь. Ученые способны определить размеры родной галактики, количество звезд, состав и происходящие внутри процессы. Но ведь Млечный Путь – не единственная галактика. Рядом есть соседние. Но что находится «в пустоте» между ними?
Это межгалактическое пространство. Галактики разделены масштабными пустотами, способными охватывать миллионы световых лет. Они кажутся пустыми, но вмещают больше материи, чем можно найти в галактиках.
Вещество между галактиками называют межгалактической средой. Это горячий ионизированный водород (лишен электрона) с присутствием более тяжелых элементов, вроде углерода, кислорода и кремния. Ученые знают состав, так как элементы оставляют подпись на проходящем свете. Откуда такие познания?
Снимок в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном свете, полученный Hubble Deep Field
В 1960-х гг. удалось впервые обнаружить квазары. Это удивительно яркие и активные галактические ядра. По мере детального анализа исследователи поняли, что в свете квазаров не хватает каких-то элементов. Оказалось, они «впитались» чем-то между квазаром и нашими приборами. Этим «чем-то» оказался газ межгалактической среды.
В течение дальнейших десятков лет удалось составить целую систему сетей и нитей, представленных газом и тяжелыми элементами. Они вмещают больше материи, чем все галактики в космосе. Полагают, что определенная часть этого газа осталась еще со времен Большого Взрыва. Но наличие более тяжелых элементов указывает на прибытие древней звездной пыли, поступающей от галактик.
Карликовая галактика в созвездии Печь – одна из соседей Млечного Пути
По мере расширения космического пространства более удаленные участки межгалактической среды оказываются изолированными. Но есть и «приближенные» области, которые сильно влияют на галактическую «дееспособность».
Гравитация галактик притягивает к себе часть межгалактического пространства со скоростью 1 солнечная масса в год. То есть, галактика получает газ, который необходим для поддерживания формирования звезд. Если бы его не было, то звездное рождение должно медленно затухнуть (новые звезды не появятся).
Часть карты галактического распределения, охватывающая 7 миллиардов световых лет. Количество галактических скоплений говорит о том, что здесь в определенное время действовала гравитация и можно проверить, сохранилась ли общая относительность в этих масштабах.
Кстати, в «пустоте» между галактиками скрывается не только газ. Иногда там можно найти даже звезды! Их называют изгоями, скитальцами, сиротами или сбежавшими звездами (иногда межгалактическими).
Ведущая теория указывает на то, что они не появились здесь изначально. Такие звезды возникают внутри галактики, но после определенного события (вроде взрыва соседней звезды или возникновения черной дыры) их выталкивает и они теряют гравитационную привязку к родным галактикам.
Более того, такие сбежавшие звезды могут оказаться распространенным явлением. В 2012 году сообщалось об около 650 подобных объектах на нашем галактическом краю. Полагают, что их количество способно достигать триллионов.
Что представляют собой гигантские космические структуры?
Хотя это может казаться неочевидным, галактики не просто случайным образом распределены во Вселенной. Вместо этого они сгруппированы в большие нити, разделенные гигантскими пустотами пространства. Каждая нить в основном представляет собой стену галактик, простирающуюся на сотни миллионов световых лет. Интересно, что одну из самых больших структур в известной Вселенной астрономы обнаружили совсем недавно, а ведь это гигантская стена галактик длиной около 1,4 миллиарда световых лет! Учитывая, насколько близко к нам находится это массивное сооружение, удивительно, что ученые не замечали его раньше. В течение последних десяти лет международная группа астрономов во главе с Брентом Талли из Института астрономии Гавайского университета занималась составлением карт распределения галактик вокруг Млечного Пути. Астрономы назвали эту недавно определенную структуру «Стеной Южного полюса», которая находится за пределами Ланиакеи – огромного сверхскопления галактик, включая нашу собственную.
Наша Галактика быстро движется к массивной области космического пространства – Великому аттрактору.
Вселенная в больших масштабах
В самых больших масштабах Вселенная выглядит как огромная космическая паутина. Звезды соединяются в галактики, которые группируются в галактические группы. Многие группы, связанные вместе, приводят к скоплениям галактик, и иногда кластеры сливаются вместе, создавая еще более крупные кластеры. Многие скопления вместе, охватывающие сотни миллионов или даже миллиарды световых лет в поперечнике, по-видимому, образуют самые большие структуры из всех: сверхскопления.
