Распределение звезд в галактике кратко

Обновлено: 08.07.2024

Галактики - это космические мегаполисы, в которых звезды рождаются, живут и в конечном итоге умирают. В наблюдаемой вселенной есть триллион галактик, но каждая из них уникальна, как снежинка. Наша собственная галактика Млечный Путь содержит несколько сотен миллиардов звезд.

Звезды редко встречаются одни во вселенной. Они формируются и живут своей жизнью в обширных ассоциациях, известных как галактики. Как правило, они содержат от десятков миллионов до триллионов звезд. Звезды и пылевые структуры в галактиках особенно легко изучаются в инфракрасном свете. Галактики бывают разных форм и размеров. Подобно снежинкам, каждая из них уникальна, но повторяющиеся узоры мы видим снова и снова. Одним из ключевых преимуществ изучения галактик в инфракрасном свете является то, что яркость звезд немного менее предвзята. В видимом свете более массивные звезды могут выделять столько света, что области формирования звезды могут выглядеть непропорционально более значительными, чем они есть на самом деле. В инфракрасном диапазоне этот дисбаланс является менее экстремальным, поэтому мы получаем более детальное представление о том, как звезды фактически распределены.

Многие галактики также заполнены пылевыми облаками, которые скрывают наш взгляд на общую структуру. Поскольку пыль становится все более прозрачной для инфракрасных длин света, это также улучшает наш взгляд на структуру галактик.

При более длинных волнах инфракрасного света пыль сама начинает светиться. Этот важный компонент материала галактики становится легко идентифицировать и изучать, помогая нам лучше понять, как газ и пыль перемещаются и собираются. Это имеет фундаментальное значение для изучения того, как новые поколения звезд постоянно формируются в галактиках.

Спиральные галактики

Спиральные галактики напоминают штифты, благодаря длинным рукавам газа, пыли и звезд, которые, по-видимому, вращаются вокруг яркой выпуклости в центре галактики. Большая часть приходится на очень тонкий, широкий диск, который может составлять сотни тысяч световых лет.

Невероятные спиральные узоры, которые образуются на этих дисках, вроде как гравитационные пробки, известные как волны плотности. Звезды и газ, которые вращаются вокруг центра галактики, могут поражать эти неустойчивости, задерживаясь достаточно долго, чтобы создать материал, который образует спиральные рукава и более плотные пылевые полосы, найденные там. Именно в этих регионах звезды, как правило, формируются в непрерывном процессе, который постоянно добавляет новые звезды на диск. Инфракрасные наблюдения позволяют легко выбрать теплую пыль, связанную с самыми большими участками звездообразования.

Более толстая выпуклость звезд обычно находится в центре спиральной галактики, которая обычно состоит из старых звезд. Астрономы пришли к выводу, что все галактики, вероятно, имеют невероятно массивную черную дыру в своих центрах. Черная дыра - это точка бесконечной гравитации, от которой даже свет не может убежать. Черные дыры в центрах галактик могут быть в миллионы раз более массивными, чем наше Солнце. Хотя они слишком малы, чтобы наблюдать напрямую, часто их присутствие может нагревать окружающие облака пыли, которые ярко светятся в инфракрасном свете.

Наша собственная галактика - Млечный Путь - это спиральная галактика.

Спиральные с стержнем

У многих спиральных галактик есть необычная особенность, проходящая через их самые центры – прямая полоса распределения звезд. Хотя эти полосы могут быть очень очевидны в видимом свете, галактики могут содержать скрытые от нашего взгляда пылевые облака и звездообразующие области. Полосы легче всего видеть при просмотре только звезд ближнего инфракрасного света.

Появление инфракрасной астрономии показало, что стержни были гораздо более распространены, чем ожидали астрономы. Позволяя нам заглянуть сквозь пыль к базовой популяции звезд, звездные бруски можно найти во всех размерах. Инфракрасные исследования нашей Галактики Млечный Путь показывают, что даже у нее, кажется, есть центральный стержень.

Несмотря на то, что галактические стержни кажутся довольно прямыми, звезды внутри них следуют за сложными орбитами эллипсоида. Похоже, что стержни могут быть результатом гравитационных взаимодействий между галактиками, которые часто формируются в результате близкого столкновения.

Эллиптические галактики

Не все галактики образуют плоские, пыльные диски. Другой распространенный тип известен как эллиптическая галактика. Как следует из названия, эти объекты имеют либо круглую, либо овальную форму. Они часто демонстрируют небольшую структуру, за пределами которой значительно большая плотность звезд, чем в самом центре. Наименьшие эллиптические галактики составляют менее одной десятой размера Млечного Пути, а самые большие могут быть в сотни раз больше.

