Розмiри i структура нашої Галактики
Реферат з теми:
Розмiри i структура нашої Галактики
Вступ
речовини, висока в центрi галактики, досить швидко падає з вiддаленням вiд нього. Центральна, найбiльш щiльна частина гало в межах декiлькох тисяч свiтлових рокiв вiд центру Галактики називається балджа. Друга пiдсистема - це масивний зоряний диск. Його маса дорiвнює 150 млрд. мас Сонця. Вiн являє собою як би двi складенi краями тарiлки. У диску концентрацiя зiрок значно бiльше, нiж в гало.
з Мiсяцем. Однак Сонце розташоване досить далеко вiд ядра Галактики - на вiдстанi 8 КПК (близько 26 000 свiтлових рокiв). Тому, якщо на околицях Сонця, в диску, одна зiрка припадає на 8 кубiчних парсекiв, то в центрi Галактики в одному кубiчному парсек перебуває 10 000 зiрок. Центр Галактики знаходиться в напрямку сузiр'я Стрiльця. У 2004 роцi остаточно доведено, що в центрi Галактики знаходиться чорна дiра з масою близько трьох мiльйонiв мас Сонця.
У кiльцевiй областi галактичного диска вiд 3 до 7 КПК зосереджено майже всi молекулярне речовина мiжзоряного середовища (хмари пилу i газу); там знаходиться найбiльша кiлькiсть пульсарiв i джерел iнфрачервоного випромiнювання. Видиме випромiнювання центральних областей Галактики повнiстю приховано вiд нас могутнiми шарами поглинаючої матерiї, так як Сонце знаходиться в площинi галактичного диска. Розмiри Галактики: дiаметр диска - 30 КПК (100 000 свiтлових рокiв), товщина диска - 1000 свiтлових рокiв.
Вивчення власних рухiв зiрок у Галактицi показує, що галактичний диск обертається. Обертання Галактики вiдбувається за годинниковою стрiлкою, якщо дивитися на Галактику з боку її пiвнiчного полюса, що знаходиться в сузiр'ї Волосся Веронiки. Дослiдження показали, що Галактика має добре виражену спiральну структуру. Спiралi представляють собою хвилi щiльностi, що поширюються в бiк обертання диска Галактики, з постiйною кутовий швидкiстю.
Зiрки Галактики
Обертання зiрок Галактики не пiдпорядковується i закону Ньютона. Цей незрозумiлий факт привiв до нових дивних вiдкриттiв, пов'язаних з поняттям темної матерiї.
Наше Сонце розташоване мiж спiральними рукавами Стрiльця i Персея, рухається зi швидкiстю близько 220 км / с, i робить повний оборот навколо центру Галактики за 200 мiльйонiв рокiв. За час свого iснування Сонце облетiло Галактику приблизно 30 разiв. Швидкiсть обертання Сонця навколо центру Галактики практично збiгається з тiєю швидкiстю, з якою в даному районi рухаються спiральнi рукави. Така ситуацiя неординарна для Галактики. Єдине мiсце, де швидкостi зiрок i спiральних рукавiв збiгаються, - це коротацiоне коло i, саме поблизу неї розташовано Сонце. Може бути, ця обставина дала можливiсть виникнути i зберегтися життя на Землi. Адже в спiральних рукавах вiдбуваються бурхливi процеси, потужне випромiнювання вiд яких згубило б все живе на Землi. Так що наше периферiйне положення по вiдношенню до галактичної «столицi» можна вважати навiть привiлейованим.
Зiрки галактичного диска були названi населенням I типу, зiрки гало - населенням II типу. До диску вiдносяться, як правило, зiрки раннiх спектральних класiв О i В, тобто молодi зiрки. Гало, навпаки, становлять об'єкти, що виникли на раннiх стадiях еволюцiї Галактики. Вiк населення другого типу порядку 10 - 12 мiльярдiв рокiв. Населення першого типу вiдрiзняється вiд населення другого типу великим вмiстом важких елементiв.
Згiдно сучасним уявленням, Галактика утворилася з повiльно обертається газової хмари, за своїми розмiрами перевершував її в десятки разiв. Спочатку воно складалося з сумiшi 75% водню i 25% гелiю i майже не мiстило важких елементiв. Протягом приблизно мiльярда рокiв ця хмара вiльно стискалося пiд дiєю сил гравiтацiї. Цей колапс неминуче призвiв до фрагментацiї i початку процесу зореутворення. Спочатку газу було багато, i вiн перебував на великих вiдстанях вiд площини обертання. Виникли зiрки першого поколiння, в тому числi й досить масивнi, а також кульовi скупчення. Їх сучасне просторовий розподiл вiдповiдає первiсному розподiлу газу, близькому до сферичного.
в зiрки, продовжувала свiй процес стиснення до центру Галактики. З-за збереження моменту кiлькостi руху, її обертання ставало швидше, утворився диск, i, в ньому знову почався процес зореутворення. Це друге поколiння зiрок виявилося багатим важкими елементами. Газ, що залишився стиснувся в бiльш тонкий шар, так виникла плоска складова - основна арена сучасного зореутворення. Зрозумiло, видiлення двох або трьох поколiнь зiрок дуже умовно: швидше за все, зореутворення було єдиним безперервним процесом, хоча в ньому i можливi були окремi етапи уповiльнення.
зiрками i газом, є величезнi кiлькостi невидимої речовини, яке проявляє себе тiльки в гравiтацiйнiй взаємодiї, але не фiксується нiякими приладами. Його назвали темною матерiєю. Диск i гало Галактики зануренi в корону темної матерiї, розмiри i маса якої в 10 разiв бiльше, нiж розмiри диска i маса видимої речовини Галактики.
полягати в коричневих карликiв, у щiльних i холодних молекулярних хмарках, якi мають малий розмiр i недоступнi для звичайних спостережень, а також у величезнiй кiлькостi нейтрино, якi мають ненульову масу спокою i заповнюють периферiю Галактики. Темна матерiя може знаходитися i в померлих зiрках. Однак бiльшiсть космологiв припускає, що темна речовина складається не з барiонiв, а з екзотичних часток, що залишилися пiсля Великого вибуху.
Темна маса iснує не тiльки в нашiй Галактицi. Так, в серединi вiсiмдесятих рокiв було встановлено, що Мiсцева група галактик рухається зi швидкiстю понад 600 км / с у бiк великого сверхскоплення галактик. Ця швидкiсть занадто велика, щоб її можна було пояснити гравiтацiйною дiєю спостережуваних галактик. Вона свiдчить про присутнiсть темної маси i мiж галактиками. Новiтнi спостереження слабких галактик за допомогою чутливих ПЗС-матриць дозволили не просто пiдтвердити наявнiсть прихованої маси в скупченнях галактик, але i "картографувати" її розподiл в скупченнях. У даному випадку гравiтацiя скупчення "працює" як збиральної лiнзи для зображень слабких блакитних галактик знаходяться далеко за самим скупченням. При цьому зображення далеких галактик спотворюються, "витягаючись" в дуги рiзної довжини з центром, що збiгається з центром скупчення.
Природа сама придумала для астрофiзикiв гiгантський всехвильовий космiчний телескоп, заснований на ефектi гравiтацiйного лiнзування. Це явище, засноване на загальнiй теорiї вiдносностi, було теоретично передбачене в тридцятi роки ХХ столiття Альбертом Ейнштейном. Якщо на шляху свiтла вiд далекого джерела до нас є який-небудь масивний об'єкт, наприклад типу, то променi свiтла в її полi тяжiння будуть викривлятися, i галактика виступить у ролi лiнзи, що збирає свiтло. Результат, зокрема, може полягати в появi кратного (подвiйного, потрiйного i т. д.) Зображення одного i того ж об'єкта, або посилення його яскравостi, якщо Земля виявилася на потрiбнiй вiдстанi вiд гравiтацiйної лiнзи. Перша гравiтацiйна лiнза була вiдкрита в 1979 р. Це був квазар. Зараз вiдомо бiльше 25 гравiтацiйних лiнз. Серед гравiтацiйних лiнз зустрiчаються утворення рiзної форми, а найбiльш ефектними виглядають хрести i кiльця Ейнштейна. Природа ж прихованої маси у Всесвiтi залишається незрозумiлою до теперiшнього часу.
Розмiри Галактики
Ґрунтуючись на результатах своїх пiдрахункiв, Гершель зробив спробу визначити розмiри Галактики. Вiн зробив висновок, що наша зоряна система має кiнцевi розмiри i свого роду товстий диск: у площинi Чумацького Шляху вона простирається на вiдстань не бiльше 850 одиниць, а в перпендикулярному направленнi - на 200 одиниць, якщо прийняти за одиницю вiдстань до Сiрiус. За сучасною шкалою расстохуванням це вiдповiдає 7300 х 1700 свiтлових рокiв.
Ця оцiнка в цiлому, вiрно, вiдображає структуру Чумацького Шляху, хоча вона вельми неточна. Справа в тому, що окрiм зiрок до складу диска Галактики входять також численнi газопиловi хмари, якi ослабляють свiтло вiддалених зiрок. Першi дослiдники Галактики не знали про це поглинає речовину i вважали, що вони бачать всi її зiрки.
Справжнi розмiри Галактики були встановленi тiльки в XX ст. Виявилося, що вона є значно бiльш плоским утворенням, нiж припускали ранiше. Дiаметр Галактичного диска перевищує 100 тис. свiтлових рокiв, а товщина - близько 1000 свiтлових рокiв. За зовнiшнiм виглядом Галактика нагадує чечевичное зерно з потовщенням посерединi.
Через те, що Сонячна система знаходиться практично в площинi Галактики, заповненою поглинающей матерiєю, дуже багато деталей будови Чумацького Шляху прихованi вiд погляду земного спостерiгача. Проте їх можна вивчати на прикладi iнших галактик, схожих з нашою. Так, в 40-i рр. XX столiття, спостерiгаючи Галактику М 31, бiльше вiдому як туманнiсть Андромеди, нiмецький астроном Вальтер Бааде (в тi роки вiн працював у США) зауважив, що плоский лiнза подiбний диск цiєї величезної галактики занурений в бiльш розрiдженеве зоряне хмару сферичної форми - гало. Оскiльки туманнiсть Андромеди дуже схожа на нашу Гаки, Бааде припустив, що подiбна структура є й у Чумацькому Шляху. Зiрки галактичного диска були названi населенням I типу, а зiрки гало (або сферичною состагенної складової) - населенням II типу.
походженням диска i сфери-чеський складової.
Гало
Межi нашої Галактики визначаються розмiрами гало. Радiус гало значно бiльше розрiз диска i за деякими даними досягає декiлькох сот тисяч свiтових рокiв. Центр симетрiї гало Чумацького Шляху спiвпадає з центром галактичного диска.
Складається гало в основному з дуже старих, неяскравих мало масивних зiрок. Вони зустрiчаються як поодинцi, так i у виглядi кульових скупчень, якi можуть включати в себе бiльше мiльйона зiрок. Вiк населення сферичної складової Галактики перевищує 12 млрд. рокiв. Його звичайно приймають за вiк самої Гаки.
Характерною особливiстю зiрочок гало є надзвичайно мала доля в них важких хiмiчних елементiв. Зiрки, що утворюють кульовi скупчення, мiстять металiв в сотнi разiв менше, нiж Сонце.
Зiрки сферичної концентруються до центру Гаки. Центральна, найбiльш щiльна частина гало в межах декiлькох тисяч свiтлових рокiв вiд центру Галактики називається балджа (у перекладi з англiйського "потовщення").
Зiрки i зорянi скупчення гало рухаються навколо центру Галактики по дуже витягнутих орбiтах. Через те, що обертання окремих зiрок вiдбувається майже безладно (тобто швидкостi сусiднiх зiрок можуть мати самi рiзнi напрями), гало в цiлому обертається дуже повiльно.
Диск
У порiвняннi з гало диск обертається помiтно швидше. Швидкiсть його обертання не однакова на розособистих вiдстанях вiд центру. Вона швидко зростає вiд нуля в центрi до 200-240 км / с на вiдстанi 2 тис. свiтлових рокiв вiд нього, потiм наскiльки зменшується, знову вiку приблизно до того ж значення i далi залишається майже постiйною. Вивчення особливостей обертання диска дозволило оцiнити його масу. Виявилося, що вона в 150 млрд. раз бiльша за масу Сонця.
плоску содової. Серед них дуже багато яскравих i гарячих зiрок.
кiлька тисяч свiтових рокiв до маленьких хмарок розмiрами не бiльше парсеки.
Основним хiмiчним елементом у нашiй Галактицi є водород. Приблизно на 1 / 4 вона з гелiю. У порiвняннi з цими двома елементами iншi присутностi в дуже невеликих кiлькiстюствах. У середньому хiмiчний склад зiрок i газу в диску майже такий же, як у Сонця.
Ядро
Однiєю з найцiкавiших областей Галактики вважається її центр, або ядро, розташоване в напрямку сузiр'я Стрiльця. Видиме випромiнювання центральних областей Галактики повнiстю приховано вiд нас могутнiми шарами поглинаючої матерiї. Тому його почали вивчати тiльки пiсля створення приймачiв iнфрачервоного i радiовипромiнювання, яке поглинається у меншiй мiрi.
Для центральних областей Галактики характерна сильна концентрацiя зiрок: у кожному кубiчному парсек поблизу центру їх мiститься багато тисячi. Вiдстанi мiж зiрками в десятки i сотнi разiв менше, нiж в околицях Сонця. Якби ми жили на планетi бiля зiрки, що знаходиться поблизу ядра Галактики, то на небi були б виднi десятки зiрок, по яскравостi порiвнянних з Мiсяцем, i багато тисяч яскравiших, нiж найяскравiшi зiрки нашого неба.
Крiм великої кiлькостi зiрок в центральнiй областi Галактики спостерiгається околоядерного газовий диск, що складається переважно з молекулярного водню. Його радiус перевищує 1000 свiтлових рокiв. Ближче до центру вiдзначаються областi iонiзованого водню i численнi джерела iнфрачервоного випромiнювання, що свiдчать про те, що вiдбувається там зореутворення. У самому центрi Галактики передбачається iснування масивного компактного об'єкта - чорної дiри масою близько мiльйона мас Сонця. У центрi знаходиться також яскраве радiоджерело Стрiлець А, походження якого пов'язують з активнiстю ядра.
Спiральнi гiлки
Одним з найбiльш помiтних утворень в дисках галактик, подiбних нашiй, є спiральнi гiлки (або рукави). Вони i дали назву цьому типу об'єктiв - спiральнi галактики. Спiральна структура в нашiй Галактицi дуже добре розвинена. Уздовж рукавiв в основному зосередженi наймолодшi зiрки, багато розсiянi зорянi скупчення й асоцiацiї, а також ланцюжки щiльних хмар мiж зоряного газу, в яких продовжують утворюватися зiрки. У спiральних гiлках знаходиться велика кiлькiсть змiнних i спалахують, в них найчастiше спостерiгаються вибухи деяких типiв найновiших. На вiдмiну вiд гало, де будь-якi прояви зоряної активностi надзвичайно рiдкiснi, в гiлках продовжується бурхливе життя, пов'язана з безперервним переходом речовини з мiжзоряного простору в зiрки i назад. Галактичне магнiтне поле, яке пронизує весь газовий диск, також зосереджене головним чином в спiралях.
радiовипромiнювання атомiв мiжзоряного водню, концентрується уздовж Довгих спiралей. За сучасними уявленнями, спiральнi Рукави пов'язанi з хвилями стиснення, що розповсюджуються по диску галактики. Проходячи через областi стиснення, речовина диска ущiльнюється, а утворення зiрок з газу стає iнтенсивнiшим. Причини виникнення в дисках спiральних галактик такої своєрiдної хвильової структури не цiлком яснi. Над цiєю проблемою працюють багато астрофiзики.
Список лiтератури
1. Хойл Ф. "Галактики, ядра i квазари".
"Загальний курс астрономiї". Москва, 2004.
3. А. Р. Орбiнського. «Успiхи астрономiї». 2000.
4. А. А. Іванов. «Введення в астрономiю», 2001.
| 
