Типы галактик Выполнила студентка 2 курса Литошко Инга

Типы галактик Выполнила студентка 2 курса Литошко Инга

Виды галактик n Галактики n Эллиптические галактики составляют 25% от общего числа галактик высокой светимости. Их прнято обозначать буквой Е (elliptical), к которым добавляется цифра от 0 до 6, соответствующая степени уплощения системы (Е 0 - "шаровые" галактики, Е 6 - наиболее "сплюснутые"). Цвет у эллиптических галактик красноватый, так как они состоят преимущественно из старых звезд.

n Холодного газа в таких системах почти нет, но наиболее массивные из них заполнены очень разреженным горячим газом, температурой более миллиона градусов. Излучение спектра этих галактик показывает, что звезды в них движутся с почти одинаковой вероятностью во всех направлениях, а вращаются они медленно. Плотность звезд в единице объема увеличивается к центру и плавно спадает от центра к краю.

n Спиральные галактики В 1845 г. английский астроном лорд Росс (Уильям Парсонс) с помощью телескопа со 180 -сантиметровым металлическим зеркалом обнаружил целый класс «спиральных туманностей» , самым ярким примером которых явилась туманность в созвездии Гончих Псов (М 51 по каталогу III. Мессье). Природа этих туманностей была установлена лишь в первой половине XX столетия.

n В то время интенсивно проводились исследования по определению размеров нашей Галактики — Млечного Пути — и расстояний до некоторых туманностей, которые удалось разложить на звёзды. Выводы были противоречивы как в оценках расстоянии до туманностей, так и в определении масштабов Галактики. Одни исследователи выносили звёздные туманности далеко за пределы нашей Галактики и называли их «островными вселенными» другие (и таких было большинство), наоборот, включали эти туманности в состав Млечного Пути.

n n Всё встало на свои места, когда в 20 -х гг. в ближайших спиральных туманностях были обнаружены цефеиды, позволившие оценить расстояния до них. Цефеиды – звезды переменной светимости, получившие такое название в честь первой такого типа обнаруженной звезде в созвездии Цефея. Яркость цефеид периодически меняется, причем, чем реже вспыхивает звезда, тем большей светимости она достигает в максимуме блеска. Периоды цефеид разные – от часов до месяцев. Вымеряв период пульсации звезды и ее яркость в максимуме, можно определить расстояние к ней.

n Уточнение шкалы расстояний цефеид в 1952 г. удвоило все межгалактические расстояния. При новой шкале размеры ближайших спиральных туманностей стали сопоставимы с размерами Млечного Пути, а иногда и превышали их. Тем самым были получены последние доказательства того, что спиральные туманности – это огромные звёздные системы, сравнимые с нашей Галактикой и удаленные от неё на миллионы световых лет. С тех пор их и стали называть галактиками.

n Спиральные галактики по внешнему виду напоминают чечевицу или двояковыпуклую линзу. На галактическом диске заметен спиральный узор из 2 -х и более (до 10) закрученных в одну сторону ветвей или рукавов, выходящих из центра галактики. В спиральных рукавах сосредоточено много молодых ярких звезд и нагреваемых ими светящихся газовых облаков. Диск погружен в разреженное слабосветящееся сфероидальное облако звезд - гало. К этому классу принадлежат половина всех наблюдаемых галактик.

n Обозначаются - буквой S. Звезды и газ в них обращаются вокруг центра галактики, причем с разной угловой скоростью на разных расстояниях от центра. Простой взгляд на фотографию спиральной галактики вызывает восхищение и удивление: каким образом может возникнуть такая система звезд? Какая сила собирает и удерживает звезды в спиральных ветвях? Почему самые яркие, массивные, а значит, короткоживущие звезды находятся в спиральных ветвях, а между ветвями – в основном слабые, долго прожившие звезды?

n Почему вид галактики напоминает два блюдца, приложенные краями друг к другу? Почему в центре галактик, наблюдаемых с ребра, видно шарообразное «вздутие» (балдж), образуемое моломассивными желтыми и красными звездами? И еще множество подобных вопросов можно задать, если вникать в глубины сотворения мира и вселенной. И чем больше ответов получают ученые – тем больше вопросов постает перед ними. Так было и так будет. Но можно попробовать ответить на некоторые из них, используя те материалы, которыми мы обладаем.

n Плоская, дискообразная форма объясняется вращением. Во время образования галактики центробежные силы препятствовали сжатию протогалактического облака или системы облаков газа в направлении, перпендикулярном оси вращения. В результате газ концентрировался к некоторой плоскости — так образовались вращающиеся диски спиральных галактик. Диск вращался не как единое твёрдое тело (например, колесо): период обращения звёзд по краям диска намного больше, чем во внутренних частях.

n Немало усилий пришлось приложить астрономам, чтобы понять причину других наблюдаемых свойств спиральных галактик. Заметный вклад в исследование их природы висела отечественная наука. Вот как представляют себе природу спиральных ветвей галактик в наши дни. Все звёзды, населяющие галактику, гравитационно взаимодействуют, в результате чего создаётся общее гравитационное поле галактики. Известно несколько причин, по которым при вращении массивного диска возникают регулярные уплотнения вещества, распространяющиеся подобно волнам на поверхности воды.

n В галактиках они имеют форму спиралей, что связано с характером вращения диска. В спиральных ветвях наблюдается повышение плотности, как звёзд, так и межзвёздного вещества — пыли и газа. Повышенная плотность газа ускоряет образование и последующее сжатие газовых облаков и тем самым стимулирует рождение новых звёзд. Поэтому спиральные ветви являются местом интенсивного звездообразования.

n Спиральные ветви — это волны плотности, бегущие по вращающемуся диску. Поэтому через некоторое время звезда, родившаяся в спирали, оказывается вне её. У самых ярких и массивных звёзд очень короткий срок жизни, они сгорают, не успев покинуть спиральную ветвь. Менее массивные звёзды живут долго и доживают свой век в межспиральном пространстве диска.

n Маломассивные жёлтые и красные звёзды, составляющие балдж намного старше звёзд, концентрирующихся в спиральных ветвях. Эти звёзды родились ещё до того, как сформировался галактический диск. Возникнув в центре протогалактического облака, они уже не могли быть вовлечены в сжатие к плоскости галактики и потому образуют шарообразную структуру.

n Балдж и диск галактики погружены в массивное гало. Некоторые исследователи предполагают, что основная масса гало заключена не в звёздах, а в несветящемся (скрытом) веществе, состоящем либо из тел с массой, промежуточной между массами звёзд и планет, либо из элементарных частиц, существование которых предсказывают теоретики, но которые ещё предстоит открыть. Проблема природы этого вещества — скрытой массы — сейчас занимает умы многих учёных, и её решение может дать ключ к природе вещества во Вселенной в целом.

n На фотографии поразительной по красоте галактики М 51, называемой Водоворотом в созвездии Гончих псов, видна на конце одной из спиральных ветвей небольшая галактика-спутник. Она обращается вокруг материнской галактики. Удалось построить компьютерную модель образования этой системы. Предполагается, что маленькая галактика, пролетая вблизи большой, привела к сильным гравитационным (приливным) возмущениям её диска. В результате в диске большой галактики создаётся волна плотности спиральной формы. Звёзды, рождающиеся в спиральных ветвях, делают эти ветви яркими и чёткими.

Линзообразные галактики n Линзообразные галактики - это промежуточный тип между спиральными и эллиптическими. У них есть балдж, гало и диск, но нет спиральных рукавов. Обозначаются - S 0. Их примерно 20% среди всех звездных систем. В этих галактиках яркое основное тело, «линза» , окружено слабым ореолом. Иногда линза имеет вокруг себя кольцо.

Галактика Веретено, линзообразная галактика в созвездии Дракон

Карликовые галактики n Встречаются среди галактик и карликовые, которые не вписываются в классификацию Хаббла. Они в несколько десятков раз меньше по размерам и массе, чем нормальные галактики. Но галактики-карлики отличаются от остальных не только величиной. Жизненный путь этих звездных систем настолько своеобразен, что накладывает отпечаток и на свойства звезд внутри галактик, и на свойства в целом. Обозначаются - d.

n Их можно разделить на карликовые эллиптические и карликовые сфероидальные. Галактик с хорошо развитыми ветвями среди карликов не встречается. Скорее всего для образования спиралей нужен массивный звездный диск, масса же карликовых галактик недостаточна для этого.

Радиогалактики n Радиогалактики являются мощными источниками радиоизлучения; в радиодиапазоне их излучение значительно мощнее, чем в области оптических длин волн. У большей части мощных радиогалактик основная часть радиоизлучения идет из протяженных областей (сотни тысяч парсек), расположенных симметрично по обе стороны от видимой в оптических лучах галактики.

Большие спиральные звёздные системы n Существует также класс больших спиральных звездных систем, поверхностная яркость которых намного меньше, чем у нормальных. Необычным в них является низкая плотность звездного диска: новые звезды по неясным причинам почти не рождаются в этих галактиках. Их называют анемичными (хилыми) или спиральными галактиками низкой яркости.

n Неправильные галактики — это галактики, которые не обнаруживают ни спиральной ни эллиптической структуры.

n . Чаще всего такие галактики имеют хаотичную форму без ярко выраженного ядра и спиральных ветвей. В процентном отношении они составляют одну четверть от всех галактик. Большинство неправильных галактик в прошлом являлись спиральными или эллиптическими, но были деформированы гравитационными силами.

Существует два больших типа неправильных галактик: n Неправильные галактики первого типа представляют собой неправильные галактики, имеющие намеки на структуру, которых, однако, не достаточно чтобы отнести их к классу спиральных или эллиптических галактик. Определяются два подтипа таких галактик — обнаруживающих подобие спиральной структуры, и с отсутствием таковой.

n Неправильные галактики второго типа — это галактики, не имеющие никаких особенностей в своей структуре.

n Третий тип неправильных галактик — так называемые карликовые неправильные галактики. Этот тип галактик в настоящее время считается важным звеном в понимании общей эволюции галактик. Потому что они обнаруживают тенденцию низкого содержания металлов и очень высокого содержания газа и поэтому подразумеваются схожими с самыми ранними галактиками, заполнявшими Вселенную.

n n Этот тип галактик может представлять современную версию тусклых голубых галактик, обнаруженных при глубоком обзоре неба. Раньше считалось, что Большое и Малое Магеллановы Облака относятся к неправильным галактикам. Однако позже было обнаружено, что они имеют спиральную структуру с перемычкой.

n Спиральные галактики с перемычкой — спиральные галактики с перемычкой ( «баром» ) из ярких звёзд, выходящей из центра и пересекающей галактику по середине. Спиральные ветви в таких галактиках начинаются на концах бара, тогда как в обычных спиральных галактиках они выходят непосредственно из ядра.

спиральная галактика с перемычкой.

Перемычки n Спиральные галактики с баром довольно многочисленны. Наблюдения показывают, что около двух третьих всех спиральных галактик имеют перемычку. По существующим гипотезам, перемычки являются очагами звездообразования, поддерживающими рождение звезд в своих центрах.

n Предполагается, что посредством орбитального резонанса, они пропускают сквозь себя газ из спиральных ветвей. Этот механизм и обеспечивает приток строительного материала для рождения новых звезд. Исходя из этой гипотезы, можно объяснить и то, почему многие спиральные галактики с баром имеют активные ядра.

n Появление перемычки связывают с волнами уплотнения, исходящими из центра галактики и меняющими орбиты ближайших звезд. Этот процесс создает условия для дальнейшего возмущения движений звезд, благодаря чему и возникают самоподдерживающиеся перемычки. Другой возможной причиной появления перемычек являются приливные взаимодействия галактик.

n Вероятно, перемычки являются временным явлением в жизни спиральных галактик. Постепенно бар разрушается, и галактика превращается из спиральной с баром в обычную спираль. Долговечность перемычки определяется её массой. Спиральные галактики с баром, собравшие в своем центре большое количество материи, имеют короткие высокостабильные перемычки. Исходя из того, что многие спиральные галактики имеют перемычку, можно сделать вывод о важности этого этапа в эволюции спиральной галактики.

Примеры: Название М 58 М 91 М 109 Тип Созвездие SBc Дева SBb Волосы Вероники SBb Большая Медведица

Ультракомпактная карликовая галактика

две ультракомпактные карликовые галактики.

n Ультракомпактные карликовые галактики, впервые обнаруженные в 1999 году, представляют собой особый тип небольших по размерам (около 60 световых лет в поперечнике, что составляет менее одной тысячной доли диаметра Млечного Пути) галактик с очень плотным расположением звезд. По мнению многих астрономов, эти необычные объекты образовались в результате столкновений галактик ранней Вселенной.

