החלל החיצון המקיף אותנו איננו כוכבים בודדים, כוכבי לכת, אסטרואידים ושביטים נוצצים בשמי הלילה. קוסמוס היא מערכת ענקית שבה הכל נמצא בקשר הדוק זה עם זה. כוכבי הלכת הם מקובצים סביב כוכבים, אשר בתורו טופס אשכולות או ערפיליות. תצורות אלה יכולות להיות מיוצגות על ידי המאורות בודדים, או שהם יכולים מאות, אלפי כוכבים, ויצרו כבר תצורות היקום בקנה מידה גדול יותר - גלקסיות. ארץ הכוכבים שלנו, גלקסיית שביל החלב, היא רק חלק קטן ביקום העצום, שבו יש עוד גלקסיות אחרות.
היקום נמצא כל הזמן בתנועה. כל חפץ בחלל הוא חלק מגלקסיה מסוימת. בעקבות הכוכבים, גם הגלקסיות נעות, שלכל אחת מהן יש ממדים משלה, מקום מסוים בסדר האוניברסלי הצפוף ובמסלול התנועה שלו.
האדם הצליח לספור את מספר הכוכבים בשמים, אך לקבוע כמה גלקסיות ביקום הן משימה מרתיעה, הן מבחינה טכנית והן מבחינה תיאורטית.
מהו המבנה האמיתי של היקום?
במשך זמן רב נבנו ייצוגים מדעיים של המין האנושי על הקוסמוס סביב כוכבי הלכת של מערכת השמש, הכוכבים והחורים השחורים המאכלסים את בית הכוכבים שלנו - גלקסיית שביל החלב. כל עצם גלקטי אחר שזוהה בחלל על ידי טלסקופים נכנס אוטומטית למבנה המרחב הגלקטי שלנו. לפיכך, לא היה מושג כי שביל החלב הוא לא החינוך האוניברסלי היחיד.
יכולות טכניות מוגבלות לא אפשרו לנו להעיף מבט נוסף מעבר לגדר החלב, שם, על פי הדעה הרווחת, מתחילה הריקנות. רק בשנת 1920, הצליח האסטרופיסיקאי האמריקני אדווין האבל למצוא ראיות לכך שהיקום גדול בהרבה, ובצד הגלקסיה שלנו יש עוד גלקסיות גדולות וגדולות בעולם העצום והבלתי מוגבל הזה. הגבול האמיתי של היקום אינו קיים. כמה חפצים קרובים אלינו, רק כמה מיליוני שנות אור מכדור הארץ. אחרים, להיפך, ממוקמים בפינה הרחוקה של היקום, להיות מחוץ לטווח ראייה.
כמעט מאה שנים חלפו ומספר הגלקסיות כבר נאמד במאות אלפים. על רקע זה, שביל החלב שלנו לא נראה כל כך ענק, אם לא לומר, זעיר מאוד. כיום גלקסיות כבר התגלו, שגודלן קשה אפילו לניתוח מתמטי. לדוגמה, הגלקסיה הגדולה ביותר ביקום, IC 1101, יש קוטר של 6 מיליון שנות אור מורכבת מ -100 טריליון כוכבים. מפלצת גלקטית זו ממוקמת יותר ממיליארד שנות אור מכוכב הלכת שלנו.
המבנה של מבנה עצום כזה, שהוא היקום בקנה מידה עולמי, מיוצג על ידי ריקנות ותצורות בינכוכיות - סיבים. האחרון, בתורו, מחולקים superclusters, interstactic אשכולות וקבוצות גלקטיות. החוליה הקטנה ביותר של המנגנון הענק הזה היא הגלקסיה, המיוצגת על ידי צבירי כוכבים רבים - ערפיליות של נשק וגז. ההנחה היא כי היקום מתרחב כל הזמן, ובכך גורם לגלקסיות לנוע במהירות עצומה בכיוון ממרכז היקום לפריפריה.
אם אנו מדמיינים שאנו מתבוננים בקוסמוס מגלקסיית שביל החלב שלנו, הנמצאת כביכול במרכז היקום, אזי המודל הגדול של מבנה היקום ייראה כך.
החומר האפל - זהו החלל, המעלות העלובות, אשכולות הגלקסיות והערפיליות - כל אלה הם התוצאות של המפץ הגדול, שיזם את היווצרות היקום. במשך מיליארד שנים, המבנה שלה משתנה, צורת הגלקסיות משתנה, כמו כוכבים מסוימים נעלמים, נספגים על ידי חורים שחורים, ואחרים, להיפך, הופכים לסופרנובות, הופכים לאובייקטים גלקטיים חדשים. לפני מיליארדי שנים בהסדר הגלקסיות היה שונה לגמרי ממה שאנחנו רואים עכשיו. בכל מקרה, על רקע תהליכים אסטרופיזיים מתמידים המתרחשים בחלל, אפשר להסיק מסקנות מסוימות על העובדה שליקום שלנו יש מבנה לא קבוע. כל עצמים בחלל נמצאים בתנועה מתמדת, שינוי המיקום שלהם, גודל וגיל.
היום, הודות לטלסקופ האבל, הצלחנו לאתר את הגלקסיות הקרובות ביותר אלינו, לקבוע את גודלם ולקבוע את המיקום היחסי של עולמנו. על ידי המאמצים של האסטרונומים, מתמטיקאים ואסטרופיסיקאים מפה של היקום הוא עשה. גלקסיות בודדות זוהו, אך על פי רוב, חפצי היקום הגדולים מקובצים בכמה עשרות קבוצות. הגודל הממוצע של הגלקסיות בקבוצה כזו הוא 1-3 מיליון שנות אור. לקבוצה שאליה שייך שביל החלב שלנו יש 40 גלקסיות. בנוסף לקבוצות בחלל הבין גלקטי יש מספר עצום של גלקסיות ננסיות. ככלל, תצורות כאלה הן לוויינים של גלקסיות גדולות יותר, כגון שביל החלב שלנו, המשולש או אנדרומדה.
עד לאחרונה, הגלקסיה הקטנה ביותר ביקום נחשבה לגלקסיה הגמד "Segue 2", הממוקמת 35 קילוגרמים מהכוכב שלנו. עם זאת, בשנת 2018, אסטרופיסיקאים יפנים גילו גלקסיה קטנה עוד יותר, בתולה אני, שהוא לוויין של שביל החלב והוא ממוקם במרחק של 280,000 שנות אור מכדור הארץ. עם זאת, מדענים מאמינים כי זה לא הגבול. הסתברות גבוהה כי יש גלקסיות הרבה יותר גודל צנוע.
עבור אשכולות של גלקסיות ללכת אשכולות, שטחים של חלל חיצוני שבו יש עד מאות גלקסיות מסוגים שונים, צורות וגדלים. הצטברות הם בגודל קולוסלי. ככלל, הקוטר של היקום הזה הוא כמה מגה-פאר.
מאפיין ייחודי של מבנה היקום הוא השתנותו החלשה. למרות המהירויות האדירות שבהן עוברות הגלקסיות ביקום, כולן נשארות באשכול אחד. כאן, העיקרון של שמירה על המיקום של חלקיקים בחלל, אשר מושפע חומר אפל, נוצר כתוצאה פיצוץ גדול. ההנחה היא כי בהשפעת חללים אלה, מלאים בחומר אפל, אשכולות וקבוצות של גלקסיות ממשיכים לנוע באותו כיוון במשך מיליארדי שנים, הסמוכים זה לזה.
התצורות הגדולות ביותר ביקום הן המעלות הגלקטיות המאחדות קבוצות של גלקסיות. Supercluster המפורסם ביותר הוא הקיר הגדול של הליצן, אובייקט בקנה מידה אוניברסלי מתיחה 500 מיליון שנות אור אורך. עובי של supercluster זה הוא 15 מיליון שנות אור.
בתנאים הנוכחיים, החללית והטכנולוגיה אינן מאפשרות לנו לשקול את היקום במלואו. אנחנו יכולים רק לזהות superclusters, אשכולות וקבוצות. בנוסף, הקוסמוס שלנו יש חללים ענקיים, בועות של חומר אפל.
צעדים לחקור את היקום
המפה המודרנית של היקום מאפשרת לנו לא רק לקבוע את מיקומנו בחלל. כיום, הודות לנוכחותם של טלסקופי רדיו חזקים והיכולות הטכניות של טלסקופ האבל, הצליח האדם לא רק להעריך את מספר הגלקסיות ביקום, אלא גם לקבוע את סוגי הזנים שלהם. חזרה בשנת 1845, האסטרונום הבריטי ויליאם פרסונס, באמצעות טלסקופ לחקור עננים של גז, היה מסוגל לזהות את האופי הספירלי של המבנה של אובייקטים גלקטיים, תוך התמקדות בעובדה כי באזורים שונים את הבהירות של אשכולות כוכב יכול להיות פחות או יותר.
לפני מאה שנה נחשבה שביל החלב לגלקסיה הידועה היחידה, למרות שנוכחותם של חפצים בין-גנטיים אחרים הוכחה מתמטית. חצר החלל שלנו קיבלה את שמה בימי קדם. האסטרונומים הקדומים, שהסתכלו על הכוכבים הרבים בשמי הלילה, הבחינו במאפיין האופייני למיקומם. אשכול הכוכבים הראשי התרכז לאורך קו דמיוני, שדמה לשביל של חלב מרוסק. גלקסיית שביל החלב, הגופים השמימיים של גלקסיה אחרת ידועה של אנדרומדה, הם עצם היקום הראשון שממנו החל ללמוד את החלל החיצון.
שביל החלב שלנו יש קבוצה שלמה של כל האובייקטים הגלקטיים שגלקסיה רגילה צריכה להיות. כאן יש אשכולות וקבוצות של כוכבים, שמספרם הכולל הוא כ-250-400 מיליארד.יש לנו גלים בגלקסיה שלנו, יוצרים זרועות, יש חורים שחורים ומערכות סולאריות כמו שלנו.
עם זאת, שביל החלב, כמו אנדרומדה עם המשולש, הוא רק חלק קטן של היקום, שהוא חלק מקבוצת המעלות המקומיות הקרויה בתולה. לגלקסיה שלנו יש צורה ספירלית, שבה רוב צבדי הכוכבים, עננים של גז וחפצים אחרים מרחפים מסביב למרכז. הקוטר של הסליל החיצוני הוא 100 אלף שנות אור. שביל החלב - על פי קנה המידה של החלל - אינו גלקסיה גדולה, אשר מסתו הוא 4.8x1011 Mʘ. באחת מזרועותיו של אוריון סיגנוס השמש שלנו. המרחק בין הכוכב שלנו למרכז שביל החלב הוא 26,000 ± 1,400 sv. שנים
במשך זמן רב האמינו כי אחד האסטרונומים הפופולריים ביותר בין ערפילית אנדרומדה הוא חלק מהגלקסיה שלנו. מחקרים שנעשו לאחר מכן על חלק זה של היקום העידו על כך שאנדרומדה היא גלקסיה עצמאית, וגדולה בהרבה משביל החלב. התמונות שהתקבלו באמצעות טלסקופים הראו כי לאנדרומדה יש גרעין משלה. יש גם אשכולות של כוכבים, ויש ערפיליות שנעות בספירלה. בכל פעם, האסטרונומים ניסו להסתכל עמוק יותר עמוק בתוך היקום, לחקור אזורים נרחבים של החלל החיצון. מספר הכוכבים בענק היקום הזה נאמד ב -1 טריליון דולר.
באמצעות מאמציו של אדווין האבל היה מסוגל ליצור מרחק משוער לאנדרומדה, שלא היה יכול להיות חלק מהגלקסיה שלנו. זו היתה הגלקסיה הראשונה שעוברת בדיקה מדוקדקת שכזאת. בשנים שלאחר מכן נתגלו תגליות חדשות בתחום המחקר הבין גלקטי. חלקו של גלקסיית שביל החלב שבו נמצאת מערכת השמש שלנו נחקר ביתר יסודיות. מאמצע המאה ה -20 התברר כי בנוסף לדרך החלב שלנו ולאנדרומדה הידועה, בחלל יש מספר עצום של ישויות אחרות בעלות קנה מידה אוניברסלי. עם זאת, עבור הסדר הנדרש כדי לייעל את החלל החיצון. אם כוכבים, כוכבי לכת ואובייקטים חלופיים אחרים נכנעו לסיווג, אז עם גלקסיות זה היה מסובך יותר. לממדים העצומים של המרחב הנחקר של החלל החיצון, שלא זו בלבד שלא היה קשה ללמוד מבחינה ויזואלית, אלא גם להעריך ברמה של הטבע האנושי, היתה השפעה.
סוגי גלקסיות בהתאם לסיווג המקובל
האבל היה הראשון שעשה צעד כזה, ובמהלך 1962 הוא ניסה לסווג את הגלקסיות הידועות באותה תקופה בצורה הגיונית. הסיווג בוצע על בסיס צורת האובייקטים הנחקרים. כתוצאה מכך הצליח האבל לסדר את כל הגלקסיות לארבע קבוצות:
- גלקסיות ספירליות הן הסוג הנפוץ ביותר;
- גלקסיות ספירליות אליפטי לעקוב;
- עם מגשר (בר) של הגלקסיה;
- גלקסיות לא נכונות.
יש לציין כי שביל החלב שלנו שייך לגלקסיות ספירליות אופייניות, אולם יש "אבל" אחד. לאחרונה, נוכחות של מגשר בר, אשר נמצא בחלק המרכזי של המבנה. במילים אחרות, הגלקסיה שלנו אינה נובעת מן הגרעין הגלקטי, אלא זורמת מן המגשר.
באופן מסורתי, הגלקסיה הספירלית נראית בצורת דיסק שטוח בצורת ספירלה, שבו מרכז בהיר נמצא בהכרח - הליבה של הגלקסיה. גלקסיות כאלה הן הנפוצות ביותר ביקום והן מסומנות על ידי האות הלטינית S. בנוסף, יש חלוקה של גלקסיות ספירליות לארבעה תת-קבוצות - אז, Sa, Sb ו- Sc. אותיות קטנות מציינות נוכחות של גרעין בהיר, היעדר שרוולים או להיפך, נוכחות של שרוולים צפופים המכסים את החלק המרכזי של הגלקסיה. בשרוולים כאלה הם אשכולות של כוכבים, קבוצה של כוכבים, הכוללים את מערכת השמש שלנו, אובייקטים חלל אחרים.
התכונה העיקרית של סוג זה היא סיבוב איטי סביב המרכז. שביל החלב עושה מהפכה שלמה סביב המרכז שלה במשך 250 מיליון שנים. ספירלות הממוקמות קרוב למרכז מורכבות בעיקר מקבוצות של כוכבים ישנים. מרכז הגלקסיה שלנו הוא חור שחור שסביבו מתרחש כל התנועה העיקרית. אורך הנתיב על פי האומדנים המודרניים הוא לכיוון המרכז של 1.5-25 אלף שנות אור. במהלך קיומו, גלקסיות ספירליות יכולות להתמזג עם תצורות עולם קטנות יותר. עדות להתנגשויות כאלה בתקופות קודמות היא נוכחות הילה של כוכבים והילה של אשכולות. תיאוריה דומה עומדת ביסוד התיאוריה של היווצרות גלקסיות ספירליות, שהיו תוצאה של התנגשות בין שתי גלקסיות הממוקמות בשכונה. ההתנגשות לא יכלה לעבור ללא עקבות, והיא נתנה דחיפה כללית סיבובית למבנה חדש. ליד הגלקסיה הספירלית היא גלקסיה גמדית, אחת, שתיים או כמה, שהן לוויינים של מבנה גדול יותר.
דומה במבנה ובהרכב לגלקסיות ספירליות הן גלקסיות ספירליות אליפטיות. אלה הם עצמים ענקיים ביקום, כולל מספר גדול של מקבצים, אשכולות וקבוצות של כוכבים. בגלקסיות הגדולות, מספר הכוכבים עולה על עשרות טריליונים. ההבדל העיקרי בין תצורות כאלה הוא צורה מתוח מאוד בחלל. הספירלות מסודרות בצורת אליפסה. גלקסיה ספירלית אליפטי M87 הוא אחד הגדולים ביותר ביקום.
עם גלקסיות מגשר הם הרבה פחות נפוץ. הם מהווים כמחצית מכל הגלקסיות הספירליות. בניגוד לתצורות ספירליות, בגלקסיות כאלה, ההתחלה נלקחת מגשר, הנקרא בר, הנובע משני הכוכבים הבהירים ביותר הנמצאים במרכז. דוגמה בולטת לחינוך כזה היא שביל החלב שלנו וגלקסיית ענן מגלן הגדולה. בעבר, היווצרות זו יוחסה לגלקסיות לא סדירות. המגשר הוא כיום אחד התחומים העיקריים של מחקר באסטרופיסיקה המודרנית. לפי גרסה אחת, חור שחור סמוך מוצץ וקולט גז מכוכבים סמוכים.
הגלקסיות היפות ביותר ביקום שייכות לסוג של גלקסיות ספירליות ולא סדירות. אחד היפים ביותר הוא גלקסיה מערבולת, הממוקם הכוכבים השמים כלבי כלבים. במקרה זה, ניתן לראות בבירור את מרכז הגלקסיה ואת הספירלות המסתובבות באותו כיוון. גלקסיות לא סדירות ממוקמות בכוכבים של כוכבים שאין להם מבנה ברור. דוגמה ראשונית להיווצרות כזו היא גלקסיה ממוספרת NGC 4038, הממוקמת בקונסטליין רייבן. כאן, יחד עם ענני גז ענקיים וערפיליות, אפשר לראות חוסר מוחלט של הסדר בהסדר של עצמים בחלל.
מסקנות
אתה יכול לחקור את היקום ללא סוף. בכל פעם, עם הופעת אמצעים טכניים חדשים, אדם פותח את צעיף המרחב. גלקסיות הן בלתי מובנות ביותר לאובייקטים של המוח האנושי בחלל החיצון, הן מבחינה פסיכולוגית והן להביט לאחור אל המדע.
