чем связаны объекты в галактике
Что находится между галактиками?
Все, что астрономы знают о Вселенной известно благодаря наблюдениям. Вглядываясь в глубины космоса, космический телескоп Hubble отправляет на нашу планету снимки далеких звезд, планет и галактик. По оценкам ученых только в наблюдаемой Вселенной находятся около двух триллионов галактик. Это трудно представить, однако благодаря фотографиям мы имеем о них и их расположении некоторое представление. Астроном Эдвин Хаббл еще в 1925 году определил несколько видов галактик: эллиптическая, неправильная, обычная спиральная, пересеченная спиральная и линзообразная. Выходит, ученые знают какие бывают галактики и что происходит внутри них, но знают ли они что находится между галактиками?
15 тысяч галактик в объективе телескопа Hubble
Что такое галактика?
Для начала на примере Млечного Пути давайте разберемся что представляют из себя галактики. Итак, галактика — это огромная гравитационно связанная система. В ней содержится порядка 200 миллиардов звезд, а также туманности, темная материя, планеты, облака пыли и газа, а также звездные скопления. Все объекты, находящиеся в галактике, участвуют в движении относительно общего центра масс. В самом сердце галактики находится сверхмассивная черная дыра, которая, кстати, по сообщениям ученых в последнее время ведет себя довольно странно.
Так выглядит центр Млечного Пути
В зависимости от вида, согласно классификации Эдвина Хаббла, каждая галактика имеет свои особенности. Так, Млечный Путь по своей форме в профиль отдаленно похож на “летающую тарелку”. А не так давно ученые выяснили, что наша галактика совсем не плоская, как считалось раньше — оказалось, что Млечный Путь больше напоминает гармошку, так как галактика как будто смята ближе к краям.
Расстояние между галактиками чрезвычайно велико. Так, ближайшая к нам галактика Андромеда располагается на расстоянии 2,5 миллионов световых лет от Земли. Такое расстояние сложно себе представить. Но что находится между галактиками?
Кстати, обсудить столкнется ли наша галактика с галактикой Андромеды можно в нашем Telegram чате
Еще одна загадка Вселенной
Вскоре после Большого взрыва Вселенная была заполнена газом, в основном водородом. Со временем, то тут то там, гравитация стала стягивать газ к облакам, которые впоследствии превратились в галактики внутри которых родились звезды. Знаете по какой причине сияют звезды? Все дело в термоядерном горении водорода — те звезды, что превращаются в сверхновые и погибают после взрыва “выталкивают” газ обратно из галактик.
Там, в таинственном межгалактическом пространстве, газ охлаждается и становится плотнее. Там он и находится, пока сила гравитации не втягивает его обратно в галактику, где образуются новые звезды. Процесс повторяется: гравитация конденсирует газ в галактики и звезды, звезды взрываются и выбрасывают газ, гравитация снова притягивает газ и рождаются новые звезды.
Телескоп Hubble сделал снимок взрыва сверхновой
Со временем в любой галактике начинает заканчиваться перерабатываемый газ. А без газа во Вселенной не могут образовываться новые звезды; старые звезды живут своей жизнью и умирают, и в конечном итоге галактика тоже умирает. Галактики обитают в так называемой газовой ванне, среде, из которой они родились, и которая питает их. Галактики вдыхают и выдыхают газ, а звезды продолжают гореть, пока газ не исчезнет. Красиво звучит, правда?
Еще больше удивительных фактах о Вселенной читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен
Из чего состоит Вселенная?
Раньше проблема с проверкой этой теории заключалась в том, что приборы астрономов были едва способны обнаружить признаки межгалактического газа, не говоря уже о его появлении и исчезновении. Однако сегодня, благодаря более чувствительным инструментам, ученые знают намного больше. Полученные данные говорят о том, что межгалактическая среда богата газом, который наполняет Вселенную и порождает галактики. Чуть менее убедительные, а иногда и загадочные свидетельства в около галактической среде показывают, что галактики живут за счет рециркуляции газа в звезды и из звезд.
А вот доказательства того, что у галактик может закончиться газ, и звезды перестанут рождаться, что приведет к гибели галактики пока только предварительные. Дело в том, что даже в молодой Вселенной газ не однороден. Межгалактическая среда также не является чистым водородом: она частично заполнена элементами, более тяжелыми, чем водород, которые появляются, когда звезды взрываются и умирают.
И все же, несмотря на множество вопросов, ученые сходятся во мнении, что эта древняя, охлаждающая, разреженная межгалактическая среда является хорошо понятой сущностью, которая содержит убедительную картину того, когда и из чего возникли галактики.
Однако, несмотря на появление новых инструментов и совместной работы ученых, на сегодняшний день общей картины рождения, жизни и смерти галактик нет. Чтобы лучше понять это, ученые прибегают к помощи компьютерной симуляции — так, недавно астрономы создали 8 миллионов галактик внутри компьютера. Вне зависимости от того, реальны симуляции или нет, именно с их помощью ученые смогут получить ответы на вопросы о природе межгалактического газа. Дело в том, что симуляции — наиболее ясная визуализация того, как газ мог создать галактики.
Ученые полагают что сегодня, 13,8 миллиардов лет спустя после Большого взрыва, только 60% газа сосредоточено в межгалактической среде; остальное находится в около галактической среде и внутри галактик. Получается, что на просторах Вселенной галактики нанизаны на пустоты, похожие на освещенные автомагистрали. Красиво! Несмотря на то, что многое пока остается загадкой.
Наша галактика. Другие галактики. Пространственные масштабы наблюдаемой Вселенной.
Наша галактика. Другие галактики. Пространственные масштабы наблюдаемой Вселенной.
Данная статья написана для подготовки к ЕГЭ по физике, в статье разобраны темы галактик и масштабов Вселенной. Такие задания могут встречаться в вариантах КИМов ЕГЭ по физике базового уровня, итак, перейдём подробнее к рассмотрению данной темы.
Понятие галактики
Галактикой являются большие скопления звёзд, пыли, а также газа. Они находятся друг с другом в соответствии с гравитационными силами. Галактики различают по формам и размеру. В состав галактик входят следующие объекты:
Солнце территориально принадлежит звёздам, находящимся в галактике Млечный путь. Если ночью наблюдать за небом, можно заметить длинную полосу звёзд. Их скопление и назвали галактикой.
При просмотре с применением астрономических инструментов можно рассмотреть овальный шар, он располагает более ста пятидесяти миллиардов звёзд. Наша галактика немыслимого размера, её центром является ядро с большими спиралями, в которых расположены звёзды. Расстояние между ядром Галактики и Солнцем – тридцать тысяч световых лет. Солнечная система располагается по краю с Млечным путём.
Следует учитывать, что звёзды, находящиеся в Галактике попадаются крайне редко. Например, расстояние, находящееся между звёздами в несколько миллионов больше их диаметров. Неверно думать, что звёзды находятся в хаотичном порядке. Расположение звёзд напрямую связано с гравитационными силами. Благодаря им звёзды расположены в определённом месте. Галактиками считаю звёзды и поля гравитации. Также в составе галактике содержатся пыль и газ.
Состав галактики
Рассмотрим конкретный состав галактики:
— Тёмная материя составляет двадцать два процента;
— Тёмная энергия – семьдесят четыре процента;
— Газ составляет три целых шесть десятых процентов;
— Звёзды и прочие объекты занимают лишь нуль целых четыре десятых процента галактики.
Темы, касающиеся галактик, часто встречаются в КИМах ЕГЭ по физике, поэтому рассмотрим её более подробно.
Во Вселенной находятся множество других галактик. Самыми близкими по отношению к нам считают галактики, расположенные в ста пятидесяти тысяч световых лет. На небе их можно увидеть в южном полушарии, они представляют собой небольшие туманные пятна. Их описал Пигафетт во время Магеллановой экспедиции. После это им присвоили название Больших и Малых облаков.
Классификация галактик
Ближайшей галактикой является Туманность Андромеды, её можно разглядеть в бинокль, так как она сравнительно больших размеров. В хорошую погоду можно увидеть даже без бинокля. Галактика похожа на выпуклую спираль. Солнечная система расположена на одном из её рукавов. Всем объектам галактик свойственно кружиться вокруг ядра, называемого центральным в соответствии с силами гравитации. В 1962 году Эдвин Хоббл классифицировал галактики в соответствии с их формой. Он разделил их на:
— Галактики, содержащие перемычку.
Итак, перейдём к рассмотрению спиральных галактик. Они являются галактиками с формой, которая напоминает диск с расположенным в центре ядром. Млечный путь является спиралевидной галактикой. Такие галактики обозначают буквой S, а также другими дополнительными буквами (это могут быть a, b, c). В таких измерениях галактики являются сплющенными и представляют собой линзу. Некоторые спиральные галактики содержат перемычку, она проходит через область, расположенную внутри галактики.
При составлении карты неба астрономы обнаружили большое количество близко расположенных галактик. В большинстве случаев путь галактик проходит через центр другой галактики, за счёт чего газ и облака звёзд поднимаются вверх. Таким образом, они ярко светят, так как в облаках их газа появляются новые звёзды. Эти звёзды находятся в саже, некоторые светят красным цветом, так из-за пыли закат становится более красным.
Интересным зрелищем является слияние галактик. Но несмотря на это, их строение является не до конца изученным. Астрономы рассматривают немногие галактики, находящиеся в промежуточных состояниях. Галактика содержит в себе триллионы звёзд. Эллиптические галактики включают в себя преимущественно старые звёзды. Они располагаются на наклонённых орбитах. При этом, диски спиральных галактик содержат голубые звёзды. Они находятся в спиральных рукавах. Когда рукав проходит газовые облака, начинают формироваться звёзды. В спиральных дисках содержится большое количество газа, в основном это водород. Мало газа содержат эллиптические галактики. Из-за этого в них образуется малое число новых звёзд. Также в дисках нашли материю, являющуюся тёмной. Края спиралей выполняют движение с большой скоростью, из этого следует, что существует определённая форма материи. Она представляет собой экзотические единицы, их очень трудно заметить.
Гало галактикой называют образования, расположенные вокруг галактики.
Основные типы галактик существуют во Вселенной. В 1995 году с помощью телескопа, называемого Хабблом, смотрели за полосой на небе. Наблюдения длились десять дней. С помощью него выявили более далекие галактики. Оба типа галактик и спиралевидные и эллиптические были сформированы много лет назад. Считается, что неправильные и маленькие голубые галактики составляют наибольшее число по сравнению с другими галактиками. Известно, что несколько миллиардов лет назад формирование звёзд происходило в десять раз быстрее, чем сейчас.
При группировании галактики образуют скопление. Наибольшие объекты во Вселенной соединяются воедино с помощью силы тяготения. Такие скопления включают в себя темную материю и горячий газ, которые, в свою очередь, разбрасываются между скоплениями.
Силы тяготения удерживают скопления галактик. Например, звёздам свойственно двигаться по орбитам галактик, а галактикам – по траекториям вокруг скопления.
Горячий газ является межкластерным носителем информации. Практически таким же образом тёмная материя собирается в колодце из скоплений. Скопления представляют в виде свалок в Космосе, так как в них попадаются другие объекты Вселенной.
Рассмотрим галактики неправильного вида. Они делятся на два класса: IO и Im. Большее распространение имеют галактики второго класса. Первый класс представляет собой галактики различной формы.
Следует запомнить, что галактики относятся к определённым группам, которые в свою очередь имеют название кластеров. Например, млечный быть относится к группе кластеров, он содержит в себе примерно сорок галактик, которые уже разведали. В процессе группировки подобные кластеры составляют сверхскопления. В состав кластеров входит более двух тысяч галактик. После обрисовки примерной карты, отображающей размещение галактик, скопления стали определённых форм. Большое количество скоплений окружают пустоты. Неизвестно что находится в центре данных пустот. Для раскрытия этого учёным понадобится большое количество времени.
Таким образом, в разделе астрофизики ЕГЭ по физике тема галактик является одной из часто встречающихся. При подготовке к ЕГЭ по физике рекомендует также изучить справочный материал, так как он поможет более углублённо изучить раздел астрофизики.
Галактики Вселенной
В прошлый раз мы говорили о том, что галактики Вселенной еще в начале прошлого столетия были неизвестны людям. Но сейчас мы знаем богатство их форм и устройства, длинную историю и причудливый нрав — острова звезд мигрируют по космосу, танцуют друг с другом и сливаются вместе. О разнообразии галактик и пойдет сегодня речь.
Что такое галактика
Галактика часто воображается нами такой, какой традиционно показывается в энциклопедиях и документальных фильмах — громадной спиралью из голубоватого дыма, в котором прячутся гроздья звезд, посередине которой ярко светит ядро. Однако такой «звездный остров» — всего лишь одна разновидность правильных структур. Ведь бывают и неправильные галактики, лишенные выраженных ядер и рукавов — они бултыхаются в космическом пространстве подобно яйцу, разбитому в невесомости. Издали они мало чем отличаются от хаотичных туманностей: разница состоит в размерах и концентрации звезд.
Галактика Андромеды — ближайшая к нам крупная галактика
Итак, что нужно, чтобы назвать объект галактикой?
Большое Магелланово облако — галактика-спутник Млечного пути
Как видите, нет четких рамок или определения для понятия что такое галактика. Поэтому они такие разнообразные, часто совсем невообразимые. Это и сверхяркие мощные квазары, и Великий Аттрактор, и громадные звездные поля протяженностью в миллионы световых лет. Но даже у самых обычных галактик есть чем удивить. Об этом дальше.
Разнообразие галактик
Э.П. Хаббл со снимком галактики Андромеда в руках
Первое, что бросается в глаза при изучении галактик — их форма и узор. Одни выглядят как спирали циклонов в земной атмосфере, другие напоминают садовые оросители, с которых вырываются струи воды, а третьи представляют собой равномерные, плоские звездные диски. На этих характерных деталях строится современная классификация галактик, которая еще называется морфологической (морфология — наука о строении и форме чего-либо).
С самого начала изучения галактик Эдвином Хабблом, появилась теория о зависимости ее внешнего вида от возраста. Начав с небольшого и плотного скопления газа и звезд, галактики постепенно раскручивают спирали или же просто разрастаются вширь, после чего сжимаются обратно. Поэтому внешний вид «звездного острова» может рассказать нам многое о ее истории.
Структурные компоненты галактики
Эдвин Хаббл, пионер и новатор исследования «звездных островов» за пределами Млечного пути, выделил сначала 3, а потом 4 основных вида галактик, изучение и детализация которых продолжается до сих пор. Но даже сегодняшняя типология «звездных островов» базируется на морфологических составляющих галактики. Как в конструкторе, из этих деталей можно «построить» любую галактику. Астрономы выделяют следующие компоненты:
Черная дыра в ядре галактики
Интересный факт — некоторые галактики обладают сразу двумя дисками; второй называется полярным кольцом. Причем «лишний» диск со звездами и туманностями не всегда имеет общий центр массы с основным. Полярные галактические кольца чаще всего возникают во время слияния галактик или спонтанного образования второго галактического центра, хотя точный механизм пока неизвестен.
Центр, балдж и гало
Классы галактик
Теперь, когда вы знаете основные составляющие любой галактики, определить ее класс очень легко. Надо только оценить выраженность главных элементов — звездного и газопылевого дисков, ядра и сфероидальной составляющей.
Эллиптические галактики (E)
Эллиптические галактики — первый класс «звездных островов», который служит опорной точкой для других типов. Их особенность заключается в том, что у них нет ни диска, ни рукавов — грубо говоря, они являются одним большим балджем и состоят из галактической сферы. Что правда, сфера не совсем правильная: эллиптические галактики всегда в большей или меньшей степени вытянуты, благодаря чему и получили свое название.
Гигантская эллиптическая галактика ESO 325-G004
Звездный состав эллиптических галактик примечателен своей умеренностью. Большинство их звезд — либо старые красные гиганты, либо умеренные красные и желтые карлики. Есть и яркие, но они редко поднимаются высоко по диаграмме Герцшпрунга–Рассела — светимость белых звезд в эллиптических галактиках не очень сильная. А голубые гиганты, звезды Вольфа–Райе и прочие массивные и активные светила попросту отсутствуют или же крайне редки.
Хотя образование и развитие галактик пока что покрыто пеленой тайны для астрономов, есть некоторые предположения относительно эллиптических галактик. У них мало газа и пыли, новые звезды формируются редко, а существующие светила немолоды — следовательно, до их нынешнего состояния прошло немало лет. А эллиптическую форму не так просто получить. Самый вероятный вариант — это столкновение и взаимопоглощение двух спиральных или линзовидных галактик воедино.
Материалы по теме
Столкновение галактик 3D
В пользу теории свидетельствует также то, что самая крупная галактика в наблюдаемой Вселенной, IC 110, тоже принадлежит к эллиптическим. Если это так, то после столкновения с галактикой Андромеда наш Млечный путь тоже превратится в гигантскую эллиптическую галактику.
Линзовидные галактики(S0)
Линзовидные галактики — это промежуточное звено по форме между эллиптическими и спиральными галактиками. У них сохраняется массивный центр, но при этом существуют вполне сформированные диски: звездный и газовый. Из-за контраста выпуклого балджа и распластанного диска эти галактики похожи на двояковыпуклые линзы, из-за чего и получили свое название.
«Население» линзовидных галактик сродни наполнению эллиптических — все те же старые звезды, небольшие зрелые светила и звездные останки вроде сверхновых, черных дыр и подобных им объектов. Как и у предыдущего класса галактик, у них не так много свободного газа, но зато достаточно галактической пыли. Это наталкивает астрономов на мысль о том, что линзовидные «звездные острова» являются «истаявшими» наследниками спиральных галактик, в которых звездообразовательный потенциал исчерпался, а рукава слились.
Линзовидные и эллиптические галактике составляют 40% от всей галактической популяции Вселенной — каждая по половине общего числа. И хотя даже вместе они не такие распространенные, как спиральные, линзовидные и эллиптические часто встречаются на снимках телескопов.
Линзовидная галактика Веретено или NGC 5866
Спиральные галактики (S)
Классическая спиральная галактика в общих чертах представляет собой эллиптическую галактику, от центра-балджа которой отходят спиральные рукава. Также она активно вращается (на что указывает спиральная форма) и обладает выраженными газовыми и пылевыми составляющими. Рукава спиральных галактик разительно отличаются по составу от центра: они богаты на свободную видимую материю, из-за чего активно образуются звезды. Ещё преобладающее число спиральных галактик имеет бар-перемычку. Галактики этого класса являются наиболее распространенными во Вселенной: на них приходится 55% от всего числа «звездных островов».
Как правило, рукавов у таких галактик немного, и спираль закручена лишь на несколько витков. Точной причины того, почему галактики не закручиваются «туже», неизвестно. Да, звезды движутся вокруг центра галактики очень быстро, ускоряясь ближе к центру, и свободно мигрируют с одной части спирали в другую. Но этого недостаточно для «заморозки» галактических рукавов в пространстве.
NGC 1097 — спиральная галактика с перемычкой в созвездии Печь
Одной из наиболее вероятных теорий является то, что спираль формируется под влиянием волн плотности. Они сжимают облака газа и пыли, попадающие в рукава, «фиксируя» их и активируя звездорождение. Там образуются в основном массивные и яркие голубые звезды, которые существуют всего несколько миллионов лет, и потому практически не изменяют свое положение. Все это способствует стабильности рукавов.
Это, однако, лишь теория. Какое-либо длительное наблюдения развития галактик невозможно, да и их структура слишком сложна, дабы утверждать что-то точно. Однако факт остается фактом: массивных и ярких звезд в рукавах очень много, из-за чего они отсвечивают голубым.
Неправильные галактики(Irr)
Неправильная галактика NGC 5477
Неправильные галактики — самые редкостные из «звездных островов». Они похожи на рваные тучи, да и повторяют их строением. В них много газов, пыли и скоплений звезд, но нет главных структурных элементов — спиралей, балджа и т.д. Некоторые из них напоминают эллиптические или спиральные галактики. Многие неправильные галактики стали такими из-за гравитационного влияния со стороны, исказившего их форму. Но есть «звездные острова», которые приобрели такой вид сами по себе.
Особым видом неправильных галактик являются карликовые — они полны газа, необходимого для звездообразования, в них мало металлов (в астрономии — элементов, отличных от водорода и гелия), и они очень компактны в размерах. Эти три фактора создают идеальные условия для образования очень крупных, ярких и короткоживущих звезд. Ученые считают, что именно так выглядели первые галактики нашей Вселенной. С помощью телескопа «Джеймс Уэбб», способного проникнуть на расстояние в 100 миллионов лет после Большого взрыва, ученые ожидают увидеть больше неправильных галактик, наполненных звездами-сверхгигантами.
Похожие статьи
Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!
рядом с ней Большая.
С теми бы ковшами да на Млечный Путь,
молока парного в ковшик зачерпнуть.
Генрих Сапгир
Галактика Млечный Путь проходит по созвездиям: Возничего, Персея, Кассиопеи, Ящерицы, Цефея, Лебедя, Лисички, Стрелы, Орла, Щита, Змеи, Змееносца, Стрельца, Скорпиона, Жертвенника, Наугольника, Волка, Южного Треугольника, Циркуля, Центавра, Мухи, Южного Креста, Киля, Парусов, Кормы Компаса, Большого Пса, Единорога, Малого Пса, Ориона, Близнецов и Тельца. Наиболее широкая полоса Млечного Пути в созвездии Стрельца. Именно в этом направлении находится центр Галактики.
Иммануи л Кант в 1755 году считал, что Млечный Путь – это коллекция звезд, объединенных совместной гравитацией. Гравитационная сила заставляет объекты вращаться и приплющивает в форме диска. Идея о том, что Вселенная имеет «островную» структуру, неоднократно высказывалась в прошлом. Однако лишь в конце XVIII в. Гершель предложил первую модель строения нашей Галактики.Идея о том, что Вселенная имеет «островную» структуру, неоднократно высказывалась в прошлом.
ТИПЫ ГАЛАКТИК
СВЕРХМАССИВНАЯ ЧЕРНАЯ ДЫРА
Структура и состав Все ленной
Центральная черная дыра
Вид сверху :с труктура Млечного Пути
Вид системы рукавов Млечного Пути
Схема строения Галактики
Все галактики имеют красное смещение, значит, галактики разбегаются!
В 1929 году, исходя из наблюдений спектров галактик, американский астроном Эдвин Хаббл сформулировал закон: скорости удаления галактик возрастают пропорционально расстоянию до них:
По стоянная Хаббла в настоящее время приним ается равной H = 70 км/(с•Мпк).
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА УРОКА
ВНЕАУДИТОРНАЯ САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА