Малые тела Солнечной системы

Рисунок 53 Крабовидная туманность.

Крабовидная туманность – остатки вспышки сверхновой в 1054 году. С ее исследованием связаны крупнейшие вехи в истории астрономии. Крабовидная туманность была первым источником космического радиоизлучения, в 1949 году отождествленным с галактическим объектом. С ней же связано первое отождествление рентгеновского излучения космического происхождения в 1963 году. В 1953 году в Крабовидной туманности открыли синхротронное излучение. В 1968 году здесь же был открыт пульсар NP 0531 – знаменитый пульсар в Крабовидной туманности.

Только четверть всех сверхновых связана с коллапсом ядер массивных звезд (вспышки II типа и типа Ib). Многие сверхновые образуются при коллапсе (или взрыве) белых карликов (вспышки Ia). Так как все белые карлики похожи друг на друга, сверхновые будут иметь приблизительно одинаковые звездные величины в любой галактике, что позволяет астрономам определять расстояния до них.

Наша Галактика

Строение Галактики

Строение Галактики

Распределение звезд в Галактике имеет две ярко выраженные особенности: во-первых, очень высокая концентрация звезд в галактической плоскости, и во-вторых, большая концентрация в центре Галактики. Так, если в окрестностях Солнца, в диске, одна звезда приходится на 16 кубических парсеков, то в центре Галактики в одном кубическом парсеке находится 10 000 звезд. В плоскости Галактики помимо повышенной концентрации звезд наблюдается также повышенная концентрация пыли и газа.

 

 

 

 

Рисунок 54 Спиральная галактика NGC1365: примерно так выглядит наша Галактика сверху.

Рисунок 55 Спиральная галактика NGC891: примерно так выглядит наша Галактика сбоку.

 

 

Размеры Галактики: диаметр диска Галактики около 30 кпк (100 000 световых лет), толщина – около 1000 световых лет.

Солнце расположено очень далеко от ядра Галактики – на расстоянии 8 кпк (около 26 000 световых лет).

Рисунок 56 В направлении центра Галактики.

Центр Галактики находится в созвездии Стрельца в направлении на α = 17h46,1m, δ = –28°51'.

Галактика состоит из диска, гало и короны. Центральная, наиболее компактная область Галактики называется ядром. В ядре высокая концентрация звезд: в каждом кубическом парсеке находятся тысячи звезд. Если бы мы жили на планете около звезды, находящейся вблизи ядра Галактики, то на небе были бы видны десятки звезд, по яркости сопоставимых с Луной. В центре Галактики предполагается существование массивной черной дыры. В кольцевой области галактического диска (3–7 кпк) сосредоточено почти все молекулярное вещество межзвездной среды; там находится наибольшее количество пульсаров, остатков сверхновых и источников инфракрасного излучения. Видимое излучение центральных областей Галактики полностью скрыто от нас мощными слоями поглощающей материи.

Рисунок 57 Вид на Млечный Путь с воображаемой планеты, обращающейся вокруг звезды галактического гало над звездным диском.

Галактика содержит две основных подсистемы (два компонента), вложенные одна в другую и гравитационно-связанные друг с другом. Первая называется сферической – гало, ее звезды концентрируются к центру галактики, а плотность вещества, высокая в центре галактики, довольно быстро падает с удалением от него. Центральная, наиболее плотная часть гало в пределах нескольких тысяч световых лет от центра Галактики называется балдж. Вторая подсистема – это массивный звездный диск. Он представляет собой как бы две сложенные краями тарелки. В диске концентрация звезд значительно больше, чем в гало. Звезды внутри диска движутся по круговым траекториям вокруг центра Галактики. В звездном диске между спиральными рукавами расположено Солнце.

Звезды галактического диска были названы населением I типа, звезды гало – населением II типа. К диску, плоской составляющей Галактики, относятся звезды ранних спектральных классов О и В, звезды рассеянных скоплений, темные пылевые туманности. Гало, наоборот, составляют объекты, возникшие на ранних стадиях эволюции Галактики: звезды шаровых скоплений, звезды типа RR Лиры. Звезды плоской составляющей по сравнению со звездами сферической составляющей отличаются большим содержанием тяжелых элементов. Возраст населения сферической составляющей превышает 12 миллиардов лет. Его обычно принимают за возраст самой Галактики.

По сравнению с гало диск вращается заметно быстрее. Скорость вращения диска не одинакова на различных расстояниях от центра. Масса диска оценивается в 150 миллиардов М . В диске находятся спиральные ветви (рукава). Молодые звезды и очаги звездообразования расположены, в основном, вдоль рукавов.

Диск и окружающее его гало погружены в корону. В настоящее время считают, что размеры короны Галактики в 10 раз больше, чем размеры диска.

Модель. Вращение Галактики.

 

 

Межзвездное вещество

Межзвездное вещество

Пространство между звездами заполнено разреженным веществом, излучением и магнитным полем. В межзвездной среде открыты огромные холодные области (молекулярные облака) с температурой 5–50 К и очень горячий газ с температурой 106 К –корональный газ. По температуре и плотности межзвездные облака делят на четыре разных типа.

Диффузное Темное Молекулярное Глобула Температура Т, К 102–103 10–102 5–50 10–30 Концентрация атомов (молекул), см–3 1–102 102–104 400–106 103–105

Рисунок 58 Подводные кораллы? Очарованные замки? Космические змеи? В действительности эти таинственные темные колонны – очень плотные газопылевые облака туманности M16 в созвездии Орла.

 

 

Рисунок 59 Большая туманность Ориона. Это диффузная туманность.

 

Рисунок 60 Туманность Лагуна.

 

Рисунок 61 Темная туманность Конская голова.

Рисунок 62 Туманность Южный угольный мешок.

Среди молекулярных облаков выделяются гигантские молекулярные облака с массами 105–106М . Температура таких облаков от 5 до 30 К. В галактическом диске примерно 6000 таких облаков, и в них содержится 90% всего молекулярного газа. Гигантские молекулярные облака связаны с очагами звездообразования.

Рисунок 63  Круговорот газа и пыли в Галактике.

В Галактике (особенно, в плоской составляющей) имеется также большое количество межзвездной пыли. Средний радиус пылинок составляет доли микрометра. В настоящее время считают, что пылинки состоят из смеси графитовых и силикатных частиц, покрытых оболочками из органических молекул и льда. Суммарная масса пыли всего 0,03 % полной массы Галактики, ее полная светимость составляет 30 % от светимости звезд и полностью определяет излучение Галактики в инфракрасном диапазоне. Температура пыли 15–25 К.

 

 

Основные источники пыли в Галактике:

Источники пыли в Галактике Интенсивность сброса пыли в Галактику в год Красные гиганты 3∙10–3М Взрывы новых 2∙10–3М Взрывы сверхновых 3∙10–3М Протозвезды 0,2∙10–3М Планетарные туманности 0,4∙10–3М Звезды типа WR 0,01∙10–3М

 
Многообразие галактик

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 двумстам миллиардам 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, самые слабые из карликовых галактик имеют абсолютную звездную величину М = –6. У туманности Андромеды абсолютная звездная величина М = –20,3, у нашей Галактики М = –19.

Массу галактики можно оценить по вращению ее частей. Если предположить, что вращение идет по окружности, а вся масса галактики сосредоточена в центре, то сравнивая центростремительную и гравитационную силы, получим

.

Отсюда масса галактики равна .

Расстояние до галактики можно определить следующими способами:

• методом цефеид;

• методом новых и сверхновых звезд. Метод основан на наблюдении видимой звездной величины новой или сверхновой звезды и сравнении с абсолютными величинами. Для новой звезды, у которой блеск уменьшился на 3m за 12 дней, М = –9, для сверхновой I типа М = –19, для сверхновой II типа М = –16;

• методом сравнения областей ионизированного водорода H II.

Предполагают, что современные галактики образуются в результате слияния и объединения своеобразных строительных блоков из звезд, газа и пыли. По одной из гипотез галактики образуются слиянием таких блоков из BCG-галактик, из гигантских сверхскоплений, меньших по количеству звезд и размерам, чем обычные галактики, но больших, чем обычные скопления. Космическим телескопом им. Хаббла обнаружены большие концентрации таких галактик на далеких расстояниях (т.е. в ранней Вселенной, через 1—3 миллиарда лет после Большого Взрыва). Спектральные наблюдения на десятиметровом телескопе им. Кека на Гавайских островах также позволили доказать, что галактики формируются из более мелких скоплений (блоков).

Многообразие форм галактик поражает.

Рисунок 64 Эллиптическая галактика M87 в созвездии Девы.

Рисунок 65 Спиральная галактика M31 (Туманность Андромеды) входит вместе с Млечным Путем в Местную группу. По-видимому, наша Галактика выглядит также.

 

Рисунок 66 Галактика M100 – большая спиральная галактика в скоплении Девы, похожая на Млечный Путь. Свет, который мы видим сейчас, был «испущен», еще когда динозавры населяли Землю. На фотографии центральная часть галактики.

Рисунок 67 Пересеченная спиральная галактика NGC1365.