Лекция. Наша Галактика. Другие звездные системы - Галактики

Лекция. Наша Галактика. Другие звездные системы - Галактики

Млечный Путь и Галактика

Долгий путь прошла наука, прежде чем была установлена структура окружающей нас Вселенной. Только в начале XX в. было окончательно доказано, что все видимые на небе звезды образуют обособленную звездную систему - Галактику, хотя задолго до этого высказывалось немало правильных идей.
Постепенно выяснилось, что звезды Млечного Пути - светлой серебристой полосы, опоясывающей все небо, составляют основную часть нашей сильно сплющенной звездной системы - Галактики. Так как полоса Млечного Пути опоясывает небо по большому кругу, то мы находимся вблизи его плоскости, которую называют галактической. Дальше всего Галактика простирается вдоль этой плоскости. В перпендикулярном к ней направлении плотность звезд быстро падает, следовательно, Галактика в этом направлении простирается не так далеко.
Наблюдаемая структура Млечного Пути отчасти обусловлена реальным расположением слабых (т. е. далеких) звезд, из которых он состоит, отчасти тем, что местами их закрывают облака, содержащие космическую пыль. Такое темное облако можно заметить около звезды Денеб в созвездии Лебедя, где начинается разделение Млечного Пути на две ветви, соединяющиеся снова в южном полушарии неба. Это кажущееся раздвоение вызвано скоплением космической пыли, заслоняющей часть самых ярких мест Млечного Пути, в том числе находящихся в созвездиях Скорпиона и Стрельца.
Иногда неудачно говорят, что Млечный Путь - это и есть наша Галактика. Млечный Путь - это видимое нами на небе светлое кольцо, а наша Галактика-это гигантский звездный остров. Большинство ее звезд находится в полосе Млечного Пути, но ими она не исчерпывается. В. Галактику входят звезды всех созвездий.
Подсчитано, что число звезд 21-й величины и всех более ярких на всем небе составляет около 2*10⁹, но это лишь небольшая часть звездного "населения" нашей звездной системы - Галактики.
В центре Галактики находится ядро диаметром 1000- 2000 пк - огромное уплотненное скопление звезд. Оно расположено от нас на расстоянии почти 10000 пк (30000 световых лет) в направлении созвездия Стрельца, но почти целиком скрыто завесой облаков, содержащих космическую пыль.
В состав ядра Галактики входит много красных гигантов и короткопериодических цефеид. Звезды верхней части главной последовательности, а особенно сверхгиганты и классические цефеиды, составляют более молодое население. Оно располагается дальше от центра и образует сравнительно тонкий слой, или диск. Среди звезд этого диска расположена пылевая материя и облака газа.

Движения звезд в Галактике.

В древности звезды не случайно называли "неподвижными". Только в XVIII в. было обнаружено очень медленное перемещение Сириуса среди звезд, заметное при сравнении точных измерений его положения, которые были выполнены с промежутком времени в несколько десятилетий.
Собственным движением звезды называется ее видимое угловое смещение по небу за один год на фоне слабых далеких звезд. Оно выражается долями секунды дуги в год.
Собственные движения звезд в настоящее время определяют, сравнивая фотографии выбранного участка неба, сделанные на одном и том же телескопе через промежуток времени, измеряемый годами или даже десятилетиями. Все звезды Галактики обращаются вокруг ее центра. Угловая скорость обращения звезд во внутренней области Галактики примерно одинакова, а внешние ее части вращаются медленнее. Этим обращение звезд в Галактике отличается от обращения планет в Солнечной системе, где и угловая, и линейная скорости быстро уменьшаются с увеличением радиуса орбиты. Это различие связано с тем, что ядро Галактики не преобладает в ней по массе, как Солнце в Солнечной системе.
Солнечная система совершает полный оборот вокруг центра Галактики примерно за 200 млн лет со скоростью около 250 км/с. По вращению Галактики оценивается её масса, она составляет около 2 *10¹¹ масс Солнца.

 

В 1924 г. Эдвин Хаббл установил, что туманность Андромеды образована огромным числом звезд, сливающихся в сплошное туманное пятно из-за огромной уда­ленности. Большинство других известных туманностей оказались та­кими же удаленными гигантскими системами, состоящими из мил­лионов и миллиардов звезд. Гигантские гравитационно-связанные системы звезд и межзвездного вещества, расположенные вне на­шей Галактики, стали называть галактиками. Современные мощ­ные телескопы сделали доступной регистрацию сотен миллиардов галактик.
Фотоснимки показали, что галактики различаются по внешнему виду и структуре. Хаббл предложил классифицировать галактики по их форме. Позднее его классификация стала основой современной классификационной схемы. Согласно современной классификации, различают галактики следующих основных типов: эллиптические (Е), спиральные (S), неправильные (Ir) и линзовидные (SO).

Эллиптические галактики в проекции на небесную сфе­ру выглядят как круги или эл­липсы. Число звезд в них плавно убывает от центра к краю. Звезды вращаются в такой системе в разных плоскостях. Са­ми эллиптические галактики вра­щаются очень медленно. Они со­держат только желтые и красные звезды, практически не имеют га­за, пыли и молодых звезд высокой светимости. Физическим харак­теристикам этих галактик свой­ствен довольно широкий диапазон: диаметры – от 5 до 50 кпк, массы – от 106 до 1013 масс Солнца, светимости от 106 до 1012 светимостей Солнца. Около 25% изученных галактик принадлежат к галактикам эллиптического типа.

M 87– гигантская эллиптическая галактика, крупнейшая в скоплении галактик в Деве с массой 2000-3000 млрд солнечных масс, и одна из крупнейших известных галактик. Является мощным источником радио- и гамма-излучения.
Из ядра галактики вылетают струи вещества, движущегося с релятивистской скоростью. Первая из них была открыта в 1918 и имеет длину более 5000 св. лет. Предполагается, что в центре галактики находится сверхмассивная чёрная дыра с массой порядка 6,6 миллиарда солнечных масс.

Спиральные галактики – это сильно сплюснутые системы с центральным уплотнением (в котором находится ядро галактики) и с заметной спиральной структурой.

Размеры этих галактик достигают 40 кпк, а светимости – 1011 светимостей Солнца.
В окружающем уплотнение диске имеются две или более клочковатые спиральные ветви. Спиральные рукава представляют собой области активного звездообразования и состоят по большей части из молодых горячих звёзд; именно поэтому рукава хорошо выделяются в видимой части спектра. Абсолютное большинство наблюдаемых спиральных галактик вращается в сторону раскручивания спиральных ветвей.

Примерно у половины спиральных галактик в центральной части имеется почти прямая звездная перемычка – бар, от которой начинают закручиваться спиральные рукава. Такие галактики называются спиральными с перемычкой.

В спиральных ветвях галактик сосредоточены самые яркие и молодые звезды, яркие газопылевые туманности, молодые звезд­ные скопления и звездные комплексы. Поэтому спиральный узор отчетливо виден даже у далеких галактик, хотя на долю спиральных рукавов приходится всего несколько процентов массы всей галактики. Наша Галактика является спиральной. Ближайшая звездная си­стема, похожая по структуре и типу на нашу Галактику, – это туманность Андромеды. Свет от этой галактики доходит до нас примерно за 2 млн. лет.

развернуть таблицу

Галактика Вертушка – спиральная галактика в созвездии Большая Медведица.

Туманность Андромеды) – спиральная галактика типа Sb

развернуть таблицу

Линзообразная галактика – тип галактик, промежуточный между эллиптическими и спиральными в классификации Хаббла. Линзообразные галактики – это дисковые галактики (как и, например, спиральные), которые потратили или потеряли свою межзвёздную материю (как эллиптические) и поэтому частота формирования звёзд в них понижена. Всё же, в своих дисках они могут сохранять значительные запасы пыли. В результате, они состоят в основном из старых звёзд. В тех случаях, когда галактика обращена плашмя в сторону наблюдателя, часто бывает трудно чётко различить линзообразные и эллиптические галактики из-за невыразительности спиральных рукавов линзообразной галактики.

Галактика Веретено – галактика в созвездии Дракон.
Галактика открыта в 1781 году французским астрономом Пьером Мешеном. В 1788 году независимо открыта английским астрономом Уильямом Гершелем.
Галактика наблюдается практически с ребра, что позволяет видеть тёмные области космической пыли, находящиеся в галактической плоскости.
Галактика Веретено находится на расстоянии примерно в 44 млн световых лет. Свету требуется около 60 тысяч лет, чтобы пересечь всю галактику.

К неправильным галактикам относят маломассивные галактики неправильной структуры. У них не наблюдается четко выраженного ядра и вращательной симметрии. Видимая яркость таких галактик создается молодыми звездами высокой светимости и областями ио­низированного водорода.
Массы неправильных галактик составля­ют от 108 до 1011 масс Солнца, размеры этих галактик достигают 10 кпк, а светимости их не превышают 1011 светимостей Солнца. В таких галактиках содержится много газа – до 50 % их общей массы.
Ближайшими к нам яркими неправильными галактиками явля­ются расположенные в Южном полушарии Магеллановы Облака (Большое и Малое). Они выглядят как два туманных облачка, серебристо светящихся в хорошую погоду на ночном небе. Большое Магелланово Облако, имеющее в диаметре 7 кпк, расположено от нас на рас­стоянии 52 кпк. По мнению не­которых астрономов, в Магелла­новых Облаках можно различить зачатки спиральной структуры.

В отдельные группы галактик выделяют:

Взаимодействующие галактики, связанные между собой "перемычками", "хвостами" и "гамма-формами", состоящими из звезд.

Компактные галактики, не превышающие своими размерами 3000 св. лет, и изолированные в пространстве звездные системы имеющие значительно меньшие размеры – до 200 св. лет.

Активные галактики выделяются интенсивным свечением в радио- или ультрафиолетовом диапазоне, испусканием g –квантов высоких энергий, необычайно яркими ядрами с двойными и даже кратными источниками излучения, в которых происходят бурные процессы, сопровождаемые выбрасыванием мощных потоков газа (джетов) со скоростью свыше 1000 км/с (до 1% от общего числа галактик).
Активность ряда галактик может объясняться процессами, происходящими в результате их тесного взаимодействия (слияния). Так, столкновение галактики М81 и М82 около 600 000 лет назад привело к образованию в области их контакта сотен гигантских областей активнейшего звездообразования, из-за чего галактика М82 наблюдается сейчас как "взрывающаяся".

В особый класс космических объектов следует выделить квазары и квазаги.

Квазар – мощное и далёкое активное ядро галактики. Квазары являются одними из самых ярких объектов во Вселенной – их мощность излучения иногда в десятки и сотни раз превышает суммарную мощность всех звёзд таких галактик, как наша. В первую очередь квазары были опознаны как объекты с большим красным смещением, имеющие электромагнитное излучение (включая радиоволны и видимый свет) и настолько малые угловые размеры, что в течение нескольких лет после открытия их не удавалось отличить от «точечных источников» – звёзд.

Кваза'г – космический объект, напоминающий квазар, но не обладающий сильным радиоизлучением. Квазаги были открыты в 1965 году. Как и квазары, квазаги имеют очень большие (больше, чем у сверхгигантских галактик) светимости при сравнительно малых размерах, но, в отличие от квазаров, у квазагов нет сильного радиоизлучения.
Расстояние до галактик определяется несколькими способами, из наблюдений находящихся в них:

1) звезд цефеид на основе соотношения "период изменения блеска – светимость цефеиды";
2) звезд ярких голубых и красных гигантов и сверхгигантов по основной фотометрической формуле , где m – видимая звездная величина звезды, M – абсолютная звездная величина звезды, определяемая на основе закономерностей (диаграмм) "спектр – светимость" и "цвет – светимость";
3) вспышек Новых и Сверхновых (на основе той же фотометрической формулы).

К сожалению, эти методы применимы лишь для измерения расстояния до самых близких галактик, разрешаемых в мощнейшие телескопы на отдельные звезды, и по ряду причин полученные результаты несколько расходятся между собой, т.е. являются недостаточно точными.

В 2000-2001 гг. была сделана первая попытка определить расстояние до ближайших галактик наиболее точным и устойчивым к различным помехам параллактическим способом: использовалась система радиотелескопов, работающая в режиме радиоинтерферометра.

Расстояние до далеких галактик определяется на основе закона Хаббла, о котором вы узнаете на следующем уроке.

В настоящее время среднее расстояние между отдельными галактиками в скоплениях в среднем в 100 раз превосходит размеры галактик и продолжает увеличиваться. В эпоху формирования галактики были ближе друг к другу и чаще взаимодействовали между собой. При столкновениях галактик их протяженные газовые короны рассеивались по всему скоплению. Более массивные галактики при движении внутри скоплений ускоряют движение других галактик, а сами тормозятся, захватывая газ из корон галактик.

Ближайшая спиральная галактика М31 – "Туманность Андромеды" находится на расстоянии 750 кпк от нашей Галактики и постепенно сближается с ней. Через 3-4 миллиарда лет они сблизятся до 20-400 кпк и, возможно, сольются

В отличие от других космических объектов, одиночные галактики наблюдаются исключительно редко. Как правило, они являются элементами каких-либо обширных галактических систем – групп, скоплений и Сверхскоплений галактик.

Группы галактик включают в себя до 100 галактик с их спутниками, имеющих общее происхождение, гравитационно-связанных между собой и перемещающихся в пространстве как единое целое.

 

В Местную группу галактик размерами до 1400 кпк входит 38 объектов, в том числе 4 спиральных, 20 эллиптических и 14 неправильных галактик.
Её центр масс расположен на линии, соединяющей нашу Галактику с М31 на расстоянии 40 кпк от последней.
Взаимное сближение галактик Местной группы может привести к тому, что 10¹¹-10¹² лет спустя они сольются в одну Сверхгалактику.
Местная группа галактик входит в скопление галактик в созвездии Девы размерами до 5 Мпк, включающем в себя свыше 200 галактик высокой и средней светимости. Под действием сил тяготения она перемещается со скоростью 600 км/с в направлении созвездия Гидры, удаленному на расстояние 70 Мпк.
Скопление в Деве представляет собой центральное сгущение нашего Сверхскопления, включающего в себя более 20000 крупных галактик. Его ближайшие соседи – Сверхскопление в созвездии Льва (до него 140 Мпк) и в Геркулесе (150 Мпк).
Сверхскопления галактик представляют собой системы скоплений галактик размерами 50-150 Мпк, состоящие из нескольких богатых скоплений, мелких групп и одиночных галактик. В состав Сверхскоплений входит до 50000 галактик. В настоящее время известно около 50 Сверхскоплений.
Система Сверхскоплений галактик образует структуру Метагалактики – части Вселенной, в которой мы живем и которая доступна нашим наблюдениям.

Закрепление изученного материала проводится в форме самостоятельной и практической работ: учащимся предлагается по 10-15 фотографиям различных галактик создать их повторение работы Э. Хаббла) затем она уточняется, детализируется.

Литература

1. Астрономия, учебник для 10-го класса Воронцов-Вельяминов Б.А.
2. Астрономия: Учебное пособие Засов А. В., Кононович Э. В.
3. Атлас звездного неба, Шимбалев А. А., Москва, АСТ, 2008 год
4. XVII Всероссийская олимпиада школьников по астрономии. Анапа, 2010 год. Условия и решения задач теоретического и практического тура
5. http://ru.wikipedia.org
6. http://www.astronet.ru

 

Задания

1.Просмотреть научный фильм Галактики.квазары,пульсары(указать в ответах ссылку в интернете)

2.Выполнить тестовое задание(любой вариант)

Вариант I

Галактика – это…

А. … гигантское скопление звезд, газа и пыли, удерживаемое в пространстве силами тяготения.

Б. … скопление межзвездного вещества с относительно высокой концентрацией, пылевые частицы которого поглощают или рассеивают звездный свет.

В. … пульсирующие звезды, которые периодически раздуваются и сжимаются.

2. Туманности неправильной, клочковатой формы называют…

А. … спиральными.

Б. …планетарными.

В. …диффузными.

3. Рассеянные звездные скопления – это…

А. звездные скопления сферической и эллипсоидной формы, недоступные невооруженному глазу, так как удалены от нас на тысячи и десятки тысяч парсеков.

Б. тесные звездные группы неправильной формы, где звезды имеют общее происхождение, связаны между собой взаимным тяготением и всегда движутся в пространстве.

В. огромное скопление звезд, газа и пыли, удерживаемое в пространстве силами гравитации.

Лекция. Наша Галактика. Другие звездные системы - Галактики

Млечный Путь и Галактика

Долгий путь прошла наука, прежде чем была установлена структура окружающей нас Вселенной. Только в начале XX в. было окончательно доказано, что все видимые на небе звезды образуют обособленную звездную систему - Галактику, хотя задолго до этого высказывалось немало правильных идей.
Постепенно выяснилось, что звезды Млечного Пути - светлой серебристой полосы, опоясывающей все небо, составляют основную часть нашей сильно сплющенной звездной системы - Галактики. Так как полоса Млечного Пути опоясывает небо по большому кругу, то мы находимся вблизи его плоскости, которую называют галактической. Дальше всего Галактика простирается вдоль этой плоскости. В перпендикулярном к ней направлении плотность звезд быстро падает, следовательно, Галактика в этом направлении простирается не так далеко.
Наблюдаемая структура Млечного Пути отчасти обусловлена реальным расположением слабых (т. е. далеких) звезд, из которых он состоит, отчасти тем, что местами их закрывают облака, содержащие космическую пыль. Такое темное облако можно заметить около звезды Денеб в созвездии Лебедя, где начинается разделение Млечного Пути на две ветви, соединяющиеся снова в южном полушарии неба. Это кажущееся раздвоение вызвано скоплением космической пыли, заслоняющей часть самых ярких мест Млечного Пути, в том числе находящихся в созвездиях Скорпиона и Стрельца.
Иногда неудачно говорят, что Млечный Путь - это и есть наша Галактика. Млечный Путь - это видимое нами на небе светлое кольцо, а наша Галактика-это гигантский звездный остров. Большинство ее звезд находится в полосе Млечного Пути, но ими она не исчерпывается. В. Галактику входят звезды всех созвездий.
Подсчитано, что число звезд 21-й величины и всех более ярких на всем небе составляет около 2*10⁹, но это лишь небольшая часть звездного "населения" нашей звездной системы - Галактики.
В центре Галактики находится ядро диаметром 1000- 2000 пк - огромное уплотненное скопление звезд. Оно расположено от нас на расстоянии почти 10000 пк (30000 световых лет) в направлении созвездия Стрельца, но почти целиком скрыто завесой облаков, содержащих космическую пыль.
В состав ядра Галактики входит много красных гигантов и короткопериодических цефеид. Звезды верхней части главной последовательности, а особенно сверхгиганты и классические цефеиды, составляют более молодое население. Оно располагается дальше от центра и образует сравнительно тонкий слой, или диск. Среди звезд этого диска расположена пылевая материя и облака газа.

Движения звезд в Галактике.

В древности звезды не случайно называли "неподвижными". Только в XVIII в. было обнаружено очень медленное перемещение Сириуса среди звезд, заметное при сравнении точных измерений его положения, которые были выполнены с промежутком времени в несколько десятилетий.
Собственным движением звезды называется ее видимое угловое смещение по небу за один год на фоне слабых далеких звезд. Оно выражается долями секунды дуги в год.
Собственные движения звезд в настоящее время определяют, сравнивая фотографии выбранного участка неба, сделанные на одном и том же телескопе через промежуток времени, измеряемый годами или даже десятилетиями. Все звезды Галактики обращаются вокруг ее центра. Угловая скорость обращения звезд во внутренней области Галактики примерно одинакова, а внешние ее части вращаются медленнее. Этим обращение звезд в Галактике отличается от обращения планет в Солнечной системе, где и угловая, и линейная скорости быстро уменьшаются с увеличением радиуса орбиты. Это различие связано с тем, что ядро Галактики не преобладает в ней по массе, как Солнце в Солнечной системе.
Солнечная система совершает полный оборот вокруг центра Галактики примерно за 200 млн лет со скоростью около 250 км/с. По вращению Галактики оценивается её масса, она составляет около 2 *10¹¹ масс Солнца.

 

В 1924 г. Эдвин Хаббл установил, что туманность Андромеды образована огромным числом звезд, сливающихся в сплошное туманное пятно из-за огромной уда­ленности. Большинство других известных туманностей оказались та­кими же удаленными гигантскими системами, состоящими из мил­лионов и миллиардов звезд. Гигантские гравитационно-связанные системы звезд и межзвездного вещества, расположенные вне на­шей Галактики, стали называть галактиками. Современные мощ­ные телескопы сделали доступной регистрацию сотен миллиардов галактик.
Фотоснимки показали, что галактики различаются по внешнему виду и структуре. Хаббл предложил классифицировать галактики по их форме. Позднее его классификация стала основой современной классификационной схемы. Согласно современной классификации, различают галактики следующих основных типов: эллиптические (Е), спиральные (S), неправильные (Ir) и линзовидные (SO).

Эллиптические галактики в проекции на небесную сфе­ру выглядят как круги или эл­липсы. Число звезд в них плавно убывает от центра к краю. Звезды вращаются в такой системе в разных плоскостях. Са­ми эллиптические галактики вра­щаются очень медленно. Они со­держат только желтые и красные звезды, практически не имеют га­за, пыли и молодых звезд высокой светимости. Физическим харак­теристикам этих галактик свой­ствен довольно широкий диапазон: диаметры – от 5 до 50 кпк, массы – от 106 до 1013 масс Солнца, светимости от 106 до 1012 светимостей Солнца. Около 25% изученных галактик принадлежат к галактикам эллиптического типа.

M 87– гигантская эллиптическая галактика, крупнейшая в скоплении галактик в Деве с массой 2000-3000 млрд солнечных масс, и одна из крупнейших известных галактик. Является мощным источником радио- и гамма-излучения.
Из ядра галактики вылетают струи вещества, движущегося с релятивистской скоростью. Первая из них была открыта в 1918 и имеет длину более 5000 св. лет. Предполагается, что в центре галактики находится сверхмассивная чёрная дыра с массой порядка 6,6 миллиарда солнечных масс.

Спиральные галактики – это сильно сплюснутые системы с центральным уплотнением (в котором находится ядро галактики) и с заметной спиральной структурой.

Размеры этих галактик достигают 40 кпк, а светимости – 1011 светимостей Солнца.
В окружающем уплотнение диске имеются две или более клочковатые спиральные ветви. Спиральные рукава представляют собой области активного звездообразования и состоят по большей части из молодых горячих звёзд; именно поэтому рукава хорошо выделяются в видимой части спектра. Абсолютное большинство наблюдаемых спиральных галактик вращается в сторону раскручивания спиральных ветвей.

Примерно у половины спиральных галактик в центральной части имеется почти прямая звездная перемычка – бар, от которой начинают закручиваться спиральные рукава. Такие галактики называются спиральными с перемычкой.

В спиральных ветвях галактик сосредоточены самые яркие и молодые звезды, яркие газопылевые туманности, молодые звезд­ные скопления и звездные комплексы. Поэтому спиральный узор отчетливо виден даже у далеких галактик, хотя на долю спиральных рукавов приходится всего несколько процентов массы всей галактики. Наша Галактика является спиральной. Ближайшая звездная си­стема, похожая по структуре и типу на нашу Галактику, – это туманность Андромеды. Свет от этой галактики доходит до нас примерно за 2 млн. лет.

развернуть таблицу

Галактика Вертушка – спиральная галактика в созвездии Большая Медведица.

Туманность Андромеды) – спиральная галактика типа Sb

развернуть таблицу

Линзообразная галактика – тип галактик, промежуточный между эллиптическими и спиральными в классификации Хаббла. Линзообразные галактики – это дисковые галактики (как и, например, спиральные), которые потратили или потеряли свою межзвёздную материю (как эллиптические) и поэтому частота формирования звёзд в них понижена. Всё же, в своих дисках они могут сохранять значительные запасы пыли. В результате, они состоят в основном из старых звёзд. В тех случаях, когда галактика обращена плашмя в сторону наблюдателя, часто бывает трудно чётко различить линзообразные и эллиптические галактики из-за невыразительности спиральных рукавов линзообразной галактики.

Галактика Веретено – галактика в созвездии Дракон.
Галактика открыта в 1781 году французским астрономом Пьером Мешеном. В 1788 году независимо открыта английским астрономом Уильямом Гершелем.
Галактика наблюдается практически с ребра, что позволяет видеть тёмные области космической пыли, находящиеся в галактической плоскости.
Галактика Веретено находится на расстоянии примерно в 44 млн световых лет. Свету требуется около 60 тысяч лет, чтобы пересечь всю галактику.

К неправильным галактикам относят маломассивные галактики неправильной структуры. У них не наблюдается четко выраженного ядра и вращательной симметрии. Видимая яркость таких галактик создается молодыми звездами высокой светимости и областями ио­низированного водорода.
Массы неправильных галактик составля­ют от 108 до 1011 масс Солнца, размеры этих галактик достигают 10 кпк, а светимости их не превышают 1011 светимостей Солнца. В таких галактиках содержится много газа – до 50 % их общей массы.
Ближайшими к нам яркими неправильными галактиками явля­ются расположенные в Южном полушарии Магеллановы Облака (Большое и Малое). Они выглядят как два туманных облачка, серебристо светящихся в хорошую погоду на ночном небе. Большое Магелланово Облако, имеющее в диаметре 7 кпк, расположено от нас на рас­стоянии 52 кпк. По мнению не­которых астрономов, в Магелла­новых Облаках можно различить зачатки спиральной структуры.

В отдельные группы галактик выделяют:

Взаимодействующие галактики, связанные между собой "перемычками", "хвостами" и "гамма-формами", состоящими из звезд.

Компактные галактики, не превышающие своими размерами 3000 св. лет, и изолированные в пространстве звездные системы имеющие значительно меньшие размеры – до 200 св. лет.

Активные галактики выделяются интенсивным свечением в радио- или ультрафиолетовом диапазоне, испусканием g –квантов высоких энергий, необычайно яркими ядрами с двойными и даже кратными источниками излучения, в которых происходят бурные процессы, сопровождаемые выбрасыванием мощных потоков газа (джетов) со скоростью свыше 1000 км/с (до 1% от общего числа галактик).
Активность ряда галактик может объясняться процессами, происходящими в результате их тесного взаимодействия (слияния). Так, столкновение галактики М81 и М82 около 600 000 лет назад привело к образованию в области их контакта сотен гигантских областей активнейшего звездообразования, из-за чего галактика М82 наблюдается сейчас как "взрывающаяся".

В особый класс космических объектов следует выделить квазары и квазаги.

Квазар – мощное и далёкое активное ядро галактики. Квазары являются одними из самых ярких объектов во Вселенной – их мощность излучения иногда в десятки и сотни раз превышает суммарную мощность всех звёзд таких галактик, как наша. В первую очередь квазары были опознаны как объекты с большим красным смещением, имеющие электромагнитное излучение (включая радиоволны и видимый свет) и настолько малые угловые размеры, что в течение нескольких лет после открытия их не удавалось отличить от «точечных источников» – звёзд.

Кваза'г – космический объект, напоминающий квазар, но не обладающий сильным радиоизлучением. Квазаги были открыты в 1965 году. Как и квазары, квазаги имеют очень большие (больше, чем у сверхгигантских галактик) светимости при сравнительно малых размерах, но, в отличие от квазаров, у квазагов нет сильного радиоизлучения.
Расстояние до галактик определяется несколькими способами, из наблюдений находящихся в них:

1) звезд цефеид на основе соотношения "период изменения блеска – светимость цефеиды";
2) звезд ярких голубых и красных гигантов и сверхгигантов по основной фотометрической формуле , где m – видимая звездная величина звезды, M – абсолютная звездная величина звезды, определяемая на основе закономерностей (диаграмм) "спектр – светимость" и "цвет – светимость";
3) вспышек Новых и Сверхновых (на основе той же фотометрической формулы).

К сожалению, эти методы применимы лишь для измерения расстояния до самых близких галактик, разрешаемых в мощнейшие телескопы на отдельные звезды, и по ряду причин полученные результаты несколько расходятся между собой, т.е. являются недостаточно точными.

В 2000-2001 гг. была сделана первая попытка определить расстояние до ближайших галактик наиболее точным и устойчивым к различным помехам параллактическим способом: использовалась система радиотелескопов, работающая в режиме радиоинтерферометра.

Расстояние до далеких галактик определяется на основе закона Хаббла, о котором вы узнаете на следующем уроке.

В настоящее время среднее расстояние между отдельными галактиками в скоплениях в среднем в 100 раз превосходит размеры галактик и продолжает увеличиваться. В эпоху формирования галактики были ближе друг к другу и чаще взаимодействовали между собой. При столкновениях галактик их протяженные газовые короны рассеивались по всему скоплению. Более массивные галактики при движении внутри скоплений ускоряют движение других галактик, а сами тормозятся, захватывая газ из корон галактик.

Ближайшая спиральная галактика М31 – "Туманность Андромеды" находится на расстоянии 750 кпк от нашей Галактики и постепенно сближается с ней. Через 3-4 миллиарда лет они сблизятся до 20-400 кпк и, возможно, сольются

В отличие от других космических объектов, одиночные галактики наблюдаются исключительно редко. Как правило, они являются элементами каких-либо обширных галактических систем – групп, скоплений и Сверхскоплений галактик.

Группы галактик включают в себя до 100 галактик с их спутниками, имеющих общее происхождение, гравитационно-связанных между собой и перемещающихся в пространстве как единое целое.

 

В Местную группу галактик размерами до 1400 кпк входит 38 объектов, в том числе 4 спиральных, 20 эллиптических и 14 неправильных галактик.
Её центр масс расположен на линии, соединяющей нашу Галактику с М31 на расстоянии 40 кпк от последней.
Взаимное сближение галактик Местной группы может привести к тому, что 10¹¹-10¹² лет спустя они сольются в одну Сверхгалактику.
Местная группа галактик входит в скопление галактик в созвездии Девы размерами до 5 Мпк, включающем в себя свыше 200 галактик высокой и средней светимости. Под действием сил тяготения она перемещается со скоростью 600 км/с в направлении созвездия Гидры, удаленному на расстояние 70 Мпк.
Скопление в Деве представляет собой центральное сгущение нашего Сверхскопления, включающего в себя более 20000 крупных галактик. Его ближайшие соседи – Сверхскопление в созвездии Льва (до него 140 Мпк) и в Геркулесе (150 Мпк).
Сверхскопления галактик представляют собой системы скоплений галактик размерами 50-150 Мпк, состоящие из нескольких богатых скоплений, мелких групп и одиночных галактик. В состав Сверхскоплений входит до 50000 галактик. В настоящее время известно около 50 Сверхскоплений.
Система Сверхскоплений галактик образует структуру Метагалактики – части Вселенной, в которой мы живем и которая доступна нашим наблюдениям.

Закрепление изученного материала проводится в форме самостоятельной и практической работ: учащимся предлагается по 10-15 фотографиям различных галактик создать их повторение работы Э. Хаббла) затем она уточняется, детализируется.

Литература

1. Астрономия, учебник для 10-го класса Воронцов-Вельяминов Б.А.
2. Астрономия: Учебное пособие Засов А. В., Кононович Э. В.
3. Атлас звездного неба, Шимбалев А. А., Москва, АСТ, 2008 год
4. XVII Всероссийская олимпиада школьников по астрономии. Анапа, 2010 год. Условия и решения задач теоретического и практического тура
5. http://ru.wikipedia.org
6. http://www.astronet.ru

 

Задания

1.Просмотреть научный фильм Галактики.квазары,пульсары(указать в ответах ссылку в интернете)

2.Выполнить тестовое задание(любой вариант)

Вариант I

Галактика – это…

А. … гигантское скопление звезд, газа и пыли, удерживаемое в пространстве силами тяготения.

Б. … скопление межзвездного вещества с относительно высокой концентрацией, пылевые частицы которого поглощают или рассеивают звездный свет.

В. … пульсирующие звезды, которые периодически раздуваются и сжимаются.

2. Туманности неправильной, клочковатой формы называют…

А. … спиральными.

Б. …планетарными.

В. …диффузными.

3. Рассеянные звездные скопления – это…

А. звездные скопления сферической и эллипсоидной формы, недоступные невооруженному глазу, так как удалены от нас на тысячи и десятки тысяч парсеков.

Б. тесные звездные группы неправильной формы, где звезды имеют общее происхождение, связаны между собой взаимным тяготением и всегда движутся в пространстве.

В. огромное скопление звезд, газа и пыли, удерживаемое в пространстве силами гравитации.