1 Млечный Путь 1 Плоскость Галактики Вид

1

Млечный Путь (1) Плоскость Галактики Вид Млечного Пути в северном Полушарии. Вид Млечного Пути в Южном полушарии (в районе границы между Аргентиной и Бразилией 2

Наша Галактика или Млечный Путь проявляет себя на небе как туманная светлая полоса, проходящая почти через северный и южный полюса Земли. На самом деле при наблюдении Млечного Пути в телескоп мы обнаружим, что туманная полоса состоит из миллиардов звезд. На снимке показана часть Млечного Пути, которая видная для жителей северного полушария. Красные пятнышки – это газовые туманности. Стрелкой указано положение другой близкой галактики М 31 в созвездии Андромеда. Млечный путь (2) Плоскость Галактики 3

Туманность Андромеды М 31 =00 h 40 ь = 40059’ m. V=4. 3 По всем признакам наша Галактика очень похожа на галактику в созвездии Андромеды (М 31). 4

Главные компоненты нашей Галактики n n Галактика имеет следующие составные части: диск, балдж и гало. Гало это сферическое облако звезд и звездных скоплений и не содержит ни газа, ни пыли. Балдж находится в центре Галактики и имеет форму сфероида радиусом 3 кпс. Диск представляет собой плоское образование из звезд, газа и пыли. Всего в Галактике около 4*1011 звезд 5

Бар и спиральная структура Галактики балдж солнце Детальные исследования центральной части нашей Галактики установили, что в центре имеется перемычка - балдж. Из него берут начало спирали Галактики. 6

Млечный путь (наша Галактика): предполагаемый вид извне ядро Гало (население II) спирали ядро Диск (население I) «анфас» - хорошо видны ядро и спиральная структура «профиль» - видно, что Галактика состоит из диска и гало, окружающее ядро 7

=12 h 26 m = 31013’ m. V=10. 1 NGC 4414 – Другая галактика, похожая на нашу. Расстояние 62 000 с. л. Звезды образуют плоский диск, вращающийся около центра Спиральный рукав, состоящий из миллионов молодых звезд Молодые звезды в спиральных 8 рукавах

Солнце Положение Солнца в Галактике 8. 5 кпс 26 кпс 85 000 световых лет Солнце располагается ближе к краю Галактики между спиралями. Оно вместе с окружающими его близкими звездами вращается вокруг центра Галактики со скоростью 240 км/сек, делая полный оборот за 220 млн. лет. 9

Оценка массы Галактики n n n Радиус орбиты Солнца вокруг центра Галактики равен ~ 8500 пс. Период обращения Солнца равен 240 млн лет. Тогда масса Галактики по 3 закону Кеплера будет равна Это грубая оценка массы, так как она не учитывает вещество вне орбиты Солнца. Более точные значения дают величину в два раза большую. 10

Соседи нашей Галактики Орбита Магеллановых Облаков Большое и Малое Магеллановы облака находятся в южном полушарии и не видны для наблюдателей северного полушария. Они являются спутниками нашей Галактики и вращаются вокруг нее по эллиптической орбите. Некоторые облака падают на Галактику 100 000 световых лет Галактика Солнце Большое Магелланово облако Магелланов поток (приливной хвост) Малое Магелланово облако Недавно в созвездии Стрельца бы открыта карликовая галактика, кот оказалась в три раза ближе Магелл вых Облаков. 11

Объекты в Галактике: скопления =07 14 звезд h m = -10016’ m. V=9. 2 Шаровое скопление в Центавре NGC 5139). Состоит из старых звезд. =13 h 27 m = -47029’ m. V=3. 68 Рассеянное скопление в созвездии Единорог (NGC 2353). Состоит из молодых звезд. Такие скопления находятся в плоскости Галактики. 12

13

Объекты в Галактике: газовые туманности Планетарная туманность Газовая туманность, образовавшаяся путем взрыва массивной звезды (вспышки Сверхновой). Крабовидная туманность Газовая туманность, образовавшаяся путем плавного сброса оболочки центральной звезды. Светит за счет переизлучения энергии звезды. 14

Объекты в Галактике: пылевые туманности Может случиться так, что темная пылевая туманность окажется ближе, чем позади расположенная светлая туманность. Облако из пыли может оказаться настолько плотным, что оно не будет пропускать свет позади расположенных звезд 15

Пыль распределена в плоскости Галактика, похожая на нашу (вид с ребра) 16

Гало галактики NGC 5746 Галактика NGC 5746 очень похожа на нашу Галктику. На снимке телескопа Хаббла хорошо видно гало, состоящее, в основном, из газа. Число звезд в гало 17 не очень велико (видимо, из-за их малочисленности.

