Star-szigetek: galaxisok

Star-szigetek: galaxisok

Alexey Levin
"Népszerű mechanika" №11, 2011

A bolygók és a csillagok tanulmányozásának története több ezer éven át, a Nap, a kometek, az aszteroidák és a meteoritok – évszázadok óta mérhető. A csillagok, a kozmikus gázok és a porrészecskék univerzum klasztereiben szétszórt galaxisok azonban csak az 1920-as években lettek tudományos kutatások tárgyává.

A galaxisokat időnként megfigyelték. Az éles látású ember megkülönböztetheti az éjszakai égbolton olyan foltokat, mint a csepp tej. A 10. században a perzsa csillagász Abd-al-Raman al-Sufi a "The Fixed Stars Book" című könyvében két hasonló helyet említ, amelyeket ma Nagy-Magelánfelhőnek és az M31 galaxisnak neveznek, más néven Andromeda. Teleszkópok megjelenésével a csillagászok egyre több ilyen tárgyat figyeltek meg, ún. Ködöket. Ha Edmund Halley angol csillagász 1716-ban csak hat kört jegyzett be, akkor a francia haditengerészet Charles Messier 1784-ben megjelent katalógusában már 110 – köztük négy tucat galaxist (köztük az M31-et) tartalmazott. 1802-ben William Herschel 2500 köcsköt jegyzett fel, és fia, 1864-ben John kiadta a katalógust, amely több mint 5000 kört tartalmazott.

Ezeknek a tárgyaknak a természete régóta elavult betekintést nyer.A XVIII. Század közepén néhány ügyes elméje olyan csillagrendszert látott, mint a Tejút, de a távcsövek abban az időben nem adtak lehetőséget arra, hogy megvizsgálják ezt a hipotézist. Egy évszázaddal később az a vélemény élt, hogy minden köd egy gázfelhő, amelyet belül egy fiatal csillag fényelt el. Később a csillagászok meg voltak győződve arról, hogy egyes ködök, beleértve az Andromédát, sok csillagot tartalmaznak, de sokáig nem volt egyértelmű, hogy a Galaxisban vagy azon túl vannak-e elhelyezve. Edwin Hubble csak 1923-1924-ben határozta meg, hogy a Földről az Androméda távolság legalább háromszorosa a Tejút átmérőjének (valójában körülbelül 20-szor), és hogy az M33, a Messier-katalógus egy másik nebula, nem kevésbé távol van tőlünk. távolságot. Ezek az eredmények egy új tudományos tudomány kezdetét jelentették – a galaktikus csillagászat.

A szomszéd felé
A legközelebbi szomszédunk, az Andromeda Galaxy (M31) az amatőr csillagászati ​​megfigyelések és fotózás egyik kedvenc égi tárgya. És nem csak amatőr – az illusztráció az M31-es kombinált többszörös nézetet mutatja, melyet az űr távcső készített Spitzer és a NASA Galaxy Evolution felfedező (GALEX). A GALEX UV szemei ​​megnyitják az Andromeda tüzes természetét – fiatalok által tele vannak forró területek (ábrázolva) kék) és régi (zöld pontok és fényes sárga területet a galaxis közepén) csillagok. Érzékeny IR Teleszkóp Spitzer más, hideg oldalt lát – a csillagformáló régiókat (ábrázol piros), a por és a gáz felhőitől a kíváncsiskodó szemek elől rejtve. lila azok a területek, ahol a forró, hatalmas csillagok együtt élnek hideg felhõkkel, melyeket porral körülvéve. Kép: Népszerű mechanika

Törpék és óriások

A világegyetem különböző méretű és különböző tömegű galaxisokkal teli. Számuk nagyon durván ismert. Hét évvel ezelőtt három és fél hónap elteltével a Hubble orbitális teleszkóp 10 000 galaxist fedezett fel. A kemence déli konstellációjában az égnek egy része volt, százszor kisebb, mint a holdfelvevő területe. Ha feltételezzük, hogy a galaxisok ugyanolyan sűrűséggel oszlanak el az égi szféra felett, akkor kiderül, hogy a megfigyelt térben 200 milliárdan vannak, ám ez a becslés nagymértékben alulbecsült, mivel a teleszkóp nem tudott észrevenni sok nagyon elmosódott galaxist.

A galaxisok között vannak törpék és óriások. A hiteles Oxford Kézikönyvben Companion to Cosmology A 2008-as kiadás szerint a legkisebb galaxisok több millió csillagot tartalmaznak, és a legnagyobbak – milliárdok. Ez az információ már elavult. Az Austin-i Texas Egyetem professzora, John Kormendi elmondta a miniszterelnöknek, hogy az elmúlt években több száz csillaggal fedezték fel a mini-galaxisok családját: "Ezek olyan úgynevezett ultrakompakt törpék, amelyek lineáris méretei 20 parszek között helyezkednek el, az ilyen galaxisok tömege több millió és több tízmillió napsugár, a legvalószínűbb, hogy elsősorban a sötét anyag felelős, bár egyes tudósok úgy vélik, hogy jelentős hozzájárulás a fekete lyukakhoz és a neutroncsillagokhoz tartozik, lehet, hogy a régi A galaxis, mint nagy autonóm csillagcsoport, már nem működik. " A galaktikus spektrum felsõ határán a megaparszek nagyságrendû átmérõjû szupergiánsok, amelyek csillaggal töltödnek több százmilliárdra.

Űrlap és tartalom

A galaxisok is különböznek a morfológiában (azaz formában).Általában három fő osztályra oszthatók: discoid, elliptikus és szabálytalan (szabálytalan). Ez egy általános besorolás, sokkal részletesebb.

A discoid galaxis csillagcserép, amely a geometriai középpontján áthaladó tengely körül forog. Általában a palacsinta központi övezetének mindkét oldalán ovális dudor – dudor (angolul) található. kidudorodás). A tömlő is forog, de alacsonyabb a szögsebességnél, mint a tárcsa. Spirális ágak gyakran megfigyelhetők a lemez síkjában, és viszonylag fiatal fényes lámpákban bővelkednek. Vannak azonban galaktikus lemezek és spirálstruktúra nélkül, ahol az ilyen csillagok sokkal kisebbek.

A csillogó jumper-bár meg tudja vágni a lemez alakú galaxis központi zónáját. A lemez belsejében lévő tér tele van gázporral – az új csillagok és bolygórendszerek kiindulási anyaga. A galaxisnak két lemezje van: csillag és gáz. A galaktikus haló veszi körül őket – a ritka forró gáz és a sötét anyag gömb alakú felhője, ami a legnagyobb mértékben hozzájárul a galaxis teljes tömegéhez. A halo egyes régi csillagokat és gömbölyű csillagcsaládokat (gömbölyű klasztereket) tartalmaz, amelyek legfeljebb 13 milliárd évesek.A szinte minden discoid galaxis középpontjában, mind a dudorral, mind a dudor nélkül, egy szupermasszív fekete lyuk van. A legnagyobb galaxisok 500 milliárd csillagot tartalmaznak.

Edwin Hubble tuning villa
1930-ban Edwin Powell Hubble (1936-ban modernizált) a híres amerikai csillagász a galaxisok morfológiájuk szerinti osztályozását javasolta. A jellegzetes forma miatt ezt a besorolást Hubble tuning villanak is nevezik. A tuning villa "lábán" elliptikus galaxisok, a villavégek villái – lencse nélküli galaxisok ujjak és spirálgalaxisok nélkül, egy jumper bár és egy bár nélkül. Azok a galaxisok, amelyek nem sorolhatók a felsorolt ​​osztályok közé, szabálytalanok vagy szabálytalanok. Kép: "Kémia és élet"

Az elliptikus galaxis, amint azt a neve is jelzi, ellipszoid alakú. Nem fordul el egészében, ezért nincs tengelyirányú szimmetriája. A csillagok, amelyeknek többnyire viszonylag kis tömegük és szilárd koruk van, a galaktikus központ körül különböző síkon, néha nem egyedileg, hanem rendkívül hosszúkás láncon keringenek. Az elliptikus galaxisokban lévő új csillagok ritkán világítanak fel a nyersanyagok – a molekuláris hidrogén hiánya miatt.

Mind a legnagyobb, mind a legkisebb galaxis ellipszis típusú. A világegyetem galaktikus lakosságának képviselői teljes aránya csak mintegy 20%. Ezek a galaxisok (a lehető legkisebb és legvékonyabb kivételével) szintén elrejtik a szupermasszív fekete lyukakat a központi zónájukban. Az elliptikus galaxisok haloszok, de nem olyan elkülönülnek, mint a discoidoké.

Star letelepítés

A galaxisok a külső térben vannak elosztva, egyáltalán nem kaotikusak. A hatalmas galaxisokat gyakran kis műholdas galaxisok veszik körül.

Helyi galaxisok csoportja
Az emberhez hasonlóan a galaxisok csoportokban találkoznak. Helyi csoportunk a két nagyméretű galaxist tartalmazza, körülbelül 3 megapersek méretű – a Tejút és az Andromeda (M31), a háromszög galaxis, valamint a műholdak – nagy és kis magelláni felhők, törpe galaxisok a Nagy Kutya, Pegasus, Kiel, Sextant, Phoenix és még sokan mások – mintegy ötven ember. A helyi csoport a helyi Virgo szuperkluster tagja. Kép: Népszerű mechanika

Mind a Tejútunk, mind a szomszédos Andromeda legalább 14 műholdat tartalmaz, és valószínűleg,sokkal több. A galaxisok szeretik párok, háromszorosak és több tucat gravitációs kapcsolatban álló partner csoportot alkotni. A nagyobb szövetségek, a galaktikus klaszterek több száz és ezer galaxist tartalmaznak (az első klasztert Messier fedezte fel). Időnként egy különösen fényes óriás galaxist figyeltek meg a klaszter közepén, amely a kisebb galaxisok egyesítésének folyamatában felmerült. Végül pedig vannak olyan szupercsíkok is, amelyek galaktikus klasztereket és csoportokat tartalmaznak, valamint az egyes galaxisokat. Általában ezek hosszúkás struktúrák, akár száz megaparszek. Szinte teljesen mentesek a galaxisoktól, ugyanolyan méretű kozmikus üregektől. A szuperszűrők már nem szerveznek magasabb rendű struktúrákat, és véletlenszerűen szétszóródnak az űrre. Éppen ezért több száz megaparszk méreténél a Világegyetem homogén és izotróp.

Minden más galaxis szabálytalan. Rengeteg port és gázt tartalmaznak, és aktívan ívják a fiatal csillagokat. A Tejútról mérsékelt távolságban kevés ilyen galaxis van, csak 3%. Azonban a nagy vöröseltolódású tárgyak közül, amelyek fényét a Big Bang után 3 milliárd évvel később kibocsátották, arányuk jelentősen megnövekedett.Nyilvánvalóan az első generációs csillagrendszerek kicsiek voltak, rosszak voltak a körvonalak, és a nagy discoid és elliptikus galaxisok sokkal később jelentek meg.

A galaxisok születése

A galaxisok a csillagok után hamarosan születtek. Úgy gondolják, hogy az első lámpatestek legfeljebb 150 millió évvel a Big Bang után törtek ki. 2011 januárjában egy csillagászcsapat, aki feldolgozta a Hubble Űrtávcsőből származó információkat, valószínűsíthető megfigyelést mutatott egy olyan galaxisról, amelynek fénye az űrre 480 millió évvel a Big Bang után. Áprilisban egy másik kutatócsoport felfedezett egy olyan galaxist, amely minden valószínűség szerint már teljesen kialakult, amikor a fiatal univerzum körülbelül 200 millió éves volt.

Tejút

A nap kerékpározik egy egészen közönséges spirális galaxis közepén, 200-400 milliárd csillagból áll.

Átmérője megközelítőleg 28 kilopáre (kb. 90 ezer könnyű év). A szoláris intragalaktikus pályának a sugara 8,5 kilopáre (így a csillagunk a galaktikus lemez külsõ élére kerül), a teljes gömbcsarnok körüli teljes forradalom ideje körülbelül 250 Ma.A Tejút duzzanata ellipszoid alakú, és egy bárral van ellátva, amelyet csak a közelmúltban fedeztek fel. A duzzanat közepén egy kompakt magot töltenek különböző korosztályú csillagokkal – több millió évtől milliárdig és idősebbig. A magban egy sűrű porfelhő mögött egy fekete lyuk található, amely a galaktikus szabványok szerint igen szerény, csak 3,7 millió napsugár.

A szigetünk térképe
Az űr távcső infravörös képeinek használata SpitzerA csillagászok térképezik a Tejút. Két legnagyobb spirálkar, a Kentaur és a Perseus pajzs, melyet egy bár és két kisebb kar, a Nyilas és a Tér összeköti, gázfelhőkkel és csillagképző régiókkal. Még kisebb hüvelyek is tartalmaznak külső, távoli és középső 3 kiloparszes ujjakat. A naprendszerünk Orion kis karjában van. Kép: Népszerű mechanika

A galaxisunk kettős csillagtárcsával büszkélkedhet. A belső lemezek aránya, melynek mértéke nem haladja meg a 500 darabot, függ a lemez zónájának 95% -ától, beleértve az összes fiatal fényes csillagot is.Ez kiterjed az 1500 parsec vastagságú külső lemezre, ahol az idősebb csillagok élnek. A Tejút gáz-porlemez vastagsága nem kevesebb, mint 3,5 kilopáre. A lemez négy spirálfogója – a gázpor-hordozó nagyobb sűrűsége – a legtöbb hatalmas csillagot tartalmazza.
A Tejút halo átmérője nem kevesebb, mint a lemez átmérőjének kétszerese. Körülbelül 150 globuláris klasztert találtak, a legrégebbi kora meghaladja a 13 milliárd évet. A haló tele van egy csomós szerkezet sötét anyagával. A legfrissebb adatok szerint a gömb alakja jelentősen megdöntött golyó. A galaxis teljes tömege legfeljebb 3 billió naptömegig terjedhet, és a sötét anyag aránya 90-95%. A Tejútban a csillagok tömege 90-100 milliárd napelem tömegre becsülhető.

A csillagok és a galaxisok születésének feltételei régen megkezdődtek. Amikor a világegyetem 400.000 évig eltelt, a plazmát a világűrben semleges hélium és hidrogén keverékével helyettesítik. Ez a gáz még mindig túl forró volt ahhoz, hogy a molekuláris felhőkre összpontosuljon, ami a csillagokat hozta létre. Azonban együtt élt a sötét anyag részecskéivel, amelyek eredetileg nem voltak egyenletesen elosztva az űrben – ahol kicsit sűrűbb, hol vékonyabb.Nem álltak kölcsönhatásban a bionon gázzal, ezért kölcsönös vonzerő hatására szabadon úsztak a nagyobb sűrűségű zónákba. Modellszámítások szerint, már százmillió évvel az űrben az ősrobbanás után, a sötét anyagok felhők a jelenlegi Naprendszer méretét képezték. Nagyobb struktúrákká egyesültek a tér terjeszkedése ellenére. Így voltak a sötét anyagok felhői klaszterei, majd a klaszterek klaszterei. Az űrgázba húzódtak, lehetőséget adva arra, hogy megvastagodjon és összeomlik. Ily módon megjelentek az első szupermasszív csillagok, amelyek gyorsan felrobbanták a szupernóvást és fekete lyukakat hagytak. Ezek a robbanások a héliumot nehezebb elemekkel gazdagították a külső térben, ami hozzájárult az összeomló gázfelhők hűtéséhez, és ezáltal lehetővé tette a kevésbé masszív második generációs csillagok megjelenését. Az ilyen csillagok már évezredekig létezhetnek, és ezért képesek voltak (sötét anyag segítségével ismételten) gravitációsan kötődni. Így keletkeztek a hosszú életű galaxisok, beleértve a miét is.

"A galaktogenezis sok részlete még mindig el van rejtve a ködben" – mondja John Kormendi. "Különösen ez a fekete lyukak szerepére utal, tömegük a napsütés tízmilliójától az abszolút rekordig terjed, és napjainkig 6,6 milliárd napfényt egy lyuk az M87 elliptikus galaxis magjából, 53,5 millió fényévnyi nappal a Naptól. Az elliptikus galaxisok központjában lévő lyukakat általában öreg csillagokból álló gömbök veszik körül. A spirális galaxisok egyáltalán nem lehetnek duzzanatok, vagy lapos hasonlóságuk van, Algy tömege a fekete lyuk tipikusan három nagyságrenddel kisebb, mint a tömeg a dudor – .. persze, ha ez a személy jelen van ez a minta megerősítette megfigyelések, amely a lyuk tömege millió milliárdnyi naptömeg. "

Kormendi professzor szerint a galaktikus fekete lyukak kétféleképpen nyerik meg a tömegüket. A lyuk, melyet egy teljes alakú dudor veszi körül, a gáz felszívódása miatt nő, ami a galaxis külső zónájából keletkezik. A galaxisok összevonása során a gáz beáramlásának intenzitása élesen megnő, ami a kvazárok kitörését kezdeményezi. Ennek eredményeképpen a dudorok és lyukak párhuzamosan fejlődnek, ami megmagyarázza tömegeik közötti korrelációt (bár más, még ismeretlen mechanizmusok működhetnek).

Egy másik dolog a nem-mérkőzéses galaxisok és a pszeudo-kopasz galaxisok. A lyukak tömege általában nem haladja meg a 10-et4-106 napsugarak. Kormendi professzor szerint gázokat táplálnak a lyuk közelében előforduló véletlenszerű folyamatok miatt, és nem terjednek ki az egész galaxisra. Egy ilyen lyuk nő a galaxis vagy pszeudobalge alakulásától függetlenül, ami a tömegek közötti korreláció hiányát jelenti.

Növekvő galaxisok

A galaxisok növelhetik a méretüket és a tömegüket. "A távoli múltban a galaxisok sokkal hatékonyabban működtek, mint a közelmúlt kozmológiai korszakaiban" – magyarázza Gart Illingworth, a csillagászat és astrofizika professzora a Santa Cruz-i kaliforniai egyetemen. a Nap tömege) a térség egységnyi térfogatára vonatkoztatva (általában egy köbös megaparsek) Az első galaxisok kialakulása idején ez a szám nagyon kicsi volt, majd gyorsan növekedett, meghosszabbítható, amíg a világegyetem alatt 2 milliárd. év. Tovább 3000000000.évekig viszonylag állandó volt, majd majdnem az idő arányában hanyatlik, és a csökkenés továbbra is a mai napig tart. Így, 7-8 milliárd évvel ezelőtt az átlagos csillagképződés 10-20-szor volt magasabb, mint a modern. A legtöbb megfigyelhető galaxis már teljesen kialakult ebben a távoli korszakban. "

Varrni a Tejút ujjaiban

Az ábrán – az evolúció eredményei különböző időpontokban – a kezdeti konfiguráció (egy), 0,9 (b), 1,8 (c) és 2,65 milliárd évvel (d). Modellszámítások szerint a Tejút sávja és spirálkarjai a SagDEG ütközésének következtében alakultak ki, amely eredetileg 50-100 milliárd napelemet húzott. Kétszer átment a galaxisunk lemezén, és elveszítette anyagának egy részét (mind a hétköznapi, mind a sötétben), ami megzavarja szerkezetét. A SagDEG aktuális tömege nem haladja meg a tízmillió napelem tömegét, és a legközelebbi ütközés, amely várhatóan nem kevesebb, mint 100 millió év, valószínűleg az utolsó. Kép: Népszerű mechanika

A Pittsburgh-i Egyetem, a Kaliforniai Egyetem, az Irvine és az atlanti egyetem floridai kutatói a Tejút és a törpe elliptikus galaxis elődjének a Sagittariusban történt ütközését modellezték (Nyilas törpe elliptikus galaxis, SagDEG). Az ütközések két változatát elemezték – fényben (3×1010 a nap tömegei) és a nehéz (1011 a Nap tömege) SagDEG. Az ábra (bal alsó) balról jobbra mutatja a Tejút evolúciójának 2,7 milliárd éves evolúcióját a törpe galaxisokkal való kölcsönhatás nélkül, valamint a könnyű és súlyos SagDEG változatokkal való kölcsönhatásban.

Általánosságban ez a tendencia világos. A galaxisok két fő módon fejlődnek. Először új anyagot kapnak a csillagképzéshez, gáz- és porrészecskéket húzva a környező térből. A nagy bumm után több milliárd évvel ez a mechanizmus megfelelően működött, egyszerűen azért, mert elegendő csillag anyag volt mindenki számára. Aztán, amikor a tartalékok kimerültek, a csillagok születési aránya csökkent. Azonban a galaxisok megtalálták a lehetőséget, hogy növeljék az ütközés és a fúzió miatt. Igaz, hogy ezt az opciót végre kell hajtanunk, szükséges, hogy az ütköző galaxisok tisztességes mennyiségű csillagközi hidrogént tartalmazzanak. Nagy elliptikus galaxisok, ahol majdnem elment, az egyesülés nem segít, de a discoidban és a rosszban működik.

Az ütközés menetét

Lássuk, mi történik, ha két durván hasonló lemez típusú galaxis egyesül. A csillagok szinte soha nem ütköznek – a távolságok túl nagyok. Azonban az egyes galaxisok gázlemezének érzelmi ereje van a szomszéd vonzása miatt. A lemez baryon-anyaga elveszíti a szögsebesség egy részét, és a galaxis középpontja felé mozog, ahol a csillagkép kialakulásának robbanásszerű növekedése felmerül. Ennek az anyagnak egy részét fekete lyukak szívják fel, amelyek szintén egyre nagyobb tömegeket nyernek. A galaxis összeolvadásának végső fázisában fekete lyukak egyesülnek, és a két galaxis csillagfüggetlen lemeze elveszíti korábbi szerkezetét, és eloszlik a térben. Ennek eredményeképpen egy ellipszis alakul ki spirális galaxisokból. De ez nem egy teljes kép. A fiatal, ragyogó csillagok sugárzása képes az újszülött galaxisból kivonni a hidrogén egy részét. Ugyanakkor a gáznak a fekete lyukra való aktív felhalmozódása szükségessé teszi az utolsónak, hogy időről időre lerakódjon az űrbe hatalmas energiájú részecskék, amelyek előmelegítik a gázt a galaxisban, és ezáltal megakadályozzák az új csillagok kialakulását. A galaxis fokozatosan leépül – valószínűleg örökké.

Az egyenlőtlen kaliberű galaxisok ütköznek egymástól. Egy nagy galaxis képes felvenni egy törpét (egyszerre vagy több lépcsőben), ugyanakkor megőrzi saját struktúráját. Ez a galaktikus kannibalizmus szintén ösztönözheti a csillagkép kialakulását. A törpe galaxis teljesen összeomlik, maga mögött maga a csillagok és a kozmikus gázt tartalmazó láncok, amelyeket mind a Galaxisban, mind a szomszédos Andromédában megfigyelünk. Ha az egyik ütköző galaxis nem túl jobb a másikhoz, még érdekesebb hatások is lehetségesek.

Várakozás a szuper teleszkópra

A galaktikus csillagászat csaknem kilencvenedik évfordulóig maradt fenn. A karcolásból kezdett és sokat ért el. A megoldatlan problémák száma azonban igen nagy. Tehát senki nem tudja, mikor és hogyan alakultak az első galaxisok, és hogyan alakultak ki a lemezszerkezettel rendelkező galaxisok. "A tudósok sokat várnak a James Webb infravörös orbitális teleszkóptól, amelyet 2018-ban terveznek," mondja Garth Illingworth. kerül sor. "


Like this post? Please share to your friends:
Vélemény, hozzászólás?

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: