Разнообразие мира галактик реферат

Обновлено: 02.07.2024

Одна из важнейших особенностей Вселенной — ее структурность — наличие отдельных взаимодействующих элементов физической материи и их систем. Структурность Вселенной проявляется и в микро- и в макромире: от масштабов элементарных частиц материи (меньше 10^-13 см) до гигантских сверхскоплений галактик (размеры которых достигают десятков миллионов световых лет). Для структуры Вселенной характерна иерархическая последовательность все более сложных систем. Элементарные частицы составляют атомные ядра и атомы разной степени сложности, те в свою очередь объединяются в небесные тела—планеты, звезды, облака газа, а звезды и планеты—в системы небесных тел. Следующие по сложности структурные единицы—галактики и скопления галактик.

Эти надежные факты о строении Вселенной ставят перед наукой ряд вопросов, из которых мы выделим два принципиальных:

1. Простирается ли иерархическая лестница все более сложных систем до бесконечности? Иначе говоря, существуют ли системы небесных тел сколь угодно большого размера —сверх, сверх, сверх. скопления галактик?

2. Как, когда и почему возникла именно наблюдаемая сегодня структурность Вселенной?

В решении этих вопросов, имеющих мировоззренческое значение, наука достигла больших успехов. Выдающийся вклад в их решение сделан советскими учеными.

1 Многообразие галактик

Галактики – это большие звездные системы, в которых звезды связаны друг с другом силами гравитации. Существуют галактики, включающие триллионы звезд. Наша Галактика – Млечный Путь – также достаточно велика: ее масса равняется приблизительно двумстам миллиардам масс Солнца. Самые маленькие галактики содержат в миллион раз меньше звезд. Абсолютная звездная величина самых ярких сверхгигантских галактик М = –24, у карликовых галактик М = –15. Предполагают, что современные галактики образуются в результате слияния и объединения своеобразных строительных блоков из звезд, газа и пыли. По одной из гипотез галактики образуются слиянием таких блоков из BCG-галактик, из гигантских звездных скоплений, меньших по количеству звезд и размерам, чем обычные галактики, но больших, чем обычные скопления.

Только в двадцатых годах XX века американский астроном Эдвин Хаббл, наблюдая за цефеидами в туманности Андромеды, пришел к выводу, что она внегалактический объект, и доказал существование галактик. Многочисленные наблюдения позволили Хабблу разделить галактики на морфологические типы: эллиптические (Е), спиральные (S) и неправильные (Ir). Эта классификация 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 выдает присутствие звезд всех возрастов.

Звезды эллиптических галактик обращаются вокруг центра галактики очень медленно (скорость вращения обычно не превышает нескольких десятков км/с). Таким образом, эллиптические галактики – это системы с низким удельным моментом импульса. Считается, что эллиптические галактики образовывались из медленно вращающихся облаков, сформировавшихся на ранних стадиях эволюции Вселенной. Через несколько миллиардов лет звездообразование в такой галактике практически прекращается.

Следующий морфологический тип - линзовидные галактики – это промежуточный тип между спиральными и эллиптическими. У них есть гало и диск, но нет спиральных рукавов. Такие галактики обозначаются S0.

Спиральные галактики по внешнему виду напоминают две сложенные вместе тарелки или двояковыпуклую линзу. В них имеется как гало, так и массивный звездный диск. Темная полоса, идущая вдоль диска – непрозрачный слой межзвездной среды, межзвездная пыль. Галактики различают по степени своей спиральной структуры добавлением к символу S букв a, b, c. Sa – спиральная галактика с мало развитой спиральной структурой и с мощным ядром. Sc – галактика с малым ядром и с сильно развитыми спиральными ветвями. Наша Галактика принадлежит к промежуточному типу Sb. У некоторых спиральных систем в центральной части имеется звездная перемычка – бар. В этом случае к их обозначению после буквы S добавляется B. Считается, что спиральные галактики образовывались из быстро вращающихся облаков, которые в результате вращения сжимались в диски. Из отдельных участков облака образовывались звезды, при этом само облако медленно сжималось. Затем начинают проявляться спиральные рукава, а через несколько миллиардов лет звездообразование практически прекращается. Характер движения звезд и газа в галактиках не одинаков: газ вращается быстрее, чем старые звезды. Если характерные скорости вращения газа в галактиках составляют 150–500 км/с, то старые звезды гало всегда вращаются медленнее. Балджи спиральных галактик, состоящие из старых звезд, вращаются в 2–3 раза медленнее, чем диски.

Неправильные галактики. Ближайшими к нам и самыми яркими на небе галактиками являются Магеллановы Облака. Они хорошо видны в Южном полушарии невооруженным глазом как два туманных клочковатых пятна, подобных Млечному Пути. Свет от Большого Магелланового Облака идет к нам 170 тысяч лет, от Малого – 200 тысяч лет. Облака находятся неподалеку от южного полюса небесной сферы и образуют с ним примерно равносторонний треугольник. Такое положение сделало их объектами удобными для ориентирования, если учесть, что на южном полюсе мира нет яркой звезды подобной нашей Полярной. Эти облака как бы были приклеены к небосводу и не меняли своего положения относительно звезд, что было крайне удобно при ориентировании, однако природа их оставалась загадкой вплоть до 20-х годов ХХ столетия. Облака являются самыми крупными видимыми астрономическими объектами на небе. Большое Магелланово облако имеет протяженность более 5°, т.е. 10 видимых дисков Луны, Малое – 4 диска Луны.

Около половины вещества в неправильных галактиках – межзвездный газ. К этому классу относятся около 5% всех галактик.

Встречаются среди галактик и карликовые, которые не вписываются в классификацию Хаббла. Они в десятки раз меньше по размерам обычных галактик. Жизненный путь этих звездных систем настолько своеобразен, что накладывает отпечаток и на свойства звезд внутри галактик, и на свойства галактик в целом. Выделено 4 типа подобных образований: карликовые эллиптические (dE), карликовые сфероидальные (dSph), карликовые неправильные (dIr) и карликовые голубые компактные галактики (dBCG). Галактик со спиральными ветвями среди карликов не встречается. Скорее всего, для образования спиралей нужен массивный звездный диск, а масса карликовых галактик недостаточна для этого.

2 Галактический каннибализм

В середине XX столетия крупные телескопы выявили, что 5–10 % от общего числа галактик имеет весьма странный, искаженный вид, так что их трудно классифицировать по Хабблу. Иногда такие галактики окружены светящимся гало либо связаны звездной перемычкой. Иногда от галактик на сотни тысяч световых лет отходят длинные хвосты. В некоторых системах обращает на себя внимание сложный характер внутреннего движения межзвездного газа. Первым, кто стал изучать взаимодействия близких галактик и составил каталог из тысяч взаимодействующих галактик, был Борис Воронцов-Вельяминов.

Если галактики в своем движении близко походят друг к другу, то они могут испытывать сильное гравитационное взаимодействие на расстоянии, даже не соприкасаясь. При взаимном проникновении галактики могут даже слиться друг с другом за несколько сотен миллионов лет. Взаимодействие галактик не ограничивается простым изменением их структуры или типа. Влияние друг на друга даже сравнительно далеких галактик приводит к вспышке звездообразования в одной из них или в обеих.

Например, в галактике М64 слились две дисковые спиральные галактики с разным направлением вращения. В итоге возник газопылевой диск, вращающийся в направлении, противоположном вращению звездного диска.

Наша Галактика также захватывает карликовую галактику, находящуюся на расстоянии всего в 60 тысяч световых лет. Через сотню миллионов лет звезды этой карликовой галактики станут звездами нашей Галактики. Магеллановы Облака также разрушаются, находясь неподалеку от нашей Галактики. По подсчетам астрономов в ближайшие несколько миллиардов лет Млечный Путь полностью поглотит все вещество Магеллановых Облаков.

3 Активные галактики

Рассматривая центральную часть, даже такой типичной как наша, мы сможет наблюдать множество интересных явлений. На расстоянии 3-4 кпк от центра Галактики методами радиоастрономии обнаружен рукав нейтрального водорода, расширяющийся со скоростью около 50 км/с и содержащий около 108 масс Солнца. По другую сторону от центра Галактики на расстоянии около 2 кпк имеется рукав с массой, раз в 10 меньшей, удаляющийся от центра со скоростью 135 км/с. В центре балджа имеется диск из нейтрального и молекулярного водорода с радиусом в несколько сотен парсеков, который вращается со скоростью 200 км/с вокруг центра, и в области которого наблюдается усиление нетеплового синхротронного излучения, что говорит об увеличении напряженности магнитных полей.

В центральном сгущении туманности Андромеды обнаружено быстро вращающееся ядро, похожее на шаровое звездное скопление. По-видимому, подобный объект имеется и в центральном сгущении нашей Галактики, где инфракрасными приемниками излучения обнаружено эллиптическое образование – размерами около 10 пк. Теперь мы уже знаем, что в центре этих галактик находятся гигантские черные дыры с массами в миллионы масс Солнца.

Области ядер других галактик также обладают рядом особых свойств. У многих галактик ядра оказываются источниками огромной энергии, которая не может быть объяснена излучением обычных звезд. В некоторых случаях мощность этих источников больше суммарной мощности излучения звезд всей галактики, причем источник энергии имеет исчезающее малый размер по сравнению с размером галактики. Ядра галактик, в которых происходит интенсивное выделение энергии, называются активными. Эта активность может проявляться в различных формах. В одних случаях это мощное электромагнитное излучение с переменностью в различных масштабах времени, источником которого является небольшой компактный объект в центре галактики с угловым размером не превышающим поперечник Солнечной системы. В других случаях наблюдается выброс вещества из ядер в межгалактическое пространство в виде пучков релятивистских частиц, излучающих радио и рентгеновские волны синхротронным механизмом, или выброс облаков обычного газа со скоростью более десяти тысяч километров в секунду. Число галактик с активными ядрами составляет несколько процентов от числа нормальных галактик.

Особенно часто среди них встречаются так называемые сейфертовские галактики. Это массивные спиральные галактики, в центре которых наблюдается звездообразный источник очень малого углового размера. Спектр его излучения совсем не такой как у звезд. В спектре имеются чрезвычайно широкие эмиссионные линии различных химических элементы. Большая ширина линий объясняется очень высокой скоростью движения газа в ядре. Важной особенностью излучения ядер является их переменность: иногда светимость ядра заметно меняется за несколько месяцев, недель и даже дней. Это указывает на то, что размеры основного источника излучения очень малы. Расстояние между отдельными частями источника, синхронно меняющими яркость, не может быть больше того расстояния, которое свет проходит за несколько дней. В противном случае из-за различия времени распространения света быстрые колебания светимости окажутся сглаженными и не смогут наблюдаться. В столь небольшой области возникает излучение с мощностью до 1037 Вт!

4 Квазары

Механизм выделения огромного количества энергии ядрами галактик и квазарами остается до конца не известным. Предполагается, что он связан с высвобождением гравитационной энергии. Среди активных галактик много взаимодействующих. Предполагается, что перераспределение межзвездного газа при столкновении галактик, и попадание его в центр галактики превращает газ в горючее для активного ядра. В настоящее время общепризнано, что в центре некоторых активных галактик находится сверхмассивные черные дыры, с массой в миллиарды солнечных. По-видимому, активность ядра становится очень высокой в тех случаях, когда вблизи черной дыры скапливается достаточное количество газа.

5 Крупномасштабная структура Вселенной

Галактики редко бывают одиночными. 90 процентов галактик концентрируются в скопления, в которые входят от десятков до нескольких тысяч членов. Средний диаметр скопления галактик 5 Мпк, среднее число галактик в скоплении – 130.

Наша Галактика не исключение, она входит в Местную группу галактик, размеры которой 1,5 Мпк. Кроме нее к этой группе относятся Туманность Андромеды M31, Туманность Треугольника M33, неправильные и карликовые галактики – всего около сорока штук. По последним данным Местная группа движется со скоростью 635 км/с в сторону сверхгалактики М87 в созвездии Девы.

Скопления галактик, по-видимому, самые крупные устойчивые системы во Вселенной. Скопления сферической формы, состоящие из тысяч галактик, называются регулярными. В них чаще всего встречаются эллиптические галактики. Как правило, они являются сильными радиоисточниками. Одним из самых больших скоплений, содержащим 40 000 галактик, является скопление в созвездии Волосы Вероники. Оно находится от нас на расстоянии 100 Мпк. Скопление занимает на небе область диаметром около 10° и имеет размер 10 миллионов световых лет.

В иррегулярных скоплениях много спиральных галактик, но общее число галактик значительно меньше по сравнению с регулярными. Одно из них – скопление в созвездии Девы в 15 Мпк от Местной группы. Скопление Девы огромно: оно покрывает участок неба, в 200 раз превышающий площадь, занимаемую Луной. Одна только эллиптическая галактика M87 из этого скопления по размеру сравнима со всей нашей Местной группой.

Скопления галактик в свою очередь объединяются в сверхскопления. Исследование положения галактик и их скоплений в области диаметром в несколько сотен мегапарсек позволили выявить крупномасштабную структуру Вселенной. Оказалось, что области повышенной концентрации скоплений галактик чередуются с пустотами в сотни миллионов световых лет. Галактики и их скопления образуют в пространстве подобие гигантских ячеек. Местная группа галактик расположена в сверхскоплении Девы. Другое сверхскопление находится в созвездии Геркулеса на расстоянии около 700 миллионов световых лет. Основное отличие сверхскоплений от больших скоплений заключается в том, что они не являются гравитационно связанными системами, т.е. между ними действует закон Хаббла, которому не подчиняются группы и скопления галактик.

Ячеистая структура отражает картину распределения вещества во Вселенной в эпоху, когда галактик еще не существовало. Пространственной моделью структуры Вселенной может служить кусок пемзы. В целом она однородна, хотя в ней есть и вещество и пузырьки воздуха. Так и во Вселенной: в небольших масштабах, например, в масштабах Галактики, вещество распределено неравномерно, но в масштабах сверхскоплений галактик уже распределено практически равномерно.

Поскольку эпоха образования основной массы галактик удалена от нашего времени на миллиарды лет, молодые галактики можно наблюдать только среди очень далеких объектов. Из-за гигантского расстояния мы видим эти галактики в далеком прошлом, в эпоху их молодости. Сравнивая их с относительно близкими галактиками, а значит значительно более старыми, мы можем понять, как они эволюционировали в течение миллиардов лет своего существования.

Уже в начале XX века было известно, что звёзды группируются взвёздные скопления, которые, в свою очередь, образуют галактики. Позже были найдены скопления галактик и сверхскопления галактик. Разумно было бы предположить, что эта иерархия распространяется дальше на сколь угодно много уровней, но в 1990-е было выяснено Маргарет Геллер и Джоном Хунра, что на масштабах порядка 300 мегапарсек Вселенная практически однородна.

Первым наблюдаемым листом стала Великая Стена, находящаяся в 200 миллионах световых лет и имеющая размер около 500 млн. св. лет и толщину всего 15 млн. св. лет.

Образовавшиеся галактики распределены в пространстве Вселенной не случайным образом. Характер их распределения носит название корреляции галактик. Галактики сначала образуются из протогалактического облака, а потом постепенно скучиваются.

Иерархия образования структур включает в себя группы галактик внутри бедных скоплений, которые потом входят в состав богатых скоплений. Вероятно, первоначальное их распространение было случайным, Затем вступили в действие гравитационные силы, которые привели к стягиванию галактик в большие скопления.

Список используемых источников

1. Бернс Дж.О.Гигантские структуры Вселенной//В мире науки,1986, 9.

2. Дубнищева Н.А. Концепции современного естествознания. - М.: Наука, 2009.

3. Ливчак И.Ф., Воронов Ю.В. Охрана окружающей среды. - М., Наука, 2005.

4. Рубин А.Б. Термодинамика химических процессов. - М.: Изд-во МГУ, 1984.

Галактики — это звездные системы из миллионов, миллиардов и триллионов звезд, связанных друг с другом силами гравитации.

Самые маленькие галактики содержат в миллион раз меньше звезд, чем наша Галактика, и скорее напоминают шаровые скопления, только значительно больше по размерам. Диапазон диаметров наблюдаемых галактик также впечатляет: от нескольких сотен до сотен тысяч световых лет. Помимо звезд и планетных систем галактики включают в себя межзвездный газ, межзвездную пыль, а также продукты звездной эволюции: белые карлики, нейтронные звезды, черные дыры.

Часть газа в галактиках просто рассеяна между звездами, а часть образует облака различной массы и плотности, в том числе массивные молекулярные облака с массой до миллиона масс Солнца. Небольшая доля газа приходится на яркие туманности вокруг горячих звезд. Существенная часть массы галактик приходится на темную (небарионную, т. е. не состоящую из атомов) материю, которая взаимодействует с обычным веществом только через гравитационное поле. Видимая материя погружена в протяженное темное гало. В крупных галактиках масса темной материи сравнима с массой обычного вещества, если ограничиться теми пределами, где еще наблюдаются звезды и газ. В карликовых звездных системах темной материи может быть в несколько раз больше. Полная масса темного гало, простирающегося намного дальше видимой материи, как правило, на порядок выше массы обычной, барионной, материи, содержащейся в галактике. Согласно наиболее распространенной схеме классификации по внешнему виду и структуре, галактики принято относить к одному из четырех морфологических типов: эллиптические, спиральные, линзовидные и неправильные.

ЭЛЛИПТИЧЕСКИЕ ГАЛАКТИКИ составляют 5% от общего числа галактик. На фотографиях они выглядят как нерезкий эллипс, яркость которого быстро спадает от центра. Цвет у эллиптических галактик красноватый, так как состоят они преимущественно из старых звезд. Холодного газа в таких системах почти нет, но наиболее массивные из них заполнены очень разреженным горячим газом температурой более миллиона градусов.

СПИРАЛЬНЫЕ ГАЛАКТИКИ — это галактики, обладающие звездными дисками, в которых присутствуют спиральные ветви. Если диск галактики наблюдается с ребра, то по внешнему виду она напоминает чечевицу или двояковыпуклую линзу. Диск погружен в разреженное слабосветящееся сфероидальное облако звезд — гало. У части спиральных систем (по некоторым оценкам, более половины от общего числа) в центральной области имеется вытянутая звездная перемычка — бар. У некоторых галактик имеется центральное шарообразное утолщение в середине — балдж (от англ. bulge — вздутие).

NGC 4258, или M 106 — спиральная галактика в созвездии Гончие Псы, расположенная на расстоянии 20 миллионов световых лет от Земли. В центре галактики находится сверхмассивная черная дыра.

ЛИНЗОВИДНЫЕ ГАЛАКТИКИ — это промежуточный тип между спиральными и эллиптическими. У них есть балдж, гало и диск, но нет четких спиральных рукавов. Среди всех звездных систем их примерно 20%.

Линзовидная галактика Веретено, или NGC 5866, находится в созвездии Дракон, в 44 млн световых лет от Земли. Она образована светящимся ядром и окружающим его красноватым балджем, голубым диском звезд, параллельных пылевой прослойке (она разделяет галактику на две части), и прозрачным гало. Диаметр Веретена составляет 60 000 световых лет, то есть она в три раза меньше Млечного Пути при сходной массе

ВСЕ ПРОЧИЕ ГАЛАКТИКИ, в которых отсутствует симметрия, классифицируются как неправильные галактики. Для них характерна неправильная, клочковатая форма. В таких галактиках содержится много газа (иногда более 50% их общей массы), и активно рождаются звезды.

Неправильная галактика NGC 1427A в созвездии Эридан. По предположениям ученых, во время прохождения через скопление галактик в созвездии Печь внутри галактики родится множество новых звезд

Помимо нормальных (больших и сравнительно ярких) галактик наблюдается множество небольших, карликовых звездных систем. Галактик с хорошо развитыми спиральными ветвями среди карликов не встречается. Сравнительно низкая светимость затрудняет наблюдения карликовых галактик с очень больших расстояний, поэтому среди наблюдаемых галактик их доля составляет всего 5%. Но на самом деле карликовые галактики образуют самый многочисленный класс галактик в природе.

Основная часть галактик образовалась в первые миллиарды лет после начала расширения Вселенной. Свет от рекордно далеких галактик, обнаруженных на сегодняшний день, шел к нам более 10–12 млрд лет. Наблюдая такие галактики, мы видим их в далеком прошлом, в эпоху их молодости.

Активные ядра галактик

В некоторых галактиках наблюдается повышенная активность галактических ядер. Активность ядра — это выделение большого количества энергии в крошечной центральной области, сопоставимой по размеру с Солнечной системой. Активным ядром обладает около 1% массивных галактик — как спиральных, так и эллиптических, причем необязательно взаимодействующих. Из активного ядра происходит выброс газа, потоков высокоэнергичных электронов и протонов. Галактики с активными ядрами часто оказываются мощными источниками радиоизлучения и мощного коротковолнового излучения (ультрафиолетового, рентгеновского, гамма-излучения). Природа активных галактических ядер до сих пор не совсем ясна.

Квазар HE 1104-1805 — галактическое ядро с предполагаемой сверхмассивной черной дырой в центре. Благодаря явлению гравитационной линзы ученым удалось получить изображение ее аккреционного диска (скопления материи вокруг черной дыры).

