Что такое галактика
Галактика — огромная гравитационно связанная система из звёзд, межзвёздного газа, пыли и тёмной материи. В Млечном Пути около 200–400 миллиардов звёзд, диаметр — около 100 000 световых лет, толщина диска в нашем районе — около 1000 световых лет.
Масштаб поражает: если уменьшить Млечный Путь до размера России (17 млн км²), то Солнечная система была бы меньше бактерии. Расстояние до ближайшей галактики Андромеды — 2,5 миллиона световых лет. Это значит, что мы видим её такой, какой она была 2,5 миллиона лет назад — ещё до появления Homo sapiens.
До 1920-х годов учёные спорили: являются ли «туманности» частью нашей галактики или это отдельные системы. В 1924 году Эдвин Хаббл, измерив расстояние до туманности Андромеды (M31) по звёздам-цефеидам, доказал: это отдельная галактика. Это открытие кардинально изменило картину Вселенной.
Типы галактик по Хабблу
В 1926 году Хаббл предложил классификацию галактик по форме — «камертон Хаббла».
Эллиптические галактики (E0–E7) — шарообразные или овальные системы из старых красных звёзд, почти без газа и пыли. Новые звёзды почти не образуются. IC 1101 — крупнейшая известная галактика: диаметр 6 миллионов световых лет, содержит ~100 триллионов звёзд.
Спиральные галактики (Sa–Sd) — дисковые системы с рукавами из молодых голубых звёзд, где активно идёт звездообразование. Млечный Путь (SBbc) и Андромеда (Sb) — спиральные. Рукава — не жёсткие структуры, а волны плотности, перемещающиеся по диску со своей скоростью.
Линзовидные галактики (S0) — промежуточный тип: диск как у спиральных, но рукавов нет или они неразличимы. Газ истощён, звездообразование прекратилось. Возможно, результат эволюции спиральных галактик.
Неправильные галактики (Irr) — не вписываются в классификацию: хаотичная форма, молодые звёзды, активное звездообразование. Часто возникают при столкновениях. Большое и Малое Магеллановы Облака — спутники Млечного Пути — относятся к этому типу.
Млечный Путь изнутри
Наблюдать свою галактику с Земли сложно — мы внутри, как муравей на блине. Центр скрыт облаками пыли, видимый свет не проходит — нужны инфракрасные и радиотелескопы. В 2022 году EHT впервые сфотографировал Стрелец А* — сверхмассивную чёрную дыру в центре Млечного Пути, масса 4,3 миллиона масс Солнца.
Солнце находится в рукаве Ориона (не одном из главных рукавов), в 26 000 световых лет от центра галактики. Полный оборот вокруг центра занимает ~225 миллионов лет — «галактический год». За историю Земли (4,6 млрд лет) она совершила ~20 галактических оборотов.
Столкновения галактик и квазары
Галактики сталкиваются и сливаются. Через 4–5 миллиардов лет Млечный Путь столкнётся с Андромедой. Столкновение длится миллиарды лет; звёзды практически не сталкиваются (слишком далеки), но орбиты меняются полностью. В результате образуется «Млечномеда» — эллиптическая галактика.
Квазары — активные ядра галактик в эпоху, когда сверхмассивная чёрная дыра поглощала огромное количество вещества. Самый далёкий квазар виден на расстоянии 13,1 миллиарда световых лет — это свет, испущенный, когда Вселенной было менее 700 миллионов лет. Квазар 3C 273, открытый в 1963 году, в 2 триллиона раз ярче Солнца.
Крупномасштабная структура: паутина Вселенной
Галактики объединяются в группы, скопления и сверхскопления, образуя «космическую паутину» — нити и стены, разделённые гигантскими пустотами (войдами). Млечный Путь входит в Местную группу (~50 галактик), которая входит в Местное сверхскопление Ланиакея (~100 000 галактик, диаметр 520 миллионов световых лет). Войды между нитями могут достигать 300–400 миллионов световых лет в диаметре.