Наше собственное сверхскопление – Ланиакея – состоит примерно из 100 000 галактик, более чем в 10 раз богаче, чем самые крупные известные скопления. Однако эти сверхскопления только кажутся структурами. По мере старения Вселенной отдельные компоненты сверхскоплений раздвигаются, показывая, что они все-таки не являются истинными структурами.
Ланиакея и соседнее сверхскопление галактик Персея-Рыб. Изображение: nature.com
Горячее море материи и излучения, будучи плотным и расширяющимся, со временем остывает. В результате, в течение достаточно долгого времени будут формироваться атомные ядра, нейтральные атомы и, в конечном итоге, звезды, галактики и их скопления. Непреодолимая сила гравитации делает это неизбежным, благодаря ее воздействию как на обычную (атомную) материю, которую мы знаем, так и на темную материю, заполняющую нашу Вселенную, природа которой до сих пор неизвестна.
Еще больше увлекательных статей о последних открытиях в области астрономии и астрофизики, читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен. Там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте!
За пределами Млечного Пути
Когда мы смотрим во Вселенную – за пределы нашей галактики, эта картина имеет огромное значение. По крайней мере, так кажется на первый взгляд. В то время как многие галактики существуют изолированно или сгруппированы в коллекции только из нескольких, во Вселенной также существуют огромные гравитационные «колодцы», которые притягивают сотни или даже тысячи галактик, создавая огромные скопления.
Довольно часто в центре находятся сверхмассивные эллиптические галактики, причем самая массивная из обнаруженных на сегодня показана ниже: это IC 1101, она более чем в тысячу раз массивнее нашего собственного Млечного Пути.
Самая массивная галактика из известных – IC 1101 – выглядит так.
Так что же больше скопления галактик? Сверхскопления – это скопления скоплений, соединенных большими космическими нитями темной и нормальной материи, гравитация которых взаимно притягивает их к их общему центру масс. Вы не были бы одиноки, если бы думали, что это всего лишь вопрос времени – то есть времени и гравитации – когда все скопления, составляющие сверхскопление, сольются вместе. Когда это произойдет, мы, в конечном итоге, сможем наблюдать единую связанную космическую структуру беспрецедентной массы.
Местная группа галактик
В нашем собственном районе местная группа, состоящая из Андромеды, Млечного Пути, Треугольника и, возможно, 50 меньших карликовых галактик, находится на окраине сверхскопления Ланиакея. Наше местоположение помещает нас примерно в 50 000 000 световых лет от основного источника массы: массивного скопления Девы, которое содержит более тысячи галактик размером с Млечный Путь. По пути можно найти много других галактик, групп галактик и небольших скоплений.
В еще больших масштабах скопление Девы является лишь одним из многих в той части Вселенной, которую мы нанесли на карту, наряду с двумя ближайшими: скоплением Центавра и скоплением Персея-Рыб. Там, где галактики наиболее сконцентрированы, представляют собой самые большие скопления массы; там, где линии соединяют их вдоль нитей, мы находим «нити» галактик, похожие на жемчужины, слишком тонкие на ожерелье; и в больших пузырьках между нитями мы находим огромную недостаточную плотность материи, поскольку эти области отдали свою массу более плотным.
Млечный Путь окружают другие, более мелкие галактики.
Если мы посмотрим на наше собственное окружение, то обнаружим, что существует большая коллекция из более чем 3000 галактик, которая составляет крупномасштабную структуру, включающую нас, Деву, Льва и многие другие окружающие группы. Плотное скопление Девы – самая большая его часть, составляющая чуть более трети общей массы, но в нем есть много других концентраций массы, включая нашу собственную локальную группу, соединенных вместе невидимой силой гравитации и невидимыми нитями темной материи.
Великая тайна
Здорово, правда? Вот только на самом деле эти структуры не настоящие. Они не связаны друг с другом и никогда не станут таковыми. Однако сама идея существования сверхскоплений и название для нашего – Ланиакея – будут сохраняться в течение длительного времени. Вот только назвав объект, реальным его не сделаешь: через миллиарды лет все различные компоненты будут просто разбросаны все дальше и дальше друг от друга, и в самом отдаленном будущем нашего воображения они исчезнут из поля зрения. Все это из-за того простого факта, что сверхскопления, несмотря на их названия, вовсе не являются структурами, а просто временными конфигурациями, которым суждено быть разорванными расширением Вселенной.
Что находится между галактиками?