Кольцеобразная галактика

n Эта галактика - AM 0644 -741 - известна как кольцеобразная галактика, которая образовалась в результате грандиозного столкновения галактик. Когда галактики сталкиваются, одна проходит сквозь другую - отдельные звезды очень редко вступают в контакт. Кольцеобразная структура возникает в результате гравитационного возмущения, когда маленькая галактика проходит сквозь большую. Когда это происходит, межзвездные газ и пыль уплотняются, вызывая появление волны звездообразования,

n которая распространяется от точки контакта, как волны по поверхности пруда. Маленькая галактика уже успела выйти за пределы поля зрения этого изображения, полученного космическим телескопом Хаббла и опубликованного в прошлую субботу, чтобы отметить четырнадцатую годовщину запуска телескопа на орбиту. Кольцеобразная галактика AM 0644 -741 находится на расстоянии около 300 миллионов световых лет. -741 - известна как кольцеобразная галактика, которая образовалась в результате грандиозного столкновения галактик.

n Когда галактики сталкиваются, одна проходит сквозь другую - отдельные звезды очень редко вступают в контакт. Кольцеобразная структура возникает в результате гравитационного возмущения, когда маленькая галактика проходит сквозь большую. Когда это происходит, межзвездные газ и пыль уплотняются, вызывая появление волны звездообразования, которая распространяется от точки контакта, как волны по поверхности пруда.

n n n . Маленькая галактика уже успела выйти за пределы поля зрения этого изображения, полученного космическим телескопом Хаббла и опубликованного в прошлую субботу, чтобы отметить четырнадцатую годовщину запуска телескопа на орбиту. Кольцеобразная галактика AM 0644 -741 находится на расстоянии около 300 миллионов световых лет. Галактики с активными ядрами Во всех галактиках, кроме самых небольших, выделяется яркая центральная часть, называемая ядром. В нормальных галактиках, таких, как наша, большая яркость ядра

n объясняется высокой концентрацией звезд. Но все же суммарное количество звезд ядра составляет лишь несколько процентов от их общего числа в галактике. Активная галактика — галактика с активным ядром, подразделяются на: сейфертовские, радиогалактики, лацертиды и квазары. Есть мнение, что в центре таких галактик находится чёрная дыра, которая и является причиной повышенной интенсивности излучения от ядра, особенно в рентгеновском диапазоне. Из ядра таких галактик обычно вырывается релятивистская струя (джет).

n Отличительной чертой многих активных галактик является переменное (от нескольких дней до нескольких часов) рентгеновское излучение.

Взаимодействующие галактики

n n Взаимодействующие галактики NGC 2207 и IC 2163 Статистические исследования привели к выводу, что большинство взаимодействующих галактик – это не случайно встретившиеся странники во Вселенной, а родственники, связанные общим происхождением. В своём движении они то сближаются, то удаляются друг от друга.

n Гравитационные поля близких звёздных систем создают приливные силы, достаточные для того, чтобы исказить форму галактик или изменить их внутреннюю структуру. Теоретически описать этот процесс довольно сложно. Очень большую роль в его исследовании сыграло построение компьютерных моделей. Те процессы, которые в природе занимают сотни миллионов лет, на экране монитора разворачиваются буквально у нас на глазах.

n При сближении звёздных систем искажается их форма, возникают мощные спиральные ветви, рождаются перемычки между галактиками. Позднее, когда галактики начинают удаляться друг от друга, из одной или обеих выбрасываются длинные хвосты из газа и звёзд. При сильном взаимодействии необратимо меняются размеры, форма и даже морфологический тип галактик.

n Характер взаимодействия зависит от многих факторов. Например, от того, обладает ли галактика звёздным диском, много ли в ней межзвёздного газа, на какое расстояние подходит к ней соседняя галактика, в каком направлении и с какой скоростью она движется, как ориентирована сё орбита. Поэтому формы взаимодействующих систем так разнообразны. Но можно сделать одно общее предсказание: если галактики не случайно встретились в пространстве, а образуют систему, то их взаимодействие рано или поздно должно привести к тесному сближению и последующему слиянию. Этот процесс может продолжаться более миллиарда лет.

n n Такие сливающиеся системы действительно были обнаружены среди известных галактик. В них наблюдаются двойные, реже кратные ядра, светлые струи некогда выброшенного в межгалактическое пространство вещества или необычайно протяженные звёздные «короны» . В 1963 году были обнаружены объекты нового типа, находящиеся за приделами нашей галактики. Эти объекты имеют звездообразный вид.

n Со временем выяснили, что их светимость во много десятков раз превосходит светимость галактик! Мощность их излучения в тысячи раз превосходит мощность излучения активных ядер. Эти объекты назвали квазарами. Сейчас считается что ядра некоторых галактик представляют собой квазары.

n Конец…