Общие сведения о галактиках Галактики это образования во Вселенной, состоящие из звезд, газа и пыли: - они образовались на ранней стадии эволюции Вселенной, - разнообразны по виду и составу входящих в них объектов, - галактики могут группироваться и образовывать скопления галактик, - скопления галактик также могут группироваться и образовывать скопления галактик, - некоторые галактики могут сталкиваться друг с другом, - некоторые галактики имеют очень активные ядра.
Галактическая плоскость Всего галактик во Вселенной около 100 млрд. На рисунке отмечены положения наиболее ярких галактик. Хорошо видна «зона избегания» вдоль галактической плоскости. Это объясняется тем, что в этой зоне далекие галактики не видны из-за поглощения света межзвездной пылью.
Типы галактик (1) Американский астроном Хаббл произвел классификацию галактик по их виду: Е – эллиптические галактики имеют вид эллипса с разным сжатием: Е 0 – круговые по виду, Е 7 – сигарообразные. Количественно степень сжатие определяется как 10(a-b)/a (а и b – большая и малая полуоси эллипса) S - спиральные галактики. Они могут различаться друг от друга по размеру ядра и степени развитости спиралей: Sa – большое ядро, спирали не развиты, Sc - малое ядро, спирали сильно развиты, Sb - промежуточный класс, SB – спиральные галактик, но в центре они имеют перемычку (балдж). По размеру ядра и по спиралям это тип также имеет подтипы SBa, SBb, SBc. I - иррегулярные галактики. Эти галактики имеют свойства, не подпадающие под классификацию E, S, SB. В среднем из нескольких тысяч галактик: спиральных – 80%, эллиптических -17%, неправильных – 3%.
Типы галактик (2) Классификация галактик по Хабблу Эллиптические Спиральные Важное замечание: эта схема не имеет эволюционного смысла ! Все галактики имеют почти один и тот же возраст около 14 млрд. лет.
Типы галактик: спиральные Особенности: - содержат много молодых горячих OB звезд, - содержат много пыли и газа, - спектры напоминают F-G звезды - массы: 109 -1012 М , - число вращающемся диске, образуемом Во галактик – 77% от общего числа M 104(Сомбреро) звездным газом, могут даже рас пространяться спиральные волны плотности сжатия-разрежения, наподобие звуковых волн. Они обегают галактику за несколько сотен миллионов лет с постоянной угловой скоростью. Именно эти волны ответственны за появление спиральных ветвей. При сжатии газа начинается образование холодных газовых облаков и их комплексов, активное звездообразование
Подтипы спиральных галактик (1) Подтип SBb NGC 3351 Подтип Sb NGC 892 Подтип Sc NGC 2997 Подтип SBc M 83
Подтипы спиральных галактик (2)
Какого типа эта галактика М 100? =12 h 23 ь = 15049’ m. V=9. 3 Расстояние до этой галактики 60 000 с. л.
Типы галактик: эллиптические Линзовая NGC 5078 Особенности: - яркость плавно увеличивается от центра, - не имеет центрального сгущения, - содержат мало газа и пыли, - состоят из старых звезд позднего спектрального класса G-K, - не содержат горячие гиганты и сверхгиганты, - массы галактик в интервале 106 -1013 М .
Эллиптические галактики с разным сжатием
Подтипы эллиптических галактик Карликовая эллиптическая галактика Leo I Гигантская эллиптическая галактика Leo I
Типы галактик: неправильные Малое Магелланово Облако - содержат молодые звезды ранних классов, Большое Магелланово Облако Особенности: - содержат много нейтрального водорода, - имеют низкую светимость, - часто наблюдаются около массивных галактик.
Основные характеристики галактик S и SB E Irr Масса ( в М ) 109 – 4 1011 105 - 1013 108 – 3 109 Светимость (в L ) 108 – 2 1010 3 105 - 1011 107 - 109 Диаметр (кпс) 5 - 250 1 - 200 1 - 10 Звездное население Диск: молодые звезды населения I, Балдж и гало: население II и старые звезды населения I Население II и старые звезды населения I Число галактик 77% 20% 3%
Размеры и светимости галактик В дополнение к предыдущей таблице надо отметить: Неправильные галактики имеют средний размер (от 1 до 25 % от размеров нашей Галактики) и малую светимость. n В среднем спиральные галактики по размерам и по светимости меньше нашей Галактики, но имеются и гигантские, в 10 раз превышающие размеры и светимость нашей Галактики. n Эллиптические галактики имеют самый большой разброс по размерам и светимостям. Среди них выделяются гигантские (они обозначаются как СDгалактики). n
Определение массы галактик. Первый метод - по кривым вращения Вращение галактики V (км/сек) Звезды диска вращаются по орбитам вокруг центра (балджа) галактики. Для н это будет проявляться в том, Удаление Красное что один край диска будет смещение Удаление удаляться от него, а другой– приближаться (см. рис. слева). Приближение Далее надо измерить лучевые ско-рости VR звезд на разных R (кпс) расстояниях R от центра галактики (см. В итоге можно получить график, рисунок) и графику средний подобный наверху. перевычислить их в круговые Далее используется формула кругового движения скорости вращения Vс. Приближение Синее смещение Ограничения метода: и определяется масса галактики М. - применим лишь для близких галактик, так как для далеких галактик невозможно получить кривые вращения; - тот факт, что кривые вращения при больших R не спадают, говорит о том, что метод недооценивает массу галактики и имеется невидимое вещество.
Массы галактик. Второй метод - по скоплениям галактик - Этот метод основан на движении галактик внутри скопления. - Галактики в скоплениях имеют свои пекулярные скорости (эти скорости не следует путать со скоростью движения всего скопления как целого). - Необходимо получить значения лучевых скоростей для возможно большого числа галактик в скоплении. - Затем следует определить разброс в этих значениях скоростей. - Этот разброс в скоростях говорит о массе всего скопления. - Поделив массу скопления на число членов скопления, можно получить среднее значение массы одной галактики.
Столкновение галактик (1) При столкновении галактик вероятность столкновений звезд мала из-за малых размеров звезд и больших средних расстояний между ними. Но столкновения облаков газа и пыли очень вероятны. При этом возникает ударная волна, которая проходит через облако и путем сжатия газа и пыли инициирует образование звезд. Это будет проявляться при наблюдениях следующим образом: - избыточное излучение галактики в инфракрасной области спектра за счет излучения протозвезд. =9 h 56 ь = 69041’ m. V=8. 4 М 81 М 82 Например, таким избыточным излучением обладает галактика М 82, которая уже столкнулась с соседней галактикой М 81. - появление излучения только что образовавшихся молодых О-В звезд.
Столкновение двух галактик (2) (галактика «Антенна» ) Ядра двух галактик Пылевые облака Изображение с Земли Изображение из космоса Молодые звезды и скопления
Столкновение галактик (3) t=0 t= 375 млн лет t=750 млн лет t=125 млн лет t=250 млн лет t=500 млн лет t=625 млн лет t=875 млн лет t=1 млрд лет Есть мнение, что в результате столкновений спиральных галактик образуются эллиптические галактики, так как орбиты звезд становятся сильно эллиптическими с разными углами наклона. На снимке приведены результаты компьютерного моделирования столкновения двух галактик за время 1 млрд лет.
Столкновение двух галактик (4) (слияние галактик) n n Некоторые гигантские эллиптические галактики имеют несколько ядер. Это может быть результатом слияния галактик.
Столкновение двух галактик (5) Объединение данных наблюдений и компьютерного моделирования свидетель- ствует, что объект NGC 520 образовалась в результате столкновения двух дисковых галактик. Интересными особенностями NGC 520 Похожего столкновения можно будет ожидать, когда наша являются необычно дисковая Галактика столкнется с огромной соседней галактикой странный NGC 520, Андромеды (M 31). Столкновение, сформировавшее «хвост» из началось около 300 миллионов лет назад звезд. еще продолжается. и все Хотя скорости звезд высоки, расстояния так огромны, что форма взаимодействующей пары заметно не изменится за время нашей жизни. NGC 520 - одна из самых ярких взаимодействующих галактик на небе.
Галерея галактик, сливающихся в одну NGC 3690 NGC 520 Arp 220 NGC 2623 NGC 4194 NGC 7252 NGC 6240 IC 883 NGC 7727 Верхние 9 снимков показывают 9 специально подобранных галактик, которые расположены в порядке их постепенного слияния.
Взаимодействующие галактики Взаимодействующими галактиками можно назвать такие галактики, которые находятся так близко друг к другу, что их взаимное тяготение отражается на специфической форме этих объектов. Число таких галактик составляет 5 -10% от общего числа галактик. Они имею странный искаженный вид, не поддающийся классификации Хаббла. Некоторые галактики окружены светящимся гало. Другие галактики могут быть связаны звездной перемычкой или иметь длинные хвосты.
Взаимодействующие галактики: пример 1 Звездная перемычка длиной в 250 000 световых лет соединила пару галактик Arp 295. Эти перемычки свидетельствуют о том, что эта пара галактик в прошлом прошла близко друг от друга. При этом под действием приливных сил образовались такие струи из звезд. Такие явления повторяются в течение миллиардов лет, и в итоге должны привести к образованию одной большой галактики. . Галактика Arp 295
Взаимодействующие галактики: пример 2. с Долго считали, что наша Галактика и два Магеллановых облака также являются взаимодействующими галактиками: между ними есть перемычка. Но оказывается, что есть более близкая взаимодействующая галактика (см. следующий слайд).
Взаимодействующие галактики: пример 3. На рисунке показана недавно открытая самая близкая к Галактике карликовая галактика Большой Пес. Она находится всего на расстоянии Поток от 42 000 световых лет. Галактики Из нее под влиянием Солнце приливных сил истекает газ в направлении Галактики. Галактика Большой Пес Млечный Путь
cкорость врашения V Типичная кривая вращения у галактик расстояние от центра R Вращение по закону Кеплера расстояние от центра R Вращение твердого тела расстояние от центра cкорость врашения V Кривая вращения у S-галактик Вращение с постоянной скоростью расстояние от центра R
скорость вращения V (км/сек) Вращение S-галактики на разных расстояниях от центра Наблюдаемая кривая вращения для галактики IC 4895 Такой вид кривой вызывает главный вопрос: с удалением от центра закон вращения должен приближаться к кеплеровскому, т. е. А это не наблюдается(!) Расстояние от центра Возможный ответ: в галактиках (секунды дуги) имеется темное несветящееся вещество, которое себя не проявляет, но отклоняет движение от кеплеровского
Образование галактик В основе большинства мнений лежит идея о гравитационном сжатии газо-пылевых облаков. Завершенной теории образования галактик пока нет. Есть гипотезы, требующие проверки: a. Галактики образуются из больщого облака. вещества. b. Галактики образуются путем слияния других более мелких галактик. c. Галактики образуются из многих газовых облаков. Последние два мнения являются наиболее распространенными среди ученых.
Один из сценариев образования галактик Через 0. 5 млрд после Большого Взрыва вещество распределено более и менее равномерно. Но появившиеся уплотнения начинают притягивать вещество. Через 1 млрд лет большие сгущения начинают притяги- вать к себе более малые сгущения. Через 4 млрд лет неправильные большие структуры через столкновения поглощают более Через 2 млрд лет образуются сгуще- щения, по размерам похожие на нашу Галактику. Такие объекты уже можно наблюдать с помощью телескопа Хаббла. Через 13 млрд лет галактики приобретают вид и размеры, которые мы наблюдаем в настоящее время.
Первые галактики во Вселенной На снимке телескопа Хаббла слабые красные пятнышки, обведенные кружками , возможно, являются самыми первыми галактиками во Вселенной. Они являются самыми удаленными объектами, видимые в оптической части спектра. Проведенный анализ показывает, что вновь открытые галактики представляют собой исключительно карликовые галактики, из которых, скорее всего, и указано красной пятныш Стрелкойпроизошли большие по самая далекая пронаблюденна Это размерам современные галактики. галактика.
Вопросы по образованию галактик Как указывалось выше, теория образования галактик еще не способна ответить на многие вопросы, в частности, на такие: • Почему имеется большое различие между спиральными и эллиптическими галактиками? – Эллиптические галактики содержат много старых звезд и очень мало звезд молодого поколения. – Спиральные галактики имеют как старые, так и молодые звезды, процесс звездообразования у них продолжается. • Какова роль взаимодействия при образовании галактик? • Спиральные галактики являются более распространенными на больших расстояниях, т. е они образовались в далеком прошлом. Где спиральные галактики недавнего образования?
Скачать презентацию Общие сведения о галактиках Галактики это образования во
Т39-галактики.PPT