Все, что астрономы знают о Вселенной известно благодаря наблюдениям. Вглядываясь в глубины космоса, космический телескоп Hubble отправляет на нашу планету снимки далеких звезд, планет и галактик. По оценкам ученых только в наблюдаемой Вселенной находятся около двух триллионов галактик. Это трудно представить, однако благодаря фотографиям мы имеем о них и их расположении некоторое представление. Астроном Эдвин Хаббл еще в 1925 году определил несколько видов галактик: эллиптическая, неправильная, обычная спиральная, пересеченная спиральная и линзообразная. Выходит, ученые знают какие бывают галактики и что происходит внутри них, но знают ли они что находится между галактиками?
15 тысяч галактик в объективе телескопа Hubble
Что такое галактика?
Для начала на примере Млечного Пути давайте разберемся что представляют из себя галактики. Итак, галактика — это огромная гравитационно связанная система. В ней содержится порядка 200 миллиардов звезд, а также туманности, темная материя, планеты, облака пыли и газа, а также звездные скопления. Все объекты, находящиеся в галактике, участвуют в движении относительно общего центра масс. В самом сердце галактики находится сверхмассивная черная дыра, которая, кстати, по сообщениям ученых в последнее время ведет себя довольно странно.
Так выглядит центр Млечного Пути
В зависимости от вида, согласно классификации Эдвина Хаббла, каждая галактика имеет свои особенности. Так, Млечный Путь по своей форме в профиль отдаленно похож на “летающую тарелку”. А не так давно ученые выяснили, что наша галактика совсем не плоская, как считалось раньше — оказалось, что Млечный Путь больше напоминает гармошку, так как галактика как будто смята ближе к краям.
Расстояние между галактиками чрезвычайно велико. Так, ближайшая к нам галактика Андромеда располагается на расстоянии 2,5 миллионов световых лет от Земли. Такое расстояние сложно себе представить. Но что находится между галактиками?
Кстати, обсудить столкнется ли наша галактика с галактикой Андромеды можно в нашем Telegram чате
Еще одна загадка Вселенной
Вскоре после Большого взрыва Вселенная была заполнена газом, в основном водородом. Со временем, то тут то там, гравитация стала стягивать газ к облакам, которые впоследствии превратились в галактики внутри которых родились звезды. Знаете по какой причине сияют звезды? Все дело в термоядерном горении водорода — те звезды, что превращаются в сверхновые и погибают после взрыва “выталкивают” газ обратно из галактик.
Там, в таинственном межгалактическом пространстве, газ охлаждается и становится плотнее. Там он и находится, пока сила гравитации не втягивает его обратно в галактику, где образуются новые звезды. Процесс повторяется: гравитация конденсирует газ в галактики и звезды, звезды взрываются и выбрасывают газ, гравитация снова притягивает газ и рождаются новые звезды.
Телескоп Hubble сделал снимок взрыва сверхновой
Со временем в любой галактике начинает заканчиваться перерабатываемый газ. А без газа во Вселенной не могут образовываться новые звезды; старые звезды живут своей жизнью и умирают, и в конечном итоге галактика тоже умирает. Галактики обитают в так называемой газовой ванне, среде, из которой они родились, и которая питает их. Галактики вдыхают и выдыхают газ, а звезды продолжают гореть, пока газ не исчезнет. Красиво звучит, правда?
Еще больше удивительных фактах о Вселенной читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен
Из чего состоит Вселенная?
Раньше проблема с проверкой этой теории заключалась в том, что приборы астрономов были едва способны обнаружить признаки межгалактического газа, не говоря уже о его появлении и исчезновении. Однако сегодня, благодаря более чувствительным инструментам, ученые знают намного больше. Полученные данные говорят о том, что межгалактическая среда богата газом, который наполняет Вселенную и порождает галактики. Чуть менее убедительные, а иногда и загадочные свидетельства в около галактической среде показывают, что галактики живут за счет рециркуляции газа в звезды и из звезд.
А вот доказательства того, что у галактик может закончиться газ, и звезды перестанут рождаться, что приведет к гибели галактики пока только предварительные. Дело в том, что даже в молодой Вселенной газ не однороден. Межгалактическая среда также не является чистым водородом: она частично заполнена элементами, более тяжелыми, чем водород, которые появляются, когда звезды взрываются и умирают.
И все же, несмотря на множество вопросов, ученые сходятся во мнении, что эта древняя, охлаждающая, разреженная межгалактическая среда является хорошо понятой сущностью, которая содержит убедительную картину того, когда и из чего возникли галактики.
