Космические объекты
Галактика l l большая система из звёзд, межзвёздного газа, пыли, и тёмной материи, связанная силами гравитационного взаимодействия. Может содержать от 10 миллионов (107) до нескольких триллионов (1012) звёзд, вращающихся вокруг общего центра тяжести. l. Возможно, что в наблюдаемой части Вселенной находится около 1011 галактик.
Виды галактик: спиральные Галактика «Вертушка» l l. Характеризуются значительным суммарным вращательным моментом; Структура: l Плоский диск со спиральными рукавами; Спиральные рукава - области активного звездообразования, состоящие по большей части из молодых горячих звёзд (поэтому рукава хорошо выделяются в видимой части спектра); l эллиптический балдж – галактический центр, почти сферическое утолщение (похожее на эллиптическую галактику), содержащее множество старых звёзд и нередко сверхмассивную чёрную дыру в центре; l сферическое гало (оптическое свечение), диаметр которого близок к диаметру диска
Галактика «Млечный путь» l гигантская звёздная система, в которой находится и Солнечная система, и все видимые невооружённым глазом отдельные звёзды, а также огромное количество звёзд, сливающихся вместе и наблюдаемых в виде млечного пути; l вместе с туманностью Андромеды и галактикой Треугольника, а также несколькими меньшими галактиками-спутниками образует Местную группу, которая, в свою очередь, входит в Сверхскопление Девы.
Галактика «Млечный путь» l Наша Галактика составляет в поперечнике около 30 тысяч парсек и содержит около 100 миллиардов звёзд. l Солнечная система находится на расстоянии 8, 5 тысяч парсек от галактического центра, вблизи плоскости Галактики (смещение к Северному полюсу Галактики составляет всего 10 парсек), на внутреннем краю рукава Ориона.
Спиральные галактики Туманность Андромеды Галактика Треугольника
Виды галактик: эллиптические l l Нет пылевой материи, которая в тех галактиках, в которых она имеется, видна как тёмные полосы на непрерывном фоне звёзд галактики. Поэтому внешне эллиптические галактики отличаются друг от друга в основном одной чертой — большим или меньшим сжатием. l ESO 325 -G 004 Имеют чётко выраженную сферическую (эллипсоидную) структуру и уменьшающуюся к краям яркость. Доля эллиптических галактик в общем числе галактик в наблюдаемой части вселенной — около 25 %.
Виды галактик: линзообразные l l Галактика «Веретено» в созвездии «Дракон» Тип галактик, промежуточный между эллиптическими и спиральными; это дисковые галактики (как и, например, спиральные), которые потратили потеряли свою межзвёздную материю (как эллиптические).
Виды галактик: неправильные l Не обнаруживают ни спиральной ни эллиптической структуры; l Чаще всего имеют хаотичную форму без ярко выраженного ядра и спиральных ветвей. l В процентном отношении составляют одну четверть от всех галактик. NGC 1427 A
Виды галактик: неправильные NGC 1569 ММ 82 82
Звезды массивные самосветящиеся газовые (плазменные) шары, образующиеся из газово-пылевой среды (главным образом из водорода и гелия) в результате гравитационного сжатия l l Температура вещества в недрах звёзд измеряется миллионами Кельвинов (в пределах 10— 12 млн. К), а на их поверхности — тысячами Кельвинов. Энергия подавляющего большинства звёзд выделяется в результате термоядерных реакций превращения водорода в гелий или гелия в углерод. Звёзды часто называют главными телами Вселенной, так как в них заключена основная масса светящегося вещества в природе. Массы подавляющего большинства современных звёзд: от 0, 071 масс Солнца до 100 -150 масс.
