Народження сверхгалактік і скупчень галактик
Під час ери випромінювання тривало стрімке розширення космічної матерії, що складається з фотонів, серед яких зустрічалися вільні протони або електрони і вкрай рідко - альфа-частинки. (Не треба забувати, що фотонів було в мільярд разів більше ніж протонів і електронів). У період ери випромінювання протони і електрони в основному залишалися без змін, зменшувалася тільки їх швидкість. З фотонами справа йшла набагато складніше. Хоча швидкість їх залишилася колишньою, протягом ери випромінювання гамма-фотони поступово перетворювалися на фотони рентгенівські, ультрафіолетові і фотони світла. Речовина і фотони до кінця ери охололи вже настільки, що до кожного з протонів міг, приєднається один електрон. При цьому відбувалося ультрафіолетового випромінювання одного фотона (або ж декількох фотонів світла) і, таким чином, виник атом водню. Це була перша система частинок у Всесвіті.
З виникненням атомів водню починається зоряна ера - ера часток, точніше кажучи, ера протонів і електронів.
Всесвіт набуває зоряну еру у формі водневого газу з величезною кількістю світлових і ультрафіолетових фотонів. Водневий газ розширювався в різних частинах Всесвіту з різною швидкістю. Неоднаковою була також і його щільність. Він утворював величезні згустки, у багато мільйонів світлових років. Маса таких космічних водневих згустків була в сотні тисяч, а то і в мільйони разів більше, ніж маса нашої теперішньої Галактики. Розширення газу всередині згустків йшло повільніше, ніж розширення розрідженого водню між самими згущені. Пізніше з окремих ділянок за допомогою власного тяжіння утворилися сверхгалактікі і скупчення галактик. Отже, найбільші структурні одиниці Всесвіту - сверхгалактікі - є результатом нерівномірного розподілу водню, яке відбувалося на ранніх етапах історії Всесвіту.
Народження галактик
Колосальні водневі згущення - зародки понад галактик і скупчень галактик - повільно оберталися. Всередині їх утворювалися вихори, схожі на вир. Їх діаметр сягав приблизно ста тисяч світлових років. Ми називаємо ці системи протогалактікамі, тобто зародками галактик. Не дивлячись на свої неймовірні розміри, вихори протогалактік були всього лише незначною частиною сверхгалактік і за розміром не перевищували одну тисячну сверхгалактікі. Сила гравітації утворювала з цих вихорів системи зірок, які ми називаємо галактиками. Деякі з галактик досі нагадують нам гігантське завихрення.
Астрономічні дослідження показують, що швидкість обертання завихрення визначила форму галактики, що народилася з цього вихору. Висловлюючись науковою мовою, швидкість осьового обертання визначає тип майбутньої галактики. З повільно обертаються вихорів виникли еліптичні галактики, у той час як з швидко обертаються народилися сплющені спіральні галактики.
У результаті сили тяжіння дуже повільно обертається вихор стискався в кулю чи кілька сплюнути еліпсоїд. Розміри такого правильного гігантського водневого хмари були від декількох десятків до декількох сотень тисяч світлових років. Неважко визначити, які з водневих атомів увійшли до складу народжується еліптичної, точніше кажучи еліпсоїдальної галактики, а які залишилися в космічному просторі поза нею. Якщо енергія зв'язку сил гравітації атома на периферії перевищувала його кінетичну енергію, атом ставав складовою частиною галактики. Ця умова називається критерієм Джинса. З його допомогою можна визначити, якою мірою залежала маса і величина протогалактікі від щільності і температури водневого газу.
Протогалактіка, яка взагалі не оберталася, ставала родоначальницею кульовий галактики. Сплющені еліптичні галактики народжувалися з повільно обертаються протогалактік. Через недостатню відцентрової сили переважала сила гравітаційна. Протогалактіка стискалася і щільність водню в ній зростала. Як тільки щільність досягала певного рівня, почали виділятися і стискається згустки водню. Народжувалися протозірок, які пізніше еволюціонували в зірки. Народження всіх зірок у кульовий або злегка плескатої галактиці відбувалося майже одночасно. Цей процес тривав відносно недовго, приблизно сто мільйонів років. Це означає, що в еліптичних галактиках всі зірки приблизно однакового віку, тобто дуже старі. В еліптичних галактиках весь водень було вичерпано відразу ж на самому початку, приблизно в першій соту існування галактики. Протягом наступних 99 сотих цього періоду зірки вже не могли виникати. Таким чином, в еліптичних галактиках кількість міжзоряної речовини мізерно.
Галактики, у тому числі і наша, складаються з дуже старої сферичної складової (в цьому вони схожі на еліптичні галактики) і з більш молодий плоскої складової, що знаходиться в спіральних рукавах. Між цими складовими існує кілька перехідних компонентів різного рівня сплюснутістю, різного віку і швидкості обертання. Будова спіральних галактик, таким чином, складніше і різноманітніше, ніж будова еліптичних. Галактики крім цього обертаються значно швидше, ніж еліптичні галактики. Не слід забувати, що вони утворилися з швидко обертаються вихорів сверхгалактікі. Тому у створенні спіральних галактик брали участь і гравітаційна і відцентрова сили.
Якби з нашої галактики через сто мільйонів років після її виникнення (це час формування сферичної складової) вивітрився весь міжзоряний водень, нові зірки не змогли б народжуватися, і наша галактика стала б еліптичної.
Але міжзоряний газ в ті далекі часи не зник, і, таким чином гравітація і обертання могли продовжувати будівництво нашої та інших спіральних галактик. На кожен атом міжзоряного газу діяли дві сили - гравітація, притягує його до центру галактики і відцентрова сила, виштовхуюча його у напрямку від осі обертання. Зрештою газ стискався у напрямку до галактичної площині. В даний час міжзоряний газ сконцентрований до галактичної площини в дуже тонкий шар. Він зосереджений насамперед у спіральних рукавах і являє собою плоску або проміжну складову, названу зоряним населенням другого типу.
На кожному етапі сплющіванія міжзоряного газу в усе більш стоншує диск народжувалися зірки. Тому в нашій галактиці можна знайти, як старі, що виникли приблизно десять мільярдів років тому, так і зірки народилися недавно в спіральних рукавах, у так званих асоціаціях і розсіяних скупченнях. Можна сказати, що чим більше сплющений система, в якій народилися зірки, тим вони молодші.
З виникненням атомів водню починається зоряна ера - ера часток, точніше кажучи, ера протонів і електронів.
Народження галактик
Колосальні водневі згущення - зародки понад галактик і скупчень галактик - повільно оберталися. Всередині їх утворювалися вихори, схожі на вир. Їх діаметр сягав приблизно ста тисяч світлових років. Ми називаємо ці системи протогалактікамі, тобто зародками галактик. Не дивлячись на свої неймовірні розміри, вихори протогалактік були всього лише незначною частиною сверхгалактік і за розміром не перевищували одну тисячну сверхгалактікі. Сила гравітації утворювала з цих вихорів системи зірок, які ми називаємо галактиками. Деякі з галактик досі нагадують нам гігантське завихрення.
Астрономічні дослідження показують, що швидкість обертання завихрення визначила форму галактики, що народилася з цього вихору. Висловлюючись науковою мовою, швидкість осьового обертання визначає тип майбутньої галактики. З повільно обертаються вихорів виникли еліптичні галактики, у той час як з швидко обертаються народилися сплющені спіральні галактики.
У результаті сили тяжіння дуже повільно обертається вихор стискався в кулю чи кілька сплюнути еліпсоїд. Розміри такого правильного гігантського водневого хмари були від декількох десятків до декількох сотень тисяч світлових років. Неважко визначити, які з водневих атомів увійшли до складу народжується еліптичної, точніше кажучи еліпсоїдальної галактики, а які залишилися в космічному просторі поза нею. Якщо енергія зв'язку сил гравітації атома на периферії перевищувала його кінетичну енергію, атом ставав складовою частиною галактики. Ця умова називається критерієм Джинса. З його допомогою можна визначити, якою мірою залежала маса і величина протогалактікі від щільності і температури водневого газу.
Протогалактіка, яка взагалі не оберталася, ставала родоначальницею кульовий галактики. Сплющені еліптичні галактики народжувалися з повільно обертаються протогалактік. Через недостатню відцентрової сили переважала сила гравітаційна. Протогалактіка стискалася і щільність водню в ній зростала. Як тільки щільність досягала певного рівня, почали виділятися і стискається згустки водню. Народжувалися протозірок, які пізніше еволюціонували в зірки. Народження всіх зірок у кульовий або злегка плескатої галактиці відбувалося майже одночасно. Цей процес тривав відносно недовго, приблизно сто мільйонів років. Це означає, що в еліптичних галактиках всі зірки приблизно однакового віку, тобто дуже старі. В еліптичних галактиках весь водень було вичерпано відразу ж на самому початку, приблизно в першій соту існування галактики. Протягом наступних 99 сотих цього періоду зірки вже не могли виникати. Таким чином, в еліптичних галактиках кількість міжзоряної речовини мізерно.
Галактики, у тому числі і наша, складаються з дуже старої сферичної складової (в цьому вони схожі на еліптичні галактики) і з більш молодий плоскої складової, що знаходиться в спіральних рукавах. Між цими складовими існує кілька перехідних компонентів різного рівня сплюснутістю, різного віку і швидкості обертання. Будова спіральних галактик, таким чином, складніше і різноманітніше, ніж будова еліптичних. Галактики крім цього обертаються значно швидше, ніж еліптичні галактики. Не слід забувати, що вони утворилися з швидко обертаються вихорів сверхгалактікі. Тому у створенні спіральних галактик брали участь і гравітаційна і відцентрова сили.
Якби з нашої галактики через сто мільйонів років після її виникнення (це час формування сферичної складової) вивітрився весь міжзоряний водень, нові зірки не змогли б народжуватися, і наша галактика стала б еліптичної.
Але міжзоряний газ в ті далекі часи не зник, і, таким чином гравітація і обертання могли продовжувати будівництво нашої та інших спіральних галактик. На кожен атом міжзоряного газу діяли дві сили - гравітація, притягує його до центру галактики і відцентрова сила, виштовхуюча його у напрямку від осі обертання. Зрештою газ стискався у напрямку до галактичної площині. В даний час міжзоряний газ сконцентрований до галактичної площини в дуже тонкий шар. Він зосереджений насамперед у спіральних рукавах і являє собою плоску або проміжну складову, названу зоряним населенням другого типу.
На кожному етапі сплющіванія міжзоряного газу в усе більш стоншує диск народжувалися зірки. Тому в нашій галактиці можна знайти, як старі, що виникли приблизно десять мільярдів років тому, так і зірки народилися недавно в спіральних рукавах, у так званих асоціаціях і розсіяних скупченнях. Можна сказати, що чим більше сплющений система, в якій народилися зірки, тим вони молодші.