Эллиптические галактики имеют форму от кругового до овального. Концентрация звезд экспоненциально возрастает по направлению к центру и резко падает в их внешнем течении. Звезды в них в основном старые. Их орбиты не следуют упорядоченному вращению, как мы видим на дисках спиральных галактик; вместо этого они роятся вокруг друг друга, как пчелы вокруг улья.

Инфракрасные виды эллиптических галактик быстро раскрывают еще одну ключевую особенность: у них очень мало пыли или газа. Отсутствуют яркие пылевые структуры, видимые таким образом в средневолновых наблюдениях за спиральными галактиками. Вот почему у них нет молодых звезд - там просто не хватает газа и пыли, чтобы создавать новые звезды.

По-видимому, эллиптические галактики на самом деле являются галактическими каннибалами. Самые крупные из них, похоже, формируются из слияния небольших галактик. Эти массивные объекты с течением времени тянут меньшие галактики, лишая их газа и ассимилируя их звезды.

Взаимодействующие галактики

Пространство между галактиками обширно, но они по-прежнему сталкиваются друг с другом. Взаимодействия между галактиками невероятно медленны по человеческим меркам, в течении сотен миллионов лет. Когда мы смотрим во вселенную, все, что мы видим, это моментальные снимки на разных этапах этих огромных событий.

В некоторых случаях галактики могут просто проходить рядом друг с другом. Это может немного исказить их формы и создать такие формы, как стержни и необычные спиральные ручки, которые могут сохраняться долго после завершения схватки.

Когда галактики взаимодействуют более непосредственно, они могут искажать друг друга гораздо более резко. Во время этого процесса облака газа внутри них сталкиваются и сжимаются, и часто приводятся в самые ядра галактик. Эти обширные сжатые облака газа становятся огромными галактическими родильными домами. Звезды могут формироваться с невероятными скоростями, иногда по темпам, в тысячу раз превышающим нормальные галактики. Эта активность звездообразования имеет тенденцию возникать в затенении коконов пыли, которые скрывают активность в видимом свете. Однако эти огромные пылевые комплексы будут нагреваться новорожденными звездами, и будут ярко светиться в инфракрасном диапазоне.

Газ и пыль, попавшие в ядра взаимодействующих галактик, также могут подавать топливо для сверхмассивных черных дыр в их центрах. По мере того, как материальные спирали попадают в черную дыру, она нагревается и может излучать свет от рентгеновских до инфракрасных лучей. Астрономы называют их активными галактическими ядрами.

Слияние галактик может привести к образованию эллиптических галактик. Фактически, наибольшие галактики в кластерах обычно представляют собой гигантские эллиптические элементы вблизи их центров, которые со временем продолжают расти все больше, поскольку они поглощают меньшие галактики.

Распределение звезд в Галактике имеет две ярко выраженные особенности: во-первых, очень высокая концентрация звезд в галактической плоскости, и во-вторых, большая концентрация в центре Галактики. Так, если в окрестностях Солнца, в диске, одна звезда приходится на 16 кубических парсеков, то в центре Галактики в одном кубическом парсеке находится 10 000 звезд. В плоскости Галактики помимо повышенной концентрации звезд наблюдается также повышенная концентрация пыли и газа.

– диаметр диска Галактики около 30 кпк (100 000 световых лет),

– толщина – около 1000 световых лет.

Солнце расположено очень далеко от ядра Галактики – на расстоянии 8 кпк (около 26 000 световых лет).

Центр Галактики находится в созвездии Стрельца в направлении на = 17 h 46,1 m , = –28°51' .

Галактика состоит из диска, гало и короны. Центральная, наиболее компактная область Галактики называется ядром . В ядре высокая концентрация звезд: в каждом кубическом парсеке находятся тысячи звезд. Если бы мы жили на планете около звезды, находящейся вблизи ядра Галактики, то на небе были бы видны десятки звезд, по яркости сопоставимых с Луной. В центре Галактики предполагается существование массивной черной дыры. В кольцевой области галактического диска (3–7 кпк) сосредоточено почти все молекулярное вещество межзвездной среды; там находится наибольшее количество пульсаров, остатков сверхновых и источников инфракрасного излучения. Видимое излучение центральных областей Галактики полностью скрыто от нас мощными слоями поглощающей материи.

