Звездные острова: галактики

      Комментарии к записи Звездные острова: галактики отключены

Звездные острова: галактики

    Подглядывая за соседкой Отечественная ближайшая соседка, галактика Андромеда (M31) — один из любимых небесных объектов для любительских фотосъёмки и астрономических наблюдений. И не только любительской — на иллюстрации представлен комбинированный мультиспектральный вид M31, сделанный космическим телескопом Spitzer и аппаратом NASA Galaxy Evolution Explorer (GALEX).
    УФ-глаза GALEX открывают огненную натуру Андромеды — тёплые области, наполненные молодыми (продемонстрированы синим) и ветхими (зеленые точки и броская желтая область в центре галактики) звездами. Чувствительный ИК-телескоп Spitzer видит другую, холодную сторону — области формирования звезд (продемонстрировано красным), скрытые от посторонних глаз тучами пыли и газа. Фиолетовым продемонстрированы области, где тёплые массивные звезды сосуществуют с холодными, окруженными пылевыми тучами.
    Камертон Эдвина Хаббла Во второй половине 20-ых годов XX века известный американский астролог Эдвин Пауэлл Хаббл внес предложение (а во второй половине 30-ых годов двадцатого века модернизировал) собственную классификацию галактик по их морфологии. Из-за характерной формы эту классификацию именуют еще «Камертоном Хаббла». На «ножке» камертона находятся эллиптические галактики, на зубцах вилки — линзовидные галактики без рукавов и спиральные галактики без бара-перемычки и с баром.
    Галактики, каковые не смогут быть классифицированы как один из перечисленных классов, именуются неправильными, либо иррегулярными.

Галактики замечали с незапамятных времен. Человек с острым зрением может различить на ночном небосводе яркие пятна, похожие на капли молока. В Х веке персидский астролог Абд-аль-Раман аль-Суфи упомянул в собственной «Книге о неподвижных звездах» два аналогичных пятна, известных сейчас как Громадное Магелланово галактика и облако М31, она же Андромеда.

С возникновением телескопов астрологи замечали все больше таких объектов, взявших наименование туманностей. В случае если британский астролог Эдмунд Галлей в 1716 году перечислил всего шесть туманностей, то каталог, размещённый в 1784 году астрологом французского ВМФ Шарлем Мессье, содержал уже 110 — и среди них четыре десятка настоящих галактик (среди них и М31). В 1802 году Уильям Гершель опубликовал список из 2500 туманностей, а его сын Джон в первой половине 60-ых годов девятнадцатого века издал каталог, где было более 5000 туманностей.

Природа этих объектов продолжительное время ускользала от понимания. В середине XVIII века кое-какие проницательные умы заметили в них звездные совокупности, подобные Млечному Пути, но телескопы в то время не предоставляли возможности проверить эту догадку. Столетием позднее восторжествовало вывод, что любая туманность — это газовое облако, подсвеченное изнутри юный звездой.

Позднее астрологи убедились, что кое-какие туманности, среди них и Андромеда, содержат множество звезд, но еще долго не было ясно, расположены они в отечественной Галактике либо за ее пределами. И только в 1923—1924 годах Эдвин Хаббл определил, что расстояние от Земли до Андромеды как минимум троекратно превосходит диаметр Млечного Пути (в действительности приблизительно в 20 раз) и что М33, вторая туманность из каталога Мессье, удалена от нас на никак не меньшую расстояние. Эти результаты положили начало новой научной дисциплине — галактической астрономии.

гиганты и Карлики

Вселенная заполнена галактиками разных масс и разного размера. Их количество известно очень примерно. Семь лет назад орбитальный телескоп «Хаббл» за три с половиной месяца нашёл около 10 000 галактик, сканируя в южном созвездии Печи участок небосвода, в сто раз меньший, нежели площадь лунного диска.

В случае если высказать предположение, что галактики распределяются по небесной сфере с такой же плотностью, окажется, что в замечаемом космосе их 200 млрд. Но эта оценка очень сильно занижена, потому, что телескоп не смог подметить очень много весьма тусклых галактик.

Среди галактик имеется и карлики, и гиганты. В авторитетном оксфордском справочнике Companion to Cosmology 2008 года издания написано, что самые небольшие галактики содержат миллионы звезд, а самые большие — триллионы. Эта информация уже успела устареть.

Как поведал «ПМ» доктор наук Техасского университета в Остине Джон Корменди, сейчас было открыто семейство мини-галактик всего лишь с сотнями звезд: «Это так именуемые ультракомпактные карлики, линейные размеры которых лежат в пределах 20 парсек. Не обращая внимания на малое количество звезд, масса таких галактик образовывает десятки и миллионы миллионов солнечных весов.

Вероятнее, в этом по большей части повинна чёрная материя, не смотря на то, что кое-какие ученые считают, что большой вклад в собственности нейтронным звёздам и чёрным дырам. Как бы то ни было, старое определение галактики как большого независимого звездного скопления больше не работает». На верхней границе галактического спектра находятся сверхгиганты диаметром порядка мегапарсека, у которых численность звездного населения достигает много триллионов.

содержание и Форма

Галактики различаются и морфологией (другими словами формой). В целом их подразделяют на три главных класса — дисковидные, эллиптические и неправильные (иррегулярные). Это неспециализированная классификация, имеется значительно более детальные.

Дисковидная галактика — это звездный блин, поворачивающийся около оси, проходящей через его геометрический центр. В большинстве случаев по обе стороны центральной территории блина имеется круглое вздутие — балдж (от англ. bulge). Балдж также вращается, но с меньшей угловой скоростью, нежели диск. В плоскости диска часто наблюдаются спиральные ветви, изобилующие относительно молодыми броскими светилами.

Но имеется галактические диски и без спиральной структуры, где таких звезд большое количество меньше.

Центральную территорию дисковидной галактики может рассекать звездная перемычка — бар. Пространство в диска заполнено газопылевой средой — исходным материалом для планетных систем и новых звёзд. Галактика имеет два диска: звездный и газовый.

Они окружены галактическим гало — сферическим облаком разреженного тёплого газа и чёрной материи, которая и вносит главной вклад в полную массу галактики. Гало вмещает кроме этого отдельные ветхие звезды и шаровые звездные скопления (глобулярные кластеры) возрастом до 13 млрд лет. В центре чуть ли не любой дисковидной галактики, как с балджем, так и без балджа, расположена сверхмассивная черная дыра.

Самые большие галактики этого типа содержат по 500 млрд звезд.

Эллиптическая галактика, как и направляться из ее заглавия, имеет форму эллипсоида. Она не вращается как целое и потому не владеет осевой симметрией. Ее звезды, каковые по большей части имеют относительно солидный возраст и небольшую массу, обращаются около галактического центра в различных плоскостях и время от времени не по отдельности, а очень сильно вытянутыми цепочками.

Новые светила в эллиптических галактиках загораются редко в связи с недостатком исходного сырья — молекулярного водорода.

Как самые большие, так и самые небольшие галактики относятся к эллиптическому типу. Неспециализированная часть его представителей в галактическом населении Вселенной всего около 20%. Эти галактики (быть может, за исключением самых небольших и тусклых) кроме этого скрывают в собственных центральных территориях сверхмассивные черные дыры.

Эллиптические галактики имеют и гало, но не столь четкие, как у дисковидных.

Все другие галактики считаются иррегулярными. Они содержат большое количество пыли и газа и деятельно порождают юные звезды. На умеренных расстояниях от Млечного Пути таких галактик мало, всего-то 3%.

Но среди объектов с громадным красным смещением, чей свет был испущен не позднее, чем через 3 млрд лет по окончании Громадного взрыва, их часть быстро возрастает. "Наверное," все звездные совокупности первого поколения были малы и владели неправильными очертаниями, а большие дисковидные и эллиптические галактики появились значительно позднее.

Рождение галактик

Галактики показались на свет практически сразу после звезд. Считается, что первые светила вспыхнули никак не позднее, чем спустя 150 млн лет по окончании Громадного взрыва. В январе 2011 года команда астрологов, обрабатывавших данные с космического телескопа «Хаббл», сказала о возможном наблюдении галактики, чей свет ушел в космос через 480 млн лет по окончании Громадного взрыва.

В апреле еще одна исследовательская несколько нашла галактику, которая, по всей видимости, уже в полной мере сформировалась, в то время, когда юной Вселенной было около 200 млн лет.

Условия для галактик и рождения звёзд появились задолго до его начала. В то время, когда Вселенная прошла возрастную отметку в 400 000 лет, плазма в космическом пространстве заменилась смесью из нейтрального гелия и водорода. Данный газ был еще чересчур тепёл, дабы стянуться в молекулярные тучи, дающие начало звездам. Но он соседствовал с частицами чёрной материи, изначально распределенными в пространстве не в полной мере равномерно — где чуть плотнее, где разреженнее.

Они не взаимодействовали с барионным газом и потому под действием обоюдного притяжения вольно стягивались в территории повышенной плотности. В соответствии с модельным вычислениям, уже через сотню миллионов лет по окончании Громадного взрыва в космосе появились облака чёрной материи величиной с нынешнюю Солнечную совокупность. Они объединялись в более большие структуры, несмотря на расширение пространства. Так появились скопления туч чёрной материи, а позже и скопления этих скоплений.

Они втягивали в себя космический газ, предоставляя ему возможность сгущаться и коллапсировать. Таким методом показались первые сверхмассивные звезды, каковые скоро взрывались сверхновыми и оставляли по окончании себя черные дыры. Эти взрывы обогащали космическое пространство элементами тяжелее гелия, каковые содействовали охлаждению коллапсирующих газовых туч и потому делали вероятным появление менее массивных звезд второго поколения.

Такие звезды уже имели возможность существовать миллиарды лет и потому были в состоянии вырабатывать (опять-таки посредством чёрной материи) гравитационно связанные совокупности. Так появились долгоживущие галактики, среди них и отечественная.

«Многие подробности галактогенеза еще скрыты в тумане, — говорит Джон Корменди. — В частности, это относится к роли черных дыр. Их веса варьируют от десятков тысяч весов Солнца до безотносительного на сегодня рекорда в 6,6 млрд солнечных весов, принадлежащего черной дыре из ядра эллиптической галактики М87, расположенной в 53,5 млн световых лет от Солнца. Дыры в центрах эллиптических галактик, в большинстве случаев, окружены балджами, составленными из ветхих звезд.

Спиральные галактики смогут вовсе не иметь балджей либо же владеть их плоскими подобиями, псевдобалджами. Масса черной дыры в большинстве случаев на три порядка меньше массы балджа — конечно, в случае если оный наличествует. Эта закономерность подтверждается наблюдениями, охватывающими дыры массой от миллиона до миллиарда солнечных весов».

Как думает доктор наук Корменди, галактические черные дыры набирают массу двумя дорогами. Дыра, окруженная полноценным балджем, растет за счет поглощения газа, что приходит к балджу из внешней территории галактики. На протяжении слияния галактик интенсивность поступления этого газа быстро возрастает, что инициирует вспышки квазаров.

В следствии балджи и дыры эволюционируют параллельно, что и растолковывает корреляцию между их весами (действительно, смогут трудиться и другие, еще малоизвестные механизмы).

Иное дело безбалджевые галактики и галактики с псевдобалджами. Массы их дыр в большинстве случаев не превышают 104−106 солнечных весов. Согласно точки зрения доктора наук Корменди, они подкармливаются газом за счет случайных процессов, каковые происходят неподалеку от дыры, а не простираются на целую галактику.

Такая дыра растет независимо от эволюции галактики либо ее псевдобалджа, чем и обусловлено отсутствие корреляции между их весами.

Растущие галактики

Галактики смогут увеличивать и размер, и массу. «В далеком прошлом галактики делали это значительно действеннее, нежели в недавние космологические эры, — растолковывает астрофизики и профессор астрономии Калифорнийского университета в Санта-Круз Гарт Иллингворт. — Темпы рождения новых звезд оценивают в терминах годового производства единицы массы звездного вещества (в этом качестве выступает масса Солнца) на единицу количества космического пространства (в большинстве случаев это кубический мегапарсек). Во времена формирования первых галактик данный показатель был очень мал, а после этого отправился в стремительный рост, длившийся , пока Вселенной не исполнилось 2 млрд лет.

Еще 3 млрд лет он был довольно постоянным, позже начал понижаться практически пропорционально времени, и понижение это длится сейчас. Так что 7−8 млрд лет назад средний темп звездообразования в 10−20 раз превышал современный. Большая часть дешёвых наблюдению галактик уже полностью сформировались в ту далекую эру».

В общем эта тенденция понятна. Галактики возрастают двумя главными методами. Во-первых, они приобретают свежий материал для звездообразования, втягивая из окружающего пространства частицы и газ пыли.

В течение нескольких миллиардов лет по окончании Громадного взрыва данный механизм исправно трудился легко вследствие того что звездного сырья в космосе хватало всем. Позже, в то время, когда запасы истощились, темп звездного рождения упал. Но галактики нашли возможность увеличивать его за счет столкновения и слияния.

Действительно, для реализации этого варианта нужно, дабы сталкивающиеся галактики располагали приличным запасом межзвездного водорода. Большим эллиптическим галактикам, где его фактически не осталось, слияние не оказывает помощь, но в дисковидных и неправильных оно трудится.

Курс на столкновение

Посмотрим, что происходит при слиянии двух приблизительно однообразных галактик дискового типа. Их звезды фактически ни при каких обстоятельствах не сталкиваются — через чур громадны расстояния между ними. Но газовый диск каждой галактики чувствует приливные силы, обусловленные притяжением соседки. Барионное вещество диска теряет часть углового момента и смещается к центру галактики, где появляются условия для взрывного роста скорости звездообразования.

Часть этого вещества поглощается черными дырами, каковые также набирают массу. В последней фазе объединения галактик черные дыры сливаются, а звездные диски обеих галактик теряют прежнюю структуру и рассредоточиваются в пространстве. В итоге из пары спиральных галактик образуется одна эллиптическая. Но это отнюдь не полная картина.

Излучение молодых броских звезд способно выдуть часть водорода за пределы новорожденной галактики. Одновременно с этим активная аккреция газа на черную дыру вынуждает последнюю иногда выстреливать в пространство струи частиц огромной энергии, подогревающие газ по всей галактике и тем мешающие формированию новых звезд. Галактика неспешно затихает — вероятнее, окончательно.

Галактики неодинакового калибра сталкиваются по-иному. Большая галактика способна поглотить карликовую (сходу либо в пара приемов) и наряду с этим сохранить собственную структуру. Данный галактический каннибализм также может стимулировать процессы звездообразования.

Карликовая галактика всецело разрушается, оставляя по окончании себя струи и цепочки звёзд космического газа, каковые наблюдаются как в отечественной Галактике, так и в соседней Андромеде. В случае если же одна из сталкивающихся галактик не через чур превосходит другую, вероятны кроме того более увлекательные эффекты.

В ожидании супертелескопа

Галактическая астрономия дожила практически до девяностолетия. Она начала фактически с нуля и достигла весьма многого. Но количество нерешенных неприятностей весьма громадно.

Так, только бог ведает, в то время, когда и как сформировались первые галактики и какими дорогами образуются галактики с дисковой структурой. «Ученые ожидают довольно много от инфракрасного орбитального телескопа «Джеймс Уэбб», запуск которого намечен на 2018 год, — говорит Гарт Иллингворт. — К сожалению, пока не светло, будет ли данный проект закончен — по обстоятельству денежных трудностей. Возможно, что он состоится».

Звездное расселение

    Местная несколько галактик Подобно людям, галактики объединяются в группы. Отечественная Местная несколько включает две самые большие галактики в окрестностях размером порядка 3 мегапарсек — Млечный Путь и Андромеду (M31), галактику Треугольника, и их спутники — Громадное и Малое Магеллановы облака, карликовые галактики в Громадном Псе, Пегасе, Киле, Секстанте, Фениксе и еще множество вторых — всего числом около полусотни. Местная несколько, со своей стороны, есть членом местного сверхскопления Девы.

Галактики распределены в космическом пространстве вовсе не хаотично. Массивные галактики часто окружены маленькими галактиками-спутниками.

И отечественный Млечный Путь, и соседняя Андромеда имеют не меньше 14 спутников, и, вероятнее, их значительно больше. Галактики обожают объединяться в пары, тройки и более большие группы из десятков гравитационно связанных партнеров. Ассоциации побольше, галактические скопления, содержат тысячи и сотни галактик (первое из таких скоплений открыл еще Мессье). Иногда в центре скопления отмечается очень броская огромная галактика, появившаяся, как вычисляют, в ходе слияния галактик меньшего калибра.

И наконец, имеется еще и сверхскопления, в каковые входят как группы и галактические скопления, так и отдельные галактики. В большинстве случаев это вытянутые структуры протяженностью до много мегапарсек. Их разделяют полностью свободные от галактик космические вакуумы для того чтобы же размера.

Сверхскопления уже не организованы в какие-либо структуры более большого порядка и разбросаны по космосу случайным образом. По данной причине в масштабах нескольких сотен мегапарсек отечественная Вселенная однородна и изотропна.

Млечный путь

    Карта отечественного острова Применяя инфракрасные снимки космического телескопа Spitzer, астрологи составляют карту Млечного Пути. Он складывается из двух самых больших спиральных рукавов- Щита-Центавра и Персея, соединенных баром, и двух более небольших- Наугольника и Стрельца, наполненных областями формирования и газовыми облаками звезд. Еще более небольшие рукава включают Внешний, Дальний и Ближний 3-килопарсековые рукава.

Отечественная Наша система находится в маленьком рукаве (отроге) Ориона.

Солнце обращается около центра в полной мере рядовой спиральной галактики, в состав которой входят 200−400 млрд звезд.

Ее диаметр примерно равен 28 килопарсекам (чуть больше 90 световых лет). Радиус солнечной внутригалактической орбиты — 8,5 килопарсек (так что отечественное светило смещено к внешнему краю галактического диска), время полного оборота около центра Галактики — приблизительно 250 млн лет. Балдж Млечного Пути имеет эллипсовидную форму и наделен баром, что нашли совсем сравнительно не так давно.

В центре балджа находится компактное ядро, заполненное звездами разного возраста — от нескольких миллионов лет до миллиарда и старше. В ядра за плотными пылевыми тучами прячется достато

11.04.2015 “Звездные острова”. Часть 1.


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: