Галактики

Галактика — огромная система из звёзд, газа, пыли и тёмной материи, удерживаемая собственной гравитацией. Звёзды в ней идут не поодиночке: в Млечном Пути их порядка сотен миллиардов, а число галактик в наблюдаемой части Вселенной оценивают по-разному, от сотен миллиардов до двух триллионов. Сама идея, что галактики — это отдельные «звёздные острова», окончательно утвердилась только в 1920-х годах.

Наша Галактика

Солнце входит в Млечный Путь — спиральную галактику с перемычкой. Ночью мы видим его как светлую полосу на небе: это диск галактики, который мы наблюдаем изнутри.

• Диаметр диска — около 100 тысяч световых лет, а толщина — порядка тысячи.
• Звёзд — от 100 до 400 миллиардов; оценка зависит от того, сколько в галактике слабых красных карликов.
• Солнце находится примерно в 26 тысячах световых лет от центра, на краю одного из рукавов, и движется вокруг центра со скоростью около 220 км/с. Полный оборот занимает 220–230 миллионов лет.
• В центре лежит сверхмассивная чёрная дыра Стрелец A* массой около 4,3 миллиона солнечных масс. Её тень на снимке показал в 2022 году проект Event Horizon Telescope.
• Диск окружён сферическим гало: древние шаровые скопления и слабо светящиеся звёзды, за которыми скрыта основная часть тёмной материи.

Ближайшая к нам крупная галактика — Туманность Андромеды (M31) на расстоянии около 2,5 миллиона световых лет. Долгое время считали, что она столкнётся с Млечным Путём примерно через 4,5 миллиарда лет. Исследование 2025 года, опубликованное в Nature Astronomy, показало, что это не гарантировано: слияние в ближайшие 10 миллиардов лет возможно с вероятностью около 50 %, а в ближайшие 5 миллиардов — только около 2 %. Обе галактики входят в Местную группу вместе с Галактикой Треугольника и многими десятками карликовых галактик, среди которых Большое и Малое Магеллановы Облака (расстояние порядка 160–200 тысяч световых лет).

Типы галактик по Хабблу

В 1920-х годах Эдвин Хаббл доказал, что туманность Андромеды лежит далеко за пределами нашей Галактики: он нашёл в ней переменные звёзды-цефеиды и по ним определил расстояние (подробнее — на странице «Цефеиды»). Затем он предложил классификацию по внешнему виду, которой пользуются до сих пор.

• Эллиптические (E0–E7) — гладкие овальные шары без рукавов. Цифра показывает сплюснутость. В них мало газа и почти нет новых звёзд, поэтому они красноватые и состоят из старых светил. Самые массивные галактики — как правило, эллиптические.
• Спиральные (S) — тонкий диск с рукавами и центральным утолщением. Рукава ярко-голубые: там идёт звездообразование. У части спиралей через центр проходит перемычка — такие обозначают SB. Буквы a, b, c показывают, насколько плотно закручены рукава. Млечный Путь и Андромеда — спиральные.
• Линзовидные (S0) — переходная форма: есть диск, но нет рукавов и почти нет молодых звёзд.
• Неправильные (Irr) — клочковатые, без выраженной структуры; многие карликовые галактики, как Магеллановы Облака.

Самые яркие галактики вблизи нас в основном спиральные, но среди всех галактик, включая слабые карликовые, больше всего маленьких неправильных и эллиптических.

Как возникают галактики

Современная картина такова. После Большого взрыва вещество распределялось почти равномерно, но с крошечными неоднородностями. Тёмная материя — невидимое вещество, которое действует только гравитацией, — сгущалась в сгустки, а в них стекался газ. Из газа появились первые звёзды и первые галактики. Телескоп «Джеймс Уэбб» видит галактики, свет которых вышел менее чем через 300 миллионов лет после Большого взрыва; одна из самых далёких подтверждённых, MoM-z14, существовала через 280 миллионов лет.

Дальше галактики росли двумя путями: притягивали газ из окружающего пространства и сливались друг с другом. Столкновение двух спиралей может разрушить диски и оставить эллиптическую галактику. Пик звездообразования во Вселенной пришёлся примерно на возраст 3–4 миллиарда лет, то есть около 10 миллиардов лет назад; с тех пор оно заметно спадает.

Наша Галактика тоже росла за счёт слияний. Примерно 8–10 миллиардов лет назад она поглотила карликовую галактику Гайя-Энцелад, и звёзды этой галактики до сих пор отличаются от местных по движению.

Скопления и крупномасштабная структура

Галактики живут группами: от пар и небольших групп, как Местная, до скоплений из сотен и тысяч членов. Ближайшее богатое скопление — скопление Девы на расстоянии около 55 миллионов световых лет. Скопления соединяются в сверхскопления, а те — в нитевидную «космическую паутину», между волокнами которой лежат почти пустые области — войды.

Активные галактики

У некоторых галактик центр светится ярче, чем остальные миллиарды звёзд вместе: сверхмассивная чёрная дыра там поглощает падающий газ, который нагревается и излучает. Это квазары и другие активные ядра. Один из них — Cygnus A — мощный источник радиоизлучения. Чёрные дыры в центрах галактик рассмотрены в разделе «Чёрные дыры».