Движения звезд в Галактике Vr А d ” Vt В V Для определения пространственной cкорости звезды V надо: 1. Определить лучевую скорость звезды Vr (км/сек). Это делается по смещению линий с спектре звезды: Vr =с /. 2. Определить тангенциальную скорость звезды Vt (км/сек). Для этого надо: - измерить угол ” - угловое перемещение звезды на небе за год в секундах дуги (оно называется собственным движением звезды) - нетрудно понять, что АВ=Vt *365*24*3600= ” *d*3. 1*1011/206265 Vt=4. 74 ”/ ” 3. В итоге: V= Vr 2 + Vt 2 18

Пример 1: движение звезды Барнарда Это изображение есть наложение трех фотографий, сделанных в течение периода в три года. =17 h 58 m = 04041’ m. V=9. 56 Три точки есть положения звезды Барнарда, смещенные за указанный период из -за движения звезды в пространстве. Расстояние до этой звезды равно 5. 97 с. г. 19

Пример 2: созвездие Большой Медведицы: Положения звезд ковша в настоящее время. Положения звезд через 100 000 лет. 20 Из-за движения звезд вид созвездий со временем меняется

Как изучают вращение Галактики? 1. Щель спектрографа наводят на точки Галактики, расположенные на разных расстояних от центра Галактики. 2. По смещению спектральных линий определяют лучевую скорость вращения выбранной области Галактики. орбит. скорость Чем длиннее стрелка, тем больше орбитальн ая скорость 3. Затем эту скорость перевычисляют, чтобы получить орбитальную скорость. 4 расстояние от ядра (в тысячах с. л) В итоге получается график, указанный на рисунке. 21

Движения звезд в Галактике Солнце Центр Галактики скорость вращения V (км/сек) Было установлено: 1. Солнце относительно близких звезд движется в направлении к созвездиям Геркулеса и Лиры со средней скоростью V=20 км/сек. 2. Солнце и близкие к нему звезды вращаются вокруг центра Галактики. 3. Наша Галактика вращается вокруг центра Галактики дифференциально, т. е. с разной скоростью на разных расстояниях от центра. 300 Кеплерово вращение 275 250 225 200 175 15 0 2 4 6 8 10 R(кпс) (R кпс) 12 14 16 22 Зависимость скорости вращения от расстояния до центра Галактики

Движения звезд диска, гало и балджа Установлено: 1. Звезды балджа двигаются хаотически с малыми скоростями Гало 2. Звезды диска двигаются почти в одном направлении с почти одинаковыми скоростями. Их орбиты находятся в плоскости Галактики. Балдж Диск 3. Звезды гало имеют большие скорости, и их орбиты располагаются под разными углами к 23 плоскости Галактики

Спиральная структура нашей Галактики Наше Солнце лежит в плоскости Галактики, где много пыли (см. снимок внизу). Поэтому проследить распределение звезд и спиральную структуру на больших расстояниях очень трудно. Тем не менее наличие рукавов все же прослеживается Пыль в плоскости Галактики Рукав в Персее 1 кпс Рукав в Орионе солнце Рукав с Стрельце К центру Галактики 24

Яркие объекты в спиральных рукавах 1000 с. л. Рукав Персея Рукав Ориона Рукав Стрельца 25

Другие спиральные рукава Галактики 10 000 с. л. Рукав в Орионе Рукав в Стрельце Солнце Рукав Щите в Норме Шаровые скопления Рукав в Персее Рукав в Лебеде Карликовая галактика В Стрельце 26

Предполагаемый вид спиральной структуры Галактики килопарсек Солнце На рисунке дана предполагаемая модель спиральной структуры Галактики, построенная по различным данным. В этой модели имеются 4 спирали. Солнце расположено на расстоянии 7. 9 кпс. Указаны названия созвездий, в направлении которых наблюдаются рукава спиралей. килопарсек Примечание: имеются и другие модели с иным числом спиралей. 27

