Эллиптические галактики «elliptical» (обозначаются - Е) - имеющие форму эллипсоидов. Эллиптические галактики внешне невыразительные. Они имеют вид гладких эллипсов или кругов с постепенным круговым уменьшением яркости от центра к периферии. Космической пыли в них, как правило, нет, чем они отличаются от спиральных галактик, в которых поглощающее свет пылевое вещество имеется в большом количестве. Внешне эллиптические галактики отличаются друг от друга в основном одной чертой - большим или меньшим сжатием.

Представитель - кольцевая туманность в созвездии Лиры находится на расстоянии 2100 световых лет от нас и состоит из светящегося газа, окружающего центральную звезду. Эта оболочка образовалась, когда состарившаяся звезда сбросила газовые покровы, и они устремились в пространство. Звезда сжалась и перешла в состояние, по массе сравнимого с Солнцем, а по размеру с Землей.

Иррегулярные галактики

Иррегулярные (неправильные) «irregular» (обозначаются - I) - обладающие неправильными формами. Перечисленные до сих пор типы галактик характеризовались симметричностью форм определенным характером рисунка. Но встречаются большое число галактик неправильной формы. Без какой-либо закономерности структурного строения.

Неправильная форма у галактики может быть, вследствие того, что она не успела принять правильной формы из-за малой плотности в ней материи или из-за молодого возраста. Есть и другая возможность: галактика может стать неправильной вследствие искажения формы в результате взаимодействия с другой галактикой. По-видимому, эти оба случая встречаются среди неправильных галактик, и может быть с этим связанно разделение неправильных галактик на 2 подтипа.

Неправильные галактики подтипа II, характеризуется сравнительно высокой поверхностью, яркостью и сложностью неправильной структуры. Французский астроном Вакулер в некоторых галактиках этого подтипа, например, Магеллановых облаках, обнаружил признаки спиральной разрушенной структуры.

Неправильные галактики подтипа обозначаемого III, отличаются очень низкой поверхностью и яркостью. Эта черта выделяет их из среды галактик всех других типов. В то же время она препятствует обнаружению этих галактик, вследствие чего удалось выявить только несколько галактик подтипа III расположенных сравнительно близко.

Представители иррегулярных галактик - Большое Магелланово Облако. Находится на расстоянии 165000 световых лет и, таким образом, является ближайшей к нам галактикой сравнительно небольшого размера, рядом с ней расположена галактика поменьше - Малое Магелланово Облако. Обе они - спутники нашей галактики.

Последующие наблюдения показали, что описанная классификация недостаточна, чтобы систематизировать все многообразие форм и свойств галактик. Так, были обнаружены галактики, занимающие в некотором смысле промежуточное положение между спиральными и эллиптическими галактиками (обозначаются - So). Эти галактики имеют огромное центральное сгущение и окружающий его плоский диск, но спиральные ветви отсутствуют.

Они в большей или меньшей степени имеют эллиптическую форму — от сферической до продолговатой. Их появление однородно. Несколько лет назад было доказано, что эллиптическая форма не является результатом центробежной силы, как считалось ранее, поскольку галактики вращаются слишком медленно, что было установлено с помощью спектроскопии. Кроме того, недавние фотометрические исследования показали, что они имеют форму эллипсоида, состоящего из трех осей. Масса этих галактик составляет от 100 миллионов до десяти миллиардов солнечных масс. Галактики с такой массой являются наиболее крупными самостоятельными объектами Вселенной.

Состав

NGC 7385 — эллиптическая галактика в созвездии Пегас

Звезды, которые входят в состав эллиптических галактик, красные и холодные, типа красных гигантов. Это касается старых звезд, похожих на древние звезды ядра и гало нашей Галактики. Цвет галактики, соответственно, красноватый. Межзвездный газ практически отсутствует, поэтому нет фактической деятельности по образованию звезд. Тяжелые элементы содержатся в несколько большем количестве, чем в древних звездах нашей Галактики, поэтому первое поколение звезд образовалось и эволюционировало до сверхновых гораздо быстрее, чем в спиральных галактиках, таких как наша. Особыми спорными случаями оказывается газ и пыль, а также источники сильных радиоволн.