Типы звезд
Коричневые или бурые карлики ( «субзвёзды» ) l субзвёздные объекты от 13 до 75~80 масс Юпитера, в недрах которых не происходят реакции термоядерного синтеза с превращением лёгкого изотопа водорода в гелий. l В коричневых карликах также отсутствуют зоны лучистого переноса энергии — теплоперенос в них осуществляется только за счёт конвекции, что обуславливает однородность их химического состава по глубине. l Субзвёздные объекты, достаточно быстро сформировавшиеся сжатием туманности, могут иметь массу меньше 13 масс Юпитера. В них вообще исключено протекание каких-либо термоядерных реакций. l Температура коричневых карликов лежит в промежутке от 300 до 3000 К. В отличие от звёзд, которые сами себя разогревают за счёт внутреннего синтеза, коричневые карлики на протяжении своей жизни постоянно остывают, при этом чем крупнее карлик, тем медленнее он остывает.
Типы звезд: звезды Главной последовательности l Главная последовательность - область на диаграмме Герцшпрунга — Рассела, содержащая звёзды, источником энергии которых является термоядерная реакция синтеза гелия из водорода. l Минимальная температура поверхности - порядка 4000 К. l это ряд: l Голубые свергиганты - ~50 масс Солнца l Голубые гиганты -10 -20 масс С. l Желтые карлики - 0, 8 до 1, 4 массы С. l Оранжевые карлики – 0, 5 – 0, 8 масс С. l Красные карлики – 0, 08 - 0, 3 массы С.
Жёлтый карлик l Небольшая звезда главной последовательности с массой от 0, 8 до 1, 4 массы Солнца. l Имеет жёлтый цвет. Основным источником их энергии является термоядерный синтез гелия из водорода. l Самый известный жёлтый карлик - Солнце. Температура поверхности жёлтых карликов составляет 5000— 6000 K. Время жизни жёлтого карлика составляет в среднем 10 миллиардов лет. После того, как сгорает весь запас водорода, звезда во много раз увеличивается в размере и превращается в красный гигант.
Красные гиганты и сверхгиганты l звёзды поздних спектральных классов с высокой светимостью и протяжёнными оболочками l Температура излучающей поверхности (фотосферы) красных гигантов сравнительно невелика, невелик и поток энергии с единицы излучающей площади - в 2 -10 раз меньше, чем у Солнца. l. Светимость таких звёзд может в сто раз превосходить светимость Солнца, так красные гиганты и сверхгиганты имеют очень большие радиусы. Характерные радиусы красных гигантов и сверхгигантов - 100 - 800 радиусов Солнца.
Сравнение размеров Солнца и красного гиганта
Белый карлик l компактные звёзды с массами, сравнимыми с массой Солнца, но с радиусами в ~100 и, соответственно, светимостями в ~10 000 раз меньшими солнечной. Плотность белых карликов составляет порядка 106 г/см³, что почти в миллион раз выше плотности обычных звёзд главной последовательности. l проэволюционировавшие звёзды с массой, не превышающей предел Чандрасекара (1, 4 массы Солнца), лишённые собственных источников термоядерной энергии.
Черный карлик l остывшие и вследствие этого не излучающие (или слабоизлучающие) в видимом диапазоне белые карлики. Представляет собой конечную стадию эволюции белых карликов в отсутствие аккреции. l В настоящее время в астрономической литературе термин «чёрный карлик» , как правило не используется, такие объекты именуются белыми карликами. l Чёрные карлики, как и массивные коричневые карлики, находятся в состоянии гидростатического равновесия, поддерживаемого давлением вырожденного электронного газа их недр.
Сверхновая звезда Крабовидная туманность l звёзды, заканчивающие свою эволюцию в катастрофическом взрывном процессе. l звёзды, которые вспыхивали гораздо (на порядки) сильнее так называемых «новых звёзд» . На самом деле, ни те, ни другие физически новыми не являются, всегда вспыхивают уже существующие звёзды. l Внешние части звезды разлетаются во все стороны, а в центре взорвавшейся области остаётся компактная нейтронная звезда или чёрная дыра.
