Другие галактики

Другие галактикиДругие галактики

Галактики – это большие звездные системы, в которых звезды связаны друг с другом силами гравитации.

Существуют галактики, включающие триллионы звезд. Наша Галактика,  – Млечный Путь,  также достаточно велика. Ее масса равняется приблизительно 200 х 109 масс Солнца.

Самые маленькие галактики содержат в миллион раз меньше звезд. Абсолютная звездная величина 

самых ярких сверхгигантских галактик М = – 24, у карликовых галактик М = – 15.

Спиральная галактика M31 Туманность Андромеды (NGC 224) входит вместе с  Млечным Путем в Местную группу. По-видимому, наша Галактика выглядит также.

Самые слабые из карликовых галактик имеют абсолютную звездную величину М = – 6.

У Туманности Андромеды абсолютная звездная величина М = – 20,3.

У нашей Галактики абсолютная звездная величина М = – 19.

Эллиптическая галактика M32, спутник Туманности Андромеда

Одна из самых ближайших к нам галактик, галактика Сомбреро (М 104), имеет видимую звездную величину m = + 8.

Спиральная галактика M104 (Сомбреро) в созвездии Девы. Хорошо заметная на снимке темная линия пыли и гало из звезд и шаровых скоплений и дали название этой галактике.

Эти галактики можно наблюдать в школьный телескоп

Галактика Водоворот (М 51), расположенная в 

созвездии Гончие Псы, имеет видимую звездную 

величину m = +8,1.

Смещение спектральных линий, наблюдаемое в различных частях какой-нибудь  галактики, свидетельствует о том, что она вращается.

По эффекту Доплера можно оценить скорость вращения галактики. Это позволяет определить массу галактики.

В 1784 году французский астроном Шарль Мессье составил первый каталог из 110 туманных объектов, доступных для  наблюдений на инструментах того времени.

Только 11 объектов из этого каталога оказались  газовыми туманностями, остальные – шаровыми и рассеянными скоплениями и галактиками.

И тем не менее, только в двадцатых годах XX века американский астроном Эдвин Хаббл, наблюдая за цефеидами в туманности Андромеды, пришел

к выводу, что она – внегалактический объект, и  доказал существование галактик.

Многочисленные наблюдения позволили Хабблу разделить галактики на  эллиптические (Е), спиральные (S) и неправильные (Ir).

Морфологические типы галактик

Эта классификация отражает не только особенности ихвидимой формы, но и свойства входящихв них звезд.

Е-галактики состоят из оченьстарых звезд. В Ir-галактиках основнойвклад в излучение даютзвезды, существенно моложеСолнца. В S-галактиках характерспектра выдает присутствиезвезд всех возрастов.

Спиральные галактики по внешнему виду напоминают две сложенные вместе тарелки или двояковыпуклую линзу.

В них имеется как гало, так и массивный звездный диск. Центральная часть диска, которая видна как вздутие, называется балджем.

Темная полоса, идущая вдоль диска – непрозрачный слой межзвездной среды, межзвездная пыль.

 Спиральная галактика NGC 4414

Обозначают спиральные галактики буквой S. Их различают по степени своей спиральной структуры

 добавлением к символу S букв a, b, c.

Спиральная галактика NGC 1566. Обсерватория ААО.

Sa – спиральная галактикас мало развитой спиральнойструктурой и с мощным ядром.

Sc – галактика с малым ядром и с сильно развитыми спиральными ветвями.

Галактика NGC 4622. Фотография космического телескопа им. Хаббла.

Вращение даннойгалактики происходит по часовой стрелке, внешний спиральныйрукав раскрываетсяв направлении вращения.

Имеются данные, что этопроизошло из-за столкновения с меньшейгалактикой – спутником.

Данное движениеспиральных рукавов – уникальное средибольшинства  спиральных галактик.

Спиральная галактика М83 в созвездии Гидра

Наша Галактика принадлежит к промежуточному типу Sb.

У некоторых спиральных систем в центральной части имеется звезднаяперемычка – бар. В этом случае к их обозначению после буквы S добавляется B.

Галактика с баром NGC 1365

Характер движения дискового и сферического компонентов галактики неодинаков. Диск, состоящий из газа и молодых звезд, движущихся согласованно, вращается  быстрее, чем балдж и гало, содержащие старые, хаотически движущиеся  звезды.

Спиральнаягалактика  NGC 2997

Скоростьвращениягалактическихдисков составляет150-500 км/с. Балджи и гало вращаются в несколько раз медленнее.

Спиральные волны – это волны плотности, бегущие по вращающемуся диску.

Поэтому почти все звезды дискато попадают внутрь спиральныхветвей, то выходят из них. Единственное место, где скоростизвезд и рукавов совпадают, – это коротационная окружность.

Возможно, именно вблизи неев нашей Галактике иРасполагается наше Солнце.

Для Земли это обстоятельствоможет быть благоприятным.

Наша планета существует вотносительно спокойном местеГалактики и в течение миллиардов лет не испытывает влияниягалактических катаклизмов.

Спиральные волны плотности

Эллиптические галактики составляют примерно 25 % от общего числа галактик высокой светимости. Их принято обозначать буквой E (англ. elliptical).

Типичная Е-галактика выглядит как сфера или эллипсоид, диск в ней практически полностью отсутствует.

Ближайшими к нам и самыми яркими на небе галактиками являются Магеллановы Облака. Они  хорошо видны в Южном полушарии  невооруженным глазом как два

туманных облака, подобно Млечному Пути.

Свет от БольшогоМагелланового

Облака идет к нам170 тысяч лет,

от Малого –200 тысяч лет.

БольшоеМагелланово

Облако

Малое Магелланово Облако Неправильная галактика NGC 1313

В таблице сведены данные о ближайших галактиках

Иногда делают композитные фотографии, при которых голубые тона ставят в  соответствие невидимому ультрафиолетовому излучению, зеленые цветаиспользуют для видимого диапазона, а желтые и красные - для изображений вневидимых  инфракрасных лучах. При этом изображения спиральной галактикиNGC 1512 чрезвычайно сильно изменяется, если смотреть на него  в разныхспектральных  диапазонах. В частности, на  ультрафиолетовых  изображениях видны скопления  молодых горячих звезд в  кольце шириной 2400 световых лет вокруг ядра.

В верхней части этого фото  показаны 7 изображений 

NGC 1512, полученных в разных  диапазонах спектра:

от УФ (слева) до ИК (справа).

Внизу – составленный портрет  этой галактики, на котором

 голубым кольцом  по периферии диска выделяется 

область звездообразования.

В середине XX столетия крупные телескопы выявили, что 5–10 % от общего числа  галактик имеют весьма странный, искаженный вид, так что их трудно 

классифицировать по Хабблу.

Галактика NGC 6872

Иногда такие галактики окружены светящимся гало либо связаны звездной  перемычкой. Иногда от галактик на сотни тысяч световых лет отходят длинные 

хвосты. В  некоторых системах обращает на себя внимание  сложный характер внутреннего движения межзвездного газа.

Взаимодействующая галактика Колесо

Квинтет Стефана – пять близко расположенных взаимодействующих галактик. Согласно последним исследованиям можно предположить, что сближение играет большую роль в жизненном цикле.

Взаимодействующие галактики NCG4038/4039 (Антенна)

Радиогалактика Центавр А (NGC 5128) считается результатом слияния спиральной  галактики с эллиптической. Именно поэтому в этой галактике так много пыли.

Газопылевой диск, наследство от спиральной галактики, как бы перечеркивает  эту сферическую систему.

Взаимодействующие галактики NGC 2207 и IC 2163

В галактике М64 слилисьдве дисковые спиральныегалактики с разным направлением вращения.

В итоге возник газопылевой диск, вращающийся в направлении, противоположном вращениюзвездного диска.

Активно взаимодействует с соседней галактикой спиральная галактика М51

Наша Галактика также захватывает карликовую галактику, находящуюся на  расстоянии всего в 60 тысяч световых лет. Через сотню миллионов лет звезды 

этой карликовой галактики станут звездами нашей Галактики. Магеллановы Облака также разрушаются, находясь неподалеку от нашей

Галактики. По подсчетам астрономов в ближайшие 10 миллиардов летМлечный Путь полностью поглотит все вещество Магеллановых Облаков.

Магеллановы Облакатеряют вещество,

притягиваясь нашейГалактикой.

Источник Лебедь A – один из мощнейших радиоисточник

ов нашего неба

Сейфертовская галактика Персей А

Характерными особенностями излучения активных ядер галактик являются их высокая мощность и переменность. Наблюдаются переменности при различных

 масштабах времени, – от нескольких десятков часов (в рентгеновском диапазоне спектра – вплоть до нескольких минут) до нескольких лет.

 Эти особенности свидетельствуют о чрезвычайной компактности источника излучения.

Активные галактики составляют примерно 1% от общего числа спиральных галактик

Формы проявления активности ядер неодинаковы в разных галактиках

Радиогалактика Дева А (М87) выбрасывает струю вещества (джет) из центра, состоящую из быстро движущихся заряженных частиц, сконцентрированных в узлы

размером до 10 световых лет.

В 1960 году ученые обратили внимание на звездообразные объекты, источники мощного радиоизлучения. После анализа спектров этих источников установили,

что они находятся на расстоянии более миллиарда световых лет. Подобные объекты были названы квазарами

 (сокращение от «квазизвездный радиоисточник»). Красное смещение квазаров намного больше красного смещения обычных звезд и

близких галактик. Так, смещение  спектральных линий водорода, кислорода и ионизованного магния в квазаре 3С273 оказалось  равным 16%.

Размеры квазаров не превышают нескольких световых дней, то есть 1013 –1014 м. Мощность излучения квазаров превышает мощность Солнца в триллион раз.

Так квазар 3С9, находящийся на расстоянии 12 миллиардов световых лет, имеет светимость 1038 Вт. Крошечная область в центре  галактики, ее активное 

ядро, становится источником огромного количества энергии. Для сравнения полная мощность излучения Солнца во всех диапазонах спектра – 4∙1026 Вт.

Смещение линий в спектре квазаре 3C 273

В настоящее время есть гипотеза, что квазары – ядра далеких галактик на стадии необычно высокой активности, когда их излучение столь велико, что «забивает» излучение самой галактики. До сих пор непонятно, как формируются активные

ядра галактик. Почему в одних галактиках основная энергия ядра выделяется в форме оптического и инфракрасного излучения, в других – в форме радиоволн и потоков

релятивистских частиц (в этом случае галактика называется радиогалактикой), а в третьих, внешне таких же галактиках, активность ядра остается очень слабой

(к последним относится и наша Галактика).

Квазар 3C275 –  самый яркий объект вблизи ц

ентра фотографии. Он удален от нас на 7

миллиардов световых лет.

В 1998 году  появилось сообщение об открытии самого близкого квазара в центре инфракрасной галактики Маркарян 231, расположенной от нас на расстоянии

всего 500 миллионов световых  лет. Этот квазар  проявляет себя как компактный радиоисточник. Возраст его оценивают всего в миллион лет. Через несколько  миллионов лет его излучение раздует окружающее газообразное вещество, и 

светимость квазара резко возрастет. Общее количество квазаров, которые ярче 20m звездной величины оценивают в сто тысяч.

Закрыв яркий квазар 3C273, можно обнаружить окружающую его 

эллиптическую галактику.

Взаимодействующие квазары. Обсерватория VLT.

На фотографиях квазары выглядят как точечные объекты типа звезд, поэтому до 1960-х годов они считались разновидностью звезд.

Из двух ярких объектов вблизи центра этой фотографии правый

является звездой нашей Галактики, а левый –далеким квазаром.

Чуть выше квазара видна эллиптическая галактика,

а еще выше и левее – система из двух спиральных галактик.

На фото видны и другие галактики, но квазар расположен

значительно дальше них.

Природа сама придумала для астрофизиков гигантский всеволновой космический телескоп, основанный на эффекте гравитационного линзирования.

Это явление, основанное на общей теории относительности и предсказанноев начале ХХ века, было обнаружено только в 70-х годах ХХ века.

Если на пути света от далекого источника (скажем, квазара) до нас естькакой-либо массивный объект (например, галактика), то 

лучи света в ее поле тяготения будут искривляться, и галактика выступит в роли  гравитационной линзы.

Результат, в частности, может заключаться в появлении кратного (двойного, тройного  и т.д.) изображения одного и того же квазара.

Среди гравитационных линз встречаются образования различной формы, а самыми эффектными выглядят кресты и кольца Эйнштейна.

Крест Эйнштейна

Первая гравитационная линза была открыта в 1979 г. Это был квазар QSO 0957+561 А и В. 

Для него расстояние между двумя изображениями составляет 6 угловых секунд. В настоящее время известно 25 гравитационных  линз.

Минимальное расстояние между компонентами 0,77", максимальное 7".

Эффект  гравитационной линзы

Микролинзирование