Галактики

Галактики работа Бегалашвили Марата МБОУ «СОШ с. Михайловское»

 Гигантские гравитационно-связанные системы звезд и межзвездного вещества, расположенные вне на­шей Галактики, стали называть галактиками. Современные мощ­ные телескопы сделали доступной регистрацию сотен миллиардов галактик. Фотоснимки показали, что галактики различаются по внешнему виду и структуре. Хаббл предложил классифицировать галактики по их форме. Позднее его классификация стала основой современной классификационной схемы. Согласно современной классификации, различают галактики следующих основных типов: эллиптические (Е), спиральные (S), неправильные (Ir) и линзовидные (SO).

Классификация Хаббла 20% 20% 55% 5% 1 2 3 4 Эллиптические галактики Линзовидные галактики Спиральные галактики Неправильные галактики

Галактики Гигантские пространственно - обособленные, гравитационно - связанные системы космических тел Основные структурные элементы – звезды Содержат от 106 до 1013 звезд (95% видимого галактического вещества), различные виды туманностей, планетные тела и другие космические объекты. Масса галактик от 1036 до 1043 кг. Размеры от 103 до 105 пк Возраст свыше 1,3× 1010 лет.

Эдвин Хаббл (1889-1953) 2.5 метровый телескоп, которым Эдвин Хаббл пользовался для измерения расстояний до галактик, величины Красного смещения и скорости расширения Вселенной В 1922 году предложил подразделить наблюдаемые туманности на внегалактические (галактики) и галактические (газо-пылевые). В 1924-1926 годах обнаружил на фотографиях некоторых ближайших галактик звёзды, из которых они состоят, чем доказал, что они представляют собой звёздные системы, подобные нашей Галактике (Млечный Путь). В 1929 году обнаружил зависимость между красным смещением галактик и расстоянием до них (Закон Хаббла). 

Эллиптические галактики (Е0 - Е7) Наиболее просты по структуре и составу и составляют от 17 до 25% от общего числа галактик. Масса от 105 до 1013 М¤ Сфероидальная форма Яркость плавно уменьшается от центра к периферии Не содержат звезд высокой светимости. В зависимости от степени сжатия эллиптические галактики подразделяются на 8 видов: от сферических Е0 до чечевицеобразных Е7. Эллиптические галактики состоят из старых звёзд и практически полностью лишены газа.

Эллиптические галактики (Е0 - Е7) М49 M 49 принадлежит к классу эллиптических галактик типа Е4. Она активно взаимодействует с соседней галактикой М59 M 49 входит Скопление Девы, и является самой яркой в скоплении. Исследования с помощью орбитального телескопа Хаббл показали, что в ядре галактики находится кандидат в сверхмассивные чёрные дыры

Эллиптические галактики в проекции на небесную сфе­ру выглядят как круги или эл­липсы. Число звезд в них плавно убывает от центра к краю. Звезды вращаются в такой системе в разных плоскостях. Са­ми эллиптические галактики вра­щаются очень медленно. Они со­держат только желтые и красные звезды, практически не имеют га­за, пыли и молодых звезд высокой светимости. Физическим харак­теристикам этих галактик свой­ствен довольно широкий диапазон: диаметры – от 5 до 50 кпк, массы – от 106 до 1013 масс Солнца, светимости от 106 до 1012 светимостей Солнца. Около 25% изученных галактик принадлежат к галактикам эллиптического типа

Линзовидные галактики (S0) Похожи на сильно вытянутые эллиптические системы. НО обладают ступенчатым увеличением яркости от периферии к центру с ярким, хорошо выделяющимся ядром до 20% от общего числа галактик. Галактика Веретено находится в созвездии Дракон. Галактика наблюдается практически с ребра, что позволяет видеть тёмные области космической пыли, находящиеся в галактической плоскости. Галактика Веретено находится на расстоянии примерно в 44 млн световых лет. Свету требуется около 60 тысяч лет, чтобы пересечь всю галактику.

Спиральные галактики (S) Наиболее распространенный класс галактик (до 50% от общего числа). Масса от 108 до 1012 М¤  Светимость 1034-1038 Дж/с. Вокруг яркого ядра наблюдается сферическое вздутие (балдж), от которого закручиваются два и более клочковатых спиральных рукава, образующих плоский диск и содержащих в своем составе многочисленные газопылевые туманности и молодые звезды высокой светимости. По степени развития спиралей и уменьшению видимых размеров ядра подразделяются на 3 подкласса: Sа, Sв, Sс. М91 – галактика в созвездии Волосы Вероники М94 – галактика в созвездии Гончих Псов

Спиральные галактики (S)

Спиральные галактики (S) В нормальных спиральных галактиках (Sa, Sв, Sc) рукава начинаются сразу от ядра. В пересеченных спиральных галактиках (SВa, SВв, SВc) центральное ядро пересекается по диаметру поперечной полосой, из концов которой начинают закручиваться спиральные рукава. Наша Галактика - пересеченная спиральная система класса SВв. Панорама южного неба, сделанная около обсерватории Параналь, Чили, 2009 год.

Спиральные галактики – это сильно сплюснутые системы с центральным уплотнением (в котором находится ядро галактики) и с заметной спиральной структурой. Размеры этих галактик достигают 40 кпк, а светимости – 1011 светимостей Солнца.  Спиральные рукава представляют собой области активного звездообразования и состоят по большей части из молодых горячих звёзд; именно поэтому рукава хорошо выделяются в видимой части спектра. Большинство спиральных галактик вращается в сторону раскручивания спиральных ветвей. Примерно у половины спиральных галактик в центральной части имеется почти прямая звездная перемычка – бар, от которой начинают закручиваться спиральные рукава. В спиральных ветвях галактик сосредоточены самые яркие и молодые звезды, яркие газопылевые туманности, молодые звезд­ные скопления и звездные комплексы. Поэтому спиральный узор отчетливо виден даже у далеких галактик, хотя на долю спиральных рукавов приходится всего несколько процентов массы всей галактики. Наша Галактика является спиральной. Ближайшая звездная си­стема, похожая по структуре и типу на нашу Галактику, – это туманность Андромеды. Свет от этой галактики доходит до нас примерно за 2 млн. лет. Туманность Андромеды) –  спиральная галактика типа Sb Галактика Вертушка –  спиральная галактика  в созвездии Большая Медведица

Неправильные галактики (Ir) К неправильным галактикам относят маломассивные галактики неправильной структуры. У них не наблюдается четко выраженного ядра и вращательной симметрии. Видимая яркость таких галактик создается молодыми звездами высокой светимости и областями ио­низированного водорода. Массы неправильных галактик составля­ют от 108 до 1011 масс Солнца, размеры этих галактик достигают 10 кпк, а светимости их не превышают 1011 светимостей Солнца. В таких галактиках содержится много газа – до 50 % их общей массы. Ближайшими к нам яркими неправильными галактиками явля­ются расположенные в Южном полушарии Магеллановы Облака (Большое и Малое). Они выглядят как два туманных облачка, серебристо светящихся в хорошую погоду на ночном небе. Большое Магелланово Облако, имеющее в диаметре 7 кпк, расположено от нас на рас­стоянии 52 кпк. По мнению не­которых астрономов, в Магелла­новых Облаках можно различить зачатки спиральной структуры.

Взаимодействующие галактики Расположены в пространстве достаточно близко, чтобы взаимная гравитация существенно влияла на форму, движение вещества и звёзд, на процессы звездообразования, а в некоторых случаях и на обмен веществом между галактиками. Для взаимодействующих галактик характерно наличие «хвостов», «мостов» и выбросов вещества. Галактика Водоворот (M51) ( созвездии Гончие Псы, которая находится на расстоянии 23 млн световых лет от Земли) и её спутник NGC 5195 (25 млн.св.лет) Фотография обсерватории Китт-Пик. NGC 5195 сильно искажена в результате гравитационного взаимодействия с галактикой «Водоворот». По этой причине она иногда определяется как линзовидная или неправильная галактика.

Взаимодействующие галактики Созвездие «Волосы Вероники» Галактики «Мышки» Тип S0/SB(s)ab Расстояние: 300 млн св.лет Зв.величина +13,5 Наблюдаются сталкивающиеся галактики, «хвост», выброс вещества Фотография телескопа «Хаббл». Созвездие «Ворон» Галактики «Антенны» Тип SAc/SBm Расстояние 45 млн.лет Зв.величина +10,3 Наблюдаются 2 «хвоста»

Столкновение Млечного Пути и Галактики Андромеды Астрономы предполагают, что Млечный путь, может столкнуться с галактикой Андромеды через пять миллиардов лет. Предполагается, что в этом случае две спиральные галактики сольются в одну эллиптическую галактику. Проявления этого столкновения будут происходить крайне медленно и могут быть вообще не замечены с Земли невооружённым глазом. Вероятность какого-либо непосредственного воздействия на Солнце и планеты мала. Но с другой стороны не исключено, что во время столкновения Солнечная система силами гравитации будет целиком выброшена из новой галактики и станет странствующим межгалактическим объектом. Это не вызовет негативных последствий для нашей системы, если не считать постепенного исчезновения красивого звёздного неба. Вероятность вылета из диска Млечного Пути во время первого этапа столкновения сегодня оценивается в 12%, а вероятность захвата Андромедой в 3%. К тому времени гораздо большее значение для жизни на Земле будет иметь эволюция Солнца и последующее превращение его в красный гигант через 5—6 миллиардов лет.

Линзообразная галактика – тип галактик, промежуточный между эллиптическими и  спиральными  в  классификации Хаббла. Линзообразные галактики – это дисковые галактики (как и, например, спиральные), которые потратили или потеряли свою межзвёздную материю (как эллиптические) и поэтому частота формирования звёзд в них понижена. Всё же, в своих дисках они могут сохранять значительные запасы пыли. В результате, они состоят в основном из старых звёзд. В тех случаях, когда галактика обращена плашмя в сторону наблюдателя, часто бывает трудно чётко различить линзообразные и эллиптические галактики из-за невыразительности спиральных рукавов линзообразной галактики.

Компактные галактики Размеры до 3000 св. лет, и изолированные в пространстве звездные системы имеющие значительно меньшие размеры - до 200 св. лет. UDFj-39546284 — компактная галактика, состоящая из голубых звёзд, которые существовали 13,4 миллиарда лет назад, то есть примерно через 380 миллионов лет после Большого взрыва. Это самая далёкая обнаруженная галактика, по состоянию на декабрь 2012 года.

Ультракомпактные карликовые галактики Обнаружены в 1999 году  200 световых лет в поперечнике, с сотней миллионов звёзд. Найдены в скоплении Девы, скоплении Печи, Эйбелле 1689, скоплении Волос Вероники и в других скоплениях галактик. Скопление галактик в созвездии Печь — наблюдения за ним привели к открытию семи UCD

Активные галактики Интенсивное свечением в радио- или ультрафиолетовом диапазоне. Испускание γ–квантов высоких энергий Необычайно яркие ядра с кратными источниками излучения, в которых происходят бурные процессы, сопровождаемые выбрасыванием мощных потоков газа (джетов) со скоростью свыше 1000 км/с (до 1% от общего числа галактик). Джеты начинают формироваться в непосредственной близости (менее 0,1 пк) от сверхмассивных черных дыр массой 108–109 кг в центрах ядер активных галактик; на расстоянии около 1 пк неотождествленная сила (вероятно, закрученное сверхмощное магнитное поле) сжимает поток частиц в десятки раз, превращая его в узкую струю длиной в 103–104 пк. (взрывающиеся галактики, галактики Сейферта, Маркаряна, радиогалактики, лацертиды и т.д.) Активность ряда галактик может объясняться процессами, происходящими в результате их тесного взаимодействия (слияния). Так, столкновение галактики М81 и М82 около 600 000 лет назад привело к образованию в области их контакта сотен гигантских областей активнейшего звездообразования, из-за чего галактика М82 наблюдается сейчас как "взрывающаяся".

Квазары Квазар - мощное и далёкое активное ядро галактики. Галактика NGC 4319 и квазар Маркарян 205

Расстояния до галактик где m – видимая звездная величина звезды, M – абсолютная звездная величина звезды, определяемая на основе закономерностей (диаграмм) "спектр – светимость" и "цвет – светимость"; Расстояние до далеких галактик определяется на основе закона Хаббла. эти методы применимы лишь для измерения расстояния до самых близких галактик, разрешаемых в мощнейшие телескопы на отдельные звезды, и по ряду причин полученные результаты несколько расходятся между собой, т.е. являются недостаточно точными. В 2000-2001 гг. была сделана первая попытка определить расстояние до ближайших галактик наиболее точным и устойчивым к различным помехам параллактическим способом: использовалась система радиотелескопов, работающая в режиме радиоинтерферометра. Расстояние до далеких галактик определяется на основе закона Хаббла, о котором вы узнаете на следующем уроке. В настоящее время среднее расстояние между отдельными галактиками в скоплениях в среднем в 100 раз превосходит размеры галактик и продолжает увеличиваться. В эпоху формирования галактики были ближе друг к другу и чаще взаимодействовали между собой. При столкновениях галактик их протяженные газовые короны рассеивались по всему скоплению. Более массивные галактики при движении внутри скоплений ускоряют движение других галактик, а сами тормозятся, захватывая газ из корон галактик.

Местная группа галактик Размеры до 1400 кпк Входит 38 объектов, в том числе 4 спиральных, 20 эллиптических и 14 неправильных галактик. Центр масс расположен на линии, соединяющей нашу Галактику с М31 на расстоянии 40 кпк от последней. Взаимное сближение галактик Местной группы может привести к тому, что 1011-1012 лет спустя они сольются в одну Сверхгалактику.

Большое Магелланово Облако Эта галактика относится к спиральным, как и Млечный Путь. БМО в 300 раз меньше нашей галактики. Она содержит в 20 раз меньше звезд, а её диаметр в 10 раз меньше, чем у Млечного Пути. Такое сопоставление делает нашу галактику гигантом, а БМО кажется галактическим малышом.

Ранее считалось, что БМО будет вечно кружиться вокруг Млечного Пути или однажды вырвется из его гравитационных щупалец и полетит дрейфовать межгалактическое пространство. Но не тут-то было. Оказалось, что в БМО содержится в 2 раза больше темной энергии, чем считалось ранее. Из-за этого она сейчас активно теряет энергию, а Млечный Путь сильнее её притягивает. Столкновение с БМО и разрушение этой галактики пробудит массивную черную дыру Стрелец A* в центре Млечного Пути. С этого момента начнется галактический армагеддон с голливудскими спецэффектами, скримерами и тревожной музыкой. Пробуждение черной дыры будет дорого стоить Млечному Пути. Большое Магелланово Облако