Однако, несмотря на появление новых инструментов и совместной работы ученых, на сегодняшний день общей картины рождения, жизни и смерти галактик нет. Чтобы лучше понять это, ученые прибегают к помощи компьютерной симуляции — так, недавно астрономы создали 8 миллионов галактик внутри компьютера. Вне зависимости от того, реальны симуляции или нет, именно с их помощью ученые смогут получить ответы на вопросы о природе межгалактического газа. Дело в том, что симуляции — наиболее ясная визуализация того, как газ мог создать галактики.
Ученые полагают что сегодня, 13,8 миллиардов лет спустя после Большого взрыва, только 60% газа сосредоточено в межгалактической среде; остальное находится в около галактической среде и внутри галактик. Получается, что на просторах Вселенной галактики нанизаны на пустоты, похожие на освещенные автомагистрали. Красиво! Несмотря на то, что многое пока остается загадкой.
ТОП-25: Почти невероятные факты о Млечном Пути
Каждая звезда, которую вы видите в ночном небе, является частью Млечного Пути. Тем не менее, если зимой у себя над головой вы увидите расплывчатый объект, то перед вами скопление звезд, находящихся за пределами Млечного Пути, которое больше, чем Млечный Путь. Это Галактика Андромеды.
И как вы понимаете, это будет плохо. Но не волнуйтесь! Мы можем гарантировать вам, что через 4,5 миллиарда лет вас совершено точно не будет в живых. Итак, вместо того, чтобы печалиться о том, что произойдет через 4,5 миллиарда лет, почему бы вам не прочитать эти почти невероятные факты о Млечном Пути и не узнать больше о нашем прекрасном «общем доме»?
25. Млечный Путь так же стар, как и сама Вселенная
Фото: universetoday.com
24. Название Млечного Пути очень древнее
Фото: ianridpath.com
В греческой мифологии Млечный Путь появился, когда Гера кормила грудью Геракла и пролила свое молоко. Его также описывали как дорогу на гору Олимп, или след, оставленный колесницей Гелиоса (солнца).
23. Он состоит из других галактик
Чтобы Млечный Путь смог достичь своего нынешнего размера и формы, на протяжении всего своего существования он поглощал другие галактики. В настоящее время наша галактика поглощает карликовую галактику в Большом Псе, добавляя звезды меньшей галактики к своей собственной спирали.
22. Невообразимые скорости
Фото: dlike.io
Наша Солнечная система вращается вокруг центра галактики со скоростью около 827 000 км/ч. Чтобы получить представление о том, что на самом деле означают эти цифры, имейте в виду, что объект, движущийся с такой скоростью, может обогнуть Землю по экватору менее чем за три минуты.
21. Он очень пыльный и загазованный
Фото: gr.pinterest.com
Хотя обычный наблюдатель может этого не увидеть, но Млечный путь полон пыли и газа. Они составляют колоссальные 10-15% всей светящейся/видимой материи в нашей галактике, а остальное – это звезды.
Ширина нашей галактики составляет примерно 100 000 световых лет в поперечнике, а мы можем видеть только около 6000 световых лет в видимом спектре. Тем не менее, когда световое загрязнение незначительно, в ночном небе можно различить пыльное кольцо Млечного Пути.
20. Неустановленное количество звезд
Фото: science.howstuffworks.com
Сколько звезд в Млечном Пути? Никогда не задумывались? Даже астрономы спорят о том, как лучше всего это вычислить. Их телескопы видят только самые яркие звезды в нашей галактике, и многие из них скрыты за облаками газа и пыли.
Однако они точно знают, что существуют миллиарды невидимых звезд. Таким образом, когда мы смотрим на Млечный Путь ночью, мы видим только около 0,0000025% от сотен миллиардов звезд этой галактики.
19. Красные карлики самые распространенные звезды в галактике Млечный Путь
Фото: universetoday.com
18. Процесс формирования сверхновых
Часто Млечный Путь теряет звезды из-за сверхновых. Что именно астрономы называют сверхновыми? Это процесс, когда в конце своего жизненного пути звезда взрывается, в результате чего исчезает практически вся ее масса.
17. Млечный Путь состоит из многих видов энергии
Фото: thunderbolts.info
16. Мы окружены темным ореолом
Фото: discovermagazine.com
15. В центре Млечного Пути есть гигантские пузыри
Фото: digit.in
Новые наблюдения галактического центра обнаружили пару гигантских пузырей в центре Млечного Пути, которые, согласно недавним исследованиям, опубликованным в Nature, испускают радиоизлучение. Пузыри вытягиваются из черной дыры и распространяются в пространстве в противоположных направлениях.
14. Люди против Млечного Пути
Фото: youtube.com
С тех пор, как около 4,6 миллиарда лет назад появилась наша Солнечная система, она и Солнце совершили полный оборот вокруг галактики менее 20 раз. Не впечатлило? Тогда вот еще что: с момента появления человека они совершили 1/1250 оборота.
13. Маленькие галактики вращаются вокруг Млечного Пути и иногда врезаются в него
Фото: physics-astronomy.org
Согласно данным Европейской южной обсерватории, когда португальский исследователь Фердинанд Магеллан в XVI веке обогнул южное полушарие, он и его команда были одними из первых европейцев, сообщивших о скоплениях звезд круглой формы, видимых в ночном небе.
Эти скопления на самом деле являются маленькими галактиками, которые вращаются вокруг нашего Млечного Пути, точно так же, как планеты вращаются вокруг звезды. Поэтому астрономы решили назвать их Малым и Большим Магеллановыми облаками в честь Фердинанда Магеллана.
12. Млечный Путь движется
Фото: youtube.com
11. Млечный путь полон ядовитого жира
Фото: graptechpedia.com
10. «Толстый», как лист бумаги
Фото: uni-heidelberg.de
Давайте представим себе, что диаметр Млечного Пути равен диаметру фрисби. Какой в таком случае будет его толщина? Хотите верьте, хотите нет, но не толще листа бумаги.
9. Млечный Путь является одновременно спиральным и пересеченным
Фото: upload.wikimedia.org
Две трети галактик в известной Вселенной являются спиральными. А две трети из них пересеченные. Таким образом, Млечный Путь «сидит на двух стульях», что делает его конструкцию одной из самых распространенных среди галактик.
8. Никто не знает, сколько весит Млечный Путь
Фото: thenational.scot
7. Считается, что в самом центре находится черная дыра
Фото: skyandtelescope.com
В самом центре Млечного Пути находится мощная гравитационная сила, которую ученые считают черной дырой. Они даже окрестили эту черную дыру броским именем Стрелец А*. Астрономы считают, что эта черная дыра весит столько же, сколько 4 миллиона наших Солнц вместе взятых. Просто вау!
6. Он является частью Сверхскопления Девы
Фото: en.wikipedia.org
Несмотря на свои размеры, Млечный Путь является частью еще более крупной галактической структуры. В числе наших ближайших соседей Большое и Малое Магеллановы Облака, а также галактика Андромеды – ближайшая к Млечному Пути спиральная галактика.
Наряду с примерно 50 другими галактиками, Млечный Путь и его ближайшие соседи образуют скопление, известное как Местная группа, которая, в свою очередь, является частью еще большего Сверхскопления Девы.
5. Демокрит первым предположил, что Млечный Путь состоит из звезд
Фото: livecuriously.net
Древнегреческий философ Демокрит, живший примерно с 460 по 370 год до нашей эры, был первым известным человеком, который предположил, что Млечный Путь состоит из звезд. Галилео Галилей (1564-1642) был первым, кто с помощью телескопа в 1610 году смог выделить из полосы света много отдельных звезд.
4. В Китае Млечный Путь известен как «Серебряная река»
Фото: en.wikipedia.org
В китайской мифологии говорится, что река была помещена на небо богами, чтобы отгородить их ткачиху от влюбленного в нее пастуха. Это романтическая трагедия, разыгрываемая на макроуровне.
3. «Путь, по которому убежала собака»
Фото: ist25.com
Однако, согласно легенде Чероки, Млечный Путь образовался, когда собака украла мешок кукурузной крупы. Когда за ней гнались, она рассыпала немного крупы. Так, в преданиях племени Чероки наша галактика упоминается как «путь, по которому убежала собака».
2. Посмотреть на него сверху невозможно
Фото: scienceabc.com
1. Млечный Путь не будет жить вечно
Фото: astronomy.com
Примерно через четыре миллиарда лет Млечный Путь столкнется со своим ближайшим соседом, галактикой Андромеда. Две спиральные галактики в настоящее время несутся навстречу друг другу со скоростью 402 336 км в час.
Когда они столкнутся друг с другом, это будет не так катастрофично, как вы можете себе представить. Земля, скорее всего, выживет, и, скорее всего, погибнут не многие звезды. Вместо этого образуется новая мегагалактика, которая будет рисовать в ночном небе пейзаж, совершенно отличный от того, который мы видим сегодня.