Лекция основные объекты Вселенной. Эволюция галактик «черные дыры и молодые вселенные»




старонка1/3
Дата канвертавання24.04.2016
Памер438.46 Kb.
  1   2   3
ЛЕКЦИЯ 8. Основные объекты Вселенной. Эволюция галактик

(«черные дыры и молодые вселенные» С.Хокинга)



Илл. Stellarium

Вопросы:

  • 1. Эволюция представлений о строении Вселенной

  • 2. Системы галактик

  • 3. Структура галактик

  • 4. Камертон Хаббла


Литература: Горбачёв, с.169 – 181
Дубнищева, с.463 – 484
Гриб, с.197 – 215

Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания: учебник для вузов. – М.: Академический Проект, 2001 (– 2007).-с.211 - 248

  • 1 астроном. ед. (а.е.)1,49597870ּ1011 м

  • Парсек, пк 3,085678ּ1016 м

  • Световой год 9,460530ּ1015 м

Слово «галактика» (греч.) означает «млечный путь»

  • В 1734 г. швед. философ Эм. Сведенборг пришёл к заключению, что все звёзды образуют большое сообщество, а Солнечная система лишь часть его.

  • Ш.Мессье (1730 - 1817) открыл 20 комет, наблюдал ещё 24 кометы и часто находил неподвижные объекты, которые зарегистрировал, снабдив их числами:

  • М 31 ныне известна как туманность Андромеды;

  • М100 – Спиральная галактика.

  • В начале 1900-х были составлены каталоги небесных тел с указанием их местонахождения, светимости и некоторых спектральных характеристик

  • У португальского мореплавателя Фернандо де Магеллана и его команды, совершивших первое кругосветное плавание, было много времени для изучения южного неба.

  • В результате два похожих на облака объекта, которые легко увидеть наблюдателям в южном полушарии, стали известны под названием Магеллановы Облака (в 1519 г. увиденных Магелланом и описанным Антонио Пигафетта). Конечно, теперь известно, что эти звездные облака являются карликовыми неправильными галактиками, спутниками нашей огромной спиральной галактики Млечный Путь.

  • Большое Магелланово Облако (LMC, БМО), показанное на фотографии, находится на расстоянии всего около 180 тысяч световых лет в созвездии Золотой Рыбы. Это самая массивная из всех галактик-спутников Млечного Пути, ее размер - около 15 тысяч световых лет. В ней вспыхнула самая близкая сверхновая нашего времени. Хорошо заметное красное пятно слева - это 30 Золотой Рыбы, или туманность Тарантул - огромная область звездообразования в Большом Магеллановом Облаке.

  • В 1920 г. Генриетта Суон Ливитт (1868 - 1921) обнаружила в Магеллановых облаках 1777 звёзд, светимость которых менялась периодически от яркого блеска до тусклого и построила зависимость период - светимость.

  • Опираясь на результаты Г.Ливитт, Харлоу Шепли пришёл к выводу, что перед нами одна обширная галактика – Млечный путь, на краю которой находится Солнечная система.

  • В ночь с 5-го на 6-е октября 1923 г. Э. Хаббл отыскал в туманности М 31 первую переменную звезду – цефеиду.

  • С помощью открытой Г.Ливитт зависимости период – светимость для цефеид и телескопа Хейла Хаббл определил расстояние до М 31, составившее 300 тыс. пк (современная оценка – 750 тыс. пк). Это расстояние выходило за пределы нашей Галактики.

  • Млечный путь стал одной из многочисленных галактик, рассеянных среди огромных просторов мироздания.

Применив телескоп Хукера для решения задачи подробного устроения галактик, Хаббл выяснил, что многие световые пятна Мессье представляют собой звёздные галактики.

Наша Галактика, Туманность Андромеды вместе с другими соседними звёздными системами образуют Местную систему галактик, которая объединяет более 20 галактик






  • Наша Галактика входит в Местную группу галактик, находящуюся на периферии Сверхскопления галактик, образованного ≈ из 10 тыс. галактических объектов, имеющего диаметр ≈ 40 Мегапарсек и медленно вращающегося вокруг мощного центрального сгущения галактик в созвездии Девы.



  • число галактик в наблюдаемой части Вселенной 1011



  • Ближайшие соседние Сверхскопления галактик расположены в созвездиях Льва и Геркулеса на расстоянии 87 и 100 мегапарсек, соответственно.



  • Всего обнаружено около 50 таких галактических Сверхскоплений, образующих ещё один, по всей видимости, далеко не самый верхний иерархический уровень её структуры.


Авторы: Висент Перис (Астрономическая обсерватория университета Валенсии / Группа разработки программы PixInsight),

Жиль Бергон, Обсерватория Калар Альто.

Перевод: Д.Ю.Цветков

Популярный объект для наблюдений астрономов — большая, красивая спиральная галактика NGC 7331 — это одна из самых ярких галактик, не включенных в знаменитый каталог Шарля Мессье, составленный в 18-м веке.

NGC 7331 находится на расстоянии около 50 миллионов световых лет в северном созвездии Пегаса и по размеру похожа на нашу Галактику Млечный Путь.

На снимках она часто служит передним фоном для группы, включающей галактики разных типов и расположенной в десять раз дальше.

Это замечательное изображение хорошо изученной островной вселенной и ее окрестностей было создано, используя данные, полученные на Обсерватории Калар Альто на юге Испании. Возможно, это самая глубокая из всех фотографий этой области. Изображение было обработано, чтобы обнаружить четкие детали всех размеров в областях с высокой и низкой яркостью. Цветовой баланс был подобран таким образом, что белый цвет — это усредненный цвет всей галактики. В результате на картинке можно увидеть замечательные детали структуры NGC 7331 и ее окрестностей. Авторы: А. Рисс и др. (Университет Джона Хопкинса)

Перевод: Д.Ю.Цветков

Не так ли выглядит издали наша Галактика Млечный Путь?

Спиральная галактика NGC 3370, похожая по размеру и структуре на нашу Галактику (хотя у нее нет центральной перемычки), находится на расстоянии около 100 миллионов световых лет в созвездии Льва. Это изображение, показывающее самые тонкие детали структуры большой и фотогеничной спиральной галактики, которую мы видим плашмя, было получено усовершенствованной камерой для обзоров космического телескопа Хаббла.

Оно оказалось настолько четким, что позволяет исследовать отдельные звезды, известные как цефеиды. Эти пульсирующие звезды были использованы для точного определения расстояния до NGC 3370. NGC 3370 была выбрана для этого исследования, потому что в 1994 году в этой спиральной галактике произошла вспышка сверхновой типа Ia, которая была хорошо изучена. Таким образом, с помощью измерения блеска цефеид было определено расстояние до этой сверхновой, которую можно считать "стандартной свечой". Сопоставив эти результаты с наблюдениями более далеких сверхновых, можно определить размеры и скорость расширения всей Вселенной.



Authors & editors: Robert Nemiroff (MTU) & Jerry Bonnell (USRA)
NASA Web Site Statements, Warnings, and Disclaimers
NASA Official: Jay Norris. Specific rights apply.
A service of: LHEA at NASA / GSFC
& Michigan Tech. U.
Спиральная галактика NGC 3370: вид в телескоп Хаббла




12.10.2008






NGC 253 крупным планом




2.10.2008




Авторы: НАСА, Европейское космическое агентство, Дж. Далкантон, Б. Уильямс (Университет Вашингтона)


Наземные данные: Т. Ректор (Университет Аляски в Анкоридже), Т. Абботт, Национальная оптическая астрономическая обсерватория/ Ассоциация университетов для астрономических исследований/Национальный научный фонд


Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Эта богатая пылью островная вселенная — одна из ярчайших спиральных галактик на небе. Видимая почти с ребра, NGC 253 удалена от нас всего на 13 миллионов световых лет. Это — самая большая галактика в группе галактик Скульптора, находящейся по соседству с нашей Местной группой галактик. Этот удивительно четкий вид крупным планом создан на основании данных, полученных усовершенствованной камерой для обзоров космического телескопа Хаббла (ACS). Величественная панорама начинается слева, около ядра галактики. На ней можно увидеть пылевые волокна, межзвездный газ и даже отдельные звезды, а заканчивается она краем галактики, охватив область размером почти в 50 тысяч световых лет. Изображение было получено по программе ANGST (Обзор близких галактики с камерой ACS), цель которой — исследовать наш космический "задний двор".

M83: Галактика тысячи рубинов




27.09.2008






Авторы: Научный архив Европейской Южной обсерватории

Перевод: Д.Ю.Цветков

Пояснение: Большая, яркая и красивая спиральная галактика M83 находится на расстоянии всего в двенадцать миллионов световых лет, около юго-восточной оконечности очень длинного созвездия Гидры.

Из-за хорошо заметных спиральных рукавов, очерченных темными полосами пыли и голубыми звездными скоплениями, ее часто называют Южной "вертушкой". Однако выделяющиеся на этом замечательном цветном изображении красноватые области звездообразования, усеивающие закручивающиеся рукава, позволяют называть ее также Галактикой тысячи рубинов.

Диаметр M83 — около 40 тысяч световых лет, она входит в группу галактик, членом которой является также активная галактика Центавр A.

Ядро M83 является мощным источником рентгеновского излучения, в нем наблюдается высокая концентрация нейтронных звезд и черных дыр, оставшихся после интенсивной вспышки звездообразования.

На этом четком изображении, полученном из архива данных широкоугольной камеры Европейской Южной обсерватории, также можно увидеть близкие звезды Млечного Пути с дифракционными лучами и далекие галактики.


& Michigan Tech. U. Галактика M33 в Треугольнике





13.09.2008






Авторы: Поль Мортфилд, Стефано Канчели

Перевод: А.В. Козырева

В небольшом созвездии Северного полушария Треугольнике находится удивительная по красоте спиральная галактика M33, которая повернута к нам в анфас.

Галактика имеет также и другие названия: Цевочное колесо и, просто, галактика в Треугольнике. M33 третья по габаритам в Местной группе после туманности Андромеды и нашей Галактики, ее размер — более 50 тысяч световых лет.

M33 находится на расстоянии трех миллионов световых лет от нашей Галактики и, скорее всего, является спутником туманности Андромеды.

И если бы в этих двух галактиках обитали астрономы, они бы могли любоваться удивительным видом величественных спиральных структур каждой.

Земные же астрономы исследуют это подробное изображение, которое пестрит голубыми звездными скоплениями и розоватыми областями звездообразования, расположенными вдоль спиральных рукавов.

Самая яркая область звездообразования — NGC 604.

Также как и для M31 хорошо изученные переменные звезды M33 сделали ее надежным мерилом для калибровки расстояний во Вселенной.



Authors & editors: Robert Nemiroff (MTU) & Jerry Bonnell (USRA)
NASA Web Site Statements, Warnings, and Disclaimers
NASA Official: Jay Norris. Specific rights apply.
A service of: LHEA at NASA / GSFC
& Michigan Tech. U.

Великолепная спиральная галактика NGC 1232




24.08.2008






Авторы: Инструмент FORS1, 8.2-метровый телескоп Antu VLT,
Южно-Европейская обсерватория


Перевод: Н.А.Липунова

Галактики удивляют нас не только тем, что мы в них видим, но также и тем, что увидеть не можем.

Хорошим примером является великолепная спиральная галактика NGC 1232. Это подробное изображение получено одним из очень больших телескопов (VLT) на Южной Европейской обсерватории.

В видимой области внешний вид этой галактики определяется миллионами ярких звезд и темными пылевыми комплексами, погруженными в гравитационный водоворот спиральных рукавов, закрученных вокруг центра. Вдоль спиральных рукавов располагаются рассеянные скопления, содержащие яркие голубые звезды.

Между ними видны темные комплексы плотной межзвездной пыли. Немного хуже видны миллиарды более слабых нормальных звезд и обширные участки межзвездного газа. Их общая масса настолько велика, что она определяет динамические свойства внутренней области галактики.

Не видны еще более грандиозные запасы вещества, природу которого мы пока не понимаем - всепроникающая темная материя, присутствие которой необходимо для того, чтобы объяснить характер движения видимой материи во внешней части галактики.

На вопрос,что там происходит, еще предстоит ответить.



Authors & editors: Robert Nemiroff (MTU) & Jerry Bonnell (USRA)
NASA Web Site Statements, Warnings, and Disclaimers
NASA Official: Jay Norris. Specific rights apply.
A service of: LHEA at NASA / GSFC
& Michigan Tech. U.
Эллиптическая галактика NGC 1132




13.02.2008





Галактика NGC 1132 выглядит однородной - но как она сформировалась?

NGC 1132 - это эллиптическая галактика, в ней мало пыли и газа, и в ней в настоящее время почти не образуются звезды.

Хотя многие эллиптические галактики находятся в скоплениях галактик, NGC 1132 - это большая изолированная галактика в созвездии Эридана.

Чтобы изучить историю этого привлекающего внимание шара из миллиардов звезд, астрономы получили изображения NGC 1132 в видимом свете с помощью космического телескопа Хаббла и в рентгеновских лучах на рентгеновской обсерватории Чандра.

На этом составном изображении видимое свечение показано белым, а рентгеновское излучение - голубым цветом.

Рентгеновское излучение показывает неожиданное присутствие очень горячего газа, вероятно, оно также отслеживает распределение темной материи.

Согласно одной из гипотез, NGC 1132 сформировалась в результате последовательного слияния галактик, входящих первоначально в небольшую группу галактик.

Расстояние до NGC 1132 - более 300 миллионов световых лет, и свет, который мы видим сейчас, покинул ее до того, как по Земле бродили динозавры.

На картинке можно увидеть также множество замечательных далеких галактик.
MACSJ0025: столкновение двух гигантских скоплений галактик





17.09.2008




Что происходит, когда сталкиваются два из самых больших объектов во Вселенной?

Никто точно не знает этого, однако ответ может позволить лучше понять природу загадочной темной материи.

Обнаружено, что в MACSJ0025.4-1222 два огромных скопления галактик медленно сталкиваются. Процесс протекает несколько сотен миллионов лет, а изображения его последствий были получены космическим телескопом Хаббла в видимом свете и космическим телескопом Чандра в рентгеновских лучах.

Расположение более далеких галактик и искажения их вида на изображении в видимом свете, обусловленные тем, что недавно объединившееся скопление галактик действует как гравитационная линза, позволили астрономам с помощью компьютерного моделирования выяснить, что произошло с темной материей в скоплениях.

Результаты показывают, что грандиозное столкновение привело к частичному отделению темной материи в скоплениях от обычного вещества, что подтверждает сделанные ранее предположения. На показанном здесь составном изображении темная материя изображена фиолетовым цветом, а сглаженное распределение горячего обычного вещества, излучающего рентгеновские лучи — розовым.



MACSJ0025 состоит из сотен галактик, его размер — около трех миллионов световых лет, оно находится на расстоянии почти в шесть миллиардов световых лет (красное смещение 0.59) в созвездии Кита.
Внутри скопления галактик в Волосах Вероники




16.06.2008





Почти каждый объект на этой фотографии — галактика.

Здесь показано скопление в Волосах Вероники — одно из самых плотных скоплений галактик. Оно состоит из нескольких тысяч галактик, в каждой из которых — миллиарды звезд, как и в нашей Галактике Млечный Путь.

Хотя это скопление и является близким по сравнению с большинством других скоплений, свет от него все же идет до нас несколько сотен миллионов лет. Скопление в Волосах Вероники так велико, что свет от одного его края до другого идет миллионы лет!

Эта картинка составлена из изображений, полученных космическим телескопом Хаббла. На ней показана лишь маленькая часть скопления в Волосах Вероники, которая была беспрецедентно подробно исследована, чтобы лучше понять процессы формирования и эволюции галактик в богатых скоплениях.

Большинство галактик в скоплении Волос Вероники и других скоплениях являются эллиптическими, однако некоторые галактики на этом изображении — явно спиральные. Спиральную галактику в верхнем левом углу показанной здесь картинки можно также найти вверху слева на этом изображении с большим полем зрения, где она является одной из самых голубых галактик.



На дальнем фоне видны тысячи галактик, не связанных со скоплением и разбросанных по всей Вселенной.
Скопление галактик Эйбл 2218: гравитационная линза




10.02.2008






Авторы: Эндрю Флечтер (Научный институт космического телескопа) и др.,
Широкоугольная Планетная Камера-2, Космический телескоп им. Хаббла, НАСА

Гравитация искривляет траекторию движения света, позволяя использовать гигантсткие скопления галактик в качестве телескопов. Почти все яркие объекты на этом изображении, полученном космическим телескопа им. Хаббла, — галактики скопления, известного под названием Abell 2218. Это скопление настолько массивно и компактно, что его тяготение искривляет и фокусирует свет от галактик, находящихся далеко позади него. В результате многочисленные изображения этих фоновых галактик искажаются, превращаясь в длинные тусклые дуги. Этот эффект линзирования аналогичен тому, что имеет место, когда смотришь на уличные огни сквозь бокал вина. Само скопление галактик Abell 2218 находится от нас на расстоянии около трех миллиардов световых лет в северном созвездии Дракона. Мощность телескопа, созданного этим массивным скоплением недавно позволила астрономам зарегистрировать галактику с красным смещением, около 5,58, — самую далекую галактику до которой удалось измерить расстояние. Эта молодая, еще не вполне сформировавшаяся галактика едва различима правее и ниже ядра скопления.

Скопление галактик в Персее




20.05.2008






Авторы: Жан-Шарль Куилландр (Канадско-франко-гавайский телескоп) и Джованни Ансельми (Coelum Astronomia), Гавайский звездный свет

Это один из самых больших объектов, которые можно увидеть на небе. Каждое из туманных пятнышек это галактика, а все вместе они образуют скопление в Персее, одно из самых тесных скоплений галактик. На переднем фоне видны слабые звезды, принадлежащие нашей Галактике Млечный Путь. Около центра скопления, на расстоянии около 250 миллионов световых лет, находится доминирующая галактика скопления NGC 1275, которая на этом изображении видна немного левее центра. Мощный источник рентгеновского и радиоизлучения, NGC 1275 поглощает вещество падающих на нее галактик и окружающий газ.

Скопление галактик в Персее является частью сверхскопления Рыб-Персея, содержащего более тысячи галактик и имеющего видимый размер более 15 градусов. На расстоянии до NGC 1275 это изображение охватывает область размером около 1.5 миллионов световых лет.

Болид над Айерс-рок




28.06.2008






Авторы: Джозеф Бримакомб

Перевод: Д.Ю.Цветков

Путешествуя на выходные дни в Австралию для астрофотографии, можно запечатлеть великолепные небесные пейзажи. На этом, полученном в марте 2006 года, центр нашей Галактики Млечный Путь восходит над горизонтом нашей планеты Земля и огромной скалой из песчаника, носящей имя Улуру, или Айерс-рок. Установив две камеры, одну с широкоугольным, а другую с телеобъективом, для автоматического фотографирования этой небесной сцены на серии экспозиций, фотограф Джозеф Бримакомб отвернулся, чтобы настроить другое оборудование. К его удивлению, землю вокруг него внезапно осветила яркая вспышка болида. К его удовольствию, обе камеры запечатлели след яркого метеора. На фотографии на врезке, полученной с телеобъективом, хорошо видно, как след метеора светит сквозь гряды облаков, немного левее Айерс-рок.



Млечный путь на высоте 5000 метров




4.01.2008






Авторы: Серж Брунье

Перевод: Колпакова А.В.

Поднимитесь на высоту 5 тысяч метров над уровнем моря около Сьерро-Чайнантор в северных Андах в Чили, и Вы увидите ночное небо, подобное изображенному на картинке. Эта фотография сделана как раз на том высокогорном сухом месте с помощью объектива "рыбий глаз". На фотографии запечатлены мириады звезд и протяженные пылевые облака нашей Галактики. Направление на центр Галактики находится вблизи зенита, т.е. в центра изображения, однако сам галактический центр скрыт от нас, поскольку расположен за поглощающей свет пылью. Над центральным балджем Млечного пути сияет Юпитер. Правее Юпитера виден менее яркий желтый гигант Антарес. У правого края изображения видно небольшое слабое пятнышко — это один из многочисленных галактик-спутников Млечного пути, Малое Магелланово Облако.





Двухрукавная спираль Млечного Пути




6.06.2008

Авторы: Инфракрасный обзор плоскости Галактики

Перевод: Д.Ю.Цветков

Нам трудно определить истинную структуру нашей Галактики, так как мы смотрим на нее, находясь в ее плоскости. Однако результаты обширного обзора, осуществленного Космическим телескопом Спитцера, представляют убедительные свидетельства того, что мы живем в большой галактике с двумя главными спиральными рукавами (Щита-Центавра и Персея), выходящими из концов большой центральной перемычки. Вероятно, астрономы из далеких галактик, откуда наша Галактика видна плашмя, видят, что Млечный Путь &mdash это двухрукавная спираль с перемычкой, как художник представил ее себе на этой картинке. Предыдущие исследования обнаруживали небольшую центральную перемычку и четыре спиральных рукава. Астрономы по-прежнему считают, что Солнце находится во второстепенном рукаве, называемом отрогом Ориона, и расстояние от Солнца до внешнего края Млечного Пути составляет примерно треть его радиуса.



Authors & editors: Robert Nemiroff (MTU) & Jerry Bonnell (USRA)
NASA Web Site Statements, Warnings, and Disclaimers

Массивные звезды в NGC 6357



Авторы: Иоганн Шедлер (Обсерватория Пантер)

Перевод: Д.Ю.Цветков 9.10.2008
Массивные звезды находятся внутри NGC 6357 — протяженного комплекса

эмиссионных туманностей, расположенного в "хвосте" созвездия Скорпиона

и удаленного от нас примерно на 8 тысяч световых лет.

Действительно, немного ниже центра этого вида крупным планом

на NGC 6357 находится звездное скопление

Писмис 24, в которое входят одни из самых массивных звезд

нашей Галактики, масса которых более чем в 100 раз

превосходит массу Солнца.

В яркой центральной области туманности также

находятся столбы из молекулярного

газа и пыли, вероятно, скрывающие массивные протозвезды

от пытливых взглядов оптических инструментов.

Сложные структуры туманности созданы межзвездными ветрами

и мощным излучением от молодых и

только формирующихся массивных звезд.

Этот привлекательный небесный вид на расстоянии

до NGC 6357 охватывает область размером

немного меньше 50 световых лет.







































Молодые солнца



Авторы: Боб и Дженис Фера (Астрофотографии Фера)

Перевод: Д.Ю.Цветков

Молодые солнца все еще находятся внутри богатого пылью скопления NGC 7129, расположенного в созвездии Цефея, на расстоянии в три тысячи световых лет.

Эти звезды еще сравнительно юные — им всего около миллиона лет.

Возможно, наше Солнце образовалось в похожих звездных яслях около пяти миллиардов лет назад.

На этом замечательном изображении привлекают внимание прекрасные голубоватые пылевые облака, которые отражают свет молодых звезд.

Меньшие по размеру темно-красные облака, имеющие форму полумесяца, также свидетельствуют о присутствии молодых звездных объектов, излучающих много энергии. Они известны как объекты Хербига-Аро, их форма и цвет характерны для светящегося водорода, подвергшегося воздействию ударных волн, распространяющихся от новорожденных звезд.

В конце концов газ и пыль, давшие жизнь новым звездам в этой области, рассеются, а звезды будут все больше отдаляться друг от друга при обращении неплотного скопления вокруг центра Галактики. На расстоянии NGC 7129 это полученное с помощью телескопа изображение охватывает область размером около 40 световых лет.






Неправильная галактика NGC 55





10.10.2008






Авторы: Роберт Гендлер

Перевод: Д.Ю.Цветков

Неправильная галактика NGC 55 вероятно, похожа на Большое Магелланово Облако. Однако если БМО удалено от нас всего на 180 тысяч световых лет и является хорошо известным спутником нашей Галактики Млечный Путь, то NGC 55 находится гораздо дальше — на расстоянии в 6 миллионов световых лет и принадлежит к группе галактик Скульптора. БМО классифицируют как неправильную галактику, однако на глубоких изображениях она похожа на дисковую галактику с перемычкой. Размер NGC 55 — более 50 тысяч световых лет, мы смотрим на нее сбоку и видим только узкий, вытянутый профиль, поэтому она не кажется похожей на БМО, которую мы видим плашмя. В БМО большие области звездообразования создают эмиссионные туманности, и в NGC 55 тоже наблюдаются признаки формирования молодых звезд. На этом великолепном портрете галактики NGC 55 выделяются яркое ядро, розоватые эмиссионные туманности и молодые голубые звездные скопления.


Межзвёздное вещество имеет плотность 10-24 г/см3,

то есть 1г вещества в кубе с ребром 1000 км.

Таким образом, около 70 лет назад первые работы по определению расстояний до ближайших галактик показали истинные масштабы доступной наблюдениям Вселенной, положив начало исследованию далеких звездных систем. Стало очевидным, что почти все видимое вещество во Вселенной сосредоточено в этих гигантских звездно-газовых островах с характерным размером от нескольких килопарсек до нескольких десятков килопарсек. Солнце вместе с окружающими его звездами также входит в состав спиральной галактики, название которой всегда пишется с заглавной буквы – Галактика. Типичное количество звезд с такой же светимостью, как у Солнца, или более высокой, в галактиках от нескольких десятков миллионов (в карликовых системах) до нескольких десятков миллиардов (в гигантских галактиках типа нашей), причем слабых звезд может быть существенно больше.

Расположение Солнца в нашей Галактике довольно неудачное для изучения этой системы как целого: мы находимся вблизи плоскости звездного диска, и уже это создает проблему выявления его структуры и сопоставления отдельных частей друг с другом. К тому же в области, где расположено Солнце, довольно много межзвездного вещества, поглощающего свет и делающего звездный диск почти непрозрачным для видимого света в некоторых направлениях, особенно в направлении ее ядра. Поэтому исследования других галактик, представляющие самостоятельный интерес, играют также громадную роль и в понимании природы нашей Галактики.

Межгалактическое пространство, в отличие от межзвездного, хотя и содержит разреженный газ, совершенно прозрачно для всех видов излучения. Это дает принципиальную возможность наблюдать другие галактики, на каком бы расстоянии от нас они ни находились. Поэтому крупным телескопам оказались потенциально доступными для исследования сотни миллионов отдельных галактик. Однако для детального изучения требуется, чтобы галактика была сравнительно близко – в пределах нескольких сотен миллионов парсек.

Попытки классификации Галактик привели к выделению 4-х основных видов большого числа разновидностей.


  • Расположение видов галактик в постепенно развёртывающейся структурной последовательности образуют так называемый «камертон Хаббла» и свидетельствует о наличии отчётливо выраженных эволюционных процессов в развитии галактик.

  • Эволюция галактик от шарообразных через линзообразные к плоским спиралевидным и заканчивающихся структурным распадом в виде пекулярной аморфной галактики




Грубое разделение галактик на эллиптические (Е), спиральные (S) и неправильные (Ir) оказалось очень удачным. Такая классификация галактик отражает не только особенности их видимой формы, но и свойства входящих в них звезд:

Е-галактики состоят из очень старых звезд, в Ir-галактиках основной вклад в излучение дают звезды, существенно моложе Солнца, а в S-галактиках характер спектра показывает присутствие звезд всех возрастов.

Изучение звездных спектров галактик привело к открытию фундаментальной важности.

За редчайшими исключениями (известны молодые карликовые галактики) возраст галактик оказался примерно одинаковым (более 10 млрд лет), и основная причина различия между галактиками не в возрасте, а в характере эволюции этих систем. Если в Е-галактиках звездообразование практически полностью прекратилось миллиарды лет назад, то в спиральных системах образование звезд продолжается, хотя и далеко не так интенсивно, как на начальном этапе их жизни, а в Ir-галактиках звездообразование может быть сейчас столь же активно, как и миллиарды лет назад.

Как "устроены" галактики? Упрощенно можно считать, что каждая из них содержит две основные подсистемы (два компонента), вложенные одна в другую и гравитационно-связанные друг с другом. Первая называется сферической, ее звезды концентрируются к центру галактики, а плотность вещества, высокая в центре галактики, довольно быстро падает с удалением от него. Вторая подсистема – это массивный звездный диск.

Типичная Е-галактика выглядит как сферическая подсистема в "чистом" виде, диск в ней или полностью отсутствует или имеет такую низкую светимость по сравнению с остальной галактикой, что выявляется лишь специальными методами фотометрической обработки. Е-галактики, как и сферические компоненты у галактик других типов, почти лишены межзвездного газа (не считая разреженного и очень горячего газа, заполняющего всю галактику), а следовательно, и молодых звезд. В S-галактиках имеется как сферический компонент, так и массивный звездный диск, причем светимость последнего в большинстве случаев значительно преобладает. В неправильных (Ir) галактиках сферический звездный компонент практически отсутствует, почти все звезды заключены в толстом диске, существенная доля массы которого приходится на межзвездный газ. Сферическое гало этих галактик образовано преимущественно темным, несветящимся веществом (подробнее об этом см. ниже).

Структура спиральных галактик хорошо видна на фотографиях, приведенных на рис. 1 и 2. На рис. 1 изображена галактика, в диске которой прекрасно выделяются спиральные ветви, а на рис. 2 диск наблюдается "с ребра", так что ветвей не видно.

Зато в последнем случае хорошо выделяются оба звездных компонента галактики – диск и сферическая составляющая, яркая центральная часть которой видна как вздутие диска. Ее обычно называют балджем (от англ. bulge – вздутие). На фотографии прекрасно заметна и темная полоса вдоль диска – так выглядит непрозрачный слой межзвездной среды (непрозрачность эта обусловлена пылью, которая всегда сопровождает прозрачный межзвездный газ).




Рис. 1. Многорукавная спиральная галактика М 101 в созвездии Большой Медведицы.

Светлые пятна в спиральных ветвях – области активного звездообразования





с. 2. Спиральная гал

актика М 104 (Сомбреро) в созвездии Девы, диск которой наблюдается "с ребра"

Основные наблюдаемые особенности галактик определяются их физическими характеристиками, наиболее важные из которых следующие:

1) скорости вращения и относительные массы дискового и сферического компонентов;

2) интенсивность происходящего звездообразования на единицу светимости галактики или на единицу массы газа в ее диске;

3) характер активности галактического ядра и выделяемая им энергия.

Как показали исследования последних лет, эти характеристики оказываются прямо или косвенно связанными с динамическими свойствами звезд и газа, что является ключевым моментом в их изучении.

  1   2   3


База данных защищена авторским правом ©shkola.of.by 2016
звярнуцца да адміністрацыі

    Галоўная старонка