Галактика на 21 см Солнце n n Центр Галактики n Водород излучает в радиодиапазоне на длине волны в 21 см. Радионаблюдения на 21 см обнаруживают спиральную структура Галактики. В направлении к центру Галактики структура Галактики не может быть установлена, так как в этом направлении нет допплеровского смещения линий на 21 см. 28

Пыль в нашей Галактике Солнце Кольцо Бар v. Для получения этого комбинированного изобра- жения были использованы снимки в далекой инфракрасной области, где пыль является прозрачной для излучения. v. Хорошо видны спиральные рукова нашей Галактики. 29

Почему центр Галактики не виден? Вопрос: в центре Галактики сконцентрировано большое число звезд и других объектов. Почему же на нашем небе этот центр не выделяется своим ярким пятном? Ответ: Солнце (наблюдатель) находится в плоскости Галактики. Центр нашей Галактики также находится в плоскости Галактики. И между Солнцем и центром находится межзвездная пыль, которая поглощает в видимом диапазоне излучение центра Галактики. Шаровое скопление Солнце Земля П ы л ь Центр Галактики Плоскость Галактики 30

Как было установлено направление на центр Галактики? Солнце В 30 -х годах прошлого столетия аме канский астроном Х. Шепли установ сферическое распределение шаров скоплений в нашей Галактике. Он оп делил, что направление на центр эт распределения и есть центр Галакт Центр Галактики Схематический вид распределения шаровых скоплений по современным данным. Солнце 31

Центр нашей Галактики в разных лучах Центр Галактики (кружок) в видимом диапазоне света. Сам центр скрыт плотными пылевыми облаками. В инфракрасной части спектра проглядывается светлое пятно – центр, так как пыль не поглощает инфракрасное излучение Центр Галактики в рентгене 32

Центр Галактики в инфракрасном изображении The Galactic Centre in Infrared Credit: 2 MASS Project, UMass, IPAC/Caltech, NSF, NASA В инфракрасной области пыль не задерживает свет от звезд, и поэтому мы можем заглянуть внутрь центра Галактики. 33

Центр Галактики в рентгеновских лучах n Изображение получено с помощью спутника CHANDRA. Яркий точечный источник производит гигантскую вспышку в окрестности массивной черной дыры. Масса этой дыры 2. 6 миллона масс Солнца. 34

Центр Галактики в радиодиапазоне Радиотелескопы в центре Галактики обнаружили: - остатки вспышек сверхновых (обозначены как SNR), - зоны ионизованного водорода HII, - ряд объектов неизвестной природы. Примечание: плоскость Галактики на снимке проходит сверху вниз по диагонали ( пунктирная линия) 35

Центр Галактики Контурные пятна - это положения звезд в 2003 г. , а цветные кружки - их положения за несколько лет обозначенные разными цветами. Орбиты звезд и законы Кеплера дают самое надежное свидетельство наличия в центре черной дыры с массой около 4 млн. Недавние наблюдения позволили заключить, что в чрезвычайно малой области в центре Млечного Пути находится темный объект с массой, равной примерно 3 миллионам масс Солнца Масса этого объекта была определена по наблюдениям движения звезд в центре Галактики. Без введения очень "экзотичной экзотики" ничем кроме черной дыры он быть не может. "Нашу" сверхмассивную черную дыру активно наблюдают. На сегодняшний день это одна из самых изученных черных дыр во Вселенной. 36

Центр Галактики Недавние наблюдения обнаруж или в центре Галактик и газовое облако. Оно слишком сильно приблизилось черной дыре Облако газа разрушается, растягив ается, нагрева ется, и ожидает ся, что его

Как определить массу черной дыры в центре Галактики? 0. 05” (2 световых (2 дня) дневных дня) Sgr. A* ядро Галактики Возьмем для примера орбиту зв S 0 -2. Обратить внимание, что че дыра не находится в фокусе орб Это вызвано наклоном плоскост орбиты к лучу зрения. Все это у вается при определении параме орбит. С учетом этого параметр орбиты таковы: - орбитальный период Р= 15. 2 - большая полуось а= 900 а. е. Используем третий закон Кепле a(а. е)3 / P(годы)2 = Mядро + Mзвезда Отсюда получаем, что Mядро = 3 106 M Это масса сверхмассвной черно дыры. 38

Корона Гало Шаровые скопления Балдж Диск По одной из гипотез светящуюся материю нашей Галактики (звезды, туманности и др. ) окружает неизлучающее вещество, названное темным гало. 39