View message

20 жовтня 2019 року у м. Дніпро науковий співробітник відділу позагалактичної астрономії та астроінформатики Головної астрономічної обсерваторії НАН України кандидат фізико-математичних наук Дар’я Добричева взяла участь в інженерному шоу «Interpipe TechFest 2019» із лекцією «Що Чумацький Шлях та інші галактики можуть розповісти про еволюцію Всесвіту?». Пропонуємо вашій увазі головні тези виступу вченої.

Дар’я Добричева виступає на інженерному шоу «Interpipe TechFest 2019»

«Як і коли почався Всесвіт? На це цікаве запитання ніхто не може дати відповіді, оскільки тоді ще не було нікого, хто міг би все зафіксувати й описати нам. Єдине, що можуть зробити вчені, – розробити теорії, які підтверджуються спостережними даними, – зазначила Дар’я Добричева. – Наразі у дискусіях про виникнення Всесвіту перемагає теорія Великого вибуху, котра має спостережні підтвердження. Послідовники цієї теорії схильні вважати, що моментом «народження» Всесвіту став вибух нескінченно маленької точки (сингулярності), в якій було сконцентровано всю матерію та всю енергію, котрі тепер складають космічний простір.

На користь Великого вибуху свідчать дані спостережень сусідніх галактик. Американський астроном Едвін Габбл у 1929 році, працюючи в обсерваторії Маунт-Вілсон у Каліфорнії, помітив, що червоне зміщення для далеких галактик більше, ніж для близьких, і зростає приблизно пропорційно відстані до них. Тобто всі галактики від нас віддаляються. Аби зрозуміти, що таке червоне зміщення (а це неодмінно знадобиться, якщо ви цікавитесь астрономією), подумайте про звук, який розповсюджується у вигляді хвиль. Ви чуєте, наприклад, звук мотора машини, який іде через повітря та потрапляє до ваших вух. Коли машина рухається, звукові хвилі попереду неї стискаються, створюючи звук високої частоти, а позаду – розтягуються, створюючи звук низької частоти (це називається ефектом Доплера). Світло також розповсюджується у вигляді хвиль. Світлові хвилі теж можуть стискатись або розтягуватись, тим самим змінюючи частоту або колір. У синього кольору довжина хвилі коротша, ніж у червоного. Коли об’єкт у космосі рухається до нас, частота світлових хвиль стискається в бік високих частот (коротких довжин хвиль). Тобто його спектр зміщується в синю область електромагнітного спектру. Коли об’єкт рухається від нас, його світлові хвилі розтягуються в бік низьких частот (довгих хвиль) – його спектр зміщується в червону область електромагнітного спектру.

Ілюстрація ефекту Доплера

Та якщо всі галактики віддаляються від Чумацького Шляху (нашої галактики), чи означає це, що ми – центр Великого вибуху? Спочатку такі ідеї закрадались у голови вчених, але потім усе стало на місця. Щоб пояснити, чому це не так, можна навести аналогію з кулінарії. Наприклад, коли шеф-кухар випікає пиріг із родзинками, відстань між родзинками збільшується за рахунок тіста, що підходить. З точки зору будь-якої родзинки, всі інші родзинки віддаляються, хоча насправді збільшується об’єм тіста. Так само і з галактиками. Причому що далі від нас галактика, то швидше вона віддаляється.

Галактика – це гравітаційно зв’язана система зір і зоряних скупчень, а також міжзоряного газу, пилу й темної матерії. Вважається, що в центрах майже всіх галактик (включно з Чумацьким Шляхом) розміщуються надмасивні чорні діри.

До початку ХХ століття нашу галактику вважали єдиною, а всі інші – туманностями (звідси походить назва нашої сусідки – Туманності Андромеди). Тому що телескопи минулого ще не давали змоги виділити окремі зорі в їхньому складі. Але час не стоїть на місці, з удосконаленням техніки ми почали зазирати в космос дедалі глибше й бачити дедалі більше галактик. Деякі з них схожі на нашу, інші – цілком відрізняються як за формою, так і за кольором. Постала необхідність класифікувати ці об’єкти. Першу систему морфологічної класифікації галактик запропонував уже згадуваний Едвін Габбл. Він поділив їх на еліптичні, лінзоподібні, спіральні та неправильні.

Морфологічна класифікація галактик Едвіна Габбла

Еліптичні галактики мають більш-менш еліпсоподібну форму. Їхня яскравість плавно зменшується від центру до периферії. Більшість еліптичних галактик практично не мають у своєму складі міжзоряного газу, тому зореутворення там майже не відбувається. Основне населення цих галактик – зорі пізніх спектральних класів, тобто старі зорі, подібні до Сонця або менш масивні.

Еліптична галактика NGC 1316

Еліптична галактика ESO 325-G004

Найвиразнішою особливістю спіральних галактик є наявність спіральної структури. Вони поділяються на спіральні та спіральні з баром. У спектрі видимого випромінювання такі галактики зазвичай мають блакитне або синє забарвлення, що свідчить про наявність значної кількості газу й, відповідно, активний процес зореутворення.

Спіральна галактика Туманність Андромеди (М 31)

Спіральна галактика NGC 3344

Спіральна галактика з баром NGC 1300

Спіральна галактика з баром NGC 1672

Між еліптичними та спіральними галактиками у класифікації Габбла розташовуються лінзоподібні. Зоряний диск і сфероїдальний балдж цих галактик дуже уподібнює їх до спіральних галактик, а ось чим вони схожі на еліптичні, то це однорідним червоним кольором, що натякає нам на переважно старе зоряне населення та відсутність зореутворення.

Лінзоподібна галактика NGC 5866

Лінзоподібна галактика NGC 5010

Іррегулярні, або ж неправильні, галактики не мають чіткої форми. Моделювання показує, що вони могли утворитися під впливом інших галактик, у тому числі, внаслідок так званого галактичного канібалізму, тобто поглинання одних галактик іншими. Проаналізувавши віковий розподіл зірок Чумацького Шляху, вчені краще зрозуміли процес її утворення. Вони дійшли висновку, що наша галактика теж є канібалом: виявивши в її складі зорі іншого віку, знайшли, скажімо так, «уламки іншої галактики». Здавалося б, під час таких процесів, як у кіно про зоряні війни, мають відбуватися численні зіткнення зір. Та насправді при злитті навіть двох досить великих галактик цього майже не відбувається, оскільки зорі розділяють великі відстані.

Неправильна галактика NGC 1427A

Неправильна галактика NGC 4038

Найближчі до нас галактики – Велика та Мала Магелланові хмари, Туманність Андромеди і ще 54 галактики – разом утворюють Місцеву групу галактик, яка, у свою чергу, входить до складу скупчення Ланіакея.

Місцева група галактик

Схема скупчення галактик Ланіакея

У найближчі роки мають запрацювати потужні космічні телескопи, завдяки яким астрономи сподіваються отримати ще більше інформації про Всесвіт. Один із них – Космічний телескоп імені Джеймса Веба. Наразі я працюю з даними  Слоанівського цифрового огляду неба, проте телескоп імені Джеймса Веба тільки за один тиждень роботи надаватиме більше інформації, ніж Слоанівський огляд за весь час свого існування. Тож чекатимемо нових даних про Всесвіт і наше місце в ньому».

Чумацький Шлях на нічному небі Києва, над територією Головної астрономічної обсерваторії НАН України (автор фото – О. Велесь)

Ілюстрації – з відкритих Інтернет-джерел