Нейтронная звезда l l l один из конечных продуктов эволюции звёзд, состоит из нейтронной сердцевины и тонкой коры вырожденного вещества с преобладанием ядер железа и никеля. имеет очень малый размер – 20 - 30 км в диаметре, поэтому средняя плотность вещества такой звезды в несколько раз превышает плотность атомного ядра Массы большинства известных нейтронных звёзд близки к 1, 4 массы Солнца, что равно значению предела Чандрасекара. Виды: Пульсар (радиопульсар): испускает узконаправленные потоки радиоизлучения. Крабовидная туманность. В центре - пульсар В результате вращения нейтронной звезды поток попадает в поле зрения внешнего наблюдателя через равные промежутки времени. Так образуются импульсы пульсар Рентгеновский пульсар – источник рентгеновского излучения.
Черная дыра l конечная стадия эволюции звезды с массой от 2, 5 до 5, 6 масс Солнца, получающаяся в результате гравитационного коллапса; l область в пространствевремени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света. Граница этой области называется горизонтом событий, а её радиус – гравитационным радиусом. Радиус чёрной дыры при этом очень мал — несколько десятков километров. По современным представлениям массивные черные дыры образуют ядра большинства галактик.
Черная дыра: эмпирические данные Изображение, полученное с помощью телескопа «Хаббл» : Активная галактика M 87. В ядре галактики, предположительно, находится чёрная дыра. На снимке видна релятивистская струя длиной около 5 тысяч световых лет.
Эволюция звезд l Звезда начинает свою жизнь как холодное разрежённое облако межзвёздного газа, сжимающееся под действием собственного тяготения. При сжатии энергия гравитации переходит в тепло, и температура газового шара возрастает. Когда температура в ядре достигает нескольких миллионов К, начинаются термоядерные реакции и сжатие прекращается. В таком состоянии звезда пребывает бо льшую часть своей жизни, находясь на главной последовательности диаграммы Герцшпрунга — Расселла, пока не закончатся запасы топлива в её ядре. Когда в центре звезды весь водород превратится в гелий, термоядерное горение водорода продолжается на периферии гелиевого ядра. l Её светимость растёт, внешние слои расширяются, а температура поверхности снижается — звезда становится красным гигантом. На ветви гигантов звезда проводит значительно меньше времени, чем на главной последовательности. Когда масса её изотермического гелиевого ядра становится значительной, оно не выдерживает собственного веса и начинает сжиматься; если звезда достаточно тяжела, возрастающая при этом температура может вызвать термоядерное превращение гелия в более тяжёлые элементы.
Стадии эволюции звезды протозвезда Коричневый карлик Звезды главной последовательности Сверхгигант, гипергигант Красный карлик Желтый карлик Голубой сверхгигант Красный гигант Белый карлик сверхновая Нейтронная звезда (пульсар) Черная дыра
Эволюция Солнца
Квазар l l l (англ. quasar — сокращение от QUASi stell. AR radio source — «квазизвёздный радиоисточник» ) — класс внегалактических объектов, отличающихся очень высокой светимостью и настолько малым угловым размером, что в течение нескольких лет после открытия их не удавалось отличить от «точечных источников» — звёзд. Последние наблюдения показали, что большинство квазаров находятся вблизи центров огромных эллиптических галактик. Квазары сравнивают с маяками Вселенной. Они видны с огромных расстояний (до красного смещения z=6, 4), по ним исследуют структуру и эволюцию Вселенной, определяют распределение вещества на луче зрения. квазар Маркарян 205 (справа) l. Предположительно квазары представляют собой сверхмассивные чёрные дыры, на которые падает вещество.
Остальные объекты во Вселенной: l l Темная материя - материя в галактиках, их скоплениях и, возможно, между скоплениями, которая недоступна непосредственному наблюдению, но обнаруживается по ее гравитационному полю. Межгалактическое пространство является практически чистым вакуумом со средней плотностью меньше одного атома вещества на кубический метр.
Скачать презентацию Космические объекты Галактика l l большая система
Космология 2.ppt