Астрономическое изучение Галактики
При наблюдениях звездного неба вдали от крупных городов на нем в безлунную ночь хорошо видна широкая светящаяся полоса - Млечный Путь. Свое название Млечный путь получил от древнегреческих мифов. Согласно одному из них Млечный Путь - это молоко, которое будто бы младенец Геркулес пролил, когда его кормила богиня Гера. Действительно, белесая полоса Млечного Пути напоминает пролитое молоко. Галилео Галилей в конце 1610 г., наблюдая Млечный Путь в телескоп, установил, что он состоит из колоссального множества очень слабых звезд; его звездная структура хорошо видна даже в обычных бинокль.
От созвездия Лебедя до созвездия Центавра Млечный путь выглядит раздвоенным. Отсутствие звезд в темной части Млечного Пути объясняется наличием разреженной темной пылевой материи, концентрирующейся в пространстве к галактической плоскости. Эта материя поглощает и ослабляет свет далеких звезд.
Газ и пыль в Галактике распределены очень неоднородно. Помимо разреженных пылевых облаков, наблюдаются плотные темные облака пыли. Когда эти плотные облака освещены яркими звездами, они отражают их свет, и тогда мы видим отражательные туманности. Так же существуют диффузные туманности, а примером диффузных туманностей особого типа служат планетарные туманности.
Исследования распределения звезд, газа и пыли показали, что наш Млечный Путь - Галактика представляет собой плоскую систему, имеющую спиральную структуру. В Галактике около 100 млрд звезд. Среднее расстояние между звездами в Галактике около 5 св. лет. Но в центре Галактики, в ее ядре плотность значительно выше и расстояние между звездами в сотни раз меньше, чем среднее.
Мы находимся внутри Галактики, поэтому нам трудно представить ее внешний вид, но во Вселенной есть много других похожих галактик и по ним мы можем судить о нашем Млечном Пути, например галактики Водоворот и Сомбреро, которую мы можем наблюдать с ребра.
Галактика вращается. Солнце, находящееся на расстоянии около 8 кпк (26 000 св. лет) от центра Галактики, обращается со скоростью около 220 км/с вокруг центра Галактики, совершая один оборот почти за 200 млн лет.
В настоящее время астрономы тщательно изучают центр нашей Галактики. Именно его свойства, процессы, в нем происходящие, определяют структуру всей Галактики. Наблюдения за движением отдельных звезд около центра Галактики показали, что там, в небольшой области с размерами, сравнимыми с размерами Солнечной системы, сосредоточена невидимая материя, масса которой превышает массу Солнца в 2 млн. раз. Это указывает на существование в центре Галактики массивной черной дыры.
Кроме звезд, газа и пыли, наша Галактика заполнена космическими лучами (релятивистскими частицами) - протонами, электронами и ядрами атомов других химических элементов, которые движутся со скоростями, близкими к скорости света. Под действием магнитного поля, которое тоже пронизывает всю Галактику, космические лучи двигаются по запутанным траекториям, не покидая Галактику. Релятивистские электроны космических лучей, двигаясь в магнитном поле, излучают радиоволны. Это радиоизлучение астрономы исследуют с помощью радиотелескопов, изучая распределение магнитного поля и космических лучей в Галактике.
Во 20-х годах ХХ века было установлено, что объекты, называвшиеся ранее эллиптическими и спиральными туманностями, находятся за пределами нашей Галактики и являются самостоятельными звездными системами - галактиками (по числу входящих в них звезд они не уступают нашей звездной системе). Изучение строения галактик, их распределение и движение в пространстве имеет решающее значение для понимания законов эволюции всей части наблюдаемой нами Вселенной.
Число галактик, доступных наблюдениям в крупнейшие телескопы, достигает десятки миллиардов. Несмотря на исключительное многообразие внешнего вида, большинство галактик все же можно объединить в несколько основных типов: эллиптические, спиральные, неправильные.
К эллиптическим галактикам относятся те, которые имеют вид кругов или эллипсов. Их яркость плавно уменьшается от центра к периферии. Никакой внутренней структуры у этих галактик нет. Наблюдения показывают, что эти галактики не вращаются, в них очень мало газа и пыли.
Спиральные состоят из ядра и нескольких спиральных рукавов, или ветвей. У обычных спиральных галактик эти ветви отходят непосредственно от ядра. У пересеченных спиральных галактик ядро пересекается по диаметру пересеченной полосой - перемычкой (баром). Они вращаются, в них много газа и пыли, которые концентрируются к плоскости галактики в спиральных рукавах.
К неправильным галактикам относятся те, у которых отсутствует четко выраженное ядро и не обнаружена вращательная симметрия.
Специальный класс галактик представляют взаимодействующие галактики. Обычно это двойные галактики, между которыми наблюдаются светлые перемычки, "хвосты" и т. д.
В ядрах некоторых галактик происходят бурные процессы, такие галактики получили название активных галактик. Так, в галактике М87 в созвездии Девы наблюдается яркий выброс вещества со скоростью около 3 000 км/с. Эта галактика оказалась мощным источником радиоизлучения.
Радионаблюдения галактик показали, что большинство из них являются слабыми источниками радиоизлучения, основная доля их излучения приходится на свет звезд галактики. Однако существуют такие галактики, радиоизлучение которых не только не сравнимо, но и значительно превышает оптическое излучение. Эти галактики получили название радиогалактик. Одним из ярчайших представителей радиогалактик служит Центавр А. На фотографии видно, что галактика пересечена мощной полосой поглощающего вещества.
Анализ свойств радиоизлучения показывает, что оно вызывается облаками горячей плазмы, выброшенной из ядра галактики. Облака горячей плазмы движутся со скоростью, близкой к скорости света.
Еще более мощными источниками радиоизлучения являются квазары, полное название которых - квазизвездные (почти звездообразные) радиоисточники. Квазары являются так же мощными источниками инфракрасного, рентгеновского и гамма-излучения. А вот размеры квазаров оказались небольшими, около 1 астрономической единицы (1 а. е = расстояние от Земли до Солнца, приблизительно). Тщательные исследования показали, что квазары представляют собой активные ядра галактик, структура которых пока недоступна современной технике наблюдений.
По современным представлениям, в ядрах галактик, как и в ядре нашей Галактики, находятся массивные черные дыры. Поэтому наиболее разработанной моделью квазара является модель с массивной черной дырой, расположенной в центре определенного типа галактик. С высокой звездной плотностью. Длительное и мощное энерговыделение может быть полностью объяснено выпадением вещества галактики на черную дыру. Масса такой черной дыры составляет около 10^8 масс Солнца, а ее радиус 3*10^18 км. Находясь в центре галактики с высокой звездной плотностью, такая черная дыра может захватывать целые звезды. Для обеспечения наблюдаемой светимости квазаров достаточно, чтобы черная дыра захватывала хотя бы одну звезду в год. При высоких плотностях звезд в ядрах галактик такие частые захваты черной дырой вполне реальны.
Известно, что диаметр нашей Галактики достигает почти 30 кпк (10 000 св. лет), диаметр Андромеды (М31) - 40 кпк. Расстояние от нас до туманности Андромеды составляет 670 кпк (2 млн. св. лет), следовательно, превышает диаметры крупных галактик почти в 20 раз. Среднее же расстояние между звездами примерно такое же, как между Солнцем и звездой альфа Центавра, т. е. около 275000 астрономических единиц и больше диаметра солнца примерно в 27,5 миллионов раз. Таким образом, галактики значительно теснее сближены в пространстве, чем звезды между собой.
Систематические исследования распределения галактик по небу показали, что наряду с отдельными галактиками наблюдаются скопления галактик. Так, наша Галактика, туманность Андромеды, Большое и Малое Магеллановы Облака и еще несколько звездных систем образуют Местную группу, в которую входят 25 галактик. Галактики Местной группы связны общим тяготением и движутся вокруг общего центра масс.
Сейчас известно около 4 000 скоплений галактик, в которых насчитываются сотни и тысячи звездных систем. В среднем диаметры скоплений близки к 8 Мпк (26 млн. св. лет). (21) Одним из наибольших является скопление галактик в созвездии Волосы Вероники. Оно находится на расстоянии 70 Мпк от нас. В этом богатом скоплении насчитывается около 40 000 галактик. галактика звезда хаббл радиоизлучение
Красное смещение в спектрах галактики и закон Хаббла
Свет галактик в основном представляет собой суммарный свет миллиардов звезд и газа. Для изучения физических свойств галактик астрономы используют методы спектрального анализа света.
Наблюдения показывают, что линии во всех спектрах известных галактик смещены к красному концу спектра. Это явление было названо красным смещением. При этом отношение смещения спектральной линии
Дельта лямбда = лямбда - лямбда нулевое
к длине волны лямбда нулевое оказалось для всех линий одинаковым в спектре данной галактики. Отношение
Z = дельта лямбда делить на лямбда нулевое = лямбда - лямбда нулевое делить на лямбда нулевое
Длина волны спектральной линии, наблюдаемой в лаборатории, характеризует красное смещение.
Общепринятая в настоящее время интерпретация этого явления связана с эффектом Доплера, согласно которому смещение спектральных линий вызвано движением (удалением) излучающего объекта (галактики) со скоростью "вэ" от наблюдателя. При малых красных смещениях (z << 1) скорость объекта может быть найдена по формуле Доплера.
После того, как по красному смещению были найдены расстояния до галактик, известный астроном Эдвин Хаббл установил интересную зависимость, названную законом Хаббла: скорости удаления галактик возрастают прямо пропорционально расстоянию до них.
Используя закон Хаббла, удается измерить расстояния до галактик по их красному смещению.
Так, самый близкий к нам квазар 3С273 имеет красное смещение z=0,158. Это означает, что он удаляется от нас со скоростью 47 400 км/с. Из закона Хаббла следует, что расстояние до него 2 млрд. световых лет.
Похожие статьи
-
Галактика - История астрономических знаний
С XVII века важнейшей целью астрономов стало изучение Млечного Пути - этого гигантского собрания звезд, которые Галилей увидел в свой телескоп. Усилия...
-
О нашей Галактике. Млечный Путь - О нашей Галактике Млечный Путь
"...Мироздание предохранено от разрушения и способно существовать вечно... ... Тем, кто рассматривает различные области природы целенаправленно и...
-
ГАЛАКТИКИ. ЗВЕЗДЫ. СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА - Астрономическая картина мира
Галактики - это гигантские звездные системы (примерно до 1013 звезд). Такого же порядка (n = 13) и массы галактик по отношению к массе Солнца. Строение...
-
Галактика Млечный Путь - Изучение Вселенной
Наша галактическая система -- рядовая звездная система. На небе в ясную без лунную ночь хорошо видна яркая белесоватая полоса -- Млечный Путь. Он...
-
Галактики, Основные составляющие галактики - Изучение Вселенной
Основные составляющие галактики Галактика -- это скопление звезд в объеме, имеющем форму линзы. Большая часть звезд концентрируется в плоскости симметрии...
-
НАША ГАЛАКТИКА - МЛЕЧНЫЙ ПУТЬ - Млечный путь - дорога с Олимпа на Землю
Млечный путь галактика звезда Наша Галактика - звездная система, в которую погружена Солнечная система, называется Млечный Путь. Млечный Путь -...
-
Наша Галактика - Млечный Путь - Млечный Путь
Наша Галактика - звездная система, в которую погружена Солнечная система, называется Млечный Путь. Млечный Путь - грандиозное скопление звезд, видимое на...
-
Галактика - Происхождение и эволюция звезд
За пределами Млечного пути космос наполнен и другими галактиками, многие из которых составляют скопления из сотен и даже тысяч членов. Типы галактик...
-
Строение Галактики. Виды Галактик - Происхождение Вселенной
Окружающие Солнце звезды и само Солнце составляют малую часть гигантского скопления звезд и туманностей, которую называют Галактикой. Галактика имеет...
-
Горизонтом событий является точка, в которой вторая космическая скорость равна скорости света. Внутри черной дыры эта скорость превышает скорость света....
-
МНОГООБРАЗИЕ ГАЛАКТИК Галактики -- это большие звездные системы, в которых звезды связаны друг с другом силами гравитации. Существуют галактики,...
-
Гигантская спиральная система, называемая Млечным Путем входит в местную систему и является одной из самых больших галактик системы. В мире галактик наш...
-
Парадоксы кривой вращения галактики Млечный Путь
Парадоксы кривой вращения галактики Млечный Путь Принято считать, что кривая вращения звезд Млечного Пути имеет вид, отличающийся от кеплеровской кривой...
-
Строение и эволюция Вселенной - Происхождение и развитие галактик и звезд
Вселенная бесконечна во времени и пространстве. Каждая частичка вселенной имеет свое начало и конец, как во времени, так и в пространстве, но вся...
-
Современные представления о галактиках - Теория дискообразности галактик И. Канта
Галактики стали предметом космогонических исследований с 20-х годов ХХ века, когда была надежно установлена их действительная природа и оказалось, что...
-
Состав нашей Галактики - Звездные системы галактики
Самые маленькие коллективные члены Галактики - это Двойные и кратные звезды . Так называются группы из двух, трех, четырех и более звезд, в которых...
-
История "открытия" мира галактик весьма поучительна. Больше двухсот лет назад Гершель построил первую модель Галактики, преуменьшив ее размеры в...
-
ЯДРА ГАЛАКТИК - Свойства галактики
Центральная область галактики, называемая ее ядром, представляет собой наиболее плотную часть звездной системы. На изображении галактики ядро выделяется...
-
Гипотеза квазаров - ядерообразующих галактик - Теория дискообразности галактик И. Канта
Между галактиками могут действовать силы иной природы, чем уже знакомые нам тяготение и магнетизм. Нет ничего невероятного в этой возможности. Вместо...
-
Виды галактик и их строение, Спиральные галактики - Виды галактик и их строение
Многообразны формы галактик. Большинство галактик относят к нескольким основным типам (по характерным внешним признакам, а мелкие различия галактик...
-
Введение, Теория дискообразности галактик И. Канта, ее развитие - Виды галактик и их строение
От наивной древней картины мира, принимавшей за действительность кажущуюся одинаковую удаленность всех звезд и располагавшую их всех на поверхности...
-
Теория дискообразности галактик И. Канта, ее развитие - Теория дискообразности галактик И. Канта
Философ И. Кант занимался главным образом естественно научными проблемами и выдвинул ряд важных гипотез, в том числе "небулярную" космогоническую...
-
Основы изучения Черных дыр, Методы обнаружения Черных дыр - Черные дыры
Методы обнаружения Черных дыр Как известно, "черные дыры" нельзя обнаружить непосредственными наблюдениями -- их существование устанавливается по тому...
-
Модель образования и эволюции галактик
Введение Предлагаемая модель образования и эволюции галактик построена на предположении, что все звездное население галактики рождено из вещества ее...
-
Галамктика (др.-греч. ГблбоЯбт -- молочный, млечный) -- гигантская, гравитационно-связанная система из звезд и звездных скоплений, межзвездного газа и...
-
Млечный Путь - дорога с Олимпа на Землю, Многообразие галактик - Млечный Путь
Ночью в незасвеченных местах можно видеть, что через чистое небо проходит молочная полоса. Эта необычная полоса диффузного света видна каждый месяц и из...
-
Галактики - это большие звездные системы, в которых звезды связаны друг с другом силами гравитации. Существуют галактики, включающие триллионы звезд....
-
В заключение хотелось бы вернуться к проблеме активности галактических ядер, поскольку эта проблема в ряде случаев тесно связана с самыми интересными и...
-
Размеры Галактики - Размеры и структура нашей Галактики
Основываясь на результатах своих подсчетов, Гершель предпринял попытку определить размеры Галактики. Он заключил, что наша звездная система имеет...
-
МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ И СТРУКТУРА ГАЛАКТИК - Свойства галактики
Многообразие наблюдаемых форм галактик вызвало у астрономов желание объединить похожие объекты и разбить галактики на ряд классов по их внешнему виду (по...
-
ИНФРАКРАСНОЕ И РЕНГЕНОВСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ КВАЗАРОВ, ГАЛАКТИКИ И КВАЗАРЫ - Квазизвездные радиоисточники
В последние годы астрономам удалось зарегистрировать инфракрасное и рентгеновское излучение квазаров; они обнаружили, что мощность излучения некоторых...
-
Заключение - О нашей Галактике Млечный Путь
Галактика Млечный Путь - одна из сотен миллионов подобных ей звездных систем, обнаруженных во Вселенной с помощью крупных телескопов. Ее часто называют...
-
Современные представления о галактиках - Виды галактик и их строение
Галактики стали предметом космогонических исследований с 20-х годов ХХ века, когда была надежно установлена их действительная природа и оказалось, что...
-
МНОГООБРАЗИЕ ГАЛАКТИК - Млечный путь - дорога с Олимпа на Землю
Метагалактика - часть Вселенной, доступная современным астрономическим методам исследований - содержит несколько миллиардов галактик - звездных систем, в...
-
Вселемнная -- фундаментальное понятие астрономии, строго не определяемое[1][2][3][4]. Включает в себя весь окружающий мир. На практике под Вселенной...
-
Когда-то Млечный Путь столкнулся с другой галактикой - Млечный Путь
Последние исследования астрономов дают основание предположить, что миллиарды лет назад наша галактика Млечный Путь столкнулась с другой, меньшей по...
-
Размеры и Расстояния - Звездные системы галактики
Млечный Путь - весьма характерный представитель своего типа галактик - столь огромен, что свету требуется более 100 тысяч лет, чтобы со скоростью 300 000...
-
Основные сведения о галактиках - Мир галактик
Солнце - одна из ста миллиардов звезд, образующих гигантскую звездную систему, Галактику, которая представляется нам на небе широкой полосой млечного...
-
МЕСТО СОЛНЦА В ГАЛАКТИКЕ - Солнце, его строение и особенности
В окрестностях Солнца удается проследить участи двух спиральных ветвей, удаленных от нас примерно на 3 тысячи световых лет. По созвездиям, где...
-
История открытия галактики - О нашей Галактике Млечный Путь
Большинство небесных тел объединяются в различные вращающиеся системы. Так, Луна вращается вокруг Земли, спутники планет-гигантов образуют свои, богатые...
Астрономическое изучение Галактики