Линзовидные галактики

Они имеют свойство эллиптических и спиральных галактик, но они не эволюционируют от одного типа к другому, обладают диском и ядром, но без структуры рукавов. Ядро по сравнению с диском гораздо больше, чем в спиральных галактиках: 50% от общего размера. Звездное население такое же, как в эллиптических галактиках: древние звезды — красные гиганты. Их цвет тоже красный только две трети из них не имеют газа, как и эллиптические, а одна треть обладает таким же количеством газа, что и спиральные галактики. Вращаются линзовидные галактики подобно спиральным.

Происхождение

Тот факт, что рассматриваемые галактики имеют больше плотных скоплений, а галактики спиральные больше отдельных звезд, позволяет сделать некоторые предположения. Возможно, линзовидные галактики потеряли газ в результате трения с межзвездным газом, который наполняет скопления. Это остановило их эволюцию по отношению к типичным спиральным галактикам, сокращая возможность дальнейшего формирования звезд, которое прекратилось уже пять миллиардов лет назад.

Галактика — это огромное скопление звезд, звездных систем, межзвёздного газа и пыли, тёмной материи, связанные гравитацией в единую систему. Все объекты в составе галактики участвуют в движении относительно общего центра масс. Галактики — это невообразимо далекие астрономические объекты, расстояние до ближайших из них принято измерять в мегапарсеках, а до далёких - в единицах красного смещения z.

Как правило галактики содержат от нескольких миллионов до нескольких триллионов звезд. Кроме обычных звезд и межзвездной среды галактики также содержат различные туманности. Размеры галактик от нескольких тысяч до нескольких сотен тысяч световых лет. А расстояние между галактиками достигает миллионов световых лет.

Около 90 % массы галактик приходится на долю темной материи и энергии. Природа этих невидимых компонентов пока не изучена. Существуют свидетельства того, что в центре многих галактик находятся сверхмассивные чёрные дыры. Пространство между галактиками практически не содержит вещества и имеет среднюю плотностью меньше одного атома на кубический метр. Предположительно, в видимой части вселенной находится около 100 млрд. галактик.

По классификации, предложенной Хабблом в двадцатых годах 20 века существуют несколько видов галактик:

— эллиптические(E),
— линзообразные(S0),
— обычные спиральные(S),
— пересеченные спиральные или спиральные с перемычкой (SB),
— неправильные (Ir).

Эллиптические галактики

На фото: карликовая эллиптическая галактика в созвездии Андромеды М32. По Фабблу классифицирована как E2. М32 означает, что галактика зарегистрирована в каталоге Мессье под номером 32

Эллиптические галактики (E) — класс галактик с четко выраженной сферической структурой и уменьшающейся к краям яркостью. Они выглядят как нерезкий круг или эллипс, яркость которого быстро уменьшается от центра к периферии. Полагают, что в центре ярких эллиптических галактик находится массивная черная дыра. Размеры эллиптических галактик колеблются от нескольких пк до более 100 кпк*

[* кпк — килопарсек=1000 парсек. Парсек (пк) = 30,8568 трлн км (петаметров) = 3,2616 светового года.]

По форме эллиптические галактики очень разнообразны: бывают как шаровые, так и очень сплюснутые. В связи с этим они подразделены на 8 подклассов - от Е0 (круглая) до Е7 (сплюснутая).

Это наиболее простые по структуре галактики. Состоят, преимущественно, из звёзд следующих типов: старых красных и желтых гигантов, красных, желтых и белых карликов. Образование звезд в галактиках этого типа не происходит уже несколько миллиардов лет. Холодного газа, как и космической пыли почти нет; наиболее массивные галактики заполнены очень разреженным горячим газом с температурой более 1 000 000 К*, поэтому цвет этих галактик красноватый. Вращение обнаружено лишь у наиболее сжатых из эллиптических галактик.

[* K — Кельвин — единица измерения температуры.0 К = -272.15 градусов С; 1 000 000 К = 999 726,85 С ]

Примерами эллиптических галактик служат галактики M32, M87 и M110.

Линзовидные галактики

На фото: эллиптическая галактика Верено (иначе: NGC 5866, MCG 9-25-17, ZWG 274.16) . Галактика наблюдается практически с ребра, что позволяет видеть тёмные области космической пыли, находящиеся в галактической плоскости. Находится на расстоянии примерно в 44 млн световых лет.

Линзовидные галактики похожи на эллиптические, но, кроме сфероидального компонента, имеют тонкий быстро вращающийся экваториальный диск, иногда с кольцеобразными структурами наподобие колец Сатурна. Линзовидные галактики практически не содержат газа и пыли. Поэтому процесс звездообразования происходит слишком медленно. Такие галактики состоят в основном из старых красноватых звезд-гигантов. По классификации Хаббла линзовидными являются классы S0, SB1, E8.

Спиральные галактики


На фото: спиральная галактика Андромеды M31 типа Sb. Ближайшая галактика Млечного Пути. Содержит примерно 1 триллион звёзд.

Спиральные галактики (S) - самый многочисленный тип - составляют около 50 % всех наблюдаемых галактик. Чаще всего наблюдаются за пределами скоплений галактик. Спиральная галактика состоит из почти сферического балджа (центр), окруженного плоским вращающимся диском, который, в свою очередь, окружен сферическим гало, диаметром близким к диаметру диска. Как правило, у галактики имеются две спиральные ветви, берущие начало в противоположных точках ядра, развивающиеся сходным, симметричным образом и теряющиеся в противоположных областях периферии галактики. Однако известны примеры большего, чем двух, числа спиральных ветвей в галактике. В других случаях спирали две, но они неравноправны - одна значительно более развита, чем другая.

Спиральные галактики с перемычкой (SB)- спиральные галактики с перемычкой из ярких звёзд, выходящей из центра и пересекающей галактику посередине. Спиральные ветви в таких галактиках начинаются на концах перемычек, тогда как в обычных спиральных галактиках они выходят непосредственно из ядра. Перемычка еще называется «бар». К ним, кстати, относится и наша Галактика Млечный Путь.

Спиральные галактики по Хабблу распределяются на категории a b с. Например:

Галактики Sa и SBa — галактики, у которых ветви развиты слабо, в некоторых случаях только намечаются. Ядра у таких галактик всегда большие, обычно составляют около половины наблюдаемого размера самой галактики. Из спиральных галактик Sa наименее выразительны, в них есть черты эллиптических галактик. Примером галактики типа Sa является NGC 3898. Эта галактика расположена в созвездии Большой Медведицы.

Следующий подкласс - Sb и SBb. У галактик этого типа спиральные ветви уже заметно развиты, но не имеют богатых разветвлений. Ядра меньше, чем у Sa. Примерами Sb могут служить галактики NGC 488, NGC 3521 и NGC 6384. Для этих трех галактик характерна множественность спиральных ветвей. В отличие от них, у галактики NGC 210, также типа Sb, только две легко выраженные почти не разветвленные спиральные ветви. Галактикой Sb является также известная туманность Андромеды (NGC 224).

Sc и SBc — Галактики с сильно развитыми, разделяющимися на несколько рукавов ветвями и малым в сравнении с ними ядром относятся к типу Sс. Яркими примерами спиралей типа Sc являются NGC 628, NGC 1232 и NGC 157.

Спиральные галактики, наблюдаются нами либо в плане, либо в три четверти. А как же выглядят спиральные галактики, если наблюдать их с ребра?

У всех спиральных галактик, наблюдаемых с ребра, видна темная полоса, как бы разделяющая галактику на две части. В нашей Галактике около ее плоскости симметрии сосредоточена темная пылевая материя, поэтому внегалактический наблюдатель, рассматривая Галактику с ребра, тоже должен видеть темную полосу, как бы разделяющую Галактику на две части. Следовательно, темная полоса, наблюдаемая в других спиральных галактиках, показывает, что и в них, как в нашей Галактике, имеется темная пылевая материя, сосредоточенная около плоскости симметрии.

Рукава спиральных галактик имеют голубоватый цвет, так как в них присутствует много молодых гигантских звёзд. Эти звёзды возбуждают свечение диффузных газовых туманностей, разбросанных вместе с пылевыми облаками вдоль спиральных ветвей. Цвет центральных сгущений - красновато-жёлтый, свидетельствующий о том, что они состоят в основном из звёзд спектральных классов G, K и M. Все спиральные галактики вращаются со значительными скоростями, поэтому звёзды, пыль и газы сосредоточены у них в узком диске. Вращение в подавляющем большинстве случаев происходит в сторону закручивания спиральных ветвей.

Неправильные галактики

На фото: галактика в созвездии Эридан NGC 1427A(другие обозначения - ESO 358-49, MCG −6-9-16, AM 0338-354, FCC 235, PGC 13500). Она находится на расстоянии 62 млн световых лет от Земли, входя в Скопление Печи. В галактику NGC 1427A входит большое число молодых горячих голубых звёзд, что свидетельствует об интенсивном формировании новых звёзд.

Неправильные галактики - это галактики, которые не обнаруживают ни спиральной ни эллиптической структуры. Чаще всего такие галактики имеют хаотичную форму без ярко выраженного ядра и спиральных ветвей. В процентном отношении составляют одну четверть от всех галактик. Большинство неправильных галактик в прошлом являлись спиральными или эллиптическими, но были деформированы гравитационными силами.

Существует два больших типа неправильных галактик:

1. Неправильные галактики первого типа (Irr I) представляют собой неправильные галактики, имеющие намеки на структуру, которых, однако, не достаточно, чтобы отнести их к последовательности Хаббла. Существует два подтипа таких галактик - обнаруживающих подобие спиральной структуры (Sm), и с отсутствием таковой (Im).

2. Неправильные галактики второго типа (Irr II) - это галактики, не имеющие никаких особенностей в своей структуре, позволяющих отнести их к последовательности Хаббла.

Третий подтип неправильных галактик - так называемые карликовые неправильные галактики, обозначаемые как dI или dIrrs. Этот тип галактик в настоящее время считается важным звеном в понимании общей эволюции галактик. Вызвано это тем, что они обнаруживают тенденцию низкого содержания металлов и экстремально высокого содержания газа и поэтому подразумеваются схожими с самыми ранними галактиками, заполнявшими Вселенную.


Поражает почти полная идентичность цвета Е-га­лактик, близких по светимости. Выше говорилось, что они состоят, по-видимому, из очень старых звезд. Од­нако очаги звездообразования могут быть и в них - вблизи самого центра. Значительная часть этих галак­тик (около 15%) в центральной области имеет доста­точное количество горячего газа, чтобы его присутст­вие можно было выявить из спектрального анализа. В одном случае в центре галактики даже обнаружена гигантская область ионизованного водорода типа ту­манности Тарантул в БМО. Но и в этом случае полная масса межзвездного газа составляла ничтожный про­цент от массы всей галактики. В близких к нам эллип­тических галактиках - NGC 205 и NGC 185, которые хорошо видны на фотографиях как светлые округлые пятна рядом с туманностью Андромеды, также обна­ружены клочковатые следы диффузного вещества вбли­зи центра галактики. Там же в 1950-х годах было най­дено присутствие нескольких десятков горячих голубых звезд большой светимости, по-видимому, недавно обра­зовавшихся. Есть и другие примеры, показывающие, что звездообразование, хотя очень слабое, может про­должаться и в эллиптических галактиках. Но откуда берется для этого межзвездный газ?

Оказывается, не столько удивительно, что он там есть, сколько то, что его так мало. Действительно, раз имеются звезды, то многие из них в течение своей эво­люции должны потерять часть своего вещества, как это мы наблюдаем, например, в нашей Галактике. По при­ближенным оценкам, в массивной галактике, состоящей из старых звезд, в межзвездное пространство за год выбрасывается около одной или нескольких солнечных масс этого газа. Это дает 10 9 масс Солнца за 1 млрд. лет, а такое количество газа мы легко могли бы обнаружить. Куда же девался газ?

Интересный ответ на этот вопрос был предложен в 1972 г. У. Метьюсом и Дж. Бекером. Они предположи­ли, что сброшенный звездами газ нагревается Сверхно­выми. Хотя взрывы Сверхновых - редкое явление, они, отдавая часть своей энергии межзвездной газовой сре­де, в состоянии нагреть очень разреженный газ до тем­пературы в несколько миллионов градусов. При таких температурах, как показывают расчеты, газ уже не удерживается в галактике и покидает ее. При этом образуется как бы «галактический ветер» (по аналогии с «солнечным ветром») - поток горячего газа в меж­галактическое пространство. Правда, расчеты показы­вают, что уходит не весь газ. Вблизи самого центра, где плотность межзвездного газа больше, чем в других местах, он будет довольно быстро остывать и его не смогут нагреть до достаточно высоких температур взры­вы Сверхновых. Собираясь в центральной области, он будет способствовать процессу звездообразования или служить источником энергии для активности галакти­ческого ядра (об этом будет идти речь дальше).

Эллиптические галактики внешне, пожалуй, самый не­выразительный тип галактик. Они имеют вид гладких эллипсов или кругов с постепенным уменьшением ярко­сти от центра к периферии. Никакого дополнительного рисунка у них нет, потому что эллиптические галактики состоят из второго типа звездного населения. Они по­строены из звезд красных и желтых гигантов, красных и желтых карликов и некоторого количества белых звезд не очень высокой светимости.

Отсутствуют бело-голубые сверхгиганты и гиганты, группировки которых можно бы­ло бы наблюдать в виде ярких сгустков, придающих структурность системе. Нет пылевой материи, которая в тех галактиках, где она имеется, создает темные поло­сы, оттеняющие форму звездной системы. Поэтому внеш­не эллиптические галактики отличаются друг от друга в основном одной чертой - большим или меньшим сжа­тием. Хабл предложил показателем сжатия считать ве­личину 10x((a-b)/a), которую легко вычислить, если на фотографии измерены большая а и малая b полуоси эллиптической галактики. Например, у круглой галактики (круг - это частный слу­чай эллипса) полуоси а и b равны, поэтому сжатие полу­чается равным нулю, т. е. его нет. Если у — галактики большая — полуось вдвое больше малой, то показатель сжа­тия оказывается равным 5, а в случае чрезвычайно силь­ного сжатия, когда b очень мало в сравнении с a, показа­тель сжатия равен 10, Конечно, в общем случае показа­тель сжатия будет чаще дробным числом, но Хабл предложил всегда округлять его до целого числа и обо­значать тип эллиптической галактики при помощи буквы E со следующим за ней показателем сжатия.

Как выяснилось, очень сильно сжатых эллиптических галактик нет, показатели сжатия 8, 9 и 10 не встреча­ются. Наиболее сжатые эллиптические галактики - это Е7.

Возьмем три галактики: NGC 4636, NGC 4406 и NGC 3115, относящих­ся соответственно к типам Е0, ЕЗ и Е7. У них всех яркость плавно убывает с удалением от центра и граница очер­чена не резко. Это естественно, поскольку эллиптическая галактика не твердое и не жидкое тело, а система, состо­ящая из огромного числа светящихся частиц - звезд.

В наблюдательной науке, какой является астрономия, обычной является задача определения по видимым свой­ствам объектов истинных их свойств.

Мы наблюдаем галактику в форме эллипса. Но оче­видно, что галактика - это не плоская фигура, а тело, которое, если его рассматривать из некоторой точки, представляется эллипсом, К сожалению, мы не можем, и никогда не сможем рассматривать эту галактику еще и из другой точки. Тем не менее нужно как-то выяснить, какую действительную форму имеет наблюдаемая галактика. Ес­ли бы на небе существовала только одна эллиптическая галактика, то поставленная задача была бы, по-видимо­му, неразрешимой, так как существует бесчисленное множество форм тел таких, что с некоторого одного направления они видны как эллипс. К счастью, эллипти­ческих галактик много. И все они наблюдаются в виде эллипсов. Естественно в таком случае считать, что эллип­тические галактики обращены к нам различными сторо­нами и, следовательно, имеют такую форму, которая при наблюдении с любой точки представляется в виде эллип­са. В природе известно единственное тело, обладающее та­ким свойством, - это эллипсоид. Любая проекция эллипсо­ида на плоскость дает эллипс.

Этот вывод подтверждается и теоретическими сообра­жениями. В механике доказано, что всякое вращающееся жидкое тело, находящееся под действием только своих собственных сил притяжения, принимает в равновесном состоянии форму эллипсоида.

В частности, планеты имеют форму сжатых эллипсои­дов вращения, потому что в масштабе всей планеты ее вещество ведет себя как жидкое. Сжатие, однако, у пла­нет невелико. Показатель сжатия, вычисленный для Земли, дал бы 0,03, для Юпитера 0,65, для самой сильно сжатой планеты Сатурн 1,03. Это зависит от угловой ско­рости вращения тела и его средней плотности. Чем больше угловая скорость вращения и чем меньше плотность, тем больше сжатие.

Хотя звездная система не есть жидкое тело, можно привести серьезные аргументы в пользу того» что она в состоянии равновесия также принимает форму, близкую к форме эллипсоида. Если к тому же использовать дан­ные, известные о планетах, то можно принять, что эллип­тические галактики имеют форму сжатых эллипсоидов вращения.

В зависимости от того, с какой стороны наблюдать сжатый эллипсоид вращения, он представляется более сжатым или менее сжатым эллипсом. Самое большое сжа­тие будет наблюдаться, если луч зрения перпендикуля­рен к оси вращения, т. е. галактика наблюдается с реб­ра. В этом случае сжатие эллипса характеризует форму эллипсоида, и мы его назовем истинным сжатием эллип­тической галактики. Чем меньше угол между лучом зре­ния и осью вращения эллипсоида, тем менее сжат на­блюдаемый эллипс, а при совпадении луча зрения с осью вращения, т. е. при наблюдении в плане, будет виден круг.

Таким образом, истинное сжатие эллиптической га­лактики или больше ее видимого сжатия или равно ему.

Теперь невольно возникает вопрос, не является ли различное сжатие эллиптических галактик следствием одной только причины - различием ориентации этих га­лактик по отношению к лучу зрения. Может быть, все эллиптические галактики имеют показатель истинного сжатия, равный 7, но в результате всевозможных ориен­тации получаются различные у разных галактик пока­затели видимого сжатия - от 0 до 7?

Оказывается, на этот вопрос можно получить точный ответ, если сделать естественное предположение, что все направления осей вращения эллиптических галактик рав­новероятны, т. е. что все направления осей вращения встречаются одинаково часто. Это чисто математическая задача - по распределению видимых сжатий эллиптиче­ских галактик найти распределение их истинных сжа­тий - впервые была поставлена Хаблом. Впоследствии ее подробно исследовала К. В. Каврайская.

Решение задачи показало, что среди эллиптических галактик, входящих в состав скоплений галактик, преоб­ладают показатели истинного сжатия 4, 5, 6, 7 и почти нет слабо сжатых и сферических галактик. А среди эл­липтических галактик вне скоплений, наоборот, подавля­ющее большинство - галактики с очень слабым сжати­ем или, сферические, т. е. с показателем истинного сжа­тия 1 и 0.

Интересно, что это различие не ограничивается фор­мой. Эллиптические галактики в скоплениях галактик - это гигантские галактики, в то время как эллиптические галактики вне скоплений - это карлики в мире галак­тик. Таким образом, мы впервые встретились с явлени­ем различия типажа галактик в разных областях Все­ленной.