Không gian bên ngoài xung quanh chúng ta không chỉ là những ngôi sao cô đơn, các hành tinh, tiểu hành tinh và sao chổi lấp lánh trên bầu trời đêm. Cosmos là một hệ thống khổng lồ, nơi mọi thứ tương tác chặt chẽ với nhau. Các hành tinh được tập hợp xung quanh các ngôi sao, lần lượt tạo thành cụm hoặc tinh vân. Những thành tạo này có thể được biểu diễn bằng các ngôi sao đơn lẻ, hoặc chúng có thể đánh số hàng trăm, hàng ngàn ngôi sao, hình thành nên các thành tạo vũ trụ có quy mô lớn hơn - các thiên hà. Đất nước của chúng ta, thiên hà Milky Way, chỉ là một phần nhỏ của vũ trụ rộng lớn, trong đó bên cạnh đó còn có các thiên hà khác.
Vũ trụ liên tục chuyển động. Bất kỳ vật thể nào trong không gian là một phần của một thiên hà cụ thể. Theo sau các ngôi sao, các thiên hà cũng di chuyển, mỗi thiên hà đều có kích thước riêng, một vị trí nhất định trong trật tự phổ quát dày đặc và quỹ đạo chuyển động riêng.
Con người đã cố gắng đếm số lượng sao trên bầu trời, nhưng để xác định có bao nhiêu thiên hà trong Vũ trụ là một nhiệm vụ khó khăn, cả về mặt kỹ thuật và lý thuyết.
Cấu trúc thực sự của vũ trụ là gì?
Trong một thời gian dài, các đại diện khoa học của nhân loại về vũ trụ đã được xây dựng xung quanh các hành tinh của hệ mặt trời, các ngôi sao và lỗ đen sinh sống trong ngôi sao của chúng ta - dải ngân hà. Bất kỳ vật thể thiên hà nào khác được phát hiện trong không gian bằng kính viễn vọng sẽ tự động được đưa vào cấu trúc của không gian thiên hà của chúng ta. Theo đó, không có ý kiến cho rằng Dải Ngân hà không phải là nền giáo dục phổ quát duy nhất.
Khả năng kỹ thuật hạn chế không cho phép chúng ta liếc nhìn xa hơn, ngoài Dải Ngân hà, theo ý kiến đã được thiết lập, sự trống rỗng bắt đầu. Chỉ trong năm 1920, nhà vật lý thiên văn người Mỹ Edwin Hubble mới có thể tìm thấy bằng chứng cho thấy Vũ trụ lớn hơn nhiều và cùng với thiên hà của chúng ta, có những thiên hà lớn nhỏ khác trong thế giới rộng lớn và vô biên này. Ranh giới thực sự của vũ trụ không tồn tại. Một số vật thể đủ gần chúng ta, chỉ cách Trái đất vài triệu năm ánh sáng. Những người khác, trái lại, nằm ở góc xa của vũ trụ, bị khuất tầm nhìn.
Gần một trăm năm đã trôi qua và số lượng thiên hà ngày nay ước tính lên tới hàng trăm nghìn. Trong bối cảnh đó, Dải Ngân hà của chúng ta trông không quá lớn, nếu không muốn nói, rất nhỏ. Ngày nay, các thiên hà đã được phát hiện, kích thước của nó rất khó để phân tích toán học. Ví dụ, thiên hà lớn nhất trong Vũ trụ, IC 1101, có đường kính 6 triệu năm ánh sáng và bao gồm hơn 100 nghìn tỷ ngôi sao. Quái vật thiên hà này nằm cách hành tinh của chúng ta hơn một tỷ năm ánh sáng.
Cấu trúc của một đội hình khổng lồ như vậy, đó là vũ trụ trên quy mô toàn cầu, được thể hiện bằng sự trống rỗng và sự hình thành giữa các vì sao - các sợi. Sau đó, lần lượt, được chia thành các siêu đám, cụm liên thiên hà và các nhóm thiên hà. Liên kết nhỏ nhất của cơ chế khổng lồ này là thiên hà, được đại diện bởi nhiều cụm sao - tinh vân cánh tay và khí. Người ta cho rằng Vũ trụ không ngừng mở rộng, do đó khiến các thiên hà di chuyển với tốc độ lớn theo hướng từ trung tâm của Vũ trụ đến ngoại vi.
Nếu chúng ta tưởng tượng rằng chúng ta đang quan sát vũ trụ từ dải ngân hà của chúng ta, được cho là nằm ở trung tâm của vũ trụ, thì mô hình quy mô lớn của cấu trúc của Vũ trụ sẽ trông như thế này.
Vật chất tối - đó là khoảng trống, siêu đám, cụm thiên hà và tinh vân - đây là tất cả những hậu quả của Vụ nổ lớn, khởi đầu cho sự hình thành của Vũ trụ. Trong một tỷ năm, cấu trúc của nó bị biến đổi, hình dạng của các thiên hà thay đổi, khi một số ngôi sao biến mất, được hấp thụ bởi các lỗ đen và trái lại, được biến thành siêu tân tinh, trở thành các vật thể thiên hà mới. Hàng tỷ năm trước trong sự sắp xếp của các thiên hà khá khác so với những gì chúng ta đang thấy bây giờ. Dù sao, đối với nền tảng của các quá trình vật lý thiên văn liên tục xảy ra trong không gian, có thể đưa ra kết luận nhất định về thực tế rằng Vũ trụ của chúng ta có cấu trúc không cố định. Tất cả các đối tượng không gian đều chuyển động liên tục, thay đổi vị trí, kích thước và tuổi của chúng.
Ngày nay, nhờ kính viễn vọng Hubble, chúng ta đã có thể định vị các thiên hà gần nhất với chúng ta, thiết lập kích thước của chúng và xác định vị trí tương đối của thế giới chúng ta. Bằng nỗ lực của các nhà thiên văn học, các nhà toán học và vật lý thiên văn, một bản đồ của Vũ trụ được tạo ra. Các thiên hà đơn lẻ đã được xác định, nhưng phần lớn, các vật thể vũ trụ lớn như vậy được nhóm lại trong vài chục nhóm. Kích thước trung bình của các thiên hà trong một nhóm như vậy là 1-3 triệu năm ánh sáng. Nhóm mà Dải Ngân hà của chúng ta thuộc về có 40 thiên hà. Ngoài các nhóm trong không gian liên thiên hà còn có một số lượng lớn các thiên hà lùn. Theo quy luật, các thành tạo như vậy là các vệ tinh của các thiên hà lớn hơn, như Dải Ngân hà, Tam giác hoặc Andromeda.
Cho đến gần đây, thiên hà nhỏ nhất trong Vũ trụ được coi là thiên hà lùn "Segue 2", nằm cách ngôi sao của chúng ta 35 kiloparsec. Tuy nhiên, vào năm 2018, các nhà vật lý thiên văn Nhật Bản đã phát hiện ra một thiên hà nhỏ hơn nữa, Virgo I, là vệ tinh của Dải Ngân hà và nằm cách Trái đất 280 nghìn năm ánh sáng. Tuy nhiên, các nhà khoa học tin rằng đây không phải là giới hạn. Xác suất cao rằng có những thiên hà có kích thước khiêm tốn hơn nhiều.
Đối với các cụm thiên hà đi theo cụm, các khu vực ngoài vũ trụ, trong đó có tới hàng trăm thiên hà với nhiều loại, hình dạng và kích cỡ khác nhau. Các tích lũy có kích thước khổng lồ. Theo quy luật, đường kính của một vũ trụ như vậy là vài megapixel.
Một đặc điểm khác biệt của cấu trúc của vũ trụ là tính biến thiên yếu của nó. Bất chấp tốc độ khủng khiếp mà các thiên hà di chuyển trong Vũ trụ, tất cả chúng vẫn nằm trong một cụm. Ở đây, nguyên tắc duy trì vị trí của các hạt trong không gian, bị ảnh hưởng bởi vật chất tối, được hình thành do một vụ nổ lớn. Người ta cho rằng, dưới ảnh hưởng của các khoảng trống này, chứa đầy vật chất tối, các cụm và nhóm thiên hà tiếp tục di chuyển theo cùng một hướng trong hàng tỷ năm, liền kề nhau.
