Что такое галактика?

Алан-э-Дейл       04.09.2022 г.

Распределение плотности галактик

3.1 Введение и предостережения

Основным методом, который мы используем для определения плотности галактик во Вселенной, является интеграция
количества галактик через установленные функции масс для данного космологического красного смещения. Для этого
требуется
экстраполировать
установленные функции звездной массы, чтобы достичь минимального предела массы популяции галактик. Есть много
способов, которыми это можно сделать, о чем мы поговорим ниже. Одним из наиболее важных вопросов является нижний
предел, от
которого
мы должны начинать подсчет количества галактик в зависимости от функций масс. Благодаря недавним публикациям, где
приводятся функции звездной массы до z ~ 8 (например,
Duncan
et al. 2014;
Grazian
et al. (2015),
Song
et al. (2015), мы можем теперь сделать этот расчет впервые. Другая проблема заключается в том, может ли
быть экстраполирована ниже предела
данных, для которых она изначально была пригодна. Это вопрос, который мы подробно исследуем.
      Это дополняет непосредственно наблюдаемый подход, представленный в Приложении, и
является более точным способом измерения количества галактик в наблюдаемой в настоящее время Вселенной, если
функции масс
правильно измерены
и точно параметризованы. Однако этот метод потенциально чреват подводными камнями, которые необходимо тщательно
рассмотреть и проанализировать. Не в последнюю очередь это связано с тем, что измерения зависят от гораздо
большего количества
факторов, чем просто фотометрия и проблемы с идентификацией объекта, которые всегда присутствуют при простом
измерении числа галактик. Ситуация здесь связана с другими неопределенностями, связанными с измерением звездных
масс и красных
смещений.
Тем не менее, если мы можем объяснить эти неопределенности, интеграция установленных функций масс может
рассказать нам о плотностях галактик в заданном интервале красного смещения с некоторой измеренной
неопределенностью.
      Мы используем этот метод для вычисления общей плотности галактик, находящихся в
пределах наблюдаемой в настоящее время Вселенной, как функции красного смещения. Для этого мы непосредственно не
интегрируем
наблюдаемые
функции масс, а используем параметризованную форму, заданную функцией Шехтера (1976), чтобы определить общую
плотность числа галактик как функцию красного смещения. Форма этой функции задается:

$\phi(M) = b\times\phi^\ast\ln(10)^{1+\alpha}$ $\times\exp . . . .
.(1)$

Вселенная

Вселенная включает в себя все, что существует. От космической пыли до звезд-гигантов; от мельчайших атомов водорода до субъективных идей и абстрактных понятий. Все, что находится и функционирует в пространстве, является частью Вселенной.

Ее изучают разные науки. Физика, астрономия и космология – пионеры в изучении Вселенной в объективной реальности. Именно они пытаются дать ответы на вопрос о том, из чего состоит космос или сколько существует галактик во Вселенной. Философия с первых своих дней изучает Вселенную в субъективной реальности. Мать всех наук волнует не то, сколько галактик во Вселенной, а то, как она и ее восприятие влияют на нашу жизнь и развитие.

Учитывая невероятные размеры Вселенной и массу тел и веществ, находящихся в ней, неудивительно, что мы накопили огромное количество знаний; также неудивительно и то, что гораздо большее количество вопросов остается без ответа. Лишь небольшая часть Вселенной в определенный момент времени поддается физическому изучению, об остальном мы можем только догадываться. Прошлое и будущее Вселенной – лишь предположения и предсказания, а ее настоящее открыто нам лишь на крохотную долю.

Расстояния

Название Галактика Расстояние Примечания
Ближайшая соседняя галактика Карликовая галактика в созвездии Большого Пса 25 тыс. св. лет Открыта в 2003. Спутник Млечного Пути, медленно поглощаемый им.
Самая отдаленная галактика IOK-1 z = 6,96 Открыта в 2006. Наиболее далёкая общепризнанная галактика, для которой определено красное смещение.
Ближайший квазар 3C 273 z = 0,158 Первый идентифицированный квазар.
Самый отдаленный квазар CFHQS J2329-0301 z = 6,43 Открыт в 2007.
Ближайшая радиогалактика Центавр A (NGC 5128 , PKS 1322-427) 13,7 млн св. лет
Самая отдалённая радиогалактика TN J0924-2201 z = 5,2
Ближайшая сейфертовская галактика Циркуль 13 млн св. лет Это также ближайшая сейфертовская галактика II типа. Ближайшая галактика I типа — NGC 4151.
Самая отдалённая cейфертовская галактика z =
Ближайший блазар Маркарян 421 (Mrk 421, Mkn 421, PKS 1101+384, LEDA 33452) z = 0,03 Это BL Lac object.
Самый отдалённый блазар Q0906+6930 z = 5,47
Ближайший BL Lac object Маркарян 421 (Mkn 421, Mrk 421, PKS 1101+384, LEDA 33452) z = 0,03
Самый отдалённый BL Lac object z =
Ближайший LINER
Самый отдалённый LINER z =
Ближайший LIRG
Самый отдалённый LIRG z =
Ближайший ULIRG IC 1127 (Arp 220 , APG 220) z = 0,018
Самый отдалённый ULIRG z =
Ближайщая галактика со вспышкой звездообразования Галактика Сигара (M82, Arp 337/APG 337, 3C 231, Ursa Major A) 3,2 Мпк

