Галактика
-
Определение галактики
- Галактика — это система звезд, звездных остатков, межзвездного газа, пыли и темной материи, связанных гравитацией.
- Слово «галактика» происходит от греческого «galaxias», что означает «молочный».
-
Размеры и состав галактик
- Галактики варьируются по размеру от карликов до сверхгигантов.
- Большая часть массы галактики находится в форме темной материи.
- Сверхмассивные черные дыры часто встречаются в центрах галактик.
-
Классификация галактик
- Галактики подразделяются на эллиптические, спиральные и неправильные.
- Млечный Путь является спиральной галактикой.
-
Количество и распределение галактик
- В наблюдаемой Вселенной насчитывается от 200 миллиардов до 2 триллионов галактик.
- Большинство галактик имеют диаметр от 1000 до 100 000 парсеков.
- Пространство между галактиками заполнено межгалактической средой.
-
Организация галактик
- Галактики гравитационно организованы в группы, скопления и сверхскопления.
- Млечный Путь является частью Местной группы и сверхскопления Девы.
-
История наблюдений
- Млечный Путь был известен как спиральная туманность.
- Астрономы XVIII-XIX веков рассматривали галактики как неразрешенные звездные скопления.
- Наблюдения с помощью телескопов показали, что галактики находятся далеко за пределами Млечного Пути.
-
Номенклатура галактик
- Каталогизированы миллионы галактик, но лишь некоторые имеют устоявшиеся названия.
- Астрономы используют каталоги, такие как каталог Мессье и NGC, для обозначения галактик.
-
Отличие от других туманностей
- Темной ночью видны несколько галактик за пределами Млечного Пути.
- В 10 веке аль-Суфи идентифицировал галактику Андромеды.
- В 1734 году Сведенборг предположил существование других галактик.
- В 1750 году Райт предположил, что Млечный Путь — это сплющенный звездный диск.
-
История изучения туманностей
- Уильям Гершель составил каталог из 5000 туманностей.
- Лорд Росс исследовал туманности и наблюдал спиральную структуру объекта Мессье M51.
- Весто М. Слайфер обнаружил, что спиральные туманности движутся со скоростью, превышающей скорость звезд.
- Хебер Дуст Кертис наблюдал новую звезду Андромеды и оценил расстояние до 150 000 парсеков.
-
Великие дебаты и классификация галактик
- В 1920 году между Харлоу Шепли и Хибером Кертисом состоялся спор о природе Млечного пути и спиральных туманностях.
- Эрнст Эпик подтвердил, что туманность Андромеды является удаленным внегалактическим объектом.
- Эдвин Хаббл разработал классификацию галактик, используемую до сих пор.
-
Многоволновое наблюдение
- Прогресс в астрономии обусловлен технологиями.
- В 1830-х годах начались попытки создания инфракрасной астрономии, расцвет которой пришелся на начало 1900-х годов.
- Радиоастрономия зародилась в 1930-х годах и достигла зрелости к 1950-м и 1960-м годам.
- Ультрафиолетовые и рентгеновские телескопы позволяют наблюдать галактические явления с высокой энергией.
-
Современные исследования
- В 1944 году Хендрик ван де Хюлст предсказал микроволновое излучение, которое было обнаружено в 1951 году.
- В 1970-х годах Вера Рубин обнаружила несоответствие между наблюдаемой скоростью вращения галактики и предсказанной по видимой массе звезд и газа.
- В 1990-х годах космический телескоп «Хаббл» дал более качественные результаты наблюдений.
- В 2016 году исследование показало, что наблюдаемая Вселенная содержит по меньшей мере два триллиона галактик.
-
Типы и морфология галактик
- Галактики бывают трех основных типов: эллиптические, спиральные и неправильные.
- Эллиптические галактики классифицируются по их эллиптичности.
- Галактики типа cD являются самыми крупными и яркими из известных галактик.
- Оболочечная галактика имеет концентрически расположенные звезды в гало.
- Спиральные галактики состоят из вращающегося звездного диска и межзвездной среды.
-
Классификация спиральных галактик
- Спиральные галактики делятся на типы S, Sa, Sc и SB.
- Sa имеют плотно закрученные рукава и большую центральную область.
- Sc имеют открытые рукава и небольшую центральную область.
- Спиральные рукава имеют форму логарифмических спиралей.
-
Спиральные галактики с перемычками
- Большинство спиральных галактик имеют линейные звездные полосы.
- Полосы могут возникать из-за волн плотности или приливных взаимодействий.
- Млечный Путь является примером спиральной галактики с перемычкой.
-
Сверхсветящиеся спирали
- Сверхсветящиеся спирали имеют диаметр 437 000 световых лет и массу 340 миллиардов солнечных масс.
- Они генерируют значительное количество ультрафиолетового и среднего инфракрасного излучения.
-
Другие морфологии галактик
- Кольцевые галактики образуются при прохождении галактики меньшего размера через ядро спиральной галактики.
- Линзовидные галактики имеют нечетко очерченные спиральные рукава и эллиптический звездный ореол.
- Галактики Irr-I и Irr-II не полностью соответствуют классификации Хаббла.
- Темные галактики имеют чрезвычайно низкую светимость и могут быть того же размера, что и Млечный Путь.
-
Карликовые галактики
- Большинство галактик являются карликовыми, составляя примерно одну сотую размера Млечного Пути.
- Голубые компактные карликовые галактики содержат большие скопления молодых звезд.
- Карликовые галактики могут вращаться вокруг более крупных галактик.
-
Взаимодействия между галактиками
- Взаимодействия между галактиками могут приводить к искривлению и газо-пылевому обмену.
- Слияния галактик могут значительно изменить их морфологию.
- Млечный Путь находится в процессе поглощения карликовых галактик.
-
Вспышки звездообразования
- Звезды образуются из холодного газа в гигантских молекулярных облаках.
- Вспышки звездообразования происходят в галактиках с высокой концентрацией газа и пыли.
- Звездные вспышки часто ассоциируются со слияниями галактик.
-
Радиогалактики
- Радиогалактики имеют гигантские области радиоизлучения, выходящие за пределы видимой структуры.
- Радиогалактики классифицируются по классификации Фанароффа–Райли.
- Гигантские радиогалактики могут достигать размеров мегапарсеков.
-
Радиогалактики и их источники
- Радиогалактики не имеют сверхмассивных черных дыр или нейтронных звезд.
- Источником является синхротронное излучение релятивистских электронов.
- Радиогалактики полезны для изучения звездообразования.
-
Активные галактики
- Активные галактики содержат активное галактическое ядро (AGN).
- AGN излучают значительную часть энергии галактики.
- AGN делятся на сейфертовские галактики и квазары.
-
Сейфертовские галактики
- Сейфертовские галактики имеют квазароподобные ядра.
- Они хорошо различимы, но не так ярки, как квазары.
- Делятся на два подтипа по частотам в спектрах.
-
Квазары
- Квазары — наиболее энергичные и удаленные активные ядра галактик.
- Светимость может в 100 раз превышать светимость Млечного Пути.
- Квазары впервые продемонстрировали гравитационное линзирование.
-
Другие активные галактики
- Блазары — активные галактики с релятивистской струей.
- Радиогалактики излучают радиочастоты от релятивистских джетов.
- Линейные ядра связаны с активными ядрами и областями звездных вспышек.
-
Светящиеся инфракрасные галактики
- Светящиеся инфракрасные галактики (LIRG) имеют светимость более 1011 L☉.
- Образуются в результате сильного взаимодействия и слияния спиральных галактик.
-
Физические диаметры галактик
- Галактики не имеют четких границ, что затрудняет измерение их размеров.
- Используются различные методы, такие как угловой диаметр, изофотический диаметр, эффективный радиус и петросянская величина.
- Петросянская величина не зависит от красного смещения и расстояния.
- Метод ближнего инфракрасного излучения использует ближний инфракрасный диапазон для распознавания тусклых звезд.
-
Метод 2MASS
- Измерены параметры галактик с помощью инфракрасной изофоты.
- Использованы четыре метода для определения общего светового потока.
-
Крупномасштабные сооружения
- Галактики часто встречаются в группах и скоплениях.
- Одиночные галактики редки, но могут взаимодействовать с другими.
- Вселенная расширяется, но объединения галактик преодолевают это расширение.
- Скопления галактик состоят из сотен или тысяч галактик.
- Сверхскопления содержат десятки тысяч галактик.
-
Магнитные поля галактик
- Галактики обладают магнитными полями, влияющими на их динамику.
- Магнитные поля влияют на формирование спиральных рукавов и звездообразование.
- Типичная напряженность поля для спиральных галактик составляет около 10 МКГ.
-
Формирование и эволюция галактик
- Современные модели формирования галактик основаны на модели ΛCDM.
- В ранней Вселенной формировались атомы водорода и гелия, затем протогалактики.
- Звезды третьей популяции состояли из первичного газа.
- Излучение первых звезд способствовало дальнейшему звездообразованию.
- Эволюция галактик включает взаимодействие между силами тяжести, излучения и тепловой энергии.
- В течение миллиарда лет после образования галактики появляются ключевые структуры.
- В течение следующих двух миллиардов лет вещество оседает в галактическом диске.
- Скорость звездообразования зависит от локального окружения галактики.
-
Слияния галактик в раннюю эпоху
- Слияния галактик были обычным явлением в раннюю эпоху.
- Большинство галактик имели своеобразную морфологию.
- Гравитационное удаление межзвездного газа и пыли приводит к образованию приливных хвостов.
-
Примеры приливных хвостов
- Примеры приливных хвостов можно увидеть в NGC 4676 и галактиках-Антеннах.
-
Сближение Млечного Пути и Андромеды
- Млечный Путь и Андромеда движутся навстречу друг другу со скоростью около 130 км/с.
- Столкновение может произойти через пять-шесть миллиардов лет.
- Млечный Путь ранее сталкивался с другими галактиками, включая Кракен.
-
Будущие тенденции
- Спиральные галактики, подобные Млечному Пути, порождают новые звезды до тех пор, пока есть межзвездный водород.
- Эллиптические галактики лишены этого газа и образуют мало новых звезд.
- Запас звездообразующего вещества ограничен, и образование новых звезд прекратится через 10-100 триллионов лет.
-
Конец звездного века
- В конце звездного века галактики будут состоять из компактных объектов: коричневых карликов, белых карликов, нейтронных звезд и черных дыр.
- Все звезды либо упадут в черные дыры, либо будут выброшены в межгалактическое пространство.
-
Галерея галактик
- Примеры галактик: NGC 7541, NGC 3021, NGC 5643 и другие.
- Изображения галактик, снятые космическим телескопом Джеймса Уэбба.
-
Дополнительные ресурсы
- Портал солнечной системы, космический портал, астрономический портал, звездный портал.
- Яркие ранние галактики, темная галактика, галактическая ориентация.
- Формирование и эволюция галактик, проект Illustris, список галактик.
- Хронология знаний о галактиках, скоплениях галактик и крупномасштабных структурах.