Các thành tạo lớn nhất trong Vũ trụ là các siêu đám thiên hà kết hợp các nhóm thiên hà. Siêu sao nổi tiếng nhất là Great Wall of the Clown, một vật thể có quy mô phổ quát kéo dài 500 triệu năm ánh sáng. Độ dày của siêu sao này là 15 triệu năm ánh sáng.
Trong điều kiện hiện tại, tàu vũ trụ và công nghệ không cho phép chúng ta xem xét Vũ trụ đến độ sâu hoàn toàn của nó. Chúng tôi chỉ có thể phát hiện các siêu đám, cụm và nhóm. Ngoài ra, vũ trụ của chúng ta có những khoảng trống khổng lồ, bong bóng vật chất tối.
Các bước để khám phá vũ trụ
Bản đồ hiện đại của vũ trụ cho phép chúng ta không chỉ xác định vị trí của mình trong không gian. Ngày nay, nhờ sự hiện diện của kính viễn vọng vô tuyến mạnh mẽ và khả năng kỹ thuật của kính thiên văn Hubble, con người đã quản lý không chỉ ước tính số lượng thiên hà trong Vũ trụ mà còn xác định loại và chủng loại của chúng. Trở lại năm 1845, nhà thiên văn học người Anh William Parsons, sử dụng kính viễn vọng để điều tra các đám mây khí, có thể xác định tính chất giống như xoắn ốc của cấu trúc của các vật thể thiên hà, nhấn mạnh rằng ở các khu vực khác nhau, độ sáng của các cụm sao có thể lớn hơn hoặc ít hơn.
Một trăm năm trước, Dải Ngân hà được coi là thiên hà duy nhất được biết đến, mặc dù sự hiện diện của các vật thể liên thiên hà khác đã được chứng minh về mặt toán học. Sân không gian của chúng tôi có tên của nó trong thời cổ đại. Các nhà thiên văn học cổ đại, nhìn vào vô số ngôi sao trên bầu trời đêm, nhận thấy một đặc điểm đặc trưng của vị trí của họ. Cụm sao chính tập trung dọc theo một đường tưởng tượng, giống như một đường sữa bị bắn tung tóe. Thiên hà Milky Way, các thiên thể của một thiên hà Andromeda nổi tiếng khác là những vật thể vũ trụ đầu tiên mà từ đó nghiên cứu về không gian bên ngoài bắt đầu.
Dải Ngân hà của chúng ta có một bộ hoàn chỉnh tất cả các vật thể thiên hà mà một thiên hà bình thường nên có. Ở đây có các cụm sao và các nhóm sao, tổng số trong đó xấp xỉ 250-400 tỷ. Có những đám mây khí trong thiên hà của chúng ta, tạo thành các cánh tay, có các lỗ đen và hệ mặt trời giống như chúng ta.
Đồng thời, Dải Ngân hà, giống như Andromeda với Tam giác, chỉ là một phần nhỏ của Vũ trụ, là một phần của nhóm siêu sao địa phương có tên là Virgo. Thiên hà của chúng ta có hình xoắn ốc, nơi hầu hết các cụm sao, đám mây khí và các vật thể không gian khác di chuyển xung quanh trung tâm. Đường kính của vòng xoắn ngoài là 100 nghìn năm ánh sáng. Dải Ngân hà - theo tiêu chuẩn của không gian không phải là một thiên hà lớn, có khối lượng là 4,8x1011 Mʘ. Trong một trong những cánh tay của Orion Cygnus là mặt trời của chúng ta. Khoảng cách từ ngôi sao của chúng ta đến trung tâm Dải Ngân hà là 26.000 ± 1.400 sv. năm
Trong một thời gian dài, người ta tin rằng một trong những nhà thiên văn học phổ biến nhất trong số các tinh vân Andromeda là một phần của thiên hà của chúng ta. Các nghiên cứu tiếp theo về phần vũ trụ này đã đưa ra bằng chứng không thể chối cãi rằng Andromeda là một thiên hà độc lập và lớn hơn nhiều so với Dải Ngân hà. Những hình ảnh thu được bằng kính viễn vọng cho thấy Andromeda có lõi riêng. Ngoài ra còn có các cụm sao và có những tinh vân di chuyển theo hình xoắn ốc. Mỗi lần, các nhà thiên văn học cố gắng nhìn sâu hơn và sâu hơn vào bên trong vũ trụ, khám phá những khu vực rộng lớn ngoài vũ trụ. Số lượng ngôi sao trong vũ trụ khổng lồ này ước tính khoảng 1 nghìn tỷ.
Thông qua những nỗ lực của Edwin Hubble đã có thể thiết lập khoảng cách gần đúng với Andromeda, nơi không thể là một phần của thiên hà của chúng ta. Đây là thiên hà đầu tiên trải qua sự giám sát chặt chẽ như vậy. Những năm sau đó đã cho những khám phá mới trong lĩnh vực nghiên cứu liên thiên hà. Một phần của thiên hà Milky Way nơi đặt hệ mặt trời của chúng ta đã được nghiên cứu kỹ lưỡng hơn. Từ giữa thế kỷ 20, rõ ràng là ngoài Dải Ngân hà của chúng ta và Andromeda nổi tiếng, trong không gian còn có một số lượng lớn các thực thể khác có quy mô phổ quát. Tuy nhiên, đối với thứ tự cần thiết để hợp lý hóa không gian bên ngoài. Nếu các ngôi sao, các hành tinh và các vật thể không gian khác chịu thua sự phân loại, thì với các thiên hà, nó phức tạp hơn. Kích thước to lớn của các khu vực nghiên cứu ngoài vũ trụ, không chỉ khó nghiên cứu trực quan, mà còn đánh giá ở cấp độ tự nhiên của con người, có ảnh hưởng.
Các loại thiên hà theo phân loại được chấp nhận
Hubble là người đầu tiên thực hiện một bước như vậy, biến năm 1962 thành một nỗ lực phân loại các thiên hà được biết đến vào thời điểm đó một cách hợp lý. Việc phân loại được thực hiện trên cơ sở hình dạng của các đối tượng nghiên cứu. Do đó, Hubble đã quản lý để sắp xếp tất cả các thiên hà thành bốn nhóm:
- thiên hà xoắn ốc là loại phổ biến nhất;
- các thiên hà xoắn ốc hình elip theo sau;
- với một bước nhảy (thanh) của thiên hà;
- sai thiên hà.
Cần lưu ý rằng Dải Ngân hà của chúng ta thuộc về các thiên hà xoắn ốc điển hình, tuy nhiên có một "nhưng". Gần đây, sự hiện diện của một jumper - bar, hiện diện ở phần trung tâm của đội hình. Nói cách khác, thiên hà của chúng ta không bắt nguồn từ hạt nhân thiên hà, mà chảy từ người nhảy.
Theo truyền thống, thiên hà xoắn ốc trông dưới dạng một đĩa phẳng hình xoắn ốc, trong đó một trung tâm sáng nhất thiết phải có mặt - cốt lõi của thiên hà. Các thiên hà như vậy là phổ biến nhất trong Vũ trụ và được ký hiệu bằng chữ Latinh S. Ngoài ra, còn có sự phân chia các thiên hà xoắn ốc thành bốn nhóm nhỏ - So, Sa, Sb và Sc. Các chữ cái nhỏ cho thấy sự hiện diện của một hạt nhân sáng, sự vắng mặt của tay áo hoặc ngược lại, sự hiện diện của các ống tay dày đặc bao phủ phần trung tâm của thiên hà. Trong tay áo như vậy là các cụm sao, một nhóm các ngôi sao, bao gồm hệ mặt trời của chúng ta, các vật thể không gian khác.
Tính năng chính của loại này là xoay chậm xung quanh trung tâm. Dải Ngân hà tạo nên một cuộc cách mạng hoàn chỉnh xung quanh trung tâm của nó trong 250 triệu năm. Các linh hồn nằm gần trung tâm bao gồm chủ yếu là các cụm sao cũ. Trung tâm của thiên hà của chúng ta là một lỗ đen xung quanh, nơi tất cả các chuyển động chính diễn ra. Độ dài của con đường theo ước tính hiện đại là theo hướng trung tâm 1,5-25 nghìn năm ánh sáng. Trong quá trình tồn tại của nó, các thiên hà xoắn ốc có thể hợp nhất với các thành tạo vũ trụ nhỏ hơn khác. Bằng chứng về sự va chạm như vậy trong các giai đoạn trước đó là sự hiện diện của quầng sao và quầng sáng của cụm. Một lý thuyết tương tự làm cơ sở cho lý thuyết về sự hình thành của các thiên hà xoắn ốc, là kết quả của sự va chạm giữa hai thiên hà nằm trong khu vực lân cận. Sự va chạm không thể vượt qua mà không có dấu vết, tạo ra một xung lực chung cho một đội hình mới. Bên cạnh thiên hà xoắn ốc là một thiên hà lùn, một, hai hoặc vài, là các vệ tinh của một đội hình lớn hơn.
Tương tự về cấu trúc và thành phần của các thiên hà xoắn ốc là các thiên hà xoắn ốc hình elip. Đây là những vật thể vũ trụ lớn nhất, lớn nhất, bao gồm một số lượng lớn các siêu sao, cụm và các nhóm sao. Trong các thiên hà lớn nhất, số lượng sao vượt quá hàng chục nghìn tỷ. Sự khác biệt chính giữa các thành tạo như vậy là một hình thức được kéo dài trong không gian. Các hình xoắn ốc được sắp xếp theo hình elip. Thiên hà xoắn ốc hình elip M87 là một trong những thiên hà lớn nhất trong vũ trụ.
Với các thiên hà nhảy ít phổ biến hơn nhiều. Chúng chiếm khoảng một nửa trong số tất cả các thiên hà xoắn ốc. Trái ngược với sự hình thành xoắn ốc, trong các thiên hà như vậy, sự khởi đầu được lấy từ một người nhảy, được gọi là một thanh, kết quả từ hai ngôi sao sáng nhất nằm ở trung tâm. Một ví dụ nổi bật về giáo dục như vậy là Dải Ngân hà của chúng ta và thiên hà Đám mây Magellan Lớn. Trước đây, sự hình thành này được quy cho các thiên hà không đều. Máy nhảy hiện là một trong những lĩnh vực nghiên cứu chính trong vật lý thiên văn hiện đại. Theo một phiên bản, một lỗ đen gần đó hút và hút khí từ các ngôi sao gần đó.
Các thiên hà đẹp nhất trong vũ trụ thuộc về các thiên hà xoắn ốc và không đều. Một trong những thiên đường đẹp nhất là thiên hà Whirlpool, nằm trong chòm sao Hound Dogs. Trong trường hợp này, có thể thấy rõ trung tâm của thiên hà và các vòng xoắn theo cùng một hướng. Các thiên hà không đều là các siêu sao nằm ở vị trí hỗn loạn, không có cấu trúc rõ ràng. Một ví dụ điển hình của sự hình thành như vậy là một thiên hà được đánh số NGC 4038, nằm trong chòm sao Raven. Ở đây, cùng với những đám mây khí và tinh vân khổng lồ, người ta có thể thấy sự thiếu trật tự hoàn toàn trong việc sắp xếp các vật thể không gian.
Kết luận
Bạn có thể khám phá vũ trụ vô tận. Mỗi lần, với sự ra đời của các phương tiện kỹ thuật mới, một người lại mở ra bức màn không gian. Các thiên hà là không thể hiểu được nhất đối với các đối tượng tâm trí con người ở ngoài vũ trụ, cả từ quan điểm tâm lý học và nhìn lại khoa học.
