Галактики

Галактики представляют собой огромные скопления звезд. Различаю эллиптические, спиральные и неправильные галактики.

В начале галактика представляла собой медленно вращающееся газовое облако. Под действием собственной гравитации облако сжималось (коллапсировало), так что центробежная сила и газовое давление не могло противостоять этому. В ходе коллапса рождались первые звезды.

Выделяющиеся при коллапсе облака энергии гравитации переходила в кинетическую энергию движения звезд и газа. В звездной подсистеме повышение кинетической энергии прекратило дальнейшее сжатие. Поэтому подсистема звезд (уже старых), возникшая в начале коллапса протогалактики, сохранила свою первоначальную почти сферическую форму, образовав гало.

Из-за сохранения углового момента при сжатии – скорость вращение увеличивалась. Возросшие центробежные силы прекратили сжатие поперек оси вращения, тогда как сжатие вдоль оси продолжалось. Так сформировался тонкий газовый диск, а родившиеся там звезды образовали вращающуюся дисковую подсистему. В галактике происходит непрерывное превращение некоторой доли межзвездного газа в звездах различных масс.

Сверхгалактика – сверхсистема галактик, гигантская совокупность галактик. Диаметр сверхгалактики – 20–30 Мпс (мегапарсек), что значительно больше диаметра обычных скоплений галактик. Число галактик в сверхгалактике десятки тысяч. От обычных скоплений галактик сверхгалактика отличается также сильной сплюснутостью формы.

Парсек (сокращенно от параллакс+секунда) – единица длины, применяемая в астрономии, обозначается пс или пк (СИ).

1 пс =206.265 а.е =3,263 светового года=3,086·10¹⁶ м.

Параллакс (греч. – отклонение) видимое изменение положения небесного светила вследствие перемещения наблюдателя. Вследствие вращения Земли – суточный параллакс; обращение Земли вокруг Солнца – годичный параллакс, движения солнечной системы в Галактике – вековой параллакс.

Полагают, например, что через 0,01 секунды после взрыва плотность материи с невообразимо большой величины должна была упасть до 10¹⁰ г/см³, через три минуты после взрыва из нуклонов образуется смесь легких ядер: 2/3 водорода и 1/3 гелия. Остальные химические элементы образовались из этого дозвездного вещества в результате ядерных реакций. В настоящее время наблюдается реликтовое излучение какостаток образования нейтральных атомов водорода и гелия.

По мере расширения и охлаждения во Вселенной происходили процессы разрушения существовавших раньше симметрий и возникновения на этой основе новых структур.

Тот факт, что любая эволюция сопровождается разрушением симметрии, непосредственно следует из принципа положительной обратной связи, согласно которому неравновесность и неустойчивость, возникающая в открытой системе, вследствие взаимодействия системы со средой со временем не ликвидируется, а наоборот, усиливается. Это приводит в конечном счете к разрушению прежних симметрий и, как следствие, к возникновению новой структуры.

В общих чертах формирование Вселенной, согласно стандартной модели, представляется следующим образом. Когда температура Вселенной после взрыва упала до 6 млрд. градусов по Кельвину, первые 8 секунд после взрыва там существовало в основном смесь электронов и позитронов. Пока эта смесь находилась в тепловом равновесии, количество частиц разного рода оставалось приблизительно одинаково. Между частицами происходили непрерывные столкновения, в результате чего возникали пары фотонов, а из столкновения последних – электрон и позитрон.

На этой стадии происходило непрерывное превращение вещества в излучение и наоборот, излучения в вещество. Вследствие этого между веществом и излучением сохранялась симметрия.

Нарушение этой симметрии произошло после дальнейшего расширения Вселенной и соответственно понижения ее температуры. Именно на этой стадии возникли более тяжелые ядерные частицы – протоны и нейтроны. Самым же главным результатом этой стадии микроэволюции в рамках организации Вселенной было образование крайне незначительного перевеса вещества над излучением, которое оценивается примерно как излишек одного протона или нейтрона на миллиард фотонов. Как раз из этого излишка в процессе дальнейшей эволюции возникло то огромное богатство и разнообразие материальных образований, явлений и форм, начиная от атомов, молекул, кристаллов, минералов и кончая разнообразными горными образованиями, планетами, звездами и звездными ассоциациями, галактиками и скоплениями галактик.

Процессы микроэволюции Вселенной, продолжавшиеся не менее 10 млрд. лет, привели к образованию молекул и тем самым явились предпосылкой для начала макроэволюции Вселенной, в результате которой и возникли окружающие нас макротела, разнообразные их системы вплоть до галактических. Здесь существенная роль принадлежит уже нарушению симметрии между различными физическим взаимодействиями.

Если принять так называемую стандартную модель, то через 0,01 секунды после «взрыва» плотность вещества-излучения имела невообразимую величину 10⁹³ г/см³, затем упала до выразимо огромных 10¹⁰ г/см ³, и тогда могла появиться смесь легких ядер (2/3 водорода и 1/3 гелия), давшая начало ядерным реакциям, образо­вавшим остальные элементы таблицы Менделеева. Происходили непрерывные взрывные переходы вещество – излучение, поддерживавшие симметрию. Известно, что любая эволюция сопровождается нарушением симметрии, обеспечивающим переход к новым структурным образованиям и уровням. На следующей стадии «стaндapтнaя» модель предписывает образование тяжелых ядерных частиц-нейтронов и протонов, с крайне незначительным преобладанием вещества над излучением, предохраняющим от аннигиляции («исчезновений» вещества в излучении) – порядка одного (!) протона или нейтрона на один миллиард фотонов. Такое нарушение симметрии обеспечило процесс образования всего множества форм от атомов до галактик, до жизни и разума. Не вникая далее в детали, приведем своеобразный календарь американского астрофизика Карла Сагана (р. 1934).

Если космический год принять за 15 миллиардов земных лет, а секунду соответственно за 500 лет, то эволюция Вселенной выглядит таким образом.