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

на тему: Галактики

Галактики стали предметом космогонических исследований с 20-х годов нашего века, когда была надежно установлена их действительная природа и оказалось, что это не туманности, т.е. не облака газа и пыли, находящиеся неподалеку от нас, а огромные звездные миры, лежащие от нас на очень больших расстояниях от нас. Открытия и исследования в области космологии прояснили в последние десятилетия многое из того, что касается предыстории галактик и звезд, физического состояния разряженного вещества, из которого они формировались в очень далекие времена. В основе всей современной космологии лежит одна фундаментальная идея - восходящая к Ньютону идея гравитационной неустойчивости. Вещество не может оставаться однородно рассеянным в пространстре, ибо взаимное притяжение всех частиц вещества стремиться создать в нем сгущения тех или иных масштабов и масс. В ранней Вселенной гравитационная неустойчивость усиливала первоначально очень слабые нерегулярности в распределении и движении вещества и в определенную эпоху привела к возникновению сильных неоднородностей: "блинов" - протоскоплений. Границами этих слоев уплотнения служили ударные волны, на фронтах которых первоначально невращательное, безвихревое движение вещества приобретало завихренность. Распад слоев на отдельные сгущения тоже происходил, по-видимому, из-за гравитационной неустойчивости, и это дало начало протогалактикам.

Многие из них оказывались быстро вращающимися благодаря завихренному состоянию вещества, из которого они формировались. Фрагментация протогалактических облаков в результате их гравитационной неустойчивости вела к возникновению первых звезд, и облака превращались в звездные системы - галактики. Те из них, которые обладали быстрым вращением, приобретали из-за этого двухкомпонентную структуру - в них формировались гало более или менее сферической формы и диск, в котором возникали спиральные рукава, где и до сих пор продолжается рождение звезд Протогалактики, у которых вращение было медленнее или вовсе отсутствовало, превращались в эллиптические или неправильные галактики.

Параллельно с этим процессом происходило формирование крупномасштабной структуры Вселенной - возникали сверхскопления галактик, которые, соединяясь своими краями, образовывали подобие ячеек или пчелинных сот; их удалось распознать в последние годы.

В 20-30 гг. XX века Хаббл разработал основы структурной классификации галактик - гигантских звездных систем, согласно которой различают три класса галактик: I. Спиральные галактики - характерны двумя сравнительно яркими ветвями, расположенными по спирали. Ветви выходят либо из яркого ядра (такие галактики обозначаются S), либо из концов светлой перемычки, пересекающей ядро (обозначаются - SB).

Представитель - галактика М82 в созвездии Б. Медведицы, не имеет четких очертаний и состоят в основном из горячих голубых звезд и разогретых ими газовых облаков. М82 находится от нас на расстоянии 6.5 миллионов световых лет.Возможно, около миллиона лет тому назад в центральной ее части произошел мощный взрыв, в результате которого она приобрела сегоднешнюю форму.

Cпиральная галактика М51 в созвездии Гончих Псов - одна из самых удивительных спиральных звездных систем. Расстояние до них составляет около 8 миллионов световых лет. Утолщение на конце спиральной ветви - это самостоятельная неправильная галактика. Отдельные яркие звезды находятся в нашей галактике.

II. Эллиптические галактики (обозначаются Е) - имеющие форму эллипсоидов.

Представитель - кольцевая туманность в созвездии Лиры находится на расстоянии 2100 световых лет от нас и состоит из светящегося газа, окружающего центральную звезду. Эта оболочка образовалась, когда состарившаяся звезда сбросила газовые покровы и они устремились в пространство. Звезда сжалась и перешла в состояние белого карлика, по массе сравнимого с нашим солнцем, а по размеру с Землей.

III. Иррегулярные (неправильные) галактики (обозначаются I) - обладающие неправильными формами.

Представители - Большое Магелланово Облако находится на расстоянии 165000 световых лет и, таким образом, является ближайшей к нам галактикой сравнительно небольшого размера Рядом с ней расположена галактика поменьше - Малое Магелланово Облако. Обе они - спутники нашей галактики.

По степени клочковатости ветвей спиральные галактики разделяются на подтипы а, в, с. У первых из них - ветви аморфны, у вторых - несколько клочковаты, у третьих - очень клочковаты, а ядро всегда неярко и мало.

Во второй половине 40-х годов ХХ века У. Бааде (США) установил, что клочковатость спиральных ветвей и их голубизна растут с повышением содержания в них горячих голубых звезд, их скоплений и диффузных туманностей. Центральные части спиральных галактик желтее, чем ветви и содержит старые звезды (население второго типа, по Бааде, или население сферической составляющей), тогда как плоские спиральные ветви состоят из молодых звезд (население первого типа, или население плоской составляющей).

Плотность распределения звезд в пространстве растет с приближением к экваториальной плоскости спиральных галактик. Эта плоскость является плоскостью симметрии системы, и большинство звезд при своем вращении вокруг центра галактики остается вблизи нее; периоды обращения составляют 10^7 - 10^9 лет. При этом внутренние части вращаются как твердое тело, а на периферии угловая и линейная скорости обращения убывают с удалением от центра. Однако в некоторых случаях находящееся внутри ядра еще меньшее ядрышко ("керн") вращается быстрее всего.

Аналогично вращаются и неправильные галактики, являющиеся также плоскими звездными системами.

Эллиптические галактики состоят из звезд второго типа населения.

Вращение обнаружено лишь у наиболее сжатых из них. Космической пыли в них, как правило, нет, чем они отличаются от неправильных и особенно спиральных галактик, в которых поглощающее свет пылевое вещество имеется в большом количестве.

В спиральных галактиках поглощающее свет пылевое вещество имеется в большем количестве. Оно составляет от нескольких тысячных до сотой доли полной их массы. Вследствие концентрации пылевого вещества к экваториальной плоскости, оно образует темную полосу у галактик, повернутых к нам ребром и имеющих вид веретена.

Радиоастрономические наблюдения позволили обнаружить в галактиках скопления нейтрального водорода. Масса его относительно мала в спиральных галактиках типа Sа, достигает нескольких процентов в Sв и доходит до 10% от массы звезд в галактиках Sc, а также в неправильных галактиках.

В основном, нейтральный водород - главная часть газовой составляющей галактик - расположен в узком экваториальном слое, но отдельные облака наблюдаются и далеко от него, где нет весьма горячих звезд, способных ионизировать его и привести в состояние свечения.

Последующие наблюдения показали, что описанная классификация недостаточна, чтобы систематизировать все многообразие форм и свойств галактик. Так, были обнаружены галактики, занимающие в некотором смысле промежуточное положение между спиральными и эллиптическими галактиками (обозначаются Sо). Эти галактики имеют огромное центральное сгущение и окружающий его плоский диск, но спиральные ветви отсутствуют. В 60-х годах ХХ века были открыты многочисленные пальцеобразные и дисковидные галактики со всеми градациями обилия горячих звезд и пыли. Еще в 30-х годах ХХ века были открыты эллиптические карликовые галактики в созвездиях Печи и Скульптора с крайне низкой поверхностной яркостью, настолько малой, что эти, одни из ближайших к нам, галактик даже в центральной своей части с трудом видны на фоне неба. С другой стороны, в начале 60-х годов ХХ века было открыто множество далеких компактных галактик, из которых наиболее далекие по своему виду не отличимы от звезд даже в сильнейшие телескопы. От звезд они отличаются спектром, в котором видны яркие линии излучения с огромными красными смещениями, соответствующими таким большим расстояниям, на которых даже самые яркие одиночные звезды не могут быть видны. В отличие от обычных далеких галактик в которые, из-за сочетания истинного распределения энергии в их спектре и красного смещения выглядят красноватыми, наиболее компактные галактики (называющиеся также квазозвездными галактиками) имеют голубоватый цвет. Как правило, эти об'екты в сотни раз ярче обычных сверхгиганских галактик, но есть и более слабые. У многих галактик обнаружено радиоизлучение нетепловой природы, возникающее, согласно теории руссого астронома И.С.Шкловского, при торможении в магнитном поле электронов и более тяжелых заряженных частиц, движущихся со скоростями, близкими к скорости света (так называемое синхотронное излучение). Такие скорости частицы получают в результате грандиозных взрывов внутри галактик.

Компактные далекие галактики, обладающие мощным нетепловым радиоизлучением, называются N-галактиками.

Звездообразные источники с таким радиоизлучением, называются квазарами (квазозвездными радиоисточниками), а галактики обладающие мощным радиоизлучением и имеющие заметные угловые размеры, - радиогалактиками.

Все эти об'екты чрезвычайно далеки от нас, что затрудняет их изучение.

Радиогалактики, имеющие особенно мощное нетепловое радиоизлучение, обладают преимущественно эллиптической формой, встречаются и спиральные.

Большой интерес представляют так называемые галактики Сейферта. В спектрах их небольших ядер имеется много очень широких ярких полос, свидетельствующих о мощных выбросах газа из их центра со скоростями, достигающими несколько тысяч км/сек. У некоторых галактиках Сейферта обнаружено очень слабое нетепловое радиоизлучение. Не исключено, что и оптическое излучение таких ядер, как и в квазарах, обусловлено не звездами, а также имеет нетепловую природу. Возможно, что мощное нетепловое радиоизлучение - временный этап в развитии квазозвездных галактик.

Близкие к нам радиогалактики изучены полнее, в частности методами оптической астрономии. В некоторых из них обнаружены пока еще не об'ясненные до конца особенности. Так, в эллиптической галактике Цента А обнаружена необычайно мощная темная полоса вдоль ее диаметра. Еще одна радиогалактика состоит из двух эллиптических галактик, близких друг к другу и соединенных перемычкой, состоящей из звезд.

При изучении неправильной галактики М82 в созвездии Большой Медведицы американские астрономы А.Сандж и Ц.Линдс в 1963 году пришли к заключению, что в ее центре около 1,5 миллионов лет назад произошел грандиозный взрыв, в результате которого во все стороны со скоростью около 1000 км/сек были выброшены струи горячего водорода.

Сопротивление межзвездной среды помешало распространению струй газа в экваториальной плоскости, и они потекли преимущественно в двух противоположенных направлениях вдоль оси вращения галактики. Этот взрыв, по-видимому, породил и множество электронов со скоростями, близкими к скорости света, которые явились причиной нетеплового радиоизлучения.

Задолго до обнаружения взрыва в М82 для об'яснения других многочисленных фактов советский астроном В.А. Амбарцумян выдвинул гипотизу о возможности взрывов в ядрах галактик. По его мнению, такое вещество и сейчас находится в центре некоторых галактик и оно может делиться на части при взрывах, которые сопровождаются сильным радиоизлучением.

Таким образом, радиогалактики - это галактики, у которых ядра находятся в процессе распада. Выброшенные плотные части, продолжают дробиться, возможно, образуют новые галактики - сестры, или спутники галактик меньшей массы. При этом скорости разлета осколков могут достигать огромных значений. Исследования показали, что многие группы и даже скопления галактик распадаются : их члены неограниченно удаляются друг от друга, как если бы они все были пораждены взрывом.

Не об'яснены еще также причины образования так называемых взаимодействующих галактик, обнаруженных в 1957-58 годах советским астрономом Б.А.Воронцовым - Вильяминовым. Это пары или тесные группы галактик, в которых один или несколько членов имеют явные искажения формы, придатки; иногда они погружены в общий светящийся туман.

Наблюдаются такие тонкие перемычки, соединяющие пару галактик, и "хвосты", направленные прочь от соседней галактики, как бы отталкиваемые ею. Перемычки иногда бывают двойными, что свидетельствуют о том, что искажения форм взаимодействующих галактик не могут быть об'яснены приливными явлениями. Часто большая галактика одной из своих ветвей, иногда деформированной, соединяется со спутником. Все эти детали, подобно самим галактикам, состоят из звезд и иногда диффузной материи.

Часто галактики встречаются в пространстве парами и более крупными группами, иногда в виде скоплений, содержащих сотни галактик.

Наша галактика с Магелановыми Облаками и с другими ближайшими галактиками составляют вероятно, также отдельное местное скопление галактик. Магелановы облака и наша галактика, по-видимому, погружены в общее для них водородное облако. Группы и скопления разнообразны по типам входящих в них галактик. Иногда в них входят только спиральные и неправильные, иногда - только эллиптические галактики, иногда же - и те, и другие. Ближайшими к нам являются разряженное облако галактик в Большой Медведице и неправильные скопления в созвездии Девыб. Оба содержат галактики всех типов. Очень богатое и компактное скопление галактик Е и So, находящиеся в созвездии Волос Вероники, насчитывает тысячи членов. Светимости и размеры галактик весьма разнообразны.

Галактики - сверхгиганты имеют светимости, в 10 раз превышающие светимость Солнца, квазары в среднем еше в 100 раз ярче; слабейшая же из известных галактик - карликов сравнимы с обычными шаровыми звездными скоплениями в нашей галактике. Их светимость составляет около 10 светимости солнца.

Размеры галактик весьма разнообразны и колеблются от десятков парсек до десятков тысяч парсек.

Пространство между галактиками, особенно внутри скоплений галактик, по-видимому, содержит иногда космическую пыль. Радиотелескопы не обнаруживают в них ощутимого количества нейтрального водорода, но космические лучи, пронизывают его насквозь так же, как и в электромагнитное излучение.

Известно около 1.5 тысяч ярких галактик (до 13-ой звездной величины). В "Морфологическом каталоге галактик" (который состоит из четырех томов), составленном еще в СССР (публикация окончена в 1968 году), содержатся сведения о 30 тысячах галактик ярче 15 звездной величины. Они охватывают 3/4 всего неба. 5 - метровому телескопу доступно несколько миллиардов галактик до 21 - звездной величины. Такие галактики отличаются от слабейших звезд лишь легкой размытостью изображения.

Галактика состоит из множества звезд различных типов, а также звездных скоплений и ассоциаций, газовых и пылевых туманностей и отдельных атомов и частиц, рассеянных в межзвездном пространстве. Большая часть их занимает об"ем линзообразной формы поперечником около 30 и толщиной около 4 килопарсек (соответственно око- ло 100 тысяч и 12 тысяч световых лет). Меньшая часть заполняет почти сферический об"ем с радиусом около 15 килопарсек (около 50 тысяч световых лет).

Все компоненты галактики cвязаны в единую динамическую систему, вращающуюся вокруг малой оси симметрии. Земному наблюдателю, находящемуся внутри галактики, она представляется в виде Млечного Пути (отсюда и ее название - "Галактика") и всего множества отдельных звезд, видимых на небе.

Звезды и межзвездная газо-пылевая материя заполняют об"ем галактики неравномерно : наиболее сосредоточены они около плоскости, перпендикулярной оси вращения галактики и составляющейся плоскостью ее симметрии (так называемой галактической плоскостью). Вблизи линии пересечения этой плоскости с небесной сферой (галактического экватора) и виден Млечный Путь, средняя линия которого представляет собой почти большой круг, так как Солнечная система находится недалеко от этой плоскости. Млечный Путь представляет собой скопление огромного количества звезд, сливающихся в широкую белесую полосу; одноко звезды, проектирующиеся на небе рядом, удалены друг от друга в пространстве на огромные расстояния, исключающие их столкновения, несмотря на то, что они движутся с большими скоростями (десятки и сотни км/сек) в направлении полюсов галактики (ее северный полюс находится в созвездии Волос Вероники). Общее количество звезд в галактике оценивается в 100 миллиардов.

Межзвездное вещество рассеяно в пространстве также не равномерно, концентрируясь преимущественно вблизи галактической плоскости в виде глобул, отдельных облаков и туманностей (от 5 до 20 - 30 парсек в поперечнике), их комплексов или аморфных диффузных образований.

Особенно мощные, относительно близкие к нам темные туманности представляются невооруженному глазу в виде темных прогалин неправильных форм на фоне полосы Млечного Пути; дефицит звезд в них является результатом поглащения света этими несветящимися пылевыми облаками.

Многие межзвездые облака освещены близкими к ним звездами большой светимости и представляются в виде светлых туманностей, так как светятся либо отраженным светом (если состоят из космических пылинок) либо в результате возбуждения атомов и последующего испускания ими энергии (если туманности газовые).

Наши дни с полным основанием называют золотым веком астрофизики - замечательные и чаще всего неожиданные открытия в мире звезд следуют сейчас одно за другим. Солнечная система стала прследнее время предметом прямых экспериментальных, а не только наблюдательных исследований. Полеты межпланетных космических станций, орбитальных лабораторий, экспедиции на Луну принесли множество новых конкретных знаний о Земле, околоземном пространстве, планетах, Солнце. Мы живем в эпоху поразительных научных открытий и великих свершений. Самые невероятные фантазии неожиданно быстро реализуются. С давних пор люди мечтали разгадать тайны Галактик, разбросанных в беспредельн ых просторах Вселенной. Приходится только поражаться, как быстро наука выдвигает различные гипотезы и тут же их опровергает. Однако астрономия не стоит на месте : появляются новые способы наблюдения, модернизируются старые. С изобретением радиотелескопов, например, астрономы могут 'заглянуть' на расстояния, которые еще в 40-x. годах ХХ столетия казались недоступными. Однако надо себе ясно представить огромную величину этого пути и те колоссальные трудности, с которыми еще предстоит встретится на пути к звездам.

МОУ СОШ №1 г. Читы;
Реферат по астрономии на тему "Мир Галактик";
План (содержание): Введение; Размеры и расстояния; Виды галактик (эллиптические, спиральные, неправильные, иглообразные, радиогалактики); Эволюция галактик (Неустойчивость, Возникновение черных дыр, спиральных и эллиптических галактик); Строение нашей Галактики (Как была открыта наша Галактика, Форма Галактики, Газовая материя в Галактике, Вращение Галактики, Пылевая материя в Галактике, Ядро Галактики); Состав нашей Галактики (Двойные и кратные звезды, Рассеянные и шаровые звездные скопления, Звездные ассоциации, Подсистемы Галактики, Спиральные ветви Галактики); Метагалактика (Распределение галактик на небе, Сверхсистема галактик); Заключение; Список литературы.
32 страницы.

Климишин И.А. Ударные волны в оболочках звезд

формат djvu
размер 3.28 МБ
добавлен 24 ноября 2010 г.

2005 г. , 423 стр. В книге рассматриваются физические процессы, определяющие динамику и пространственную структуру астрофизических дисков (звездных и газовых дисков галактик, аккреционных дисков вокруг компактных объектов, в протозвездных и протопланетных системах). Проводится последовательное изучение динамики малых возмущений и вопросов устойчивости для бесстолкновительных и газодинамических систем. Подробно рассматривается физика многочислен.

Морозов А.Г., Хоперсков А.В. Физика дисков

формат pdf
размер 7.36 МБ
добавлен 25 февраля 2009 г.

Морозов А.Г., Хоперсков А.В. Физика дисков

формат djvu
размер 4.35 МБ
добавлен 24 ноября 2010 г.

Презентация - Метагалактики

формат pptx
размер 1.02 МБ
добавлен 30 августа 2009 г.

Презентация на тему Метагалактики. В презентации имеется материал по следующим пунктам: определения, типы галактик, образование галактик, звездные скопления, неправильные галактики, черные дыры, парные черные дыры, малые черные дыры, может ли быть планета черной дырой, квазары. Презентация состоит из 40 слайдов включая заглавный. Сделана мной в Аннинском лицее для урока физики в 11 классе в конце второго полугодия. дата изготовления апрель 2009г.

Презентация - Мир Галактик

формат ppt
размер 2.75 МБ
добавлен 05 апреля 2010 г.

Презентация по астрономии на тему "Мир Галактик". Приведены типы Галактик с их основными описаниями и изображениями, изображения нашей Галактики; рассмотрена эволюция Галактик (их образование). Переход к слайдам осуществляется через гиперссылки; 21 слайд.

Реферат - Галактики

формат doc
размер 83.18 КБ
добавлен 25 августа 2009 г.

Содержание: Строение нашей Галактики: (Как была открыта наша Галактика. Форма Галактики. Газовая материя в Галактике. Вращение Галактики. Пылевая материя в Галактике. Ядро Галактики) Состав нашей Галактики: (Двойные и кратные звезды. Рассеянные и шаровые звездные скопления. Молодые образования Галактики. Звездные ассоциации. Подсистемы Галактики. Спиральные ветви Галактики) Виды Галактик: (Эллиптические галактики. Спиральные Галактики. Неправильн.

Реферат - Одиноки ли мы во Вселенной?

формат doc
размер 30.56 КБ
добавлен 21 апреля 2010 г.

I. Введение Эволюция и строение галактик. II. Одиноки ли мы во Вселенной? 1. Гипотезы о множественности систем. 2. Появление жизни на Земле. 3. Жизнь на других планетах. 4. Проблема Внеземных цивилизаций. 5. Возникновение разума. 6. Связи с другими мирами. 7. Искусственные языки 8. Космические послания. III. Заключение. Литература.

Реферат - Ранняя Вселенная

формат rtf
размер 134.72 КБ
добавлен 22 февраля 2009 г.

Реферат - Черные дыры

формат doc
размер 130.97 КБ
добавлен 29 сентября 2009 г.

Реферат содержит изображения различных черных дыр и галактик. Содержание: - Как образуются черные дыры. - Методы определения масс черных дыр. - Что внутри у черной дыры.

Решетников В.П. Поверхностная фотометрия галактик

формат pdf
размер 2.66 МБ
добавлен 30 сентября 2010 г.

Издательство: СПбГУ-2002 Пособие посвящено одному из наиболее распространенных и информативных методов исследования галактик - поверхностной фотометрии. Фотометрический анализ позволяет получить информацию о распределении массы в галактиках, об их глобальной структуре и геометрических параметрах. Многоцветная фотометрия позволяет сделать заключения о звездном населении галактик, об их пространственной ориентации, о наличии и характеристиках пылев.

Читайте также: