Млечный путь и его центр

Муниципальное общеобразовательное учреждение Иркутского районного муниципального образования «Максимовская средняя общеобразовательная школа»

«Млечный путь и его центр»

Работу выполнил: ученик 9 класса Б

Богомья Дмитрий

Руководитель: учитель физики

Н. А. Мазырина

с. Максимовщина, 2021

Содержание

Введение

Теоретическая часть

1.Что такое галактика, звезды, галактический цент, галактический диск, звездное скопление, черная дыра, горизонт событий, пространство-время?

2. Млечный путь и его строение.

3. Звездное скопление.

4. Черная дыра, ее формирование

Практическая часть Заключение

Список источников информации

Введение

На мой взгляд один из недостатков нынешней жизни большинства людей заключается в том, что они нейтрально относятся к постоянно развивающейся астрономии, т.к. недостаточно мотивации в учебных заведениях и жизни людей.

В своем проекте я хочу рассказать и показать данную тему, чтобы заинтересовать современное общество.

Проблема: проблема заключается в том, что не все люди знают строение нашей галактики и ее особенности.

Актуальность исследования: современные условия жизни человека на Земле требуют больше знаний об освоении космоса.

Цель исследования: рассмотреть строение нашей галактики.

Гипотеза: каждая галактика состоит из космической пыли, звезд и других небесных тел.

Задачи исследования:

1. Приобрести и обобщить сведения о строении галактики.

2. Выяснить, что находится внутри галактики.

3. Подобрать материал для создания продукта

Теоретическая часть

1. Галактика – это гигантское космические скопление звезд, газа и пыли, удерживаемые силами гравитации. Все объекты, входящие в состав галактики обращаются вокруг общего центра масс. Чаще всего это гигантское ядро, которое находится в центре, состоящее из черной дыры.

Звезды – это массивное самосветящееся небесное тело, состоящее из газа или плазмы, в котором происходят, происходили или будут происходить термоядерные реакции.

Галактический центр – это космическая «лаборатория», в которой происходят процессы звездообразования и в которой расположено ядро галактики в виде черной дыры.

Галактический диск - это компонент структуры линзовидных и спиральных галактик, где присутствует плоскость, в которой находятся: звездная пыль, звездные системы и небесные тела.

Звездное скопление - это визуально связанная группа звезд, имеющая общее происхождение и движущаяся в гравитационном поле галактики как единое целое.

Черная дыра - это область пространства-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света, в том числе кванты самого света.

Горизонт событий – это граница области пространства - времени, начиная с которой информация не может достичь наблюдателя из-за конечности скорости света, с которой может распространяться физический сигнал.

Пространство-время – это физическая модель, дополняющая пространство равноправным временным измерением.

2. Млечный путь.

Галактика Млечный Путь — гигантская звёздная система, в которой находится Солнечная система, все видимые невооружённым глазом отдельные звёзды, а также огромное количество звёзд, сливающихся вместе и наблюдаемых в виде млечного пути. Млечный Путь представляет собой огромную сплюснутую систему, симметричную относительно главной плоскости и состоящую из более чем 150 млрд. звёзд, разреженного газа, пыли и космических лучей. Поперечник Галактики составляет около 100 тыс. св. лет.

Важнейшими элементами структуры Галактики являются сферическая составляющая, центральное сгущение (балдж), составляющее около 16 тыс. св. лет в поперечнике, звёздно-газово-пылевой диск, спиральные рукава (ветви). Центр Галактики при наблюдении из Солнечной системы проецируется в созвездие Стрельца. В галактической плоскости сосредоточено большое количество межзвёздной пыли, благодаря которой свет, идущий от галактического центра, ослабляется в 1012 раз. Поэтому центр невидим в оптическом диапазоне. Галактический центр наблюдается в радио, ИК, рентгеновском и гамма-диапазонах.

В ядре Млечного Пути находится черная дыра Sgr A* (Стрелец А*), которая расположена на расстоянии около 26 тыс. световых лет от Земли. Ее масса приблизительно в четыре миллиона раз больше Солнца.

Строение Млечного пути.

В Галактике различают три главные части — диск, гало и корону. Центральное сгущение диска называется балджем. В диске сосредоточены звезды, порождающие явление Млечного Пути. Здесь же присутствуют многочисленные облака пыли и газа. Диаметр диска близок к св. годам, наибольший и наименьший поперечники балджа соответственно близки к св. годам.

Гало по форме напоминает слегка сплюснутый эллипсоид с наибольшим диаметром, немного превосходящим поперечник диска. Эту часть нашей звездной системы населяют главным образом старые и слабосветящиеся звезды, а газ и пыль там практически отсутствуют. Масса гало и диска примерно одинакова. Обе эти части Галактики погружены в огромную сферическую корону, диаметр которой в 5—10 раз больше диаметра диска. Возможно, что корона содержит главную массу Галактики в форме невидимого пока вещества («скрытой массы»). По некоторый оценкам эта «скрытая масса» примерно раз в 10 больше массы всех обычных звезд Галактики, сосредоточенных в диске и гало.

3. Звездное скопление.

В Галактике каждая третья звезда – двойная, имеются системы из трех и более звезд. Известны и более сложные объекты – звездные скопления.

Рассеянные звездные скопления встречаются вблизи галактической плоскости. Сейчас известно более 1200 рассеянных скоплений, из них детально изучено 500. Самые известные среди них – Плеяды и Гиады в созвездии Тельца. Общее количество рассеянных скоплений в Галактике, возможно, достигает ста тысяч. Рассеянные скопления состоят из сотен или тысяч звезд. Их масса невелика (100–1000 М), и гравитационное поле не может долго сдерживать их в малом объеме пространства, поэтому за миллиарды лет рассеянные скопления распадаются. Среди рассеянных звездных скоплений гораздо больше молодых звезд, чем старых. Все звезды, входящие в состав скопления, имеют общее движение. В двадцатых годах ХХ века Харлоу Шепли исследовал рассеянные скопления и произвел классификацию звезд. Диаграмма Герцшпрунга – Рассела для семи рассеянных скоплений показала, что практически все их звезды лежат на главной последовательности. Средние размеры рассеянных скоплений от 2 до 20 парсеков. Большинство рассеянных скоплений расположено в диске нашей Галактики, где сконцентрированы скопления пыли и межзвездного газа, в спиральных рукавах.

4. Сверхмассивная черная дыра Sgr A* (Стрелец А*).

В центре нашей Галактики расположен комплексный радиоисточник Стрелец А, состоящий из трех объектов. Первый из них, Стрелец А Восток, является, предположительно, остатками сверхновой, взорвавшейся от 35 000 до 100 000 лет назад, — его ширина составляет примерно 25 световых лет. Другой, Стрелец А Запад, является комплексом из трех газопылевых облаков, вращающихся вокруг объекта Стрелец A* со скоростью 1000 км/с, и представляет собой спираль с тремя рукавами. Объект Стрелец A*, предположительно, является сверхмассивной черной дырой. Как принято считать сегодня, подобные объекты располагаются в центрах большинства спиральных и эллиптических галактик.

Впервые объект был обнаружен 13 и 15 февраля 1974 года астрономами Робертом Брауном и Брюсом Баликом в Национальной радиоастрономической обсерватории США. Радиосигнал, поступающий из центра Млечного Пути, был зафиксирован еще в 1931 году Карлом Янским, который считается одним из пионеров радиоастрономии. В 2002 году появились основания предполагать, что Стрелец A* является сверхмассивной черной дырой. Данные, полученные в ходе десятилетнего наблюдения за движением звезды S2 вокруг объекта, доказывали, что он имеет огромную массу: как было подсчитано позднее, она составляет около 4,31 ± 0,36 миллиона масс Солнца. Согласно недавним измерениям, радиоизлучение исходит из области пространства размером всего 1,2 астрономические единицы — немногим больше среднего расстояния от Земли до Солнца. А гравитационный радиус черной дыры (то есть радиус предполагаемого горизонта событий) оказался в 10 раз меньше. Это согласуется с ожидаемым существованием вокруг черной дыры излучающего аккреционного диска — структуры, которая образуется из вещества, вращающегося вокруг центрального тела.

Черные дыры способны как излучать огромное количество энергии, так и пожирать вещество в своем ближайшем окружении.

Режим «кормления» черной дыры может оказывать неожиданное влияние на всю содержащую ее галактику в целом. Слишком сильная, как и слишком слабая активность черной дыры приводят к тому, что образование звезд, пригодных для формирования вблизи них систем с подходящими условиями для жизни, становится редким.

Наша галактика Млечный Путь содержит в своем центре такую черную дыру, которая благоприятствует процессу звездообразования.

Формирование черной дыры.

Трудность образования сверхмассивной чёрной дыры заключается в том, что достаточное для этого количество вещества должно быть сконцентрировано в относительно небольшом объёме. Для этого у материи должен быть очень малый начальный угловой момент — то есть медленное вращение. Обычно скорость процесса аккреции на чёрную дыру лимитируется именно угловым моментом падающей материи, который должен быть в основном передан обратно наружу, что ограничивает скорость роста массы чёрной дыры.

В наблюдаемом списке кандидатов в чёрные дыры есть провал в распределении масс. Есть чёрные дыры звёздных масс, возникающие при коллапсе звёзд, массы которых простираются, вероятно, до 33 солнечных лет. Минимальная же масса сверхмассивных чёрных дыр лежит в районе 105 солнечных. Между этими значениями должны лежать чёрные дыры промежуточных масс, которых не наблюдается, что является аргументом в пользу различных механизмов образования лёгких и тяжёлых чёрных дыр.

Практическая часть:

Продукт в виде художественного представления Млечного пути и сверхмассивной черной дыры на двух форматах бумаги А3.

Вывод:

Я научился работать с теоретической и практической частью исследовательского проекта, а также узнал, из чего состоит Млечный путь и как влияет центральная черная дыра на нашу галактику.

Практическая значимость

Продуктом моей работы стали две картины: «Млечный путь» и «Черная дыра». Картины можно разместить в кабинете физики, а также демонстрировать при изучении разделов астрономии на уроках и внеклассных мероприятиях. Можно также разместить картины в рекреации школы ко Дню Космонавтики или во время проведения предметной недели естественных наук.

Список литературы:

1. Марочник Л.С.; Сучков А.А. «Галактика».

2. Решетников В.П. «Почему небо темное. Как устроена Вселенная.» Фрязино: Век 2, 2012.

3. Сурдин В.Г. «Астрономия и астрофизика. Галактики.» М.: ФИЗМАТЛИТ, 2013.

4. Мизнер Ч., Торн К., Уилер Дж. «Гравитация». В 1-3 т. М.: Мир, 1977.

5. Шапиро С. Л., Тьюколски С. А. «Черные дыры, белые карлики и нейтронные звезды». В 2 ч. М., 1985.