Вид на Млечный Путь с воображаемой планеты, обращающейся вокруг звезды галактического гало над звездным диском

Галактика содержит две основных подсистемы (два компонента), вложенные одна в другую и гравитационно-связанные друг с другом. Первая называется сферической – гало , ее звезды концентрируются к центру галактики, а плотность вещества, высокая в центре галактики, довольно быстро падает с удалением от него. Центральная, наиболее плотная часть гало в пределах нескольких тысяч световых лет от центра Галактики называется балдж . Вторая подсистема – это массивный звездный диск . Он представляет собой как бы две сложенные краями тарелки. В диске концентрация звезд значительно больше, чем в гало. Звезды внутри диска движутся по круговым траекториям вокруг центра Галактики. В звездном диске между спиральными рукавами расположено Солнце.

Звезды галактического диска были названы населением I типа , звезды гало – населением II типа . К диску, плоской составляющей Галактики, относятся звезды ранних спектральных классов О и В, звезды рассеянных скоплений, темные пылевые туманности. Гало, наоборот, составляют объекты, возникшие на ранних стадиях эволюции Галактики: звезды шаровых скоплений, звезды типа RR Лиры. Звезды плоской составляющей по сравнению со звездами сферической составляющей отличаются большим содержанием тяжелых элементов. Возраст населения сферической составляющей превышает 12 миллиардов лет. Его обычно принимают за возраст самой Галактики.

По сравнению с гало диск вращается заметно быстрее. Скорость вращения диска не одинакова на различных расстояниях от центра. Масса диска оценивается в . В диске находятся спиральные ветви ( рукава ). Молодые звезды и очаги звездообразования расположены, в основном, вдоль рукавов.

Диск и окружающее его гало погружены в корону . В настоящее время считают, что размеры короны Галактики в 10 раз больше, чем размеры диска.

конецформыначалоформыСкопления галактик — гравитационно-связанные системы галактик, одни из самых больших структур во вселенной. Размеры скоплений галактик могут достигать 10 8 световых лет.

Скопления условно разделяются на два вида:

регулярные — скопления правильной сферической формы, в которых преобладают эллиптические и линзовидные галактики, с чётко выраженной центральной частью. В центрах таких скоплений расположены гигантские эллиптические галактики. Пример регулярного скопления — скопление Волос Вероники.

иррегулярные — скопления без определённой формы, по количеству галактик уступающие регулярным. В скоплениях этого вида преобладают спиральные галактики. Пример — скопление Девы.

Массы скоплений варьируются от 10 13 до 10 15 масс Солнца.

Размеры Галактики: – диаметр диска Галактики около 30 кпк (100 000 световых лет), – толщина – около 1000 световых лет.

Солнце расположено очень далеко от ядра Галактики – на расстоянии 8 кпк (около 26 000 световых лет).

Центр Галактики находится в созвездии Стрельца в направлении на ? = 17h46,1m, ? = –28°51′.

Галактика содержит две основных подсистемы (два компонента), вложенные одна в другую и гравитационно-связанные друг с другом. Первая называется сферической – гало, ее звезды концентрируются к центру галактики, а плотность вещества, высокая в центре галактики, довольно быстро падает с удалением от него. Центральная, наиболее плотная часть гало в пределах нескольких тысяч световых лет от центра Галактики называется балдж. Вторая подсистема – это массивный звездный диск. Он представляет собой как бы две сложенные краями тарелки. В диске концентрация звезд значительно больше, чем в гало. Звезды внутри диска движутся по круговым траекториям вокруг центра Галактики. В звездном диске между спиральными рукавами расположено Солнце.

Звезды галактического диска были названы населением I типа, звезды гало – населением II типа.

66. Пространственное перемещение звёзд. Вращение Галактики.

67.Межзвёздные пыль, газ, молекулярные облака. Космические лучи, галактическая корона и магнитное поле Галактики. Пылевые частицы в нашей Галактике сильно концентрируются к плоскости галактического диска, поэтому Большая часть тёмных пятен сосредоточена именно на фоне Млечного Пути. Межзвёздная пыль полностью закрывает от нас ядро нашей Галактики. Если бы не это обстоятельство, на ночном небе между созвездиями Стрельца и Скорпиона сияло бы огромное размытое пятно, по яркости соперничающее с диском Луны.Межзвёздная пыль предстаёт перед наблюдателями не только в виде тёмных туманностей. Если вблизи пылевого облака находится звезда, которая его освещает, то это облако будет видно уже как светлая туманность. В таком случае её называют отражательной туманностью.

Межзвёздная пыль состоит из двух видов частиц: графитовых и силикатных. Межзвёздный газ — это разреженная газовая среда, заполняющая всё пространство между звёздами. Межзвёздный газ прозрачен. Полная масса межзвёздного газа в Галактике превышает 10 миллиардов масс Солнца или несколько процентов суммарной массы всех звёзд нашей Галактики. конецформыначалоформыГигантские молекулярные облака (ГМО) Обширные области молекулярного газа с массами 10 4 —10 6 солнечных масс называется гигантскими молекулярными облаками (ГМО). Облака могут достигнуть десятков парсек в диаметре и иметь среднюю плотность 10І—10і частиц в кубическом сантиметре.

Маленькие молекулярные облака Изолированные гравитационно связанные маленькие молекулярные облака с массами меньше чем несколько сотен масс Солнца называют глобулой Бока.

Наиболее важные результаты о природе межзвездной среды в этой области Галактики получаются на основании изучения космических лучей, представляющих собой весьма энергичные элементарные частицы и атомные ядра, движущиеся с огромными скоростями, близкими к скорости света. Энергии этих частиц поистине колоссальны. Проходя через земную атмосферу, космические лучи сталкиваются с молекулами воздуха и порождают много новых энергичных частиц. Содержание в космических лучах наиболее тяжелых элементов, таких как Са, Fe, Ni, превыш среднее содерж их в космосе в неск десятков раз. Аномально высокое содерж лития, бериллия и бора в космич лучах объясняется расщеплением более тяжелых ядер из-за столкновений с ядрами атомов межзвездного газа.конецформыначалоформы

Сущ. магнитное поле в Галактике, а именно поляризация света удаленных звезд. Точные измер показали, что излуч многих звезд, наблюд в больших областях на небе, одинаково поляризовано, причем плоскость поляризации плавно изм свое направление в пределах всей области. Характер и величина (~10%) поляризации говорят о том, что межзвездное поглощение, кот испыт свет далеких звезд, вызывается удлиненными частицами, одинаково ориентированными в больших областях Галактики. Естественно предположить, что подобной ориентир силой явл магнитное поле. Галактическая корона, совокупность шаровых скоплений, заним концентрический с ядром Галактики, почти сферич объём, средний диаметр которого превышает поперечник Галактики. К Г. к. относят также большое колич звёзд, сост вместе с шаровыми скоплениями сферическую составляющую нашей Галактики. В частности, к ней относят короткопериодические цефеиды, встреч в самих шаровых скоплениях, для кот они служат индикаторами расстояний. Г. к. наз иногда галактическим гало. В нек случаях в астрономич литературе Г. к. наз крайне разреженную среду, состоящую из газа, быстрых электронов и космических лучей, заполняющую обширный эллипсоидальный объём, окруж Галактику за пределами распростран её звёздной составляющей. Тогда под гало подразумевают только звёздную составляющую Г. к. Источниками образ газовой короны, плотность которой 10 -28 г/см 3 , счит сверхновые звёзды, взрывы кот дают начало быстрым электронам и космическим лучам, подним над плоскостью

В начале ХХ века стало очевидным, что почти все видимое вещество во Вселенной сосредоточено в гигантских звёздно-газовых островах с характерным размером от нескольких килопарсеков до нескольких десятков килопарсек (1 килопарсек = 1000 парсек ~ 3∙103 световых лет ~ 3∙1019 м) . Солнце вместе с окружающими его звёздами также входит в состав спиральной галактики, всегда обозначаемой с заглавной буквы: Галактика. Когда мы говорим о Солнце, как об объекте Солнечной системы, мы тоже пишем его с большой буквы.

Расположение Солнца в нашей Галактике довольно неудачное для изучения этой системы как целого: мы находимся вблизи плоскости звёздного диска, и с Земли сложно выявить структуру Галактики. К тому же, в области, где расположено Солнце, довольно много межзвёздного вещества, поглощающего свет и делающего звездный диск почти непрозрачным для видимого света в некоторых направлениях, особенно в направлении ее ядра. Поэтому исследования других галактик играют громадную роль в понимании природы нашей Галактики. Галактика представляет собой сложную звёздную систему, состоящую из множества разнообразных объектов, которые находятся между собой в определенной взаимосвязи. Масса Галактики оценивается в 200 миллиардов (2∙1011) масс Солнца, но только два миллиарда звезд (2∙109) доступно наблюдениям.

Распределение звёзд в Галактике имеет две ярко выраженные особенности: во-первых, очень высокая концентрация звёзд в галактической плоскости, и во-вторых, большая концентрация в центре Галактики. Так, если в окрестностях Солнца, в диске, одна звёзда приходится на 16 кубических парсеков, то в центре Галактики в одном кубическом парсеке находится 10 000 звезд. В плоскости Галактики помимо повышенной концентрации звёзд наблюдается также повышенная концентрация пыли и газа.

Читайте также: