← На головну

Мегасвіт. Частина 3. Галактики та наше місце у Всесвіті

Опубліковано: 2024-01-27

Мегасвіт. Частина 3. Галактики та наше місце у Всесвіті.

Ну і давайте поговоримо трохи про третю частину нашої лекції, в якій ми розглянемо галактику. Отже, в результаті еволюції зірки змінюються, зірки проходять певний еволюційний трек. І коли ми бачимо на небі багато зірок, то нам слід розуміти, що всі ці зірки знаходяться на тій чи іншій стадії своєї еволюції. Тобто є зірки, які тільки народилися. Це прото зірки, які дуже неяскраві, які не можна взагалі побачити. Є зірки, які вже проходять основну стадію свого життя, поступово спалюючи водень, перетворюючи його на гелі. Є червоні гіганти, які вже закінчують своє життя. Є наднові зірки. Є відповідно біли карлики, нейтронні зірки і чорні діри, які вже закінчили своє життя, перетворившись на останній об'єкт, з якого нічого це не може бути створено. Всі зірки вони дуже різні. Всі зірки мають різну масу. Всі зірки бувають різного розміру. Вони мають різну світність, різну температуру, різний так званий спектральний клас. Але якщо ми певним чином об'єднаємо всі зірки, які нам відомі на певну діаграму, то ми побачимо, що незважаючи на те, що зірок у Всесвіті є величезна кількість, величезна різноманітність, всі вони утворюють на цій діаграмі не кілька дуже схожих між собою груп. І найбільш відома з таких діаграм, які об'єднують всі можливі зірки в єдину структуру, це так звана діаграма Гєрдж Пронгарасела, названа на честь двох астрономів, яка класифікує всі зірки за двома знаками. Це, фактично, спектральний клас, якщо казати більш простими словами, це температура зірки і її світність, наскільки вона яскрава в залежності від того, якого вона кольору. Це, якщо казати більш простими словами. Можна побачити, що на цій діаграмі, на якій нанесені всі зірки, які відомі людству, існує декілька дуже тісно пов'язаних між собою груп. Ну, по-перше, це група, яка йде по діагоналі. Це група, яка називається головна послідовність. Головна послідовність – це ті зірки, які якраз перетворюють води на гелій. Це зірки типу нашого сонця. Існують більші, існують менші, існують більш яскраві, існують менші яскраві, існують більш сині, існують більш червоні. Але в цілому ті зірки, вони всі дуже схожі між собою. І наше сонце на цій діаграмі, на цій головній послідовності знаходиться десь в середині. Тобто воно не є ані яскравою, ані навпаки. Воно не є ані дуже червоною, ані дуже синією зіркою. Воно є абсолютно посередньою зіркою нашого Всесвіту. Друга група, яку можете побачити на цій діаграмі, це гіганти. Ще червоні гіганти і червоні надгіганти. Можна побачити, що вони окремо трохи вище, ніж головна послідовність, і теж дуже тісно об'єднані між собою. Це зірки, які вже спалили весь водень, і які поступово спалюють гелій, які вже скоро комрут. Якщо стадію звичайної зірки, зірка може проходити мільярди років, то стадію гіганта проходить значно швидше, в десятки чи в сотні разів швидше. Крім того, з самого низу діаграми можна побачити окрему групу карликів. Біли карлики. Біли карлики – це зорі, які вже загинули. Це зорі, які утворилися в середині червоного гіганта, які потім залишилися після того, як він вибогнув. Ми бачимо, що таких білих карликів не так вже і багато. Але це не означає, що їх дійсно мало у нашому Всесвіті. Це означає, що вони настільки тусклі, настільки неяскраві, що ми просто дуже нам важко відкривати ці зірки. Тому, звичайно, що їх набагато більше. Мабуть, їх більше, ніж зірок головної послідовеністі і червоних гігантів. Але при цьому нам їх дуже важко помітити. Тому, якщо червоні гіганти ми можемо помітити на величезній відстані у десятки і сотні світлових років, то білих карлики ми можемо побільш помітити, лише якщо вони знаходяться десь поруч з землею. І найближчі зірки до землі, наприклад, там та ж сама зірка Барнарда, вони навіть не можуть бути побачені неозбройним оком, настільки вони неяскраві. Типові зірки, які ми бачимо, та сама альфа-центавра, це, до речі, не зірка, це подвійна зіркова система, чи навіть потрійна, якщо врахувати про ксимоцентавра. Та сама зірка Сіріус, та сама зірка Вега, вони всі є зірками головної послідовності, які знаходяться біля нас. Якщо ми спробуємо порівняти певні розміри, типові розміри, які снують у Всесвіті, то ми можемо побачити, що можна всі об'єкти розділити на декілька рівнів масштабу. Ну, по-перше, це планети типу нашої землі. Веркурі, Венера, Земля і Марс – це планети земної групи, це невеликі скелясті об'єкти, які обертаються навколо зірок. Звичайно, що про жодні ядерні реакції в таких об'єктах не може йти жодному. Крім цих скелястих планет, існують планети-гіганти. У нашій сонячній системі таких планет є чотири, це Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун, але ми вже знаємо, що біля інших зірок є величезна кількість також своїх планетарних систем, це так звані екзопланети, і ми вже відкрили величезну кількість схожих планет-гігантів біля інших зірок. Як правило, планети-гіганти складаються вже з водню ігелью, але вони ще не достатньо великі для того, щоб там розпочалися ядерні реакції і щоб вони перетворилися на справжню зірку. Наступний, більший ще масштаб, це вже масштаб зірок головної послідовності. Ми можемо побачити в третьому зображенні типові зірки основної головної послідовності, це Сонце і Сиріус. Вони можуть бути знов таки різної яскравості, різної світності, різного спектрального класу, різної маси, але в цілому вони всі характерні тим, що джерелом їх енергії є одна і та ж сама ядерна реакція. Далі починаються вже червоні гіганти. Можна побачити далі, що навіть величезний Сиріус, який більше Сонце, він надзвичайно малий у порівнянні з дійсними червоними гігантами, такі як Артур, Альдебаран, Рігіль чи Бетельгейзе. Ці об'єкти є надзвичайно великими, надзвичайно яскравими. Вони всі мають червоний колір і кожен червоний гігант означає те, що скоро час його існування закінчиться. Всі червоні гіганти, які ми бачимо, хоча вони дуже яскраві, знаходяться від нас на достатньо далекій відстані, і це велика вдача, тому що якщо певний червоний гігант знаходився біля нас, то це означає, що скоро землю чекає, наприклад, вибух на днові і нічого гарного від цього землею не буде. Найбільші планети, найбільші зірки, які ми бачимо, це величезні червоні надгіганти, які після свого вибуху перетворяться або на нейтронну зірку, або на чорну тіру. І всі ті об'єкти об'єднані у величезне скупчення, яке називається галактикою. Галактика – це величезне скупчення, величезне об'єднання зірок. Це величезна зоряна система, яка утримується разом з силим гравітації, яка обертається навколо свого центру. Саме слово «галактика» походить від грецького слова «лактоз». Лактоза – це молочне цукоро. Лактоз – це молоко. Там є певні міфи, що за певними міфами богиня по небу розлила молоко, і це молоко утворило той самий чумацький шлях. Але в будь-якому разі цей чумацький шлях, якщо ми дивимося на нього з землі, то при сприятливих умовах ми можемо його побачити як певну таку світлу смугу на небі. І галактика, якщо ми кажемо про саме нашу галактику, а наша галактика називається чумацький шлях, то ми пишемо це слово з великої літри. Тобто галактика з великої літри це те ж саме, що наша галактика, це те ж саме, що чумацький шлях. У інших мовах світу, як правило, назва галактики, наша ідея від того ж самого слова молоко, например Milky Way, той самий молочний шлях, чумацький шлях. Якщо ми кажемо галактика з малої літри, то ми можемо мати на увазі не тільки нашу галактику, а й будь-яку з інших галактик, бо за космологічним принципом всі галактики схожі одна на одного. Ми не знаємо, як виглядає наша галактика взагалі в цілому, бо ми живемо в середині цієї галактики, але ми знаємо, як виглядають інші галактики, і тому логічно припустити, що і наша галактика виглядає абсолютно таким самим чином. Якщо її сфотографувати, то знов таки при спроятливих умовах, а це фотографія реальна, яка була зроблена біля Києва, на відстані 50 км південніше Києва на березі Дніпра, можна побачити, можна сфотографувати галактику Чумацький шлях у вигляді ось такої світлої полоси. Світла полоса – це величезна кількість зірок, які знаходяться на дуже великій відстані, тому ми їх не можемо розрізнити одна від одної, а вони всі зливаються між собою, втворюючи таку саму сму. Галактика достатньо велика. Якщо ми кажемо про нашу галактику Чумацький шлях, то це такий диск. Це диск у формі певної спиралі, в центрі якого є ядро цього диску. Це надмасивна чорна діра. Біля цього ядра величезна кількість зірок, величезна концентрація зірок. Далі поступово ця концентрація падає, і ті зірки формують певні спиральні рукава, які формують диск. І розмір цього диску, діаметра цього диску приблизно 100 тисяч світлових років. Ми не знаємо точно скільки зірок в нашій галактиці. Деякі з них ми не можемо бачити, бо вони дуже неяскраві. Деякі приховані від нас тим самим ядром галактики, бо вони знаходяться з іншого його краю. Але за сучасними отінками зірок саме в нашій галактиці від 200 до 400 мільярдів. І хоча наша галактика є достатньо великою, але все таки, звичайно, що є галактики значно більше за наша, а є її значно менша. Біля нашої галактики є велика кількість галактик-супутників, які значно менші. Галактика формує форму спиралі, але не всі галактики бувають спиральні. В галактиці є величезна кількість зірок, більш частина з яких це ті самі карлики, ті самі біли корінчневі карлики. Ми припускаємо, що їх дуже багато, хоча, звичайно, що побачити їх ми не можемо. І більша частина зірок взагалі в галактиці вони не є окремими зірками, такими як наше Сонце. А вони є подвійними, потрійними і навіть більш кратними зоряними системами. Тобто фактично це велика кількість зірок, які по складним траєкторіям рухаються навколо певного центру, причому передбачити цей рух дуже важко. Є відома книжка «Задача до трьох тіл» китайського фантаста, де якраз описується життя в такій складній системі, і де якраз показується, наскільки складно жити було б, якщо б наша планета існувала в такій складній, кратній зоряній системі. Нам пощастило, що Земля обертається навколо зірки Сонце, і ніяких інших зірок в нашій Сонячній системі немає. Мабуть, якщо б їх було більше ніж одна зірка, то її життя на Землі не змогло б виникнути. Більша частина зірок нашої галактики розташована у формі певного плоского диску, і галактика обертається навколо свого центру, так само як всі планети обертаються навколо центру Сонячної системи. Сонце знаходиться і не біля центру, і не біля краю нашої галактики, воно знаходиться десь посередині між центром і краєм. І разом з усіма планетами і всім об'єктами Сонячної системи воно обертається навколо центру галактики. І так само як період обертання Землі навколо Сонця називається Рік, період обертання Сонця навколо центру галактики, навколо цієї надмосивної чорної діри стрілець-аазіречка, називається Галактичний Рік. Тобто Галактичний Рік – це час, за який Сонце робить повний оберт навколо центру галактики. За сучасними отінками це приблизно 200-250 мільйонів років, і швидкість руху Сонця навколо центру галактики вона дуже велика, вона складає також приблизно 250 кілометрів на секунду. Наша галактика вона є частиною цілої групи галактик. В цій групі є три величезних галактики, це Чумацький Шлях, це галактика Андромеди, або галактика М31, і галактика Трикутника, або галактика Втрикутнику, її ще називають М33. Оці три величезні галактики Чумацький Шлях, Андромеда і Трикутника, вони формують ядро нашого галактичного невеликого кластера. Крім того, крім цього ядра є величезна кількість галактик супутников, які окремо біля цих великих галактик рухаються. Якщо, наприклад, казати про наш Чумацький Шлях, то це, наприклад, Магаланові Хмари, то це, наприклад, Велика Медмедиця, здається, там є також галактика. Вони багато, вони не такі цікаві, вони не такої цікавої спіральної форми, вони є супутниками нашої галактики. Галактика Андромеди – це найбільш відома галактика нашої групи. І ця галактика за сучасними уявленнями рухається в напрямку до нашої галактики Чумацький Шлях з величезною швидкістю 300 км на секунду. Причому, оцінюючи відстань і оцінюючи цю швидкість, ми можемо припустити, що приблизно через 3-4 мільярда років, приблизно в той самий час, як сонце буде доживати останні роки свого життя, перетворюючись поступово на Червоний Гігант і готуючись вибухнути, саме в цей час галактика Андромеди і галактика Чумацький Шлях об'єднаються між собою, зіллються, утворивши якусь ще більшу галактику, для якої поки що не існує назов. Існує велика кількість моделювань цього Зрозуміння, що ми до цього часу не доживемо і ми не зможемо це побачити, але ми можемо певним чином змоделювати, що буде. Буде дві великі галактики, вони дуже схожі, це обидві спіральні галактики. Вони будуть поступово наближатися один до одної. В певний момент часу вони зіллються. Більш частина зірок об'єднаються між собою, утворивши ще одну, ще більшу галактику. Ті зірки, які знаходяться десь на периферії, вони будуть відкинути кудись назовні і вони далі будуть продовжувати своє існування, свій шлях повсесвіту, вже як окремі зорені системи, не пов'язані з певними галактиками. Вважається, що якщо сонце ще буде в той час існувати, разом з нашою всією сонячною системою, воно буде знов таки відкинуто назовні від цієї нової мегагалактики. Надносивні чорні діри, які знаходяться в середині і нашої галактики, і галактики Андромеди, під дією сили тяжіння, вони притягнуться одна до одній і зіллються, сформувавши ще одну, ще більш масивну чорну діру і випромінюючи при цьому величезну кількість енергії у вигляді гравітаційних. Причому хоча на цих відео це виглядає як якийсь дуже швидкий процес, насправді, якщо б ми, люди, існували в цей момент часу, ми навіть би не помітили, як взагалі якісь галактики з якимись іншими зіштовхуються, бо це достатньо повільний процес в рамках нашого життя. Те, що тут намальовано, може відбуватися сотні мільйонів років. Тобто один слайд на цьому відео – це мільйони років. Тобто ми будемо лише бачити, що певні зірки якісь нові з'являються, якісь нові зникають, але в цілому це надзвичайно повільний в космічному етапі процес, який, якщо людство знов-таки тоді ще буде існувати, не присведе до якихось катастрофічних подій саме для людства, але ще просто змінить галактику, утворивши щось нове. Галактика снує в величезну кількість, але знов-таки, за тим самим космологічним принципом, не зважаючи на те, що галактика снує в величезну кількість, так як умови у нашому Всесвіті, майже всюди, майже однакові, їх можна класифікувати на декілька досить близьких до себе груп. Як правило, слідують або класифікації, яку ще запропонував Едвин Хаббл, який фактично об'єднав всі галактики у три групи. Це за формою – галактики еліптичні, що схожі на еліпс. Це галактики спіральні, що схожі на певну спіраль. Причому ці спіральні галактики бувають з певною перемичкою або без неї. І все решта, що називалось неправильними або іррегулярними галактиками. Зараз ми знаємо, що галактик існує набагато більше типів, їх можна по-різному об'єднувати між собою. Але в цілому можна побачити, що всі ті галактики дійсно схожі або на певні величезні зоріні еліпси, або на певні величезні зоріні спіралі. В них може бути не також багато зірок, кілька мільйонів або кілька сотень мільярдів. Вони можуть бути сотні тисяч светлових років, або декілька десятків або сотень светлових років. Але в цілому всі галактики схожі між собою і на великих космічних масштабах галактики утворять досить однорібний фон. В тому Всесвіті, який ми можемо бачити, вже відомі сотні мільярдів галактик. Скільки їх всього у Всесвіті ми не знаємо і, мабуть, не дізнаємося нікого. Отже, якщо ви колись заблокаєте у Всесвіті, якщо колись ви телепортуєтесь в іншу зорену систему і ви не будете знати, як повернутися додому, вам треба знати, де знаходиться Сонце в нашій галактиці Чумацький шлях. Запам'ятовуйте. Наше Сонце знаходиться у рокові Ареона, причому на внутрішньому країці його рокова. Цей рокав Ареона – це невеликий рокав, який знаходиться між двома дуже великими рокавами, які називаються рокав Персея і рокав Стрельця. Це ті самі закручувальні спіральні об'єкти, які знаходяться навколо центру галактики. Наше Сонце знаходиться в так званій міжцевих міжзореній хмарі. Це область певної підвищеної шільності газу і пилу, що розташована, в свою чергу, в місцевому міхурі. Це область дуже розсіяного міжзореного газу. Саме там знаходиться наше Сонце, саме там знаходиться декілька сусідніх зірок, але ми тут не назавжди. Ми поступово рухаємося навколо центру галактики. Колись ми вийдемо з цього міжзореного місцевого міхура, ми вийдемо з міжзореної хмари, і ми разом далі з роковим Аріона буде рухнутися навколо центру нашої галактики. З однієї сторони завжди буде рокав Персея, з іншої сторони завжди буде рокав Стрельця. Це приблизно як плаштована галактика і які зірки в них бувають. Отже, ми можемо вже розймувати нашу достатньо довгу лекцію, достатньо складну лекцію в трьох частинах. То які ж ми, люди, і які місця ми займаємо в нашому величезному всесвіті? Ми, люди, це мешканці невеликої планети Земля. Ленете Земля – це невелика планета земної групи. Навіть в нашій сонячній системі є ще три таких планети, як Земля. Це невеличка скеляста планета. Схожі на нас це Венера, Меркурій і Марс, яка обертається навколо центральної зірки нашої планети Солнця. Крім таких планет, як Земля, в нашому галактику ще є планети-гіганти, які значно більші. Крім того, що планети існують навколо нашої зірки Солнця, ми вже відкрили, що навколо інших зірок існують свої власні планетарні системи, які теж є досить великі і досить різномерні. Наша зірка Солнця – це є абсолютно типова зірка нашої галактики. Таких зірок, як Солнце, в нашій галактиці є величезна кількість. Є зірки більш яскраві, є зірки менш яскраві. Є біли карлики, які є залишками зірок, що вже загинули. Є червоні гіганти, які ще тільки загинуть. Є зірки, схожі на наше Солнце, які еволюціонують швидше, наприклад, той самий Сиріус. Є ті, які повільніше. Є ті, які більш яскраві, є ті, які менш яскраві. Це абсолютно середня, абсолютно нічим не примітна зірка. Таких зірок, як наше Солнце, в нашій галактиці є сотні мільярдів. Таких зірок, як наше Солнце, в нашій галактиці є сотні мільярдів. Це спіральна галактика, так достатньо велика. Але таких спіральних галактик, як наш Чумацький шлях, у Всесвіті є в величезна кількість. Та ж сама галактика Андромеди. Вони всі дуже схожі між собою. І хоча кожна зірка в таких галактиках є певним індивідуальним еволюційним об'єктом, але в цілому ці галактики формують дуже однорідну структуру нашого Всесвіту. Галактика Чумацький шлях, де рухається наше Солнце, з галактикою Андромеди і галактикою Трикутника, а також деякими карликовими галактиками, як Магалонові Хмари, Велика і Мала, як, наприклад, Карликова Піч, як, наприклад, Велика Ведмедиця, вони формують так звану місцеву групу галактик, яка утримується разом з силим гравітації. В цій місцевій групі галактика Андромеди і галактика Чумацький шлях наближаються одна догодної. І колись ця місцева група об'єднається у якусь велику надгалактику, назву для якої ще не придумали. Але навіть ця величезна місцева група галактик є лише невеликою частиною великого скупчення галактик, яка називається надскупчені Діви. На відміну від місцевої групи, це скупчені Діви воно вже не тримається силим гравітації. Це просто випадкове, тимчасове об'єднання різних груп галактик, яке поступово з розширенням всесвіту буде руйнуватися і інші галактики надскупчення Діви поступово будуть віддалятися від нас все далі і далі. Поки що ми їх можемо бачити, але далі поступово вони будуть втрачатися від нас, віддаляючись все швидше і швидше. Це надскупчення Діви, величезне скупчення, є лише великою частиною ще більшого скупчення, яке називається надскупчення Ланеакія. Де крім нашого скупчення Діви є, наприклад, скупчення Гідри, надскупчення Левос, Екстанта, Голуба, Фенікса, Печі, Скульптора Казирого і так далі. І всі ці скупчення складають величезну кількість своїх галактик, своїх галактичних кластерів, своїх зорених систем, деякі з яких тримаються разом гравітацію, деякі – ні. І це надскупчення Ланеакія є дуже маленькою частиною цього самого метавсесвіту, цього самого всесвіту, який ми можемо спостерігати, цього самого величезного кола радіусом приблизно в 50 мільярдів светлових років, яке поступово розширюється, яке поступово стає все більш і більш холодним, яке поступово відлітає від нас за горизонт потіх, яке заповнено величезною кількістю галактик, зірок, де зірки весь час народжуються, живуть, помирають за дуже схожим між собою сценарієм. Отже, я думаю, ви самі побачили, що таке людство у рамках Всесвіту, наскільки це і Всесвіт величезний і неосяжний. Це, мабуть, все, що я вам хотів розказати про світ, про зірки, про їх еволюцію, про будову і так далі. На цьому все. Дякую за увагу. Сподіваюсь, що було цікаво.