Объекты, ошибочно принятые за галактики

«Галактика» Объект Дата Примечания
G350.1-0.3 Остаток сверхновой Из-за своей необычной формы она первоначально была определена как галактика, но дальнейшие наблюдения показали, что это остаток сверхновой.

Списки галактик

Местная группа

Галактика Расстояние (млн. св. лет) Созвездие Тип
БМО 0,168 Золотая Рыба Столовая Гора SBm
ММО(NGC292) 0,2 Тукан SBm
NGC 6822 1,63 Стрелец IBm
NGC 185 2,05 Кассиопея E
NGC 147 2,2 Кассиопея dE5
M33 2,4 Треугольник Sc
M31 2,5 Андромеда Sb
M32 2,9 Андромеда E2
M110 2,9 Андромеда E5
NGC 3109 4,3 Гидра Sbm
IC 342 10,7 Жираф Sab
NGC 5128 12 Центавр S0
M81 12 Большая Медведица Sb
M82 12 Большая Медведица Sd
NGC 3077 12,8 Большая Медведица Sc
ESO 97-G13 13 Циркуль SA(s)b
M108 14,1 Большая Медведица Sd
M83 15 Гидра Sc
M94 16 Гончие Псы Sab
M106 23,7 Гончие Псы SBbc
M65 24 Лев Sa
M64 24 Волосы Вероники Sab
M101 27 Большая Медведица SA(sr)c
M104 29,5 Дева Sa
M74 30 Рыбы Sc
M96 31 Лев SBab
M105 32 Лев E1
NGC 5195 32 Гончие Псы S0
M95 32,6 Лев SBb
M66 35 Лев Sb
M51 37 Гончие Псы SAbc
M63 37 Гончие Псы Sbc
M109 46,3 Большая Медведица SBbc
M88 47,5 Волосы Вероники Sb
M49 49,5 Дева E2
M89 50 Дева E
M61 52 Дева SBbc
M100 52,5 Волосы Вероники SBbc
M90 58,7 Дева SBab
M85 60 Волосы Вероники S0-a
M98 60 Волосы Вероники SBb
M99 60 Волосы Вероники Sc
M87 60 Дева E1
M59 60 Дева E5
M60 60 Дева E2
M84 60 Дева E1
M91 63 Волосы Вероники SBb
M58 68 Дева SBb

Страница: 0

en: List of galaxies

de: Liste der hellsten Galaxien

Примечания

  1. Sky and Telescope, New Stars in a Galaxy’s Wake, 28 September 2007
  2. NASA, ‘Orphan’ Stars Found in Long Galaxy Tail, 09.20.07
  3. arXiv, H-alpha tail, intracluster HII regions and star-formation: ESO137-001 in Abell 3627, Fri, 8 June 2007 17:50:48 GMT
  4. Universe Today, Galaxy Leaves New Stars Behind in its Death Plunge ; September 20th, 2007
  5. Astronomy Knowledge Base, , UOttawa
  6. SEDS, The Large Magellanic Cloud, LMC
  7. SEDS, The Small Magellanic Cloud, SMC
  8. UPI, Black hole found in Omega Centauri ,April 10, 2008 at 2:07 PM
  9. Dave Snyder. University Lowbrow Astronomers Naked Eye Observer’s Guide. Umich.edu (February, 2000). Проверено 1 ноября 2008.
  10. ↑ Farthest Naked Eye Object. Uitti.net. Проверено 1 ноября 2008.
  11. SEDS, Messier 33
  12. SEDS, Messier 81
  13. Astrophys. J., 55, 406—410 (1922)
  14. Astrophysical Journal, Centennial Issue, Vol. 525C, p. 569 ; Baade & Minkowski’s Identification of Radio Sources ; 1999ApJ…525C.569B
  15. SEDS, Seyfert Galaxies
  16. Astronomy and Astrophysics, v.357, p.L45-L48 (2000) III Zw 2, the first superluminal jet in a Seyfert galaxy ; 2000A&A…357L..45B
  17. SEDS, Lord Rosse’s drawings of M51, his «Question Mark» «Spiral Nebula»
  18. Sub-parsec-scale structure and evolution in Centaurus AIntroduction ; Tue November 26 15:27:29 PST 1996
  19. ↑ The 2006 Giant Flare in PKS 2155—304 and Unidentified TeV Sources
  20. Julie McEnery. Time Variability of the TeV Gamma-Ray Emission from Markarian 421. Iac.es. Проверено 1 ноября 2008.
  21. bNet, Ablaze from afar: astronomers may have identified the most distant «blazar» yet, Sept, 2004
  22. arXiv, Q0906+6930: The Highest-Redshift Blazar, 9 June 2004
  23. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 384, Issue 3, pp. 875—885 ; Optical spectroscopy of Arp220: the star formation history of the closest ULIRG ; 03/2008 ; 2008MNRAS.384..875R
  24. Chandra Proposal ID #01700041 ; ACIS Imaging of the Starburst Galaxy M82 ; 09/1999 ; 1999cxo..prop..362M
  25.  ; 2001 ; ISBN 3-540-41472-X

Типы галактик и их характеристики

Многообразие звездных систем побудило ученых задуматься об объединении их по внешнему виду, а также закономерностям проходящих внутри процессов. В 1925 г. Эдвин Хаббл предложил классификацию скоплений по их морфологии и дал им определение. Этот список без изменений используется и сегодня. Созданы и более детальные систематизации.

Эллиптические галактики (e)

Имеют форму эллипса. Включают в себя красные и холодные космические тела-гиганты. По данным астрономов, доля эллиптических звездных систем составляет 20% от всего объема. Существуют карликовые и гигантские скопления.

Ближайшая к Земле галактика эллиптического типа, открытая в 1938 г. американским астрономом Харлоу Шеплом, находится в созвездии Скульптор. Она относится к карликовым сфероидальным системам и имеет отличительную особенность — высокое содержание металлических объектов (около 4% от общей массы). Такой показатель наблюдается в образованиях, расположенных на краю видимой Вселенной.

Галактика эллиптической формы. Credit: referatwork.ru.

Спиральные галактики (s)

Представляют собой своеобразный звездный блин, который вращается вокруг своей оси и содержит до 500 млрд объектов. В центральной зоне наблюдается овальное вздутие — бандаж. Спиральные образования имеют два диска и благодаря множеству закрученных спиралевидных ветвей считаются наиболее красивым и завораживающим зрелищем в космосе.

В 1912 г. ученые выяснили, что Туманность Андромеды движется по направлению к Солнцу с впечатляющей скоростью — 300 км/ч. По прогнозам исследователей, через 3 млрд лет Туманность Андромеды столкнется с Млечным путем. Это означает, что в результате взаимодействия Солнечная система будет выброшена в космическое пространство, но разрушения планет не произойдет.

Спиральная галактика NGC 3521. Credit: kentbiggs.com.

Неправильные галактики (Irr)

Не вписываются в структуру, созданную Хабблом, так как не могут быть описаны как образования эллиптической или спиральной формы. У них нет ядра, а движение звезд хаотично. Предположительно, раньше неправильные системы имели четкие границы, но под воздействием разных гравитационных сил деформировались.

Выделяют три подтипа галактик:

  1. Irr I — системы, чья структура угадывается, но недостаточно, чтобы их можно было отнести к одному из типов, выделенных Хабблом.
  1. Irr II — системы, пережившие столкновение в прошлом или переживающие гравитационное взаимодействие сейчас.
  2. Карликовые неправильные — галактики, которые характеризуются минимальной светимостью.

Примерами последних систем являются Большое и Малое Магеллановы облака (БМО и ММО), которые находятся в той области неба, которая относится к Южному полушарию (в России не наблюдаются). В диаметре они меньше Млечного пути в 30 раз и легче в 300 раз, удалены от галактики, в которой находится Земля, на 163 тыс. световых лет.

Карликовые неправильные БМО и ММО. Credit: cyberway.golos.io.

Современные исследования стали возможны после запуска телескопа «Хаббл». В 2006 г. стало известно, что период вращения БМО составляет 250 млн лет.

У неправильных галактик нет ядра. Credit: w-dog.ru.

С полярными кольцами

Галактики такой формы встречаются редко. Они имеют необычную форму (внешнее кольцо вращается непосредственно над полюсами) и внешне напоминают большой овал с перпендикулярно расположенным внутри малым овалом.

Поэтому существует предположение, что галактики образовались при слиянии двух систем. Изучение таких систем затруднено небольшим числом исследуемых объектов и их большой удаленностью.

Расстояние от Солнечной системы — 12 млн лет. Образование было открыто в 1826 г. английским ученым Джеймсом Данлопом, а в 1847 г. Джон Гершель составил подробное описание Центавры А. С помощью космического телескопа «Хаббл» и орбитальной установки «Обсерватория Эйнштейна» были обнаружены крупные квазары и нейтронные звезды.

Центавр А — галактика с полярными кольцами. Credit: pbs.twimg.com.

Пекулярные галактики

Характеризуются искаженной структурой, причина которой — столкновение с другой галактикой или воздействие материи после выбросов космического вещества. Из-за индивидуальных особенностей их нельзя отнести к классификации Хаббла.

Искаженная структура у пекулярных галактик. Credit: naked-science.ru.

Морфология[править | править код]

Основная статья: Морфологическая классификация галактик

Схема спиральной галактики, вид в профиль

Бар (перемычка) проходит от внутренних концов спиральных ветвей (голубые) к центру галактики. NGC 1300

Ядро — крайне малая область в центре галактики. Когда речь заходит о ядрах галактик, то чаще всего говорят об активных ядрах галактик, где процессы нельзя объяснить свойствами сконцентрированных в них звёзд.

Диск — относительно тонкий слой, в котором сконцентрировано большинство объектов галактики. Подразделяется на газопылевой диск и звёздный диск.

Полярное кольцо — редкий компонент. В классическом случае галактика с полярным кольцом имеет два диска, вращающихся в перпендикулярных плоскостях. Центры этих дисков в классическом случае совпадают. Причина возникновения полярных колец до конца не ясна.

Сфероидальный компонент — сфероподобное распределение звёзд.

Балдж (англ. bulge — вздутие) — наиболее яркая внутренняя часть сфероидального компонента.

Гало — внешний сфероидальный компонент. Граница между балджем и гало размыта и достаточно условна.

Спиральная ветвь (спиральный рукав) — уплотнение из межзвёздного газа и преимущественно молодых звёзд в виде спирали. Скорее всего, являются волнами плотности, вызванными различными причинами, однако вопрос об их происхождении до сих пор окончательно не решён.

Бар (перемычка) — выглядит как плотное вытянутое образование, состоящее из звёзд и межзвёздного газа. По расчётам, главный поставщик межзвёздного газа к центру галактики. Однако почти все теоретические построения основываются на факте, что толщина диска много меньше его размеров, иными словами, диск плоский, и почти все модели — упрощённые двумерные модели, расчётов трёхмерных моделей дисков крайне мало. А трёхмерный расчёт галактики с баром и газом в известной литературе всего один. По данным автора данного расчёта, газ не попадает в центр галактики, а проходит довольно далеко.

Важнейшими компонентами являются газопылевой диск, звёздный диск и сфероидальный компонент. Существует четыре основных вида галактик:

  1. Эллиптические галактики (E) — галактики, у которых дисковой составляющей нет, либо она слабоконтрастна. Все остальные галактики дисковые.
  2. Спиральные галактики (S) — галактики, обладающие спиральными ветвями. Иногда ветви могут вырождаться в кольца.
  3. Линзовидные галактики (S0) — галактики, по своей структуре не отличающиеся от спиральных, за исключением отсутствия чёткого спирального узора. Объясняется это низким содержанием межзвёздного газа, а значит и низким темпом звездообразования.
  4. Неправильные галактики (Irr) — для них характерна неправильная клочковатая структура. Как правило, в них очень много межзвёздного газа, до 50 % от массы галактики.

Таблица характеристик основных видов галактик
E S0 Sa-Sd Irr
Сфероидальный компонент Галактика целиком Есть Есть Очень слаб
Звёздный диск Нет или слабо выражен Есть Основной компонент Основной компонент
Газопылевой диск Нет Нет или очень разрежен Есть Есть
Спиральные ветви Нет или только вблизи ядра Нет или слабо выражены Есть Нет
Активные ядра Встречаются Встречаются Встречаются Нет
Процент от общего числа галактик 20 % 20 % 55 % 5 %

Во многих случаях очень удобным оказывается несколько более подробная Хаббловская классификация галактик по подвидам. Хаббловское деление (или камертон Хаббла), охватывающее все галактики, основывается на их визуально воспринимаемом строении. И если эллиптические она описывает вполне точно, то одна и та же спиральная галактика может классифицироваться по-разному.

В году Майклом Дринкуотером (Michael Drinkwater) из университета Квинсленда (University of Queensland) был открыт новый вид галактик, классифицируемый как ультракомпактные карликовые галактики.

Рождение галактик

Галактики появились на свет вскоре после звезд. Считается, что первые светила вспыхнули никак не позднее, чем спустя 150 млн лет после Большого взрыва. В январе 2011 года команда астрономов, обрабатывавших информацию с космического телескопа «Хаббл», сообщила о вероятном наблюдении галактики, чей свет ушел в космос через 480 млн лет после Большого взрыва.

В апреле еще одна исследовательская группа обнаружила галактику, которая, по всей вероятности, уже вполне сформировалась, когда юной Вселенной было около 200 млн лет.

Условия для рождения звезд и галактик возникли задолго до его начала. Когда Вселенная прошла возрастную отметку в 400 000 лет, плазма в космическом пространстве заменилась смесью из нейтрального гелия и водорода. Этот газ был еще чересчур горяч, чтобы стянуться в молекулярные облака, дающие начало звездам.

Однако он соседствовал с частицами темной материи, изначально распределенными в пространстве не вполне равномерно — где чуть плотнее, где разреженнее. Они не взаимодействовали с барионным газом и потому под действием взаимного притяжения свободно стягивались в зоны повышенной плотности.

Согласно модельным вычислениям, уже через сотню миллионов лет после Большого взрыва в космосе образовались облака темной материи величиной с нынешнюю Солнечную систему. Они объединялись в более крупные структуры, невзирая на расширение пространства. Так возникли скопления облаков темной материи, а потом и скопления этих скоплений. Они втягивали в себя космический газ, предоставляя ему возможность сгущаться и коллапсировать.

Таким путем появились первые сверхмассивные звезды, которые быстро взрывались сверхновыми и оставляли после себя черные дыры. Эти взрывы обогащали космическое пространство элементами тяжелее гелия, которые способствовали охлаждению коллапсирующих газовых облаков и потому делали возможным появление менее массивных звезд второго поколения.

Такие звезды уже могли существовать миллиарды лет и потому были в состоянии формировать (опять-таки с помощью темной материи) гравитационно связанные системы. Так возникли долгоживущие галактики, в том числе и наша.

«Многие детали галактогенеза еще скрыты в тумане, — говорит Джон Корменди. — В частности, это относится к роли черных дыр. Их массы варьируют от десятков тысяч масс Солнца до абсолютного на сегодняшний день рекорда в 6,6 млрд солнечных масс, принадлежащего черной дыре из ядра эллиптической галактики М87, расположенной в 53,5 млн световых лет от Солнца.

Дыры в центрах эллиптических галактик, как правило, окружены балджами, составленными из старых звезд. Спиральные галактики могут вовсе не иметь балджей или же обладать их плоскими подобиями, псевдобалджами. Масса черной дыры обычно на три порядка меньше массы балджа — естественно, если оный наличествует. Эта закономерность подтверждается наблюдениями, охватывающими дыры массой от миллиона до миллиарда солнечных масс».

Как полагает профессор Корменди, галактические черные дыры набирают массу двумя путями. Дыра, окруженная полноценным балджем, растет за счет поглощения газа, который приходит к балджу из внешней зоны галактики. Во время слияния галактик интенсивность поступления этого газа резко возрастает, что инициирует вспышки квазаров.

В результате балджи и дыры эволюционируют параллельно, что и объясняет корреляцию между их массами (правда, могут работать и другие, еще неизвестные механизмы).

Исследователи из Питтсбургского университета, Калифорнийского университета в Ирвине и Атлантического университета Флориды смоделировали ситуацию столкновения Млечного пути и предшественницы карликовой эллиптической галактики в Стрельце (Sagittarius Dwarf Elliptical Galaxy, SagDEG).

Они проанализировали два варианта столкновений — с легкой (3х1010 масс Солнца) и тяжелой (1011 масс Солнца) SagDEG. На рисунке показаны результаты 2,7 млрд лет эволюции Млечного пути без взаимодействия с карликовой галактикой и с взаимодействием с легким и тяжелым вариантом SagDEG.

Иное дело безбалджевые галактики и галактики с псевдобалджами. Массы их дыр обычно не превышают 104−106 солнечных масс. По мнению профессора Корменди, они подкармливаются газом за счет случайных процессов, которые происходят недалеко от дыры, а не простираются на целую галактику. Такая дыра растет вне зависимости от эволюции галактики или ее псевдобалджа, чем и обусловлено отсутствие корреляции между их массами.

Виды и классификация

Галактика не имеет чётких границ, поэтому точно понять, где они заканчиваются, и начинается межгалактическое пространство невозможно. В самой космической системе имеются планеты, туманности, звёзды, звёздные скопления. Но они есть и вокруг систем. Учёные различают следующие формы космических систем:

  1. Эллиптическая. Эллиптический звёздный остров относятся к первому классу. Его особенностью является отсутствие рукавов, диска, центрального ядра. По большому счёту он является балджем огромного размера, состоящим из галактической сферы неправильной (вытянутой) или идеально круглой, шарообразной формы. Звёздный состав эллиптических систем включает старых красных гигантов или красных, жёлтых карликов. Массивных, активных светил в них нет или они крайне редки. В список галактик эллипсоидной формы входит М87, расположенная на расстоянии в 53,5 млн световых лет от Земли.
  2. Линзовидная. Является промежуточным звеном между спиральными и эллиптическими звёздными островами. У астрономов существует версия, что линзовидная галактика образовалась из спиральной, у которой слились рукава, а потенциал звездообразования закончился. У неё имеется массивное ядро, распластанные газовый и звёздный диски. Внешне напоминает двояковыпуклую линзу из-за контраста плоских дисков и объёмного, выступающего балджа. Состоит из старых звёзд, чёрных дыр, маленьких зрелых светил остатков сверхновых звёзд, галактической пыли. Одна из подобных космических систем под названием Веретено располагается от Земли на расстоянии в 45 млн световых лет.
  3. С перемычкой. Система округлой формы, которую посередине пересекает яркая перемычка, состоящая из звёзд и межзвёздного газа. Рукава идут от краёв этой перемычки (бара). Галактика с перемычкой очень схожа со спиральной. Основное их отличие в том, что спирали начинаются от бара, а не от ядра. Примером является NGC 1300, расположенная в 60 млн световых лет от нашей планеты.
  4. Спиральная. В классическом варианте спиральная галактика – это активно вращающийся звёздный остров в виде эллипса, в котором от балджа отходят рукава в виде закрученных спиралей. У большинства таких космических объектов есть перемычки. В рукавах активно образуются молодые звёзды из-за большого содержания там свободной видимой материи. Список галактик в виде спирали обширен. Такие системы составляют 55% от всего количества звёздных островов во Вселенной. Интересным фактом является то, что у них немного рукавов. Спираль закручивается не очень туго, звёзды свободно перемещаются из одной её части в другую. Почему рукава не закручиваются больше ещё не известно. Одной из версий является то, что спираль закручивается под влиянием волн плотности, сжимающие пылевые и газовые облака, попадающие в галактические рукава. В результате активируется образование звёзд, в основном массивных и ярких, жизненный срок которых составляет несколько миллионов лет. При этом они находятся практически всегда в фиксированном положении, что обеспечивает стабильность спиралей. Но эта гипотеза так и остаётся предположением без доказательств, потому что длительное изучение развития галактических систем невозможно из-за их сложной структуры. Самая известная галактика, относящаяся к этому типу – Млечный Путь.
  5. Неправильная. Очень редкая разновидность звёздных островков. Состоит из газа, пыли, звёздных скоплений, но в них отсутствуют основные структурные элементы, такие как балдж, рукава. По структуре и внешнему виду неправильная галактика похожа на рваные облака. Такой формой она часто обязана воздействию гравитационных полей. Но иногда приобретает рваный вид сама по себе. Интересными, с точки зрения, астрономии является карликовая неправильная галактика. Она наполнена газом – необходимым элементом для образования новых звёзд. В ней мало металлов и они очень компактные по размеру. Всё это в совокупности создаёт оптимальные условия для зарождения ярких, огромных звёзд, которые очень быстро гаснут. К неправильной системе относится NGC 4449, располагающаяся 12 млн световых лет от Земли.

Бар (перемычка) проходит от внутренних концов спиральных ветвей (голубые) к центру галактики. NGC 1300.

Планета Земля входит в Млечный Путь, это спиральная галактика с перемычкой. Включает более 150 млрд звёзд, световой луч с одной стороны Млечного Пути до другого проходит за сотню тысяч лет. Солнечная система располагается на краю нашей галактики. Расстояние от Солнца до ядра Млечного Пути составляет 30 000 световых лет.

Эволюция галактик

Образование галактик рассматривают как естественный этап эволюции Вселенной, происходящий под действием гравитационных сил. Как предполагают ученые, около 14 млрд. лет назад произошел большой взрыв, после которого Вселенная везде была одинаковой. Затем частицы пыли и газа начали группироваться, объединяться, сталкиваться и таким образом появлялись сгустки, которые позднее превращались в галактики. Многообразие форм галактик связано с разнообразием начальных условий образования галактик. Скопление газообразного водорода в пределах таких сгустков стало первыми звездами.

С момента зарождении галактика начинает сжиматься. Сжатие галактики длится около 3 млрд лет. За это время происходит превращение газового облака в звездную систему. Звезды образуются путем гравитационного сжатия облаков газа. Когда в центре сжатого облака достигаются плотности и температуры, достаточные для эффективного протекания термоядерных реакций, рождается звезда. В недрах массивных звезд происходит термоядерный синтез химических элементов тяжелее гелия. Эти элементы попадают в первичную водородно-гелиевую среду при взрывах звезд или при спокойном истечении вещества со звездами. Элементы тяжелее железа образуются при грандиозных взрывах сверхновых звезд. Таким образом, звезды первого поколения обогащают первичный газ химическими элементами, тяжелее гелия. Эти звезды наиболее старые и состоят из водорода, гелия и очень малой примеси тяжелых элементов. В звездах второго поколения примесь тяжелых элементов более заметная, так как они образуются из уже обогащенного тяжелыми элементами первичного газа.

Процесс рождения звезд идет при продолжающемся сжатии галактики, поэтому формирование звезд происходит все ближе к центру системы, и чем ближе к центру, тем больше должно быть в звездах тяжелых элементов. Этот вывод хорошо согласуется с данными о содержании химических элементов в звездах гало нашей Галактики и эллиптических галактик. Во вращающейся галактике звезды будущего гало образуются на более ранней стадии сжатия, когда вращение еще не повлияло на общую форму галактики. Свидетельствами этой эпохи в нашей Галактике являются шаровые звездные скопления.

Когда прекращается сжатие протогалактики, кинетическая энергия образовавшихся звезд диска равна энергии коллективного гравитационного взаимодействия. В это время, создаются условия для образования спиральной структуры, а рождение звезд происходит уже в спиральных ветвях, в которых газ достаточно плотный. Это звезды третьего поколения. К ним относится наше Солнце.

Возраст галактик равен примерно возрасту Вселенной. Одним из секретов астрономии остаётся вопрос о том, что из себя представляют ядра галактик. Очень важным открытием явилось то, что некоторые ядра галактик активны. Это открытие было неожиданным. Раньше считалось, что ядро галактики – это не больше чем скопление сотен миллионов звёзд. Оказалось, что и оптическое и радиоизлучение некоторых галактических ядер может меняться за несколько месяцев. Это означает, что в течение короткого времени из ядер освобождается огромное количество энергии, в сотни раз превышающее то, которое освобождается при вспышке сверхновой. Такие ядра получили название «активных», а процессы, происходящие в них, «активность».

В 1963 году были обнаружены объекты нового типа, находящиеся за приделами нашей галактики. Эти объекты имеют звездообразный вид. Со временем выяснили, что их светимость во много десятков раз превосходит светимость галактик! Самое удивительное то, что их яркость меняется. Мощность их излучения в тысячи раз превосходит мощность излучения активных ядер. Эти объекты назвали квазарами . Сейчас считается, что ядра некоторых галактик представляют собой квазары.

Последние исследования

Астрофизики из США рассчитали, каким должно быть количество небольших чёрных дыр, массой от нескольких солнечных до нескольких сот масс Солнца в Млечном Пути. По их расчётам получилось, что в нашей Галактике их примерно сто миллионов. Это заметно больше, чем ожидали исследователи, и означает, что ближайшая чёрная дыра может находиться сравнительно близко к Солнечной системе. Соответствующая статья опубликована в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Исследователи взяли известное из астрономических наблюдений распределение видимых звёзд по массам. Рассчитав, какая часть из них массивнее Солнца настолько, что в конце своей эволюции они схлопываются в чёрную дыру, авторы работы обнаружили, что хотя такое событие само по себе довольно редко, однако из-за многочисленности звёзд встречается чаще, чем они предполагали изначально. На Млечный Путь, в котором находится наша система, должно приходиться порядка 100 миллионов чёрных дыр звёздных масс, чёрных дыр средних масс, а также сверхмассивные в этой работе не затрагивались.

Астрономы также отмечают, что для нашей Галактики наиболее типичная масса чёрной дыры звёздных масс сравнительно невелика, как правило, не выше 30 масс Солнца. В карликовых галактиках-спутниках, окружающих нашу, их средняя масса ближе к сотне солнечных. Причина – в малом количестве тяжелых элементов в карликовых галактиках. Без тяжелых элементов от светила исходит меньше звёздного ветра (так называют поток заряженных частиц, выбрасываемых звездой). Не теряя массу на звёздный ветер, массивные солнца из карликовых галактик сохраняют больше своего вещества до конца жизненного цикла, образуя в итоге более массивные чёрные дыры.

Источники

  • https://ru.wikipedia.org/wiki/Возникновение_и_эволюция_галактикhttps://ru.wikipedia.org/wiki/Галактикаhttp://www.vseznaika.org/kosmos/chto-takoe-galaktika/http://v-kosmose.com/galaktiki-vselennoi/mlechnyiy-put/https://life.ru/t/наука/1033765/uchionyie_v_nashiei_ghalaktikie_100_millionov_chiornykh_dyr

На любой вкус и цвет

Эллиптические галактики, вопреки названию, не обязательно имеют форму эллипса. Их форма варьируется от вытянутой до практически круглой (на фото — NGC1404), а яркость постепенно уменьшается от центра к краям. В эллиптических галактиках практически нет главного строительного материала вселенной — газа и пыли, поэтому там не образуются новые звёзды. Такие галактики состоят преимущественно из красных и жёлтых гигантов и карликов, с редкими вкраплениями тусклых белых звёзд.

NGC 1365, спиральная галактика с перемычкой (Фото: ESO/IDA/Danish 1.5 m/ R. Gendler, J-E. Ovaldsen, C. Thöne, and C. Feron) — NGC 1365, спиральная галактика с перемычкой

Спиральные галактики, в отличие от эллиптических, — «космический инкубатор» для звёзд. Особенно активно процесс звездообразования идёт в так называемых рукавах. Но старые звёзды в этих галактиках тоже есть. Часть из них находится в центре — в светящемся эллиптическом уплотнении под названием балдж. Другие распределены по всей площади сферического гало, окружающего балдж и рукава. У большинства наблюдаемых спиральных галактик есть исходящие из центра перемычки из ярких звёзд, называемые барами. Типичный пример — наш Млечный Путь. По мнению астрономов, бары стимулируют процесс звездообразования, пропуская через себя газ из спиральных ветвей. Со временем они исчезают, и галактика превращается в обычную спиральную.

Издалека спиральная галактика, если смотреть на неё сбоку, напоминает плоский диск, так что в некотором смысле древние люди всё-таки были правы, утверждая, что мы с вами живём на диске. Только с масштабами немного ошиблись (NASA, ESA and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

NGC 5866 (NASA, ESA, and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Линзообразные галактики получаются из спиральных, когда те тратят или теряют большую часть своей межзвёздной материи. Такие галактики сочетают в себе особенности двух предыдущих. Так же, как и спиральные, они имеют форму диска, поэтому галактики этих двух типов бывает сложно различить. Однако, как и эллиптические, линзообразные галактики состоят преимущественно из старых звёзд. Новые в них образуются редко, поскольку межзвёздной материи на это уже не хватает.

Галактика Барнарда — неправильная, но с перемычкой!

Примерно четверть всех наблюдаемых галактик неправильные (иррегулярные) — их нельзя однозначно классифицировать. У одних можно различить некое подобие прежней структуры, в других звёзды расположены совершенно хаотично. Чаще всего неправильные галактики появляются в результате столкновения двух галактик. Иногда галактики не имеют чёткой структуры вовсе не из-за внешнего воздействия, а из-за того, что они ещё не до конца сформировались, — в таких галактиках большинство звёзд намного моложе нашего Солнца.

Галактика Центавр-А — единственная эллиптическая галактика, имеющая спиральные элементы. По мнению астрономов, фрагменты спиралей — не что иное, как «непереваренные» остатки поглощённой спиральной галактики (фото: ESO/WFI (Optical); MPIfR/ESO/APEX/A.Weiss et al. (Submillimetre); NